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1、1前 言公路桥梁交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。尤其是我国幅员辽阔,大小山脉和江河湖泽纵横全国,随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现,还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁。为此，作为一名即将走向工作岗位的大学生我身感自身的不足，我选择湖北省宜昌市境内五龙中桥的设计为课题，以使自己所学的知识得到综合运用，进一步提高理论水平。本桥位于湖北省宜昌市境内。本设计根据设计任务书的要求和公路桥规的规定，选定装配式预应力混凝土简支空心板，该类型的桥是小跨径桥梁最常用的桥型，具有建筑高度小，适用于桥下净空受限制的桥梁，与其它
2、类型桥梁相比，可降低桥头引道路线高度和缩短引道长度，此类桥外形较简单、制作方便，做成预制构件时重力小，便于架设。它也有自身的缺点：跨径不宜过大、整体性差、无超载挖潜能力。本设计内容包括桥梁纵、横断面尺寸的拟定、上部结构计算、下部结构计算、施工图绘制、各结构配筋计算、施工组织管理与运营、计算说明书的书写和设计文件的编制。设计主要包括三个部分：一是桥梁的结构设计，二是桥梁的施工组织设计，三是桥梁工程的概预算。桥梁的结构设计，主要是主梁、桩柱的内力计算、截面配筋、强度验算等。通过方案比选后确定本桥为预应力混凝土空心板桥，桥长 80 米。计算过程中主要参考了公路桥涵设计手册梁桥(上册)、桥梁工程、公路
3、钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范、公路桥涵设计通用规范、基础工程等书籍；桥梁的施工组织设计，主要完成了桥梁主体结构的施工方案以及施工重点，设计过程中主要参考了桥梁施工及组织管理；桥梁工程的概预算，首先确定技术方案和工程量，然后依据公路工程基本建设项目设计文件编制办法、公路定额及编制办法汇编等得到其他直接费，间接费及现场经费，最后进行预算汇总。通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能（三基）和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质（三个素质）的训练，培养学生运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际问题的初步能力。由于公路桥
4、梁工程技术的不断进步，技术标准的不断更新，加之本人能力所限，设计过程中难免出现一些错误和疏漏，敬请各位老师给予批评指正。21. 概述1.1 工程概况三峡翻坝公路位于湖北省宜昌市境内，是为缓解三峡坝区、葛洲坝区水运压力而建的一条重要通道。本桥位于五龙河段,本项目建成对完善湖北省公路网布局，构筑三峡坝区公路骨架网，改善三峡坝区的交通面貌，带动沿江地区经济发展，加快沿线城市化进程及整合湖北省和重庆市旅游资源，都具有重要作用。1.2 地基土的物理力学性质指标经地质勘察，本设计所在地地质条件较好，土层单一，为中密沙砾土。极限摩阻力70kPa内摩擦角040内聚力0C 1.3 地基评价该区地震基本烈度为度，
5、该区上部土层较软，建议采用钻孔灌注桩基础1.4 设计资料1.4.1 设计技术标准设计荷载：公路-级汽车荷载人群荷载 3.0kN/m2桥面净宽：净 9.0m +21.0m标准跨径：16.00m计算跨径：15.60m预制梁全长：15.96m。1.4.2 主要材料混凝土：预应力钢筋混凝土空心板：C40；盖梁、台帽、墩柱：C30；基桩、承台、台身：C25，铰缝：C30 细集料混凝土，桥面铺装 C30 沥青混凝土，栏杆、人行道：C25混凝土，预应力钢筋混凝土容重 =25 KN/m，混凝土容重 =24 kN/m，沥青混凝土容重 =23 kN/m。普通钢材：主筋采用 HRB335，弹性模量为，其余钢筋均采用
6、52.0 10sEMPaR235 钢筋，弹性模量为。52.1 10sEMPa3预应力钢绞线：采用钢绞线（标准型），公称直径为 15.24mm，抗拉强度1 7，张拉控制应力，1860pkafMP0.70.7 18601302conpkfMPa。51.95 10PEMPa1.4.3 主要设计依据JTG D622004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（简称公预规）JTG D602004公路桥涵设计通用规范（简称通用规范）42方案比选及桥梁纵断面、横断面设计及平面布置2.1 桥型方案比选2.1.1 桥梁总体规划原则桥梁形式的选择范围有拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥，桥型方案的比选应该从各种桥梁
7、的安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，以最终确定桥梁形式。桥梁设计的基本要求（1）使用上的要求桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。（2）结构尺寸和构造上的要求现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济上的要求桥梁设计应体现经济上的合理性。在设计中必须进行详细周密的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最少。经济性应充分考
8、虑桥梁在使用期间的运营条件以及养护和维修等方面的问题。（4）施工上的要求桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。（5）美观上的要求一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。2.1.2 方案比选方案比选应完成以下几项内容：（1）拟定桥梁图式。5根据桥位附近的地形、水文等资料，进行桥孔布设，确定桥长，拟定方案比选阶段的桥梁图式，满足必需的孔径要求，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔或引桥，
9、能用标准跨度时，宜优先考虑采用定型图，桥长不大时，统筹全长来设计。（2）编制方案。提供各个中选图式的技术经济指标，主要包括：主要材料用量、全桥总造价、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、要否特种机具等。（3）技术经济比选和最优方案的选定从任务书提出的要求，所给的原始材料以及施工等条件，找出关键问题所在。全面考虑上述各种指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选择符合当前条件的最佳方案。如表 2.1。方案比选表 表 2.1 比较项目第一方案第二方案第三方案主桥跨桥型预应力混凝土连续梁预应力混凝土简支梁梁拱组合桥主桥跨 结构特点预应力混凝土连续梁桥在 垂直荷载的作用下，其支 座仅产生垂直反力，而无
10、 水平推力。结构造型灵活， 可模型好，可根据使用要 求浇铸成各种形状的结构， 整体性好，刚度较大，变 性较小。受力明确，理论 计算较简单，设计和施工 的方法日臻完善和成熟在垂直荷载的作用下， 其支座仅产生垂直反力， 而无水平推力。结构造 型灵活，建筑高度小软土地基上建造拱桥， 存在桥台抵抗水平推力 的薄弱环节。为此采用 大吨位预应力筋以承担 拱的水平推力；预应力 筋的寄体是系梁，即加 劲纵梁，从而以梁式桥 为基体，按各种梁桥的 弯矩包络图用拱来加强。 这样可以使桥梁结构轻 型化，同时能提高这类 桥梁的跨越能力建筑造型侧面上看线条明晰，与当 地的地形配合，显得美观 大方跨径一般，线条明晰， 但比
11、较单调，与景观配 合很不协调。跨径较大，线条非常美， 与环境和谐，增加了城 市的景观养护维修量小小较大设计技术 水平经验较丰富，国内先进水 平经验丰富，国内先进水 平经验一般，国内一般水 平施工技术满堂支架法：结构不发生 体系转换，不引起恒载徐 变二次矩，预应力筋可以 一次布置，集中张拉等优 点。施工难度一般预制空心板构件，运至 施工地点，采用混凝土 现浇，将空心板连接， 其特点外型简单、制造 方便，整体性较好转体施工法：对周围的 影响较小，将结构分开 建造，再最后合拢，可 加快工期，是近十年来 新兴的施工方法，施工 难度较大工 期较 短较短较 长6综上所述，简支梁受力明确，受无缝钢轨因温度变
12、化产生的附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化、可明显缩短工期。再结合所选地区的地质和地形情况，本次设计选用预应力混凝土简支梁桥作本桥的桥梁形式，并采用装配式设计。2.1.3 梁的截面形式梁截面形式考虑了 T 形梁、组合箱梁、槽型梁、空心板等可采用的梁型。连续单箱梁方案该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。景观效果好。该方案需采用就地浇筑，现场浇筑砼及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工，施工期间工期不受控制,但对桥下道路交通影响较其他方案稍大。简支组合箱梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强，双箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。但从桥下看，景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求相对
13、较低，运输费用较低。但桥面板需现浇施工，增加现场作业量，工期也相应延长。但美观较差，并且徐变变形大，对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说，存在着后期维修养护工作量大的缺点。槽型梁为下承式结构，其主要优点是造型轻巧美观，线路建筑高度最低,两侧的主梁可起到部分隔声屏障的作用，但下承式混凝土结构受力不很合理，受拉区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工量小，梁体多以受压区(上翼缘)压溃为主要特征，不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于结构为开口截面，结构刚度及抗扭性较差，而且需要较大的技术储备才能实现。空心板结构受力明确，设计及施工经验成熟,可采用预制吊装法施工，施工进度较快，工期较短，造价
14、较低等优点。因此，结合工程特点和施工条件，选择空心板梁。2.1.4 桥墩方案比选桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、（桩）柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。重力式实体桥墩主要依靠自身重力来平衡外力保证桥墩的稳定，适用于地基良好的桥梁。重力式桥墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，街面尺寸及体积较大，外形粗壮，很少应用于城市桥梁。空心桥墩适用于桥长而谷深的桥梁，这样可减少很大的圬工。柱式桥墩是目前公路桥梁、桥宽较大的城市桥梁和立交桥及中小跨度铁路旱桥中广泛采用的桥墩形式。这种桥墩既可以减轻墩身重量、节省圬工材料，又比较美观、结构轻巧，桥下通视情况良好。7轻型桥墩适用于小跨度、低墩以及三孔以下（全桥长不大
15、于 20m）的公路桥梁。轻型桥墩可减少圬工材料，获得较好的经济效益。在地质不良地段、路基稳定不能保证时，不宜采用轻型桥墩。拼装式桥墩可提高施工质量、缩短施工周期、减轻劳动强度，使桥梁建设向结构轻型化、制造工厂化及施工机械化发展。适用于交通较为方便、同类桥墩数量多的长大干线中的中小跨度桥梁工点。由以上各方面比较可知，柱式桥墩是最合适的墩型，所以选择柱式桥墩。2.2 桥梁纵断面、横断面设计及平面布置2.2.1 桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定梁桥的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础埋置深度。对于一般跨河桥梁，总跨径可参照水文计算确定。桥梁的总跨径必须保证桥下有足够的排
16、洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷。另一方面，根据河床土壤的性质和基础的埋置情况，设计者应视河床的允许冲刷深度，适当缩短桥梁的总长度，以节约总长度。桥梁的分孔，对于一般较长的桥梁，应当分成几孔，各孔的跨径应该多大，这不仅影响到使用效果、施工难易等，并且在很大程度上关系到桥梁的总造价。最经济的分孔方式就是使上下部结构的总造价趋于最低。该桥跨径 16m，共 5 孔，全长 80m。2.2.2 横断面布置（1）主梁间距与主梁片数主梁间距通常可在较大范围内变化，通常其高跨比在 1/151/25 左右，随梁高与跨径的增大而加宽为经济。故本设计主梁宽度为 1050mm，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。桥宽为净 24.5m+21.0m，桥梁横向布置选用 10块主梁。（2）主梁跨中截面主要尺寸拟定主梁高度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的用量，同时梁高加大
