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1、 1桥梁工程毕业设计指南 第一章 毕业设计的目的、内容、要求和准备 第一节 毕业设计的目的和意义 根据教育部规定，毕业设计（论文）是高等工科院校本科培养计划中最后一个重要的教学环节，目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后，通过毕业设计这一环节，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。和以往的理论教学不同，毕业设计须学生在教师的指导下，独立地、系统地完成一个工程设计，以期能掌握一个工程设计的全过程，在巩固已学课程的基础上，学会考虑、分析和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新。通过桥梁工
2、程毕业设计，能使学生基本上掌握桥梁设计的全过程，学会搜集资料、分析问题和解决问题的方法，进一步巩固己学课程，并能查阅资料，熟悉和理解公路工程技术标准，正确地应用公路桥涵设计规范。通过桥梁工程毕业设计，能使学生基本上掌握桥梁设计的全过程，学会搜集资料、分析问题和解决问题的方法，进一步巩固己学课程，并能查阅资料，熟悉和理解公路工程技术标准，正确地应用公路桥涵设计规范。 毕业设计是培养学生独立工作的一种良好途径和方法，它的实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的。 第二节 桥梁设计与建设程序 图 1-2-1 设计阶段与建设程序关系图 一座桥梁的规划设计所涉及的因素很多，特别是对于工程比较复杂的大、中
3、桥梁，是一2个综合性的系统工程。设计合理与否，将直接影响到区域的政治、经济、文化以及人民的生活。因此必须建立一套严格的管理体制和有序的工作程序。在我国，基本建设程序分为前期工作和正式设计两个大步骤，它们的关系如图 1-2-1 所示。 （具体内容参见教材有关章节） 第三节 毕业设计的内容和要求 根据教育部批准的工科学校四年制本科生培养计划，毕业设计安排在第八学期进行，共14 周。 毕业设计要求完成的内容见毕业设计任务书。 毕业设计也就是从第二节中的第三项“初步设计”开始。 一、方案比选 方案比选是桥梁设计过程中的一个极其重要的内容。只有通过详细的优选，才能产生出一个良好、完美的设计方案。根据现代
4、化桥梁设计的要求，一个桥梁的方案比选，主要应考虑下列要求：技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观和有利环保。在毕业设计阶段，学生应当在教师的指导下，完成方案比选中的下述内容： (1) 确定桥孔孔径 根据桥位附近的地形、水文等资料，确定可靠桥位，接着进行桥孔布设，确定桥长。 (2) 初拟桥梁图式 拟定方案比选阶段的桥梁图式时，思路一定要宽广，只要满足必需的孔径要求，可暂不管经济、 美观与否， 都可提出， 以做到集思广益， 一般要求提出较好的 57 个方案以供比较。 比较方案可不拘材料类型，也可同时考虑上、中、下承式各种桥型。总之，凡具有一定优点而有可能实现的体系，在初拟图式时均可提出。拟定
5、方案时，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔和引桥，能用标准跨度时，宜优先考虑采用定型图。 (3) 方案评比和优选 初拟图式（46 个）完成后，经过初步分析，将其中竞争性明显不大，或有严重缺点的体系逐步删去。最后提出 4 个具有特色的体系，经进一步分析评比后，从中选出最佳的推荐方案。各方案在评比时，应注意它们的评比条件应力求相同，例如：桥梁总长（两桥台侧墙的端距）应接近，桥面与桥头接线的标高应相同，冲刷线下的基础埋深要相同。 3方案评比的主要内容是：材料（造价） ；施工设备和能力；工期；养护和维修运营；抗震性能（若桥址位于地震区） ；修复；航运和跨线条件；美观。 (4) 绘制方案图与编制说明书 方案
6、比较阶段的工作成果，归结为绘制方案图与编制说明书。方案图应绘制纵向立面图、平面图和横向剖面图。立面图上应标明：桥梁总长度；桥跨结构的计算跨度；同一墩顶上相邻支座的中距；墩台顶帽宽度与墩台斜度；各类水位诸如枯水位、高水位、通航水位与计算洪水位的标高；桥梁纵坡大小等主要数据以及桥墩台的编号。横剖面则应标明车行道、人行道以及总宽度；主梁的间距，拱宽尺寸；墩台基础的横向尺寸以及横坡大小。平面图上则要求自桥上俯视，标明桥的主要平面尺寸（栏杆、人行道与车道、墩台中距等） 。各方案图上还应列出方案的主要材料数量，并附注各项说明，诸如图面比例、采用规范名称、荷载等级等。 上述方案比选的工作都应整理成说明书，说
7、明书内容应包括： 设计任务、编制方案的根据与原则； 桥梁孔径计算； 方案评比的论证说明； 工程材料的估算和依据等。 说明书应言简意赅，其中引用的文献资料名称以及冗繁的计算过程均应列入附录备查。 二、结构设计和计算 结构设计是根据方案评比后的推荐方案进行设计计算，也可根据教学要求，由指导教师指定某一方案进行设计，这一阶段的设计主要是训练学生正确拟定构造设计，进行上下部结构的力学分析、构件的截面设计，配筋设计和连接计算，进行全桥的整体刚度与稳定性验算。这阶段工作的目的是要求学生全面利用已经学到的基础理论和专业知识，应用有关设计标注和规范，进行实桥的设计，最后要求绘出结构详图（相当于施工图） 。 这
8、一阶段的工作特点是量大面广，独立性很强，学生除定期接受指导教师的辅导外，还应不断查阅各种参考资料和文献，全面地考虑设计、构造和施工等环节和问题。本阶段的设计计算完成后，要求学生绘制必需的结构详图数张，内容要求包括上部结构（桥梁主体） 、下部结构（桥墩和桥台）和各类基础。本部分的设计计算书，应在平时不断整理编写至绘图结束同时完成。 三、施工方法设计 这部分设计约占全部毕业设计时间的10， 目的是培养学生正确了解设计和施工的关系，学会正确处理理论和实际、图纸和现实问题的方法，因此，该阶段的工作是实践性很强的环节，要求学生既能借鉴一些常用的成功的施工方法和经验，又要具备一定的想象力，因此，有关这方面
9、的知识，应当通过毕业前的实习环节来学习、积累。 4本阶段的施工方法设计，仅限于施工方法和施工顺序的宏观考虑，其深度不要求做施工组织设计、施工进度表、场地布置等工作，对工程概预算也是要求一般地了解。本阶段的工作除考虑上下部结构的施工方法外，要求学生画出主桥与一个桥墩的施工方法示意图（连环图） ，至于有关的施工阶段验算和考虑到的问题均应在计算说明书中加以说明。在施工方法设计中，主要考虑的问题有：(1) 施工方法应根据实际可能，尽量采用先进的施工方法和技术设备并以自制设备作为二手准备。(2) 施工速度应尽可能地快，故应优先考虑预制装配方案，以及上下部结构同时施工的方案。(3) 根据施工期限，应科学安
10、排枯水期，汛期、流冰期的施工顺序，尽力加快桥梁墩台的施工，最好在洪水期到来之前，结束墩台的施工。(4) 避免混凝土的冬季施工，以节省造价。(5) 施工机具设备的选择，不宜名目繁多，而以一机多用为宜。(6) 基础工程的施工，应综合考虑桥址处的地质、水深、流速等条件分别选用扩大基础、桩基础和沉并基础等型式。(7) 上部结构的施工因材料和体系的不同可有：就地浇筑钢筋混凝土桥、预制装配式钢筋混凝土桥、各类预应力混凝土桥，其中包括：就地浇筑、悬臂拼装、悬臂浇筑、顶推施工、转体施工等。因此，必须采用不同的施工方法和机具设备。当上下部结构的施工方法考虑成熟后，即按施工流程的先后，分阶段画出示意图，连环图，图
11、上须加注简要说明。 在做完上述三个内容的设计之后，须对全部设计计算说明书做全盘的系统整理，做到有目录、有正文和附录。所有页次与图号都应编码，说明书一般在 10 万字左右，最后须装订成册后交指导教师审阅，准备答辩。 四、毕业设计答辩 毕业设计的答辩，每个学生必须参加，答辩方式通常采用个人单独答辩的形式进行。 学生在答辩前应写出书面提纲，内容涉及课题的任务、目的意义、设计的基本内容、主要方法、结果评价等。答辩须经答辩小组的质询，并以口头形式介绍和回答各类问题，答辩小组最终将根据学生的设计质量、理解水平、独立工作能力等全面情况评定成绩。 第四节 毕业设计的准备 毕业设计开始前，指导教师将根据培养目标
12、的要求，依照教学大纲的规定，进行选题，然后布置到每位学生。选题的原则，除力求有利于巩固、深化和扩大学生所学的知识、有利于学生得到全面的训练和培养学生的独立工作能力外，还应尽可能结合生产科研实际，以调动学生的主动性、积极性，增强学生的责任感，激发他们的创新精神。 5在选题同时，指导教师将准备好必要的设计资料，并以毕业设计任务书的形式发到每位学生，作为毕业设计的前期准备，学生拿到毕业设计任务书之后，不要急于动手设计，而是应当准确地、全面地理解任务书及所附的设计资料的内容、含义、作用，然后对毕业设计的全过程作出规划，以便能有计划地，有条不紊地做好每一步的工作。以下就学生应当做好的几件准备工作分述如下
13、。 一、如何理解毕业设计任务书的要求、内涵 一个完整的毕业设计任务书应包有下列内容： (1) 设计题目全称。 (2) 设计标准。设计标准应涉及荷载及荷载等级、所依据的设计规范、设计准则、指南等。 (3) 桥梁设计净空及纵坡规定。桥梁净空系指桥上净空和桥下净空，桥上净空系指车道数、道路等级、车道宽、人行道宽度等规定。桥下净空系指通航河流航道等级，立交桥桥下净空要求，对于跨越铁路或交通干道桥梁，尤要引起重视，不能大意和马虎。桥梁设计净空及纵坡规定。桥梁净空系指桥上净空和桥下净空，桥上净空系指车道数、道路等级、车道宽、人行道宽度等规定。桥下净空系指通航河流航道等级，立交桥桥下净空要求，对于跨越铁路或
14、交通干道桥梁，尤要引起重视，不能大意和马虎。 (4) 桥址处河床断面图。河床断面图应标有河流的一些重要指标，例如：最高洪水位、设计通航水位、最低水位和流速等数据。北方严寒地区尚须提供流冰及流冰水位。 水位的指标极为重要，它直接影响到桥面的标高、接线长度及工程进度和造价。 (5) 桥位处的水文气象资料。气象资料包括常年平均温度及时间分布、最高及最低气温，风力，风速，雨量及分布。 (6) 桥位（包括桥头引道）平面图。大中型桥梁在进行初步设计时，应该掌握经过实地测绘和调查取得的桥位地形、地物、洪水泛滥、河道主河槽和河床位置等资料，以及绘成的地形平面图， 比例为 1:5001:5000， 测绘范围应根
15、据桥梁工程规模、 重要性和河道情况确定。若桥址处有不良工程地质现象，如滑坡、崩坍和泥石流等以及河道弯曲、主支流汇合、河岔、河心滩和活动沙洲等，均应在图上示出。 (7) 桥位工程地质勘测报告及桥位地质纵剖面图，这是对桥位地质构造进行工程评价的主要资料，它包括河谷的地质构造、桥位及附近地层的岩性，如地质年代、成因、分布规律及其工程性质（形状、构造、结构、岩层完整及破碎程度，风化程度等） ，以及覆盖层厚度和土层变化关系等资料，报告中应说明建桥地点一定范围内各种不良工程地质现象或特殊地貌如溶洞、冲沟、陡崖等的成因、分布范围、发展规律及其对工程的影响等。 在进行施工详图及施工设计时，应该掌握地基土层的类
16、别及物理力学性质，它是在工程6地质勘测时通过调查、钻（挖）孔取得各层地基土足够数量的原状土（岩）样，用室内或原位试验方法得到各层土的物理力学指标，如，粒径级配，塑性指数、液性指数、天然含水量、重度、孔隙比、抗剪强度指标、压缩特性、渗透性指标及必要的荷载试验、岩石抗压强度试验等的结果，并应将这些结果编制成表，绘制成桥位处土（岩）柱状剖面图加以说明。 如地基内遇到湿陷性黄土、多年冻土、软粘土、含大量有机质土或热碱土、膨胀土时，还应有专门的试验资料，如湿陷性指标、冻土湿度、可溶和有机质含量等。 (8) 设计主要内容和时间安排。 上述几个方面的内容，都应在开始设计时，仔细阅读逐个领会。例如：桥梁净空一段，应当连同水位和两端接线的标高统一考虑，它是涉及结构体系和材料，诸如上、中、下承式三种类型或者所拟用的材料混凝土或钢材的重要指标。一般来讲，当净空富裕，接坡又不大的情况下，则以采用上承式的结构体系为优，并最好采用混凝土材料，这样可以节省造价：若净空紧张，坡度又不允许时，则应以中承式或下承式结构跨越，并有可能采用钢结构，以进
