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1、1 前言 本设计是在学习 掌握土建专业知识和经过实践实习基础上 依据土建专业毕业设 计大纲要求 对资料进行收集 整理并认真思考 听取指导教师的意见编制而成的 再 本设计中主要参考了 桥梁工程 结构力学 工程概预算 等专业性文献 本设计 桥长 120m 采用 4 跨整体式 它的建成将加速发展市区与城郊之间的经济 交通 方便 人民群众的生活起到积极作用 桥梁是公路 铁路和城市道路的重要组成部分 特别是大 中桥梁的建设对当地政 治 经济 国防等都具有重大意义 因此 桥梁工程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 在设计过程中 力求做到 技
2、术规范 经济合理 施工安全 理论和实际相结合 但是 由于本人水平有限 难免有错误之处 希望老师和有关人士批评并给予指正 以 便加以修改完善 全套图纸加 153893706 2 1 原始资料 1 1 资料 1 1 1 概述 1 1 2 设计标准 规范及指标 1 桥面总宽 净 14 3m 行车道 2 0 5 防撞栏 2 车辆荷载标准 公路 级荷载 3 设计安全等级 二级 1 1 3 地质 气象 1 地理位置 根据本地区地势特点 基本上是北高南低 地表水和地下水均由西 北向南汇入南海 该区河流属珠江水系 项目区水系发育 河塘密布 主要河流有西南 涌 乐平涌 芦苞涌 巴江 2 气象 年平均气温 21
3、80 最热月为 7 月份 平均气温 28 8 极端最高气C 0 C 0 温 38 7 最冷月为 1 月份 平均气温 13 极端最低气温在 1以下 C 0 C 0 C 0 3 水文 年均降水量 1638 5mm 最大降水量可达 2000mm 冬季冷风南下常形成 5 7 级偏北风 但最大风力出现在夏秋台风季节 7 9 月份 台风降雨量一般为 200mm 最大 400 500mm 风力 6 级左右 年平均风速 1 2m s 1 2 设计原则 1 2 1 设计原则 桥梁是公路或城市道路的重要组成部分 特别是 大中型桥 对当地的政治经济都 具有重要的意义 因此 应根据所设计桥梁的的使用任务 性质和所在路
4、线的远景发展 要求 按照运用 经济适当照顾美观的要求 进行总体规划设计 1 2 2 使用上的要求 3 1 使用上的要求 中越红河公路大桥的行车道宽度应保证车辆的安全行驶 并应满足中越双方是未来 30 年的交通量增长的需要 桥下净空应满足安全行车的要求 2 经济上的要求 坚持因地制宜 就地取材 方便施工的原则 合理选用适当的桥型 并能满足快速 施工的要求以达到缩短工期的桥梁设计 以提早通车在运输上带来大的经济效益 3 结构尺寸和构造上的要求 整个桥梁结构及其各部分构件 在制造 运输 和使用过程中应具有足够的强度 刚度 稳定性和耐久性 4 施工上的要求 本大桥的结构应便于制造和架设 应尽量采用先进
5、的工艺技术和施工机械 以利于 加快施工速度 保证工程质量和施工安全 5 美观上的要求 本跨河大桥位于 在外观上力求与周围的景致相协调 1 3 方案比选 1 3 1 标准 满足交通量的要求 桥梁结构安全 功能经济美观 以安全的经济标准保证结构腕 力合理 技术可靠 施工方便 1 第一方案 预应力混凝土箱型简支梁桥 图 1 1 桥梁概貌 Figure 1 1 Bridge overview 4 中梁端部横截面 中梁跨中横截面 图 1 2 中梁端部及跨中截面尺寸图 单位 cm Figure 1 2 in the end of the girder and the cross section size
6、chart unit cm a 预应力混凝土等截面简支梁桥 全长 120m b 桥跨结构 30m 桥梁横断面有五个 主梁为箱型预制混凝土梁 c 施工方案 工厂化预制预应力混凝土预应力梁 采用闸门式架桥机施工 然后后浇 注桥面板 最终桥面系施工 方案分析 简支梁受力明确 构造简单施工方便 可便于装配施工 省时省工 适 用于本设计的规模 简支梁属于静定结构 受力不如连续梁 同时伸缩缝多 养护麻烦 但是造价低廉劳动力耗用少 工作量小 经济 中小型桥尤其适用 2 第二方案 预应力混凝土 T 型拱桥 重力式墩台 5 图 1 3预应力混凝土 T 型拱桥 Figure 1 3 prestressed con
7、crete T bridge 方案分析 拱桥技术工艺成熟 有大量的可以借鉴的经验 但需要大量吊装设备 占用 大量场地以及劳动力 从使用效果方面看 拱桥承载能力大 但是伸缩缝多 养护麻烦 同时纵坡比较大填土高 土方量大 给取土造成施工上的问题 拱桥造价低廉 但耗用 木材 水泥 劳动力 工时都很多 重力式墩台圬工量大 技术成熟 但是对地基承载 力有很高要求 3 第三方案 预应力混凝土刚架桥 图 1 4 预应力混凝土刚架桥 Figure 1 4 Prestressed Concrete Rigid Frame 1 3 2 方案比选结果 综上所述 本着经济 安全 适用 美观的比选原则 又考虑本工程所处
8、的水文地 质条件以及未来使用条件 方案二由于工程大 工期长不符合该工程比选原则 方案三 6 施工难度比较大 主桥上部结构除用挂篮施工外 挂梁须另搞一套安装设备 故选择方 案一 2 支座的设计 2 1 板式橡胶支座的选用 板式支座一般不分固定支座和活动支座 这样能将水平力均匀地传递给各个支座且 便于施工 因此本设计选用板式橡胶支座 采用氯丁橡胶 适用温度为 温度环境 硬度取 25 60CC 48 12 60 2 2 计算支座反力 根据上部计算结果 支座恒载反力 KNN66 7282 16 29977 49 支座活载反力 73 429 2 16 29 5 10 64 276 P 冲击系数 2163
9、 1 1 则支座的压力标准值 KNRck35 125173 4292163 1 66 728 根据当地的气象资料 主梁的计算温差 t40 2 3 支座平面尺寸的确定 选定支座的平面尺寸为 采用中间层橡胶片厚度 2 15005030cmba cmt8 0 1 计算支座的平面形状系数 S 8 并 12 7 11 5030 8 02 5030 2 bat ab S 2 计算橡胶支座的弹性模量 MPaSGE ee 21 739 7 110 14 54 5 22 式中 Ge 常温下支座抗剪弹性模量 取 Ge 1 0Mpa 3 验算橡胶支座的承压强度 7 合格 KPaKPa ab R c ck 10000
10、 3 8342 5 03 0 35 1251 式中 橡胶支座使用阶段的平均压应力限值 c 2 4 确定支座的厚度 1 主梁的计算温差 温度变形由两端的支座均摊 则每一支座承受的水平 t40 位移为 g cmtlg t 589 0 302916 4010 2 1 2 1 5 2 为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移 首先要确定作用在每一支座上的制 p 动力 T H 对于 29 16m 桥跨 一个设计车道上公路 级车道荷载总重为 10 5 29 16 276 64 582 82KN 则其制动力标准值为 582 82 10 58 282 KN 但按 桥规 不得小于 165KN 故取总制动力为 165
11、KN 参与计算 五片梁共 10 个支座 每个支座承受水平力 Fbk 165 10 16 5KN 3 确定需要的橡胶片总厚度 e t 不计汽车制动力 cmgte178 1 589 0 22 计入汽车制动力 cm abG F g t e bk e 913 0 5030100 12 5 16 7 0 589 0 2 7 0 1 桥规 的其它规定 cmate6302 02 0 选用 5 层钢板和 6 层橡胶片组成的支座 上下层橡胶片厚 0 25cm 中间层厚 0 8cm 薄钢板厚 0 2cm 则橡胶片总厚度 并 6cm 合格 cmcmte913 0 7 348 0225 0 4 支座总厚 cmth e
12、 7 42 05 2 5 支座偏转情况的验算 1 由下式计算支座的平均压缩变形 8 m abE tR abE tR b eck e eck mc c572 0 20005 03 0 037 0 35 1251 21 7395 03 0 037 0 35 1251 式中 Eb 橡胶弹性体体积模量 Eb 2000MPa 按 桥规 规定 尚应满足 0 07 0 07 3 7 0 259cm 显然计算结果满足要求 e t 2 计算梁端转角 由关系式 43 5 38424 glgl f EIEI 和可得 3 51616 16 2455 lglf EIll 设结构自重作用下 主梁处于水平状态 已知公路 级
13、荷载作用下的跨中挠度 代入上式得 cmf936 4 rad0054 0 29165 936 4 16 3 验算偏转情况 2 c m a 即 合格 cmcm572 0 081 0 2 0054 0 30 2 6 验算支座的抗滑稳定性 1 计算温度变化引起的水平力 KN t g abGH e et 39 2 7 3 589 0 100 15 03 0 5 2 验算滑动稳定性 KNRck405 37535 12513 0 KNFH bkt 846 19 5 1639 2 4 14 1 则 375 405KN 19 846KN 合格 以及 合格 KNHKNR tGk 346 3 4 1598 2186
14、6 7283 0 结果表明 支座不会发生相对滑动 由以上分析与计算 本设计选用的支座型号为 47500300CRGJZ 9 3 桥墩构造设计 3 1 桥墩类型的确定 桥墩选用钻孔灌注桩双柱式桥墩 柱式桥墩具有施工快 圬工体积小 工程造价底 和比较美观等优点 并且是桥梁建筑中较多采用的形式之一 并且考虑到了地质条件 因此本结构选用柱式桥墩很合理 主要材料 混凝土采用 C50 混凝土 主筋采用 HRB335 HRB400 钢筋 钢筋混凝土 容重取 25 3 KN m 3 2 桥墩截面尺寸拟定 桥梁结构尺寸的拟定一般是参考已有的设计资料及桥梁设计中的具体要求事先拟定 的 然后根据有关规范的要求进行配
15、筋验算 如表明预估的尺寸不符合要求时 则需再 做必要的修改 现拟定桥梁桥墩的尺寸如图 3 1 10 图 3 1 桥墩一般构造 m 11 Fig 3 1 Pier general structure m 3 3 盖梁计算 盖梁截面尺寸见图 3 2 图 3 2 盖梁尺寸 m Fig 3 2 The size of bent cap m 3 3 1 垂直荷载计算 1 盖梁自重及内力计算 表 3 1 表 3 1 盖梁自重及内力表 Tab 3 1 The dead weight and internal force of bent cap 剪力 KN截面 编号 自重 KN弯矩 mKN 左右 1 1 1
16、0 82 1 0 3 25105 2 105 0 4345 15 150 150 2 2 3 2 3 25450 105 3 43450 1 51035 15 555450 3 3450 105 6 43450 4 5 1 5 1005 3 360 15 00 1005qKN 注 钢筋混凝土容重取 25KN m3 12 2 活载计算 1 活载横向分配 荷载对称布置用杠杆法 非对称布置用偏心压力法 a 单列公路 I 级荷载对称布置 图 3 3 单列公路 I 级荷载对称布置 Fig 3 3 Single row road I level of load symmetrical arrangement 1 50 2 4 90 300 0 15 2 1 3 1 210 2 3000 7 2 b 双列公路 I 级荷载对称布置 图 3 4 双列公路 I 级荷载对称布置 Fig 3 4 Double row road I level of load symmetrical arrangement 13 05 1 1 24 65245 3000 517 2 3 155235 20 967 2300 c
