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2011 届土木工程(桥梁)毕业设计 1 第第 1 章章 基本资料基本资料 1.1 基本资料基本资料 1.1.1 设计标准设计标准 荷载:公路-I 级人群作用; 桥面宽度:双向两车道 14+22m 人行道,单车道宽度为 3.5 米,自行根据规范设 计其它细部构造尺寸; 地震荷载:按六度设防; 桥面纵坡:2%,对称设置,需采用圆弧线或缓和曲线连接,曲线设置需符合相关 规范要求; 桥面横坡:1.5%。 1.1.2 地质情况地质情况 表 1.1 里程桩号与地面高程 地面线点号 里程桩号 (m) 地面高程 (m) 地面线点号 里程桩号 (m) 地面高程 (m) 1 80.2 8.6 11 164.0 -0.6 2 116.3 9.4 12 174.0 1.0 3 131.9 9.4 13 179.0 2.6 4 131.9 7.9 14 188.0 4.3 5 134.1 6.4 15 188.6 6.6 6 136.9 6.4 16 193.3 6.6 7 139.1 4.4 17 193.4 10.2 8 149.0 2.1 18 201.1 10.0 9 154.0 0.3 19 2.1.1 9.0 10 159.0 -0.7 20 242.9 7.6 1.1.3 气象情况:气象情况: 年平均气温 2030;月平均高温 32.5;月平均低温 10.6;最高温度 42, 最低温度 3。 林细弟:黑竹林大桥 1.1.4 通航要求通航要求 V 级航道, 净宽 38m, 净高 5.0m, 航道断面为矩形截面。 最高通航水位 6.94m。 1.2 设计依据设计依据 1、 公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004) 2、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004) 3、 公路工程抗震设计规范 (JTG/T B02-01-2008) 4、 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 (JTG D61-2005) 5、 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 (JTG D63-2005) 6、 公路桥涵地基与基础设计规范 (JTG61-2005) 2011 届土木工程(桥梁)毕业设计 3 第第 2 章章 方案比选方案比选 2.1 方案拟定方案拟定 2.1.1 设计原则设计原则 桥梁设计必须遵照“实用、经济、安全和美观”的基本原则。 (1)符合当地复杂的地质条件,满足交通功能需要。 (2) 设计方案力求结构安全可靠, 具有特色, 又要保证结构受力合理, 施工方便, 可行,工程总造价经济。 (3)桥梁结构造型简单,轻巧,并能体现地域风格,与周围环境协调。 2.1.2 方案简介方案简介 根据当地的地形地质条件、水文条件和技术标准,且由于该桥有通航要求,在布 跨的时候桥墩的位置不能影响通航,拟选出以下六个初选方案分别为: 1、方案一:45m+70m+45m 连续梁桥; 2、方案二:45m+70m+45mT 型刚构; 3、方案三:35m+90m(拱桥)+35m 下承式钢管混凝土拱桥; 4、方案四:50m+80m+30m 主跨 80m 边跨 50m 的独塔斜拉桥; 5、方案五:35m+90m+35m 双塔悬索桥; 6、方案六:50m+110m 单塔悬索桥。 从总体布局、环境协调、技术先进性、施工可能、景观要求、技术经济等多方面 考虑,且在老师的指导下,选择方案一、二、三来作工程量计算,作进一步比较。 2.2 方案方案比较比较 2.2.1 预应力混凝土连续箱梁桥方案预应力混凝土连续箱梁桥方案 1、孔径布置 此方案的桥孔径布置主桥为 45m+70m+45m 连续梁桥。该桥跨越河道是 V 级航道, 设计时必须考虑满足通航净空的要求,还要考虑与两岸接线道路的衔接。采用预应力 连续梁桥可以很好的满足上述空间限制的要求,而且施工方便,经济实用。 2、桥跨结构构造 桥跨采用三跨预应力混凝土连续梁,中跨 Lmax=70m,边跨与中跨比为 0.64,即 林细弟:黑竹林大桥 L1=45m。主梁采用变截面箱梁,做成单箱单室,根部梁高 4m,跨中梁高 2m 桥面 宽 18m,两边各悬出 3.5m 翼缘板,箱梁底宽 11m。符合结构及经济要求。 3、下部结构 边墩采用双柱式;主墩采用空心墩。边墩基础采用摩擦桩,主墩基础采用钻 孔灌注桩,桩长 10m20m。 4、施工方法 该三跨连续梁桥采用悬臂浇筑法施工,可以省去大型起重安装备,而且施工 时不受沟道通航和水位变化的影响;边跨现浇段采用满堂支架施工;墩身采用翻 模板法施工。 图 2.1 连续箱梁立面图 2.2.2 T 型刚构型刚构梁桥设计方案梁桥设计方案 1、孔径布置 本方案采用三跨预应力混凝土 T 型刚构桥,孔径布置为:45m+70m+45m 全桥 长 160m。 2、桥跨结构构造 主梁采用变高度箱梁,截面形式为单箱单室;梁高:支座根部取 H=4m,跨中 梁高 h=2m,挂梁采用 T 梁,长度 lg=20m。 3、边墩采用双柱式;主墩采用空心墩。边礅基础采用摩擦桩,主墩基础采用 钻孔灌注桩,桩长 10m20m。 4、施工方案 本方案 T 构部分采用悬臂浇筑施工;挂梁采用预制。先进行主梁悬臂浇筑施 工的,然后边跨,中跨 T 梁同吊装合拢。墩台采用钢筋混凝土就地浇筑;基础采 用钻孔桩基础。 2.2.3 下承式钢管混凝土拱桥下承式钢管混凝土拱桥设计方案设计方案 1、孔径布置 本桥采用主跨为 90M 下承式钢管混凝土拱桥,边跨采用 35m 简支梁桥,全长 160m。 2011 届土木工程(桥梁)毕业设计 5 2、主跨结构构造 主拱拱肋采用哑铃型截面,肋高 1.8m,肋宽 0.75m,主跨拱肋矢跨比 1/5,矢高 18m。加劲纵梁采用 200cmX180cm 钢筋混凝土工字型截面。拱肋与加劲梁刚接,并在连 接处设置强大横梁,横梁采用 T 型截面,横梁以上浇筑混凝土桥面板。预应力束通过 加劲纵梁,使横梁与纵梁形成整体框架。吊杆用预应力钢绞线,外套波纹管钢管,其 间灌注混凝土。 3、桥墩基础 桥墩采用双柱式,基础采用钻孔灌注桩。 4、施工方案 首先浇筑桥墩和和桥台,同时预制主跨纵梁、横梁;搭设支架,留出通航孔;先 安装拱肋和横系梁及纵梁湿接头混凝土;张拉部分纵梁预应力束;安装吊杆,泵送混 凝土、张拉吊杆、浇筑桥面板,最终桥面系施工。 图 2.2 下承式钢管混凝土拱桥立面图 2.3 方案拟定方案拟定 从结构受力的角度来看,梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构,由 于外力的作用方向与承重结构的轴向接近垂直, 因而与同样跨径的其它结构体系相比, 梁桥产生的弯矩最大;拱式桥的主要承重结构是拱圈,拱结构在竖向荷载作用下桥墩 和桥台将承受水平反力,这种水平反力将大大抵消在拱圈由荷载所引起的弯矩,因而 与同跨径的梁相比,拱的弯矩剪力和变形都要小的多。方案一,它有支点负弯矩,使 得跨中正弯矩减小,梁的受力较均匀,因而其受力性能好,变形小,行车平顺舒适, 造型简洁美观,抗震能力强;方案二,它是一个静定体系受力简单其施工阶段的受力 与结构使用状态下的受力一致,但是挂梁连接处容易出现疲劳损伤对桥梁整体的安全 性和延续性不好;方案三造型优美,充分利用了地形条件,也是一种很好的方案。 1、从材料用量来看:第一方案最少,其次是第二方案,最多的是第三方案,如果 林细弟:黑竹林大桥 仅从材料费用考虑,第一方案最经济; 2、从施工来看:这三个方案的施工,拱桥施工工序较多,周期较长,其次是连续 梁桥其施工工序较少施工方便,T 型刚构桥施工工序少但是需要大型吊装设备。 3、从维修养护来看:连续梁桥、T 型刚构桥和拱桥的维修养护都比较容易,基本 没有太大的差别。 总的来说,这三个方案都符合了安全、适用、美观的要求。T 型刚构桥挂梁连接处 容易出现疲劳损伤从而影响桥梁寿命并且需要大型吊装设备,不宜选用;预应力钢筋 混凝土连续梁桥属于超静定结构,受力较好,主梁桥面连续,无伸缩缝,行车条件好, 养护容易,而且箱形截面整体性好,结构刚度大,且箱梁的顶板、底板可提供足够的 面积来布设预应力束以承受正负弯矩,同时箱形截面能提供较大的顶板翼缘悬臂,而 且箱梁底板宽度相应边窄,可以大幅减少下部结构工程量。拱桥与梁桥外形不同,两 者的受力性能也不同, 拱桥截面的应力分布较均匀, 可以充分利用主拱截面材料强度, 使跨越能力增大,其耐久性能好,维修,养护费用少,外形美观,构造简单,但不足 处是自重较大,增加了下部结构的工程量,施工较为复杂,成本相应的较高。 综合以上特点以及桥梁的设计难度,推荐方案一:预应力钢筋混凝土连续梁桥。
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