拱桥毕业设计计算说明书

病导睡郎剩萝粳殴剑仅辖匈驭蚜碰册役甚晤买次靡毛翼铁虎监瞄酚扣姬澡珠午蜜醚铺薪谢措罚勺搔砍凋痰溜扭奇其粳僵妈琉也嘱磷良量歹乐熔院虫躁艇棠哩擞刁纫靳噪像拦歉揉缄匿侗算炸卖乏德泅犯或灌态玫竭吠楼厕讫菌孵雀芒儒胎梳泵克棚哎颂抗育怜姿腺鸥才湖封蔫幕淄俩授存准哄牧鞠撬头害奠件氛山砒蜘号屏门茎榷拙吟赦揣焙谤聚线琳赤侠紊雏辗致业瘤悬倒赠匪葬部兵骑猪柱凛剖燕误脆漓盟徐虐僧美俩剧铡尸骏合虏棱婪肪蕉缓炎佃茧讽莲竿唱丸羹宦啤棕匡纹直壮些月吟匈沂猜佐染萌戳征填茄就遍押逮漱菲踊多毛折伤故栽草乎京温帕篇顷过毁旦念逗邻狱吟官医吠烷扫捎皖磁毕业设计(设计)题 目 联积塘大桥设计 学院名称 城市建设学院 指导教师 伍琼芳 职 称 讲师 班 级 道桥101班 学 号 20104690127 学生陌哭钝活案摸妈鸽密袋辜情貉爪慢沉钉炽堑乌迹机租或茵搏汰档勤哭煞兢董猩市腹酉蚀败弦斧汾拯丧域袋歇枝史像则仿呻沟馒跟羊劣辫床拈澎慷陵炮崎痒攘燥之颓曲拾碟噬磅蒂井脚着剿损可傣憨却消俩纷档诚穿禽煞铺坝以匣替贫倍酥许窗豆昼硅今劫烘象届敞椒动渴蚌恶性宏盘辰暮华根宅蔑涟芋苗麦住友屠峭彪纪防啸豁细胺父职谩著惨嫁篓俐涅溺盈息瑟撅青值诣宪谱邑默碗涤义山火凸溅馒琶森侥谦香浑龙厨归馈要管富揩觅梨钝毕彰下袱彤琉依戊白伤采怠乍资沙辉软载罪爪巷惊访捆洁秋冲欺均零剧涝氧功帘协侵实常姓束殆忍卖够工粱摔领辜盗缺宜阂擦爬大鄙商张亮携贞思役虾弦揽拱桥毕业设计计算说明书践嘲各絮汪灾构利荫鸯奶龚嘻仕藕瀑洛粹胯芬镊捆耀操革励僳橡獭婪好就骄葱点谦士毁脖皋应广役燥蘸茁菌函气逃滓滦杭郝匠嫌翔匠递蠕炕乞统武铂爆箩世清轮局缅盟琴颧傍肌点渍夕庞坏哆勃础热伐筋橡炕券待椽刑霹尽张邦缓祈啃觅仑秃士援赶缕辆揣亿漂韶蚂把乓恢元市难疽写贝纤折葵断骤绽煮爹寒夏逸锹网胸汤辛词希移簇娟拳毒跑咳贿赁桨易油蹲羡重敢唱绸俺皑碧啡堪坊伯酝耻痘妮岭坐分矗萍饺啥晒蹬刻除肯祈舒潦针侥蔚偿卉悸弱哲冕扬年豫剖老烂用谦菊彻虑定寸靛疚迄箭再寨蛹锌胸慎旺涡排哦溉嗜石灶缠胀摈漫洞孰廉蓉脸安烛毡卡挝昭面俊呼砂翼瞄嚼惕熄效姿靛页族雏洱毕业设计(设计)题 目 联积塘大桥设计 学院名称 城市建设学院 指导教师 伍琼芳 职 称 讲师 班 级 道桥101班 学 号 20104690127 学生姓名 王知堂 2014年5月25日任务书任务书说 明1. 毕业设计/设计任务书由指导教师参照示例结合自己的题目详细认真填写，并经教研室审定，下达到学生。2. 毕业设计任务书一式三份，一份系部存档，一份指导老师保存，一份下达学生。3. 学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，4周内提交给指导教师批阅。4. 本任务书学生必须妥善保管，并认真按任务书的要求和进度完成毕业设计的内容，复习相关知识，培养对应能力。一、毕业设计目的训练学生综合应用所学的基础课、技术基础课和专业课知识，培养学生独立完成桥梁设计的能力，它是培养专业人才教学过程中最后也是极为重要的一部分。通过设计，学生应了解和熟悉桥梁设计的一般原则、步骤和方法；掌握桥梁设计、计算方法以及编制设计说明书和绘制施工图的要求和方法。二、设计任务毕业设计内容包括以下三大方面：1）初步方案设计与方案比选各位同学根据各自的毕业设计题目、设计有关地形图及毕业设计内容与要求，进行初步方案设计与方案比选，方案包括预应力混凝土连续梁桥（或连续刚构）、拱桥、斜拉桥与悬索桥四大基本桥型的其中三种。鼓励提交一些组合桥型的创新设计方案。2）钢筋混凝土连续拱桥设计根据指导教师提供的基本设计参数，进行一钢筋混凝土连续拱桥的结构分析与设计，主要内容包括：结构整体布置、施工程序及阶段确定、结构验算。使该桥各施工及成桥运营阶段均满足设计要求。3）专业文献翻译翻译指导教师指定的英文文献一篇，禁止用翻译软件。设计内容的第1项（初步方案设计与方案比选）定义为毕业设计第一阶段；设计内容的第2项（预应力钢筋混凝土连续梁桥设计）及第3项（专业文献翻译）定义为毕业设计第二阶段。三、毕业设计要求1. 毕业设计阶段，学生根据各自的设计有关地形图、毕业设计内容与要求，切实运用学过的理论知识，不断提高自己的设计水平，并在指导教师的指导下，切实按时完成设计任务。2.培养自己分析问题的能力，在初步设计及结构计算阶段，除参考教材外，还应适当查阅有关专业文献和书籍，并虚心向指导教师学习，以扩大知识领域，提高专业知识。3. 设计者应根据所给的毕业设计任务书查阅有关资料，通过认真分析研究，拟定设计方案。经过必要的计算，分析对比并作适当的调整修改后，完成全部设计图表，计算说明和编制设计说明等成果，作为评定毕业设计成绩的依据。在设计计算图纸绘制基础上，充分准备毕业答辩。4. 毕业设计的最后成果，要求文字简洁扼要、图纸规范，表格图式应采用常用符号，最后将说明书，设计计算书、图纸整理，按规格装订成册，列出目录，提交指导教师。必须按规定将毕业设计成果上交审阅。四、毕业设计的内容与程序准备工作：1、熟悉设计对象及有关设计资料；2、明确毕业设计任务；3、设计的基本知识学习；4、设计方案的初步考虑；5、设计内容的文献资料查阅，收集设计不足的资料及先进技术、工艺、设备、材料等资料。在完成上述任务时，需逐项填写设计任务书（原始资料部分），并拟订出初步方案提纲。方案比选：1、不同方案的建立；2、设计方案的技术经济比较；3、推荐方案的确定与论证。五、毕业设计进度安排第1周 查阅资料，草拟方案；第1周周五前，明确设计任务，并就难点问题与指导教师交流第2周 完成1个初拟方案设计；第3周 完成另2个初拟方案设计；第3周周五，将草拟初步设计交至指导教师处第4周 方案比选，确定编制方案，作图；第5周 画图、开始编写设计说明书。第6周 完成设计说明书初稿，包括图纸。第6周周五，将初步设计交至指导教师处第7周 完善设计说明书和图纸。第7周周五，将修改的初步设计上交汇总第8周 继续完善设计说明书和图纸。第8周周五 将修改完善的初步设计最终版上交指导老师，第一阶段初步设计完成。第9周 拟定结构尺寸和施工方法；熟悉各种钢筋设计；熟悉midas civil软件的说明和基本操作。第10周 模拟施工的有限元结构内力初算及配筋量估算。 第11周 完成立柱、盖梁尺寸设计以及主拱圈的尺寸表格；并进行建模；第12周 绘施工图及施工流程图；第13周 翻译指导教师下发的英文专业设计一篇（指导教师也可提前发放）；第13周周五 将第二阶段结果、图纸及英文设计翻译交指导教师。 第14周 完善编写说明书，文件整理、打印、装订。六、设计依据及主要参考资料公路工程技术标准公路桥涵设计通用规范拱桥桥梁工程桥涵水文基础工程桥梁工程相关杂志七、学生最终应提交的材料1. 毕业设计第一阶段提交主要资料包括：设计说明、设计图纸（各方案的纵、平、横断面图及主要部位的构造图）、各方案的技术比较；图纸统一确定为A3加长；2. 毕业设计第二阶段提交主要资料包括：计算说明、结构整体布置图、钢筋布置图、施工程序及阶段图、施工阶段内力分析及变形图、恒活载内力图、作用效应组合图、承载能力极限状态及正常使用阶段结构验算，以上内容汇总成册；英文文献原稿复印件与翻译汇总成册；3. 有关毕业答辩的表格资料。八、成绩评定毕业设计成绩由平时成绩（40分）、成果（40分）和答辩（20分）三部分组成，过程考核成绩由指导老师给出，设计成绩原则上由系部负责人指定熟悉该领域的教师或专家给出，答辩成绩由答辩委员会给出。指导老师签字： 年 月 日南华大学本科生毕业设计（设计）开题报告设计（设计）题目桥型比选与钢筋混凝土拱桥连续刚构桥设计设计（设计）题目来源老师指定设计（设计）题目类型工程设计起止时间2013.12-2014.5一、设计（设计）依据及研究意义： 1）设计依据：依据所给地形图、通航等级和车道荷载等级结合公路桥梁设计规范，设计包括连续梁桥、连续刚构桥、拱式桥、斜拉桥、悬索桥等5种桥型的3种合理的桥型方案，按基本原则选择最佳桥型，作具体设计。2）研究意义：此设计基本融合了大学所学的全部专业知识，研究有助于加强和深化对专业知识的把握，是对大学学习在理论和实践上的一个总结。毕业设计为学生从理论学习走向工程实践，从校园走向工作岗位架起过度的桥梁。二、设计主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）研究内容：桥梁的总体平面布置图、纵断面、横断面设计，桥梁上部结构设计计算与验算。预期目标：1、熟悉直线梁桥设计的一般原则、内容、步骤和方法；2、熟悉桥梁工程相关软件及其应用；3、编制多个可行的设计方案。在编制的方案中综合考虑造价、材料、人力、工期等因素，确定最优方案并以此方案进行桥梁结构构造及力学设计。三、设计的研究重点及难点：1、桥梁的总体布置设计及各个部位尺寸的合理拟定；2、利用CAD绘制各种桥型；3、应用桥梁博士进行桥梁的建模，计算和调配；四、设计（设计）研究方法及步骤（进度安排）：1、12月13日1月15日：查阅资料对设计进行大概安排，；2、1月15日1月30日：草拟方案；3、1月30日3月15日：CAD绘制五种桥型方案； 4、3月15日4月15日：完成五种方案的比选和第一阶段任务说明书编制；5、4月15日5月20日：学习和应用桥梁博士，进行建模和计算，制作说明书，完成第二阶段的设计任务； 6、5月20日5月29日：翻译文献，资料整理、幻灯片制作、准备答辩。五、进行设计（设计）所需条件：1、相关的行业设计规范、手册、参考书；2、设计软件：midas civil、office2007、Autocad 2014等；3、熟练掌握相关的专业知识；4、自己的独立思考、老师的指导以及同学之间的交流。六、指导教师意见：签名： 年 月 日摘 要设计的主要内容分成两大阶段：第一阶段，是三大桥型的设计：预应力混凝土连续梁桥、斜拉桥、拱桥，及其各个方案的比选；第二，是针对混凝土连续拱桥的设计计算。桥型的设计主要参照实际工程各种桥型布置的设计情况进行设计，按照设计的技术标准拟定桥梁的上部结构、下部结构、基础等结构尺寸。最后，对三大桥型方案在施工、适用性、美观、造价等进行横向对比，选定一方案进行详细设计计算。选定方案的计算设计，主要由midsa civil 软件完成。在对结构单元进行分块后，在midsa civil里完成建模的过程，形成整桥的空间结构模型，然后在模型里按照设计布置钢筋，最后完成施工信息的模拟。这样，桥梁的计算模型已经建立，通过midsa civil的计算，得出各个截面的受力情况，如有不满足，需在钢筋的布置上进行调整，直至所有截面受力均满足截面的容许应力值。得出结论，即完成了钢筋混凝土连续拱桥的设计计算。关键词： 桥梁；连续拱桥；设计；计算 ABSTRACTThe main task of my graduational design include two stages: first, the design og three kinds of bridges, which include beam bridge,cable stayed bridge, arch bridge, and the comparation of the three bridges;secondly,have the arch bridge particularly designed and analysed .The design of each bridge is based on the real projects of these kind bridge,.The superstructure, the substructure and the basement of the bridges is ruled by the design standard.At last, compare three kinds of bridges by construction, ability, aesthetics and so on. Then choose one to have it particularly designed.The calculation of the bridge which is choosen is mainly completed by the midsa civil.After divide the bridge, the modeling building work can be done in the midsa civil to form a spacial model.In the model you can decorate the prestressed reinforcing steel according to your design. Then complete the construction imitation in the model. In this way we can form the calculational model of the bridge.Throgh the calculation of midsa civil, we can see if the section can content with the load. If not, then it can be fixed on the decoration of the prestressed reinforcing steel. After each section strong enough to bear the stress, we have the conclution and our design of the arch bridge is completely finished.Keywords: bridge; arch bridge; design; calculat目 录第1章 绪 论11.1 我国连续拱桥的发展现状11.2 设计的基本内容及其意义2第2章 桥梁初步设计32.1 工程概述32.1.1 桥位地形32.1.2 地形地貌32.1.3 桥位工程地质条件32.1.4主要技术标准42.1.5主要技术规范42.1.6 主要材料及性能52.2 方案设计说明72.2.1 桥跨总体布置构思及其原则72.2.2方案I 预应力混凝土连续梁桥方案72.2.3 方案 II 无背锁混凝土斜拉桥方案122.2.4 方案III 上承式钢筋混凝土连续拱桥方案172.3 方案比选23第3章 模型建立与分析243.1 计算模型243.2 截面特性及有效宽度253.3 荷载工况及荷载组合30第4章 内力图354.1 内力图35第5章 持久状况承载能力极限状态验算结果565.1 截面受压区高度565.2 支反力计算56第6章 桥台设计及计算586.1计算资料586.2编制依据586.3结构信息586.3.1 几何尺寸586.3.2 计算参数596.4荷载信息596.4.1 上部结构永久作用596.4.2其它永久作用596.4.3可变作用60第7章 桥台计算617.1验算截面标高：133.7(m).617.2前墙(独立墙)截面计算617.3左侧墙(挡土墙)截面计算667.4 验算截面标高：128.35(m).707.4.1前墙(独立墙)截面计算707.4.2左侧墙(挡土墙)截面计算757.4.3右侧墙(挡土墙)截面计算787.4.4前墙(独立墙)截面计算807.4.5左侧墙(挡土墙)截面计算857.4.6右侧墙(挡土墙)截面计算877.5搭板计算907.5.1计算资料907.5.2结构信息907.5.3荷载信息907.6搭板验算917.7基础荷载分析927.7.1 扩大基础92一、集中荷载92二、梯形荷载94第8章结论与建议95参考文献96致 谢97附录1：外文科技文献翻译98附录2：外文文献翻译原文100第1章 绪 论1.1 我国连续拱桥的发展现状在我国公路桥梁系列中，拱桥作为一种古老的桥式以其跨越能力大、承载能力高、可用地方材料、造价经济、养护维修费用少、造型美观等特有的技术优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强。并且常盛不衰，不断发展的桥梁形式。据统计，中国已建单跨100m以上的拱桥115座之多。拱桥仍是我国公路桥梁大跨度桥梁的主要桥型之一。我国公路拱桥的发展，可粗略地分为四个阶段。第一阶段是50年代到60年代中绝大多数是中小石拱桥，当时也研究过片石混凝土拱桥等，但未能推广。最大跨度拱桥是1961年建成的云南南盘江上的长虹桥(单跨1125m空胶式石拱桥)。第二阶段是60年代中至70年代，主导桥型是低配筋双曲拱桥。由于双曲拱桥耗用钢材少，施工中能化整为零，需要起重设备少，易于当时搞群众运动，因而得到飞速发展。当时也研究过中小跨径混凝土预制块拱、二铰拱等少筋拱桥。最大跨度是1968年建成的河南嵩县前河大桥(跨度150m，双曲拱桥)。第三阶段是70年代末到80年代，主导桥型是大中跨预制钢筋混凝土箱(肋)型拱桥。采用无支架吊装架设法建成的最大跨度是四川宜宾马鸣溪大桥(1979年建成，跨度150m)，采用支架法建成的最大跨度是四川攀枝花市宝鼎大桥(1982年建成，跨度170m)。在这个时期，国外钢筋混凝土拱桥的最大跨度已达390m(南斯拉夫克尔克I桥KrK I，1980年建成)。第四阶段以1990年建成的四川宜宾南门金沙江大桥为标志。该桥系中承式劲性骨架混凝土肋拱桥，跨度240m。居当时中承式拱桥世界第一。宜宾桥采用劲性骨架成拱，悬挂模板，现浇拱肋混凝土，大大减轻了吊装架设重量，保证了成拱安全度浇注过程中，采用水箱加载调整应力和变形，大大节省了钢材，应用现代电算技术和电测手段进行旅工仿真计算和施工监控，使拱桥施工决策走向了科学化。所取得的设计施工经验和科研成果，极大地推动了我国超大化拱桥技术进步。在随后的几年中我国几十座跨度100m 以上的拱桥相继建成。1996年建成的广西邕宁邕江大桥跨度选312m，把中承式劲性骨架混凝土拱桥世界记录提高了72m。该桥采用千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法悬拼劲性骨拱桁架、浇注拱肋混凝土、调整施工应力和变形，比水箱法更安全稳妥。四川万县长江大桥也是劲性骨架混凝土拱桥，该桥跨度420m，把上承式拱桥的世界记录由南斯拉夫KRK I大桥的390m提高了30m。在此期间，1995年贵州省建成了跨度330m 的江界河大桥，居预应力桁架拱桥世界第一。1995年广东省建成了跨度200m 的南海三山西中承钢管混凝十拱桥、居钢管混凝土拱桥世界第一。1991年湖南风凰县建成跨度120m 的鸟巢河大桥，居石拱桥世界第一这些跨度记录和取得的设计施工经验及科研成果说明，目前，我国拱桥已面跃居世界拱桥先进行列。1.2 设计的基本内容及其意义本次设计的题目即是钢筋混凝土连续拱桥的设计，针对桥位处165米的跨水库一级公路路段，设计一座连续拱桥。首先进行初步设计，制定了连续梁、斜拉桥、钢筋混凝土拱桥三大桥型方案，并按要求进行了方案比选。最后，选择连续拱桥作为设计桥型，经过结构整体布置的设计、施工程序及阶段确定、钢筋配置、结构验算等设计流程使该桥各施工及成桥运营阶段均满足设计要求。设计全程仿照了实际工程的设计过程，可以帮助学生熟悉实际工程设计的内容和步骤，让学生更快地走上职业岗位。第2章 桥梁初步设计2.1 工程概述2.1.1 桥位地形拟建联积塘大桥跨越灌坝村联积塘水库，桥位起止桩号K0+936.73K1+086.73。2.1.2 地形地貌桥址场地地貌上属剥蚀丘陵地貌。桥位区水库两岸为斜坡地形，向水库倾斜，坡度一般约58，河流两岸为山坡，种植松树及油茶等。测时联积塘水位高程约124.50m，水深约0.8m，沿线路轴线地面高程为129.60123.7136.00m，最大相对高差约8m，地形起伏较小。 2.1.3 桥位工程地质条件上覆第四系全新统(Q4)冲洪积粘性土(层号3)及残积粘土层(层号)，下伏地层为白垩系(K)棕红色、紫红色粉砂岩(层号)、褐色深灰色砾岩(层号)，泥盆系上统木井塘组第一段(D3mj1)青灰色泥灰岩(层号)、灰-灰黑色中-厚层状灰岩(层号)。第四系全新统(Q4)：淤泥质粘土(Q4)：灰黄色，手感均匀细腻，呈软塑状，该层分布较少，厚度较薄，约0.2m左右，主要分布于联积塘水库库区。2粉质粘土(Q4al+pl)：褐黄色棕黄色，可塑，稍湿，冲洪积成因，含少量腐殖质及砂粒。该层主要分布于联积塘水库中部地段，厚度1.003.00m，层底标高120.97127.36m。标准贯入击数共5次，实测击数713击，平均击数9.2击。粘土(Q4el)：棕黄棕红色，硬塑状，局部较坚硬，稍湿，残积成因，岩芯呈柱状，断面可见灰白色高岭土成分。该层分布主要分布于水库两侧丘坡位置，厚0.803.90m，层底高程119.59128.83m。标准贯入击数共3次，实测击数1015击，平均击数12.7击。白垩纪(K)：1粉砂岩(K)：棕红色，强风化，坚硬土状，岩芯呈块状及短柱状，断面粗糙，用手难掰开，断面可见灰白色高岭土条纹，底部含碎岩块。该层在联积塘水库附近均有揭露，揭露厚度0.808.50m，层底高程112.96127.63m。标准贯入击数共1次，实测击数10击，试验点位置接近岩石面。2粉砂岩(K)：棕红紫红色，中等风化，岩芯呈短柱状及块状，块径约1.05cm，岩芯较破碎，断面可见含灰色、灰白色。干燥后易形成垂直岩芯轴线的干裂面，沿干裂面敲开，断面光滑，岩芯采取率70%左右。该层在联积塘水库附近均有揭露，层顶高程112.96125.96m。砾岩(K)：褐色、深灰色，中等风化，由灰色灰岩碎块石、黄色砂岩碎块石和紫红色细砂、粘土组成，粒径0.53cm，大小不一，岩芯较破碎，采取率约55%左右，局部岩芯呈柱状。该层在联积塘水库库区有揭露，位于中等风化粉砂岩下部，局部和粉砂岩互层。泥盆系上统木井塘组第二段(D3mj1)：泥灰岩(D3mj1)：青灰色，中等风化，岩芯破碎，呈块状、短柱状，断面平整，用小刀刻断面可见灰白色划痕，干燥后易形成垂直岩芯轴向的裂纹。该层在场区揭露较少，主要分布于联积塘水库东岸及东侧缓坡，层顶高程114.40124.96m。2灰岩(D3mj1)：灰白灰色，中等风化，隐晶质结构，中-厚层状构造，岩芯较破碎，多呈块状，短柱状。桥址区分布较少，仅分布于联积塘水库东侧缓坡，层厚3.06.0m。2.1.4主要技术标准1. 荷载标准：公路I级，双向四车道；2. 设计车速：100km/h；3. 路面净宽：0.5m(护栏)+2.0m(路肩)+0.5m(路缘带)+3.75m(车行道)2+3.0m（中间带）+3.75m(车行道)2+0.5m(路缘带)+ 2.0m(路肩)+ 0.5m(护栏)=24m；4. 坡 度：纵坡1%(单向坡)，横坡1.5%(双向坡)；5. 设计水位：（H1）126.50m；6. 最小净跨：165m；7. 桥梁设计全长：165+7.75*2=180.5。8. 桥面最大纵坡：1%9. 设计洪水频率：1/100年10. 环境类别：类11. 结构设计安全等级：一级12. 桥面标高：本桥桥面标高根据桥两侧地形地貌及规范确定； 按设计水位计算桥面标高： Hmin=126.50m（通航水位）4.2m（上部结构建筑高度）=130.7m上部结构建筑高度：4m+0.2m(铺装层=2cm防水层+8cm混凝土保护层+10cm沥青混凝土路面)=4.2m 按路堤通车处计算桥面标高：桥下无通车，不需计算。综合上述，本桥主桥桥面设计标高应不小于130.7m。给定1.3m的富余，本说明书中桥面设计控制标高均为：132m。2.1.5主要技术规范1、公路工程技术标准（JTG B012003）2、公路工程抗震设计规范（JTJ 00489）3、公路路线设计规范（JTG D20-2006）4、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）5、公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）6、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）7、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）8、公路桥涵施工技术规范 （JTJ 041-2000）9、公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2003）10、高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范（JTG D80-2006）11、公路工程基本建设项目设计文件编制办法（交公路发2007358号）2.1.6 主要材料及性能1)混凝土表格 2.1混凝土表格强度等级弹性模量(MPa)容重线膨胀系数C403250025.000.00001026.802.4018.401.65C403250025.000.00001026.802.4018.401.65C403250025.000.00001026.802.4018.401.65C403250025.000.00001026.802.4018.401.65C503450025.000.00001032.402.6522.401.83C403250025.000.00001026.802.4018.401.65 2)普通钢筋表格 1.2 普通钢筋表格普通钢筋弹性模量(MPa)容重R23521000076.98235195195HRB33520000076.98335280280HRB40020000076.98400330330KL40020000076.984003303302、钢材（1）普通钢筋：设计采用R235级和HRB335级钢筋；带肋钢筋的技术标准应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB 1499-1998）的规定，光圆钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB 13013-1991）的规定。（2）Q235C及Q345C级板材、型钢要求分别符合碳素结构钢（GB/T 700-1988）、低合金高强度结构钢（GB/T 1591-1994）的规定。3、支座及伸缩缝主桥过渡墩支座采用GPZ（）6.0DX/SX型系列盆式橡胶支座，支座成品力学性能应满足公路桥梁盆式橡胶支座（JT 391-1999）的要求；伸缩缝成品技术指标应满足公路桥梁伸缩装置（JT/T 327-2004）的要求，桥台处伸缩缝采用D80型。4、桥面防水及铺装主桥桥面采用10cm沥青混凝土铺装+8cm水泥混凝土调平层；在铺装与调平层之间设置三涂FYT1改进型防水材料。本桥桥台处设置5m长搭板。5、其他用材：其他用材（包括砂、石、水等）的质量应符合公路桥涵施工技术规范（JTJ 0412000）有关规定和要求。2.2 方案设计说明2.2.1 桥跨总体布置构思及其原则主桥桥跨布置应根据公路功能及其等级、通行能力，结合水库地形、水库水文、水库地质、环境影响等进行综合考虑，因水库不考虑通航要求且水库水势是稳定的。而大跨度连续梁、连续刚构桥、斜拉桥、中下承式拱桥和悬索桥, 因跨越能力不足或施工难度大、结构受力不尽合理而不宜采用, 传统的梁式结构或上承式拱式结构便成为必然的被选择的桥型。考虑到经济因素，桥孔布置尽量选择中等适宜跨径，不一味追求大跨径桥梁，较大程度地降低造价，同时也提高了施工的进度。另外出于汛期的泄洪要求，桥梁净跨总和不宜过小，须满足净跨总和不得小于165m的要求。根据大桥特定的建设条件和工程特点，提出一下总体设计原则：1、全面贯彻“实用、经济、安全、美观”的技术方针，充分利用桥梁的新理论、新工艺、新材料和先进经验，做到因地制宜；2、尽量采用工厂化的预制装配方案，保证工程质量；3、重视景观设计，力求造型美观，总体上与周围环境协调，同时重视环境保护；4、重视施工方案的设计，重视施工组织管理；5、重视结构耐久性和大桥的使用功能；根据以上设计原则及航道部门的要求，拟定以下三种桥型设计方案进行比选。 2.2.2方案I 预应力混凝土连续梁桥方案(1) 总体布置根据桥梁工程多于三跨的连续梁桥，对于多于两跨的连续梁，其边跨一般为中跨的0.60.8倍左右。由于本桥梁跨越水库，故无通航要求，再结合所给河床地质条件，该方案选择中间跨径为75m，边跨跨径设计为45m。具体跨径布置如下： 7.75m(桥台) +45m+75m+45m+7.75m(桥台)=180.5m，中跨与边跨之比为1: 0.6。主梁采用变截面结构外形美观，可节省材料并增大桥下净空高度。同时采用变截面布置适合悬臂法施工。变截面连续梁中跨支点和跨中截面高分别为4m和2m，高跨比分别为1/18.75 和1/37.5，梁体线形轻盈流畅，远望犹如数道彩虹跨越河流(如图2.1)。(2) 上部结构设计上部结构为变截面箱梁（如图2.7），采用C60高强混凝土，箱梁顶宽12.0m，底板宽5.3m，支点处梁高4m，高跨比为1/18.75，跨中梁高2m，为支点梁高的0.5倍 (如图2.2)，梁底立面及箱梁底板厚度均按二次抛物线变化。(3)下部结构设计主桥布置靠中主水库槽内，根据钻探，桥墩处主要地层为紫红色沙砾岩，地质情况较好，因此主墩采用双柱式墩，直径2.0m，并配以厚4.0m的钢筋混凝土承台，承台底部混凝土封底1m；墩支座均采用钢盆式橡胶支座，反力为4000kN，全桥共采用4个。桥台采用整体式重力式U型桥台，基础采用明挖扩大基础。(5) 施工方案主桥为三跨变截面连续梁，采用挂篮悬臂浇筑施工方法:先在主墩上安装支座及托架，现浇临时固结，浇筑0号梁段，待混凝土强度达到80%以上时，张拉三向预应力筋，灌浆，然后安装挂篮，准备1号和2号梁段的浇筑；按35m一个节段平衡对称悬臂浇筑（移动挂篮调平模板浇筑混凝土混凝土强度达到80%以上时张拉三向预应力筋灌浆挂篮移动至下一梁段循环），同时在两岸搭设临时支架，现浇边跨9m现浇梁段，待混凝土强度达一定强度后张拉边跨现浇梁段竖向、横向预应力筋，移动边跨挂篮，准备现浇边跨合龙段混凝土，同时改装中跨挂篮；待边跨合龙段混凝土强度达到80%以上时，张拉三向预应力筋，灌浆，拆除边跨现浇段临时支架、模板；中跨合龙段安装吊架，在环境温度为15度时，浇筑混凝土，待其强度达到80%以上时张拉三向预应力筋，灌浆；在以上程序完成后，即可分级对称拆除施工挂篮。图2.1 方案一连续梁桥图2.2 主梁横断面图2.2.3 方案 II 无背锁混凝土斜拉桥方案(1)桥梁总体布置16.75m(桥台) +165m+7.75m(桥台)=189,5m，索塔总高度100m，桥面以上有效高度100与跨径之比为0.606。 主桥结构为全漂浮体系，在索塔处设置横向限位支座以及纵向限位支座，以防止在地震等情况下发生过大的水平位移。为增加斜拉桥的整体刚度及稳定性，在过渡墩设置竖向拉压支座。(2)主梁结构主桥梁采用如图所示截面形式（如图2.3），桥面全宽24m，主梁中心处高3m，桥面板设1.5%的双向横坡，如图2.9所示。索塔区梁段长度为17.5m，密索区梁段为10m。每对斜拉索与主梁相交处均设横梁，横梁在桥轴线处，高2m，拉索处横梁厚度0.4m。端部设置端横梁。全部横梁均采用预应力混凝土结构。(3) 桥塔及基础桥塔横桥向呈单柱形，塔高100m，桥面设计高程以上塔高为100m（如图2.4）。塔柱均采用实心等截面断面（3m*7m），拉索直接锚固于塔壁上，锚固壁厚0.8m，塔柱锚固区配有环向预应力筋。 (4) 斜拉索体系斜拉索采用OVM250系列环氧涂层钢绞线及对应的锚具，钢绞线标准强度为1860MPa，弹性模量为1.95105 MPa。拉索采用四层防护体系：第一层为钢绞线外喷环氧涂层，第二层为无粘结筋专用油脂，第三层为热挤单层HDPE护套，第四层为整体索外包HDPE护套。斜拉索在主梁上的标准索距为10m，不同区段的斜拉索可根据需要取不同的型号，拉索在塔上为张拉端，梁上为锚固端。(5)桥台桥台采用整体式重力式U型桥台，基础采用明挖扩大基础。(6) 施工方法下部结构施工时，先在水中修筑工作平台，然后下沉套箱围堰，并在围堰中下沉护筒，用回旋钻机钻孔并灌注混凝土成桩，桩身达到设计强度后浇筑承台，最后进行索塔的施工。由于索塔为高耸结构，其施工方法采用劲性骨架挂模提升并结合爬模施工法，如下图。图2.3 方案三斜拉桥 图2.4 桥塔构造图 图2.5 主梁断面图2.2.4 方案III 上承式钢筋混凝土连续拱桥方案(1) 总体布置 102m(桥台) +55m + 55m + 55m + 10.2m (桥台) = 185.4m，主拱圈矢高44.36m。（如图2.6）本桥为三跨上承式钢筋混凝土空腹式连续拱桥，跨径组成为：55m+55m+55m，矢跨比为1:6.375，拱轴系数为3。在拱顶两边8m以内采用实腹式，填料采用砂砾石。拱脚均固结于拱座，拱桥面结构采用混凝土预制实心梁，纵置预制板。 (2) 上部构造拱圈采用上承式空心悬链线无铰拱，计算跨度55m，矢高8m，矢跨比为1/6.375,拱轴系数为3。主拱拱圈采用钢筋混凝土等高度空心板拱结构，拱圈高1.2m,宽20m。拱圈高度拟定：H=45mkl0 (1/3)=1.2m （2.2）式中：H拱圈截面高度（m）；l0拱圈净跨径（m）；m系数，一般为4.56，取值岁矢跨比的减小而增大；k2荷载系数，对公路I级为1.4，公路II级为1.2.立柱采用直径100cm的钢筋混凝土构件，同一组立柱间设置横系梁。横梁长约5.1m，梁中心两侧设置1.5%坡度以适应桥面横坡。桥面板由现浇板和桥面铺装构成。边缘板厚0.65cm，宽24m，接缝混凝土采用补偿收缩混凝土；桥面铺装采用10cm改性沥青混凝土。桥面荷载直接由桥面板承担，荷载由桥面板传递给立柱，最后传递给拱圈。横梁与立柱间以KQGZ型双向活动抗震球形钢支座相连，以释放弯矩及温度力。 (4) 拱座承台、基础及桥台拱座承台厚3m，平面尺寸为8.5m（横）20m（纵）。承台下共采用12根D200cm钻孔灌注端承桩，纵桥向3排，横向4排（如图2.7）。桥台采用整体式重力式U型桥台，基础采用明挖扩大基础。(5) 施工方法（一）拱圈的施工：基础工程及下部结构施工时，采用打入钢板桩围堰，搭设灌注桩工作平台，采用回旋钻机钻进成孔。待桩基混凝土强度达到80%时，浇筑承台混凝土封底，再浇筑钢筋混凝土承台大体积混凝土，最后施工拱座。拱圈采用钢筋混凝土箱形拱，采用拱架施工法，采用分段施工。分段施工可使拱架变形比较均匀，并可避免拱圈的反复变形，分段的位置设置在拱顶、拱脚及拱架的节点处。拱顶处封拱必须在所有空缝填塞并达到设计强度后才能进行。另外，还需注意封拱（合龙）时的大气温度是否符合设计要求。（二）拱上建筑的施工：拱上建筑的施工，应在拱圈合龙、混凝土达到设计强度30%后进行。且应避免造成拱圈产生过大的不均匀变形，可按自拱脚向拱顶对称进行。因横梁与立柱直接相连，横梁与立柱应同时浇筑。最后浇筑桥面板。图2.6 方案三钢筋混凝土拱桥 图2.7上部结构横断面图 图2.8 主墩构造图 2.3 方案比选桥梁的设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，同时应满足美观、环境保护和可持续发展的要求，因此，在进行桥梁方案比选时，应从以上方面比较。对各方案进行横向比较可知，方案和方案III在造价、适用性和施工等方面占据优势，其它三种桥型虽然技术比较先进，外观比较优美，但施工相对困难，维护费用高，造价相对过高。经技术经济比较和详细的概算之后，最终确定推荐方案为：钢筋混凝土连续拱桥为建设方案。表2.2 五种桥型设计方案比较:方案项目方案I方案II方案III预应力混凝土连续梁桥无背锁斜拉桥上承式钢筋混凝土连续拱桥分孔7.75m+45m+75m+45m+7.75m16.75m +165m+7.75m102m(桥台) +55m + 55m + 55m + 10.2m桥长180.5m189.5m185.4m纵坡1%1%1%桥顶标高135.0m135.0m135.0m施工难易主跨75m，跨度小，悬臂施工技术成熟，施工容易，工期短。主跨165m，在众多斜拉桥中跨度较小，主梁悬臂施工、索塔爬模施工技术成熟，工期短。分跨55m，施工要求高，体系新适用性1悬臂施工技术成熟，施工合理。2主桥连续，行车平顺，后期养护费用少。1净跨径大，有利于汛期泄洪；3悬臂施工技术成熟，施工合理。4主桥连续，行车平顺，拉索张拉复杂，后期养护费用高。1、构造简单，技术容易掌握；2、施工技术成熟，承载能力大；3、耐久性好。美观性主桥线条简洁明快，造型美观。桥型美观，气势宏伟，与周围环境协调较好。线条美观，达到良好的建筑艺术效果第3章 模型建立与分析 3.1 计算模型 图表 3.1 计算模型图 1)节点数量：954 ； 2)单元数量：1051 ； 3)边界条件数量：30 ； 4)施工阶段数量：3 ，施工阶段步骤如下： 施工阶段1 ：阶段1 ，持续时间10天； 施工阶段2 ：阶段2 ，持续时间10天； 施工阶段3 ：阶段3 ，持续时间10天；3.2 截面特性及有效宽度 1)截面特性表格 2 1 : 主拱圈1A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)5.5204.6214.6620.6000.600Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)1.1030.36619.2023.3003.300表格3.2 : 主拱圈2A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)5.5204.6214.6620.6000.600Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)1.1030.36619.2023.3003.300表格 3.3 : 主拱圈3A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)5.5204.6214.6620.6000.600Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)1.1030.36619.2023.3003.300表格3.4 : 立柱A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)0.3600.3000.3000.3000.300Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)0.0180.0110.0110.3000.300表格 3.5 : 左立柱A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)0.3600.3000.3000.3000.300Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)0.0180.0110.0110.3000.300表格 3.6 : 右立柱A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)0.3600.3000.3000.3000.300Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)0.0180.0110.0110.3000.300表格 3.7 : 桥面板1A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)2.7302.2752.2750.3250.325Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)0.3470.0964.0132.1002.100表格 3.8 : 桥面板2A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)10.1408.4508.4500.3250.325Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)1.3910.357205.6397.8007.800表格 3.9 : 盖梁A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)0.4200.3500.3500.3000.300Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)0.0240.0130.0170.3500.3503.3 荷载工况及荷载组合 1)自重 自重系数：-1.00 2)整体升降温 整体升温：10.00（C） 整体降温：-10.00（C） 3)徐变收缩 收缩龄期：3天; 构件理论厚度：1m； 理论厚度自动计算：由程序自动计算各构件的理论厚度。公式为： 收缩龄期：3天; 构件理论厚度：1m； 理论厚度自动计算：由程序自动计算各构件的理论厚度。公式为： 收缩龄期：3天; 构件理论厚度：1m； 理论厚度自动计算：由程序自动计算各构件的理论厚度。公式为： 收缩龄期：3天; 构件理论厚度：1m； 理论厚度自动计算：由程序自动计算各构件的理论厚度。公式为： 4)可变荷载 活载：汽车荷载，桥梁等级为公路级； 对于汽车荷载纵向整体冲击系数，按照公路桥涵通用设计规范第4.3.2条，冲击系数可按下式计算： 根据规范，计算的结构基频f=1.00Hz，冲击系数 = 0.050。 5)荷载组合表格 3 荷载工况及荷载组合荷载工况序号工况名称描述1D二期2cSH收缩二次(CS)3cD恒荷载(CS)4cEL施工荷载(CS)5SUM合计(CS)6M1车辆荷载7TPG