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1、 大连理工大学本科毕业设计 盘锦新区纬一河二号桥设计 The Design of the No. 2 Bridge on the Wei Yi River in the New District of Pan Jin学 院（系）： 建设工程学部 专 业： 土 木 工 程 学 生 姓 名： 蒋 超 学 号： 指 导 教 师： 王 骞 （讲师） 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2013.6.10 大连理工大学 Dalian University of Technology1 概 述1.1 工程概况始建于2005年12月的盘锦辽东湾新区（原盘锦辽滨沿海经济开发区），是辽“五点一线”最早的七个重点
2、园区之一。新区地处“辽宁沿海经济带”、“辽西蒙东城市群经济圈”、“沈阳开发区城市群”三大经济板块结合点，是辽宁沿海开发开放战略的主轴线和渤海翼的交叠之地，承载着振兴东北老工业基地、辽宁沿海开发开放、资源型城市转型试点市等多项国家战略。新区初步形成了水城、产业、港口三大主体功能区，影响力、吸引力、辐射力大幅提升。辽滨水城，又叫金帛湾水城。是盘锦沿海经济区建设与发展的最高境界。优越的区位和显著的地缘优势，使水城成为极具开发潜力和美好前景的最佳发展区域。辽滨境内水系的贯通，城内河网的存在，是辽滨水城建设的重要标志。辽滨水城陆域面积与水域面积相当，在水城内既可以开车，也可以划船。同时，水城内将根据全世
3、界400多座名桥的形状建设桥梁，纬一河2#桥正是其中一座。由于纬一河紧临市政府，河上桥梁均仿照中世纪欧洲桥梁风格建造，以达到庄重美观的效果。总体规划布置图如图1-1 图1-1 总体规划布置图1.2 技术标准 道路等级：双向八车道城市主干道； 设计荷载：公路I级； 计算行车速度：40km/h； 桥梁宽度：4.0m（人行道及栏杆）+3m（非机动车道）+30m（行车道）+3m（非机动车道）+4.0m（人行道及栏杆）= 44m。； 结构设计安全等级：I 级； 地震基本烈度：地震基本烈度为7度，设计基本地震峰值加速度为0.10g，按公路桥梁抗震细则中B类桥梁设计。 结构设计基准期：100年； 1.3 设
4、计遵循的依据公路工程技术标准（JTG B01-2003）。公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）。公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ D63-2007）。公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)城市道路照明设计标准（CJJ45-2006）公路工程水文勘测设计规范（JTG 0302002）1.4 方案比选1.4.1 连续梁方案 桥梁立面图 桥墩位置断面图采用40m+60m+40m分跨，并且采用箱梁截面。变截面加预应力，桩采用摩擦桩。1.4.2 拱桥方案
5、拱桥立面图 拱桥中间位置断面图中间采用下承式系杠拱，跨径为100m；两边分别采用20m的简支梁桥。桩依旧采用摩擦桩基础，梁也选择采用一幅的大箱梁。1.4.3 方案比选 方案类型 连续梁桥 拱桥经济性 较好 较差实用性三跨连续梁桥，大跨60m，小跨40m。主跨跨度较大，梁高较高，导致桥下净空相对较小三跨，主跨为下承式拱桥，跨径100m，边跨为拱桥外观的简支梁桥，跨径20.5m。梁高度小保证桥下净空安全性主跨跨度较大，抗震能力差地基条件较差，需以系杆提供拱桥水平推力美观性变截面，线条优美，但桥下净空较小，离水平较近桥型美观，边跨与主跨相呼应，与周围环境相协调受力特点二次超静定结构，受力较简单，但主
6、跨跨径较大，需考虑主跨的挠度及较小跨的上翘问题系杆拱对地基要求不高，结构受力明确，但是本桥桥面较宽横向稳定存在一定问题1.4.4 比选结果由于本桥为城市道路桥梁，公路级荷载标准，所以对桥梁美观和承载能力有较高的要求。需要选择桥型美观、贴合主旨、受力合理、施工方便的方案。综合表中经济、实用、安全、美观、受力特点等的综合比选，最终以连续梁方案作为推荐方案。1.5主要材料及其特性主梁、桥墩：C50混凝土，E=3.45104Mpa，容重26kN/m3； 桥台、承台：C45混凝土，E=3.35104Mpa，容重26kN/m3；桩基：C35混凝土，E=3.15104Mpa，容重25kN/m3预应力筋：破断
7、强度为1860Mpa钢绞线，E=1.95105Mpa，容重78.5kN/m3普通钢筋：R235、HRB335、HRB400，E=2.0105Mpa，容重78.5kN/m31.6计算荷载1.6.1永久荷载结构自重：包括箱梁自重、二期恒载、管线的重量等。混凝土容重参见材料参数，管线荷载按单侧5kN考虑。单侧人行道及栏杆：28.6kN/m；单幅10cm沥青混凝土：43.2kN/m；混凝土收缩、徐变：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定计算。预应力：按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定考虑相应损失。1.6.2活载（1）汽车荷
8、载公路I级。该桥分为左右两幅，单幅桥梁按4车道加1非机动车道，折合为5车道进行计算，车道折减系数为0.6。按照公路桥涵设计通用规范计算得冲击系数为1.062。（2）人群荷载局部计算取4.0kN/m2，纵向整体计算取3.0kN/m2。（3）汽车制动力根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.3.6-1，一个车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按本规范第4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路I级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN。1.6.3温度荷载（1）体系温差设计基准温度为10，按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.3.1
9、0-2条，最高有效温度34 ，最低有效温度-23，故均匀升温取24 ，均匀降温取-33 。（2）桥面日照温差梯度温度按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）表4.3.10-3条取值，主梁仅计车行道宽度范围内梯度温度。桥面为10cm沥青混凝土铺装时梯度温度的分布如图1-2。A、日照正温差 B、日照负温差图1-2 梯度温度 (尺寸单位：mm)1.6.4基础变位桩基均按钻孔灌注桩设计，基础变为为1cm。1.7荷载组合及容许应力荷载组合按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定进行。1.7.1承载力极限状态组
10、合：1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.7人群+0.7梯度温度+0.7梯度温度+0.7制动力+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.7人群+0.7梯度温度+0.7梯度温度+0.7制动力+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.84人群+0.84梯度温度+0.84梯度温度+0.84制动力+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98梯度温度+0.98梯度温度+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98制动力+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+1.12人群+0.5基础
11、变位1.7.2持久状况应力验算：1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0人群+1.0体系温度+1.0梯度温度+1.0制动力+1.0基础变位。按照本组合验算，受压区混凝土最大压应力应小于0.5倍混凝土抗压拉强度标准值fck。1.7.3抗裂验算：作用短期效应组合：1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车（不计冲击）+1.0人群+1.0体系温度+0.8梯度温度+1.0制动力+0.75风荷载+1.0基础变位。在短期效应组合下，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）要求： A类预应力混凝土构件，正截面的受拉边缘混凝土拉应力应小于0.7倍混凝土抗拉强度标准值ftk，同时长
12、期荷载组合下不出现拉应力；斜截面抗裂验算要求混凝土的主拉应力在短期效应组合下小于0.5倍混凝土抗拉强度标准值ftk。作用长期效应组合：1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车（不计冲击）+0.4人群+1.0体系温度+0.8梯度温度+1.0制动力+0.75风荷载+1.0基础变位。在长期效应组合下，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）要求： A类预应力混凝土构件，正截面的受拉边缘混凝土应不出现拉应力；斜截面抗裂验算要求混凝土的主拉应力在短期效应组合下小于0.5倍混凝土抗拉强度标准值ftk。横梁、桥墩、承台、桩基的计算详见相应计算部分。1.8计算书的内容盘锦辽东湾新区纬
13、一河2#桥工程计算书共包含两大部分，分别是桥梁上部结构计算和桥梁下部结构计算。2 桥梁上部结构主梁纵向计算2.1 主梁纵向计算模型盘锦辽东湾新区纬一河2#桥工程，沿桥梁中心线分为左右两幅，两幅桥梁之间设置2cm宽纵缝，两幅桥关于桥梁中心线完全对称布置，计算中取单幅桥进行上部结构计算。全桥总宽为44m，单幅桥宽为21.99m，跨径布置为40+60+40=120m，主梁采用单箱五室变截面预应力连续箱梁，根部梁高3.4m，跨中及边跨端部梁高1.6m。主梁上部结构纵向计算模型如图2-1所示。图2-1：上部结构纵向计算模型2.2 主梁纵向计算结果配筋情况描述（仅描述主梁1/2顶底板钢筋情况）。顶板：配有
14、559根直径为16间距为12规格为HRB 235的普通钢筋；559根直径为12间距为12规格为HRB 335的普通钢筋。（不同界面钢筋的具体长度不一样）。箍筋为直径12间距60的 HRB 335钢筋若干。底板：配有559根直径为16间距为12规格为HRB 235的普通钢筋；559根直径为12间距为12规格为HRB 335的普通钢筋。（不同界面钢筋的具体长度不一样）。箍筋为直径12间距60的 HRB 335钢筋若干。2.2.1 承载能力极限状态验算图2-2为正截面抗弯极限承载力包络图，图2-3为斜截面抗剪极限承载力包络图。图中分别给出了按承载能力极限状态组合的弯矩设计值、剪力设计值和极限弯矩值、极限剪力值。从图中可以看出，所有截面的极限承载力均满足规范要求。图2-2 正截面抗弯极限承载力验算（kNm）
