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1、土木与建筑工程学院,土蕴万物 木参九天,开题报告 桥梁改革组一,改革组一桥位处,混凝土梁桥选定结果,根据道路改革组提供的信息，需要在此处建立一座桥梁，此处有个小河流，结合当地水文条件以及经济状况，桥梁改革组一最终选定预应力混凝土简支梁桥。 简支梁桥内力明确充分利用了混凝土抗压和钢筋抗拉的特性，与支座断面大小无关。施工简易方便，不易变形，不容易坍塌，适合大量预制，吊装，多用于高架桥，铁路、公路。,土蕴万物 木参九天,简支桥梁常见病害的类型和防治方法,钢筋混凝土简支梁桥以其结构简单、施工方便，在我国中小跨径公路桥梁中大量使用。虽然现阶段设计和施工技术都已比较成熟，但现役的一些桥梁还是出现了不少共性
2、的病害。下面，就简支桥梁常见病害的类型和本设计组采用的防治方法进行一下说明。,土蕴万物 木参九天,2.处治方式 为了降低单板受力病害的出现，目前国内对于此问题的加强方案有多种，本设计组采用：在桥梁底面增加横向预应力钢筋，其间距为1m。,土蕴万物 木参九天,二、桥面铺装开裂,1.表现形式及危害 桥面铺装层直接承受着车辆荷载与汽车的冲击力，在使用过程中出现开裂时，会使桥面出现病害，甚至危害桥梁和车辆安全。调查结果表明，桥面破坏的主要形式有: （1）沿梁接缝纵向开裂； （2）横向开裂； （3）局部网状开裂、桥面局部坑槽以及由坑槽引起的主梁顶面破坏。,土蕴万物 木参九天,2.引起桥面铺装开裂的原因：
3、（1）铺装层混凝土浇筑厚度偏小； （2）梁顶面清理不干净，未全面凿毛； （3）混凝土配合比中水灰比偏大，造成混凝土干缩性 大，少数混凝土质量差； （4）养护不及时，造成早期病害。,3.本设计组处理技术措施： （1）加强养护； （2）有效处理桥面铺装层与梁顶粘结； （3）有效处理桥面铺装层与沥青面层粘结。,土蕴万物 木参九天,三、桥头跳车,1.成因及危害 桥头跳车是指道路与桥梁台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、断裂，甚至坑槽，从而使车辆行驶经过该区时域发生明显的跳跃、颠簸现象。桥头跳车的成因有： （1）填筑材料的工后沉降；（2）路堤下天然地基的沉降；（3）排水不畅及填土流失；（4）桥台与台后填
4、土连接处的刚度差异。,土蕴万物 木参九天,2.本设计组采用的预防技术与施工处理措施 （1）对桥涵与通道两端路堤进行强夯处理 （2）采用砂砾料填筑台背路堤； （3）设置桥头搭板； （4）搭板处路堤局部范围内设置碎石桩或水泥石屑桩。,土蕴万物 木参九天,四、桥面上拱,1.机理分析 钢筋混凝土简支梁在施加预应力和自重的作用下，各截面处于偏心受压状态，下缘预压应力大，上翼缘混凝土接近为零，或存在较小的预拉应力，随着时间的变化，逐渐产生不同的塑性变形，也就是徐变压缩变形。下缘压缩大，向上逐渐减小，故变形后下缘缩短，上缘伸长，因而出现梁体向上拱起，即徐变上拱。上拱过大，还直接影响桥面层厚度变化，造成桥面混
5、凝土承受荷载能力降低。同时，上拱过大会使空心板梁上表面易产生裂缝，影响桥梁的安全使用。另外，在桥梁运营期，过度上拱造成桥面整体纵坡形成波浪起伏，也会严重影响行车舒适性和行车安全。,土蕴万物 木参九天,2.影响因素 影响钢筋混凝土梁拱度的因素很多，主要有荷载与自重比例，预加应力大小及预应力筋轮廓线的线型，截面尺寸及跨度，混凝土弹性模量，收缩与徐变，预应力钢材性能，钢材松驰值以及构件的端部约束等。,土蕴万物 木参九天,3. 预防措施 ： 桥面上拱在预防中，可以采取按照梁体受力特点布置预应力筋；改变结构的受力体系，如改简支梁桥为桥面连续简支结构或简支连续结构等。本设计小组采取得措施为桥面连续简直结构
6、。,土蕴万物 木参九天,第一部分 水文计算,第三部分 下部结构设计,第二部分 上部结构设计,第五部分 施工图预算编制,第四部分 绘制施工图纸,内容提要,土蕴万物 木参九天,1.1水文概述,1.1.1地质、地震 路线位于张广才岭太平岭边缘隆起带老黑山断陷区，从地质区域图上看，路线所经沟谷地带为第四系松散地层，山岭区为岩石区。路线所经地区岩性主要为砂岩和花岗岩，所覆盖第四系松散地层主要由冲积、洪积及坡积所形成的粘性土及砂、卵（碎）石土组成，以淤泥、草炭、粘土、砂土混合物及含砂粘土为主的细粒土多分布于较低洼的沼泽地的上部。,土蕴万物 木参九天,1.1.2 气象条件 本项目所在地区属北温带大陆性季风气
7、候区，春季风大,夏季湿热多雨，秋季早霜，冬季严寒漫长，降雪天较多。年均气温2.13.3，极端最低气温-40；极端最高气温37.3。年平均降水量676mm，多集中在七、八两月。最大冻结深度在1.8m2.2m之间，最大积雪深度40cm。夏季多东南风，冬季多西北风，最大风速22m/s。 本项目所经地区公路自然区划为II区，季节性最大冻深2.20m。冬季降温较快，水份易积聚形成聚冰带；春季升温缓慢，水份不易下渗，对路基路面的强度与稳定产生不利影响。工程方案设计应特别注意防止冬季路基水聚冰冻胀，防止路面出现冻胀、开裂、渗水等病害。,土蕴万物 木参九天,1.1.3 水文条件 路线经过地带地表水主要为降雨径
8、流。降雨量在500700mm之间，多集中在7月8月，约占全年水量的60%。项目沿线水系属绥芬河水系，路线走行位置多为山坡线和山脊线，与大型天然河流无交叉，汇水区域多处于沟头，汇水面积小，但流域坡度较大。,土蕴万物 木参九天,设计流量往往是利用水文站观测资料或洪水调查资料推算，其流量是根据水文站的测流断面或桥位附近的形态断面计算而得，因而需要换算到桥位断面。水文站测流断面或形态断面如果距离桥位断面较近，流域面积相差不超过5%。推算的设计流量可以不必换算，而直接作为桥位断面设计流量；如果桥位断面胶原，则应进行换算。,土蕴万物 木参九天,1.2设计洪水流量与水位的计算,土蕴万物 木参九天,过水面积计
9、算（冲刷系数法）；利用桥位断面的设计流量和设计水位，根据水力学的连续性原理求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以控制桥孔的最小长度。建桥后桥孔压缩了水流，桥下流速增大到一定数值时，桥下河槽开始冲刷，随着冲刷后水深的增加，桥下的过水面积逐渐扩大，而桥下流速逐渐降低，河槽的冲刷将相应减缓，最终趋于停止，也就是说每条河流都有一个特定的流速，达到该流速时，河槽的冲刷即停止。桥下过水面积扩大到使桥下流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷即停止。用天然河槽平均流速最为河槽冲刷停止时的平均流速。采用天然河槽平均流速作为设计流速。,1.3桥孔长度计算,1.4壅水及冲刷计算,土蕴万物 木参九天,1.4.
10、1壅水计算 建桥后天然水流受到桥孔压缩，桥前形成雍水，天然水面以上壅起的高度，成为雍水高度。 我们准备用公路工程水文勘测设计指南推荐使用公式求出最大雍水高度。,1.4.2、冲刷计算 桥梁墩台冲刷，除河床自然演变冲刷外，还有桥孔压缩水流和墩台阻水所引起的冲刷变形。桥长、壅水和桥下冲刷是相互影响的整体。自然界一切物质运动都不是孤立进行的，洪水现象更是如此，对整体问题采用整体解决，无疑是更为合理的，也是发展的方向。目前我国尚未掌握三者整体水力模型试验和实桥观测资料而难以制定整体水力计算方法，只能将这复杂的冲刷过程给出特定条件，分解为河床自然演变冲刷、桥下一般冲刷和墩台冲刷三个独立部分，并假定这三部分
11、冲刷先后进行，可以分别计算，然后叠加，作为桥梁墩台的最大冲刷深度，据以确定墩台基础埋置深度。,土蕴万物 木参九天,1.5桥高及河滩路堤高度的确定,土蕴万物 木参九天,不通航河流的桥下净空安全值仍然采用公路桥位勘测设计规范(JTJ062-91)规定的数值。 通航河流的桥下净空、设计水位等必须按现行内河通航标准规定执行。 通航海轮的通航水位、通航净空、航道宽度等必须按现行的通航海轮桥梁通航标准、港口工程技术规范等执行。 曾经把设计水位加各项水位增高值后的水位称为计算水位，鉴于计算水位与设计水位概念易于混淆，1990年修订公路桥位勘测设计规范已不再使用计算水位这一概论，本规范仍沿用这种处理办法。,第
12、二部分 上部结构设计,第一部分 水文计算,第三部分 下部结构设计,第五部分 施工图预算编制,第四部分 绘制施工图纸,内容提要,土蕴万物 木参九天,2.1设计资料,2.1.1桥梁纵断面与横断面 纵断面布置：设置纵坡，即纵坡为1.0%，设计桥长大于50m，为了防止雨水积滞，桥面设置泄水管，每隔6m设置一个。 横断面布置：净11m+2x0.5，主梁间距2.4m ，选用5片梁，标准跨径30m，计算跨径28.80m，主梁全长29.96m，防撞护栏高0.8m，横隔梁不挖空。,土蕴万物 木参九天,2.1.2设计荷载 公路一级，每侧防撞墙重力的作用力为499kNm。 2.1.3材料及工艺 混凝土：主梁用C50
13、，防撞墙及桥面铺装用C30。 预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)的 15.2钢绞线，其标准强度 = 1860MPa，每束6根，全梁配7束。 普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于12mm的均用R235钢筋。 按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm、外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。,土蕴万物 木参九天,2.1.4、设计依据 (1)交通部颁公路工程技术标准(JTG B01-2003)，简称标准； (2)交通部颁公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)，简称桥规； (3)交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
14、计规范(JTG D62-2004)，简称公预规。 (4)D81-2006公路交通安全设施设计细则 (5)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)含条文说明 (6) GBT 5224-2003 预应力混凝土用钢绞线 (7)JTG C30-2002 公路工程水文勘测设计规范 (8)JTT 4-2004 公路桥梁板式橡胶支座,土蕴万物 木参九天,2.2横截面布置,2.2.1主梁间距与主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标 很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2400mm，由于宽度较大，为保证桥梁
15、的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面( =1600mm)和运营阶段的大截面( =2400mm)。净一11m的桥宽选用5片主梁，如图21所示。,土蕴万物 木参九天,图2-1,2.2.2、主梁跨中截面主要尺寸拟定 主梁高度： 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在115125，标准设计中高跨比约在118119。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取用2000mm的主梁高度是比较合适的。,土蕴万物 木参九
16、天,T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用160mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的115。本设计腹板厚度取200mm。,土蕴万物 木参九天,马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10 %20为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多排三束，同时还根据公预规9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为500mm，高度200mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度200mm，以减小局部应力。按照以上拟定的外形尺寸，就可绘出预制梁的跨中截面图（见图22）。,土蕴万物 木参九天,图2-2,2.2.3横截
