連續鋼構橋優秀畢業設計(已修改)

　

【正文】 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業設計 1 第 1 章 基本資料 基本資料 ： + 欄桿 + 人行道 +8m 行車道 +2 人行道 + 欄桿 +。 ：左岸為 ，右 岸 為 。 ：雙向 %。 ：公路 II 級 。 ：月平均氣溫最高為 35 度，最低為 5 度。該 該橋位于 山區，不通航，橋下有較小水流通過；地質情條件：強風化砂巖層為 ～ ，承載能力為 800KPa，下一層為中風化砂巖，承載能力為 3100KPa。 ：見表 所示 。 地形線如圖 所示 圖 橋位縱斷面 示意圖 表 縱斷面里程樁號及地面高程 里程樁號 m 地面高程 m K2525+000 K2525+004 K2525+007 K2525+010 K2525+015 K2525+024 K2525+028 魏民： 團結橋設計 2 K2525+034 K2525+039 K2525+044 K2525+056 K2525+070 K2525+086 K2525+090 K2525+094 K2525+099 K2525+110 K2525+130 K2525+142 K2525+150 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業設計 3 第 2 章 方案比選 本章主要根據橋址的地形、地貌、水文地質條件和技術標準的要求，綜合考慮安全、功能、經濟、美觀以及與環境的協調 。 其中以安全、經濟最為關鍵，最終確定最佳方案，設計出 ―安全、適用、經濟、美觀、有利于環保 ‖的橋。 方案初選 根據橋址的地形地貌、水文地質條件和技術標準的要求，初擬出五種不同結構體系的橋型。 方案一：簡支梁橋，橋跨布置為 720 m 空心板 簡支體系 。 方案二：主橋為 21m +38 m +21 m 預應力混凝土連續梁體系，引橋為 320m 空心板簡支體系。 方案三：主橋為 21m +38m +21 m 預應力混凝土連續剛構 體系，引橋為 320m空心板簡支體系。 方案四：主橋為 15m +30 m +15 m 斜腿剛構體系，引橋為 420m 空心板簡支體系。 方案五：主橋為 60m 上承式 鋼筋混凝土 拱橋，引橋為 420m 空心板簡支體系。 方案比較 本次設計選取第一、三、四方案進行詳細的技術經濟比選。 方案一 簡介 簡支梁 橋孔布置： 720 m 空心板 （ 1）上部結構 本方案上部結構采用 20m 空心板梁橋 （ 2） 下部結構 本方案采用雙柱式橋墩，墩徑 ，墩下基礎采用樁基礎，樁徑 。 0橋臺采用輕型式橋臺， 7橋臺采用 U 型橋臺。 （ 3）施工方 案 本橋位于山區，橋下不通航，基礎采用鉆孔灌注樁施工，墩身采用翻模或滑模施工，主梁 采用 預制吊裝施工。 魏民： 團結橋設計 4 （ 4）綜合評價 簡支梁橋：結構輕盈、技術成熟、造價低廉、但施工占用場地較多需設置預制場地，本橋所處地形陡峭，溝比較深，橋墩較高，而且該橋略彎，因此穩定性不如連續剛構橋。 （ 5） 方案 示意 如 圖 所示。 圖 簡支梁橋 示意圖 方案三 簡介 主橋為預應力混凝土連續剛構橋孔布置：主橋為 21m +38m +21m 預應力混凝土連續剛構體系，引橋為 320 m 空心板簡支體系。 （ 1）主橋上部結構 本方案主梁采用單箱單室變高度箱梁，箱梁頂板寬 ，底板寬 7m 。主梁在根部梁高為 2m ，跨中處為 。根部頂板厚 ，跨中厚 ，按二次拋物線漸變。根部腹板厚 ，跨中腹板厚 ，按線性漸變 。根部底板厚 ，跨中底板厚 ，按二次拋物線漸變。 （ 2）主橋下部結構 本方案下部 采用 雙薄壁實心墩。橫橋向墩寬為 7m , 縱橋向單 墩寬 ，墩間間距 。 0橋臺采用輕型式橋臺， 3墩采用雙柱式交接墩，墩徑 ， 墩下基礎為直徑 樁基礎。 （ 3）施工方案 本橋位于山區，橋下不通航，基礎采用鉆孔灌注樁施工，墩身采用翻模或滑模施工，主橋主梁采用懸臂施工。 （ 4）綜合評價 預應力混凝土 連續剛構橋：結構輕盈、技術成熟、造價低廉、適應性 強、施工占2021屆土木工程（橋梁工程）畢業設計 5 用場地少，本橋所處地形陡峭，溝比較深，橋墩較高，該橋略彎，雙薄壁墩能有效抵抗上部結構傳來的彎矩，此處較適合修建該橋型。 （ 5） 方案 示意 如 圖 所示。 圖 主橋連續剛構 示意圖 方案四 簡介 主橋為預應力混凝土斜腿剛構橋孔布置：主橋為 15m +30m +15m 預應力混凝土斜 腿 剛構體系，引橋為 420 m 空心板簡支體系。 （ 1）主橋上部結構 本方案主梁采用單箱單室變高度箱梁，箱梁頂板寬 ，底板寬 7m 。主梁在根部梁高為 2m ，跨中處為 。根部頂板厚 ，跨中厚 ，按二次拋物線漸變。腹板等厚均為 。根部底板厚 ，跨中底板厚 ，按二次拋物線漸變。 （ 2）主橋下部結構 本方案下部斜腿 采用 實心墩。橫橋向斜腿寬為 7m , 縱橋向根部斜腿寬 ，底座支承處斜腿寬 。 0橋臺采用輕型式橋臺， 3墩采用雙柱式交接墩，墩徑 ，墩下基礎為直徑 樁基礎。 3基礎采用重力式基礎。 （ 3）施工方案 本橋位于山區，橋下不通航，基礎采用明挖和鉆孔灌注樁施工，斜腿采用支架施工，主橋主梁采用懸臂施工。 （ 4）綜合評價 斜腿剛構橋：結構輕盈、造價低廉、施工占用場地少，但本橋所處地形陡峭，溝魏民： 團結橋設計 6 比較深，施工難度較大，在后期運營中斜腿與梁交接處由于應力集中易開裂，后期維修費較高，此處不太適合修建該橋型。 （ 5） 方案 示意圖 如 圖 圖 主橋斜腿剛構 示意圖 各方案 技術經濟比較 如表 所示 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業設計 7 表 各方案 技術經濟比較 表 經過對以上三個比選方案的技術、經濟、安全 、環保等 進行比較，我選擇第三方案作為設計方案。其優點如下 : （ 1）連續剛構橋結構輕盈、適應性強、行車舒適性較好，養護工程量小 ； （ 2）連續剛構橋受力明確，雙薄壁墩能有效抵抗上部結構傳來的彎矩，是其它兩種橋型不能比的，支點負彎矩對跨中有減載作用，故比其它兩橋型承載能力大 ； （ 3）連續剛構橋結構的強度、剛度和穩定性高 ； （ 4）連續剛構橋構造簡單，線型流暢 ，整個橋型輕盈美觀 ，與地形極為相符，整體美觀，視覺效果較好 ； （ 5）近幾建造連續剛構橋較多，施工技術可靠，安全性較高。 方案類別 比較項目 第一方案 第三方案 第四方案 主橋 的 橋型結構 簡支梁橋 連續剛構 斜腿剛構 （ 720） m （ 21+38+21） m （ 15+30+15） m 主橋梁高 ~2m ~2m 主橋結構特點 預應力混凝土簡支梁， 墩 身采用雙柱式實心墩，基礎采用鉆孔灌注樁，橋臺采用輕型式橋臺和 U 型橋臺 預應力混凝土連續剛構橋，主梁采用單箱單室變 高度箱梁， 墩身采用雙薄壁實心墩、鉆空灌注樁及輕型式橋臺和交接墩。 主梁采用單箱單室變高度箱梁，基礎采用重力式抗推基礎，斜腿采用實心斜腿，輕型式橋臺和交接墩。 養護維修工程量 較少 較少 較多 結構安全性 較安全 安全 較安全 設計經驗水平 有較成熟的經驗 有較成熟經驗 有較成熟經驗 施工方法和 難易程度 全橋采用預制吊裝，需大型起重機械 ， 施工容易。 全橋采用懸臂施工，不需大型起重機械，施工容易。 斜腿采用支架現澆，梁采用懸臂施工，不需大型起重機械，但施工較困難 工程 數 量 混凝土（ m3） 鋼筋（ t） 鋼絞線（ t） 工 期 短 較短 長 魏民： 團結橋設計 8 第 3章 結構設計與計算 結構設計應包括上部結構設計和下部結構設計。上部結構設計與計算的主要內容有：截面尺寸的擬定，內力計算（包括恒載內力、活載內力和內力組合，內力包絡圖的繪制） ，配筋設計，施工階段和使用階段的應力驗算，最終承載力極限狀態強度驗算、剛度驗算，預拱度設置等。下部結構計算的主要內容為橋墩（臺）的設計計算。 設計資料 方案簡述 本設計采用主橋（ 21+38+21） m 預應力混凝土連續剛構體系。具體尺寸為根部截面梁高 ,是主跨徑的 1/19；跨中截面梁高 ，是主跨徑的 1/。采用雙支薄壁橋墩， 單支 壁厚為 m ， 2墩 高度為 11m ， 3墩高 21m 。 設計依據 ： 32m (為橋墩中距 )。 ：凈 8+2+2 m 。 ：設計荷載為公路 II 級；環境標準為 I 類環境；設計安全等級為二級。 ：按規范同時考慮均勻升降溫、不均勻溫差；人行欄桿每側重量分別為 mkN/ ，橋面鋪裝采用 10cm 厚防水混凝土 + 8 cm 厚瀝青混凝土。 2. 材料規格 :C50 混凝土強度指標 抗壓強度設計值 cdf = MPa ， 抗拉 強度設計值 sdf = MPa ， 彈性模量 cE =104 MPa 。 ： C40 混凝土強度指標 抗壓強度設計值 cdf = MPa ， 抗拉強度設計值 sdf = MPa ， 彈性模量 cE =104 MPa 。 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業設計 9 1860MPa 的 ? 低松弛鋼絞線，張拉控制應力取 ，預應力筋的錨固方式為群錨，按后張法施工。強度指標為： 抗拉強度標準值 pkf =1860 MPa ， 抗拉強度設計值 pdf =1260 MPa ， 彈性模量 cE =105 MPa 。 400HRB 鋼筋。其強度指標為： 抗拉強度設計值 sdf =330 MPa ， 彈性模量 cE =105 MPa ， 箍筋及構造鋼筋采用 335HRB 鋼筋，其強度指標為 抗拉強度設計值 sdf =280 MPa ， 彈性模量 cE =105 MPa 。 a.《公路橋涵設計通用規范》（ JTG D602021）。 b.《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋 涵設計規范》（ JTG D622021）。 c.《公路橋涵施工技術規范》（ JTG_TF502021）； d.《公路橋梁預應力鋼絞線用錨具、夾具和連接器》（ JTT 3292021）； e.《公路橋涵 鋼 結構及木結構設計規范》（ JTJ01189)。 f.《公路磚石及混凝土橋涵設計規范》（ JTJ02285） 。 主梁細部尺寸 主梁尺寸擬定 根據已成橋資料及《橋梁工程》（上冊）有關連續剛構 橋 截面形式及尺寸 擬定 的相關內容，擬訂主梁尺寸如下： 采用單箱單室 變高度箱梁 截面，箱 梁頂板 寬 m ，底 板 寬 。 變截面梁墩頂處梁高與最大跨徑的關系：梁高為（ 1/16－ 1/20） L，取 L/18，即 1h =32/18= m ， 1h 取 。 變截面梁跨中處梁高與最大跨徑的關系：梁高為 (1/46－ 1/85)L，取 L/，即 2h =38/= m ， 2h 取 。 梁底縱向變化曲線可以是二次拋物線、正弦曲線、三次曲線、圓弧線及曲線，為使線形圓順，本設計采用二次拋物線。跨中頂板厚取 15cm ，跨中處底板魏民： 團結橋設計 10 厚 15cm ，根部頂板厚 20cm ，根部底板厚 30cm 。 以跨中梁底板底緣為原點，曲線方程為： h =。以便布置預應力束，底板頂也按二次拋物線漸變，以箱梁底板頂緣為原點，拋物線方程為 h =。邊跨以邊跨合攏段處的梁底板底緣為原點，曲線方程為 h = 。 以便布置預應力束，底板頂也按二次拋物線漸變，以箱梁底板頂緣為原點，拋物線方程為 h =。頂板底緣按線性漸變。其根部、跨中及邊跨截面如圖 ~圖 所示： 圖 根部截面 圖 跨中截 面2021屆土木工程（橋梁工程）畢業設計 11 圖 邊跨端部截面 內力計算 橋梁模型的建立和內力計算 橋梁是一個復雜的空間結構，不同的橋梁型其上下結構聯結方式是不盡相同的。為了便于計算，需要將橋梁簡化為結構計算圖式，橋梁工程常因其跨度較寬度大很多，因此將縱向分析模型近似處理成桿系結構。其空間效應可以通過橫向分布系數、偏載增 大系數來修正。采用桿