土木工程系道路与桥梁专业优秀毕业设计论文

1、石家庄市冶河大桥设计The Design of Big bridge In the city of Shijiazhuang 摘要：设计的计算书分为四章。第一章为方案比选，进行桥涵水文计算，并计算出桥下冲刷和桥面标高，及选出最佳的方案。第二章为简支梁的上部结构计算，通过计算简支梁内力，进行主梁的配筋，然后进行校核上部结构的组成构件，包括主梁的校核。第三章为桥梁下部结构的桥墩墩柱计算。第四章为钻孔灌注桩的计算，分别采用基本组合和偶然组合进行计算。本设计按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ D622004及公路桥涵设计规范JTG D602004设计计算。计算方法采用以概率理论为基础的极

2、限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行上部结构及下部结构的设计，按承载能力极限状态计算桥梁结构时采用基本组合，并在桩的计算过程中采用偶然组合。关键词：装配 T型梁 GM法 配筋百分率 地震荷载1 桥梁初步设计1.1 水文计算 设计流量的计算：多年洪峰流量平均值： 设计水位的计算1、水文站测流断面设计流量所对应的水位，可以利用图 1-1水位-流量关系曲线外延求得。2、桥位断面距在水文站测流断面下游80m处，可以利用洪水比降关系，将测流断面中设计流量的水位换算为桥位断面的设计水位：桥位处设计水位 桥孔净长的计算通过设计流量必要的最小桥孔径长度为：1.2 桥梁方案拟定 拟定桥梁方案1、方案一：整

3、体式连续板梁桥2、方案二：预应力简支梁桥3、方案三：无预应力简支梁桥 选定上下部结构类型与建筑材料： 三个方案的上部、下部结构尺寸：1.3 三个方案参数桥面标高、桥墩一般冲刷和局部冲刷标高的确定 方案一（连续板梁桥）三个参数的计算：1、桥面标高的计算：按洪水位计算桥面高程：2、桥下冲刷的计算：(1)桥下河槽一般冲刷后最大水深（按64-2式计算）(2)局部冲刷（按铁路桥渡勘测设计规范（TBJ1786）推荐的非粘性土河床桥墩局部冲刷计算公式，亦651）： 方案二（预应力桥梁）三个参数的确定 方案三（简支14×16米无预应力T型梁桥）三个参数的确定1.4 桥梁设计方案比选 构思宗旨1、符合

4、石家庄市城市发展的要求，满足交通功能，防洪运输及军事备战的需要；2、桥梁结构造型简洁、轻巧，与周围景观协调，以期成为一道新的风景线，并能反映新科技成就，体现当地的民族风格； 比选方案第一方案：整体式连续板梁桥第二方案：简支预应力T型梁桥第三方案：简支T型梁桥 方案点评1、结构 采用标准化跨径并采用装配式结构，适用于机械化、工厂化施工。2、施工方面 简支T梁方案都是先进行成孔灌注桩的制作之后再进行上部结构预制构件的吊装。3、安全：不通航河道，不考虑流冰。桥下水流与桥梁垂直。基础承载能力较好。4、材料用量：5、方案优缺点：（1）从预制与现浇方面比较当桥墩及其基础施工完毕后，为了将梁体结构落在设计位

5、置，通常采用两种主要的施工方法，即就地浇筑法和预制安装法。（2）从桥型方面比较1）连续梁桥与简支梁相比具有以下特征：连续梁支座的不均匀沉降会引起附加内力，故连续梁桥对地基条件要求较高；连续梁桥在一联中无伸缩缝，行车条件较好。2）预制的装配式梁桥与整体式梁桥相比，具有下述优点：梁桥构件的型式和尺寸趋于标准化，有利于大规模工业化制造；在工厂或预制厂内集中管理进行工业化预制生产。2 装配式钢筋混凝土简支T型梁桥计算2.1 设计资料 设计标准：桥面净空：净9+2×1.0米；标准跨径：16米；设计荷载：公路级。 设计依据：根据所借规范 计算方法：以概率论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设

6、计表达式进行设计。2.2 主梁的计算 上部结构横断面布置草图 主梁的荷载横向分布系数1、跨中荷载横向分布系数（按GM法）2 、梁端剪力荷载横向分布系数计算（按杠杆法）：2.2.3 作用效应计算1、永久荷载作用效应（1）恒载作用内力计算（2）恒载内力支座处：距支座x截面处：2、可变作用效应2.2.4 持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算1、配置主筋首先由公式判断截面类型，令： 2、 计算混凝土受压区的高度x，3、 计算受拉钢筋截面积将代入公式采用632（外径35.8mm）供给As = 4826mm2，和425（外径28.4mm）供给As =1964mm2故总钢筋供给面积6689.0mm

7、²4、全梁承载能力校核5、T梁斜截面抗剪强度核算与配筋（1）抗剪强度上，下限复核（2）设计剪力图分配由混凝土和箍筋承担的剪力组合设计值为：应由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为： （3）箍筋设计选用直径为10mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积，箍筋间距为：，取。在支承截面处自支座中心至一倍梁高的范围内取，且在距梁端1.74米的范围内的梁肋加宽段内设置4肢箍筋。（4）弯起钢筋设计不需要弯起钢筋承担剪力的那一点距梁中心距离为：故不必再弯起第六排钢筋。（5）全梁承载力校核（6）斜截面抗剪承载能力验算按公路规条规定，斜截面抗剪强度验算位置为：1)距支座中心h/2处截面；2)受拉区弯起钢筋弯起点处

8、截面；3)箍筋数量或间距改变处的截面；4)构件腹板宽度变化处的截面；据此，斜截面抗剪强度的验算截面如图中8个截面。图 1（尺寸单位：mm） 持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算按公预规条的规定，最大裂缝宽度按下式计算：式中：钢筋表面形状系数：带肋钢筋； 作用（或荷载）长期影响系数，2.2.6 持久状况正常使用极限状态下挠度验算按公预规和条规定，计算开裂构件等效截面的抗弯刚度；式中：开裂弯矩， ，为混凝土轴心抗拉强度标准值开裂截面抗弯刚度，混凝土的弹性模量。全截面抗弯刚度，荷载短期效应组合：2.3 行车道板的计算2.3.1 计算图式：2.3.2 永久荷载及其效应2.3.3 截面设计、配筋与强度

9、验算： 2.3.4 连续桥面计算1、连接杆的设计(1) 按受弯构件计算作用效应(2)按受拉构件计算内力1）墩身抗推刚度：2）支座刚度： 支座平面尺寸：支座的平面形状系数3）墩身刚度桥面连续各联中墩按弹性嵌制考虑，台及分界墩按顶端自由计，支座偏心距活载制动力分配由通用规范JTG 02485，计算和分配汽车荷载制动力为布置在荷载长度（80m）内的一行汽车车队总重力的10%,即，小于，取制动力为。作用于联内一排桩的总制动力：设有板式橡胶支座的连续桥面简支梁根据支座与墩台的抗推刚度的刚度集成情况分配和传递制动力。温变力据设计任务书统计资料：七月份多年平均高温，1月多年平均低温。温升幅度：温降幅度：偏安

10、全取计算，连杆中的纵向轴力（单位：kN）表 14）连杆应力一孔中连杆用10根直径20的R235钢筋，则连接钢筋的应力为：（3）连接杆（筋）锚固长度的计算连接筋埋入主梁内的锚固长度为式中：连接筋所承受的最大拉力； 连接筋周长， 钢筋与混凝土黏着强度，取，即。2.4 支座的计算2.4.1 选定支座的平面尺寸支座有效承压面积（承压加劲钢板面积）：支座应力：，满足要求。2.4.2 板式橡胶支座橡胶层总厚度验算橡胶片的总厚度为：支座总厚度：，符合规范要求。2.4.3 验算支座的偏转：故：满足预规要求0.07的条件。2.4.4 抗滑稳定性的较核1、仅有结构自重作用时，若满足，说明在自重作用下支座不会滑动。

11、2、计入制动力时，若满足，说明在制动力作用下支座不会滑动。3 双柱式桥墩的计算3.1 墩柱的一般尺寸3.2 荷载计算 恒载计算：1、上部构造恒载：一孔重：2、盖梁自重半根盖梁自重：3、横系梁重横系梁在低水位下,故应计浮重度4、墩柱自重（以6#墩为例） 汽车荷载计算： 双柱反力横向分布计算： 荷载组合：最大最小垂直反力最大弯矩3.3 截面配筋计算及应力计算 作用于墩柱顶的外力1、双孔荷载，按最大垂直力时，墩柱顶按轴心受压构件验算。2、单孔荷载，墩柱顶按小偏心受压构件验算。 作用于墩柱底的外力 截面配筋计算4 钻孔灌注桩的计算4.1 作用效应基本组合下钻孔桩的计算 荷载计算1、单桩承受荷载(1)一

12、孔恒载反力(2)盖梁恒重反力(3)系梁恒重反力(4)一根墩柱恒重(5)低水位以下灌注桩每延米自重低水位以上灌注桩每延米自重(6)可变荷载反力1)两跨可变荷载反力：2)单跨可变荷载反力：3)制动力、温变力4)纵向风力：风载阻力系数地形、地理条件系数，一般地区作用于桩顶的外力将制动力与墩身、盖梁处的风力组合后得： 2、作用于桩外力计算作用于桩顶的外力：作用于最大冲刷线处桩截面上的外力：将制动力与墩身、盖梁处的风力组合后得： 4.1.2桩长计算由于桩底嵌入岩层，故按嵌岩桩验算桩长。桩嵌入基岩部分的横截面的周长： ；桩底截面面积：故设计的桩满足要求。即桩径1.4m,桩长27.25m,满足要求。桩底标高

13、为94.25m。同理，可计算其它桩均满足要求。 桩的内力计算1、桩身弯矩2、桩身水平压应力3、桩身剪力桩身截面配筋与承载力验算1、确定最大弯矩位置由图 4-3和图 4-2可知最大弯矩位置，但不精确，故确定最大弯矩位置如下：根据桩身最大弯矩截面处其剪力为0 ，即，2、桩的计算长度的确定3、验算最大弯矩距最大冲刷线深处的截面强度桩嵌入震旦纪砾质石灰岩中嵌固深度的校核根据公路桥涵地基与基础设计规范第条，圆形桩式中：在基岩顶面处的弯矩。按最不利考虑：根据岩层侧面构造，节理发育情况钻孔桩的设计直径，天然湿度的岩石单轴极限抗压强度（kPa），根据设计任务书4.1.6 墩顶纵向水平位移验算4.2 作用效应偶

14、然组合下钻孔桩的计算 荷载计算1、单桩承受荷载(1)一孔恒载反力(2)盖梁恒重反力(3)系梁恒重反力(4)一根墩柱恒重(5)低水位以下灌注桩每延米自重(6)可变荷载反力水平地震荷载板式橡胶支座的梁桥，在全联均采用同类型板式橡胶支座或桥面连续、顺桥向具有足够强度的抗震联结措施的时候可按公式计算上部结构对板式橡胶支座顶面产生的水平地震荷载：式中：第i号墩组合抗推刚度。重要性修正系数，按抗震规表，三级公路上的抗震重点工程，综合影响系数，桥墩计算高度，柱式桥墩，水平地震系数，根据通用规表4-5：时，地震基本烈度值为，查抗震规表，；一联上部结构的总重力相应于桥墩顺桥向的基本周期的动力放大系数。2、作用于

15、桩的外力 桩长计算 桩的内力计算1、桩身弯矩2、桩身水平压应力3、桩身剪力4.2.4桩身截面配筋与承载力验算1、确定最大弯矩位置由图 4-7和图 4-9可知最大弯矩位置，但不精确，故确定最大弯矩位置如下：根据桩身最大弯矩截面处其剪力为0 ，即，2、桩计算长度的确定3、验算最大弯矩距最大冲刷线深处的截面强度，该处的内力值为：，符合规定。，符合规定，桩承载力满足要求。 桩嵌入震旦纪砾质石灰岩中嵌固深度的校核4.2.6 墩顶纵向水平位移验算参考文献1张树仁 郑绍珪 黄侨 鲍卫刚 编著钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理Z北京：人民交通出版社，2004，82公路桥涵设计通用规范 JTG D6020

16、04S北京：人民交通出版社3公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D622004S北京：人民交通出版社4公路工程抗震设计规范 JTJ 00489S.北京：人民交通出版社5公路桥涵地基基础设计规范 JTJ 02485S北京：人民交通出版社 6易建国等混凝土简支梁桥（第三版）Z北京：人民交通出版社，2006，8邵旭东等桥梁工程Z北京：人民交通出版社，2004，1 高冬光等桥位勘测设计Z北京：人民交通出版社，2005，3凌志平，易经武等基础工程Z北京：人民交通出版社，2006，1 袁伦一，鲍卫刚等公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）条文应用算例Z北京：人民交通出版社，2005，3 姚玲森等.桥梁工程Z.北京：人民交通出版社，2002，1 公路桥涵设计图-装配式钢筋混凝土T型梁（JT/GQS 02584）S北京，交通部公路规划设计院，1997年 公路桥涵标准图-钻孔桩桥墩桥台（装配式钢筋混凝土T型梁桥上部构造JT/GQB 009-73、011-73、013-73、014-73使用）S.中华人民共和国交通部标准14 公路公程地质勘察规范 JTJ 06498S中华人民共和国行业标准15 徐光辉，胡明义等公路桥涵设计手册梁桥（上册）北京：人民交通出版社16 刘效尧，赵立成等公路桥涵设计手册梁桥（下册）北京：人民交通出版社17 周念