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1、第一章 绪论毕业设计是工科高等院校教学计划中很关键的环节，是培养学生综合素质与独立工作能力的良好途径。本毕业设计在于综合应用所学的专业必修和选修课以及相关技术基础课的基本知识、基本理论、基本方法，学会独立思考。拓宽深化知识视野，分析解决工程的实际问题，完成桥梁设计任务的基本训练，不断提高分析与解决实际问题的独立工作能力。1.1能力培养毕业设计的能力主要包括以下几个方面:（1）正确理解和应用桥梁专业标准、规范的能力。对规范内容应反复学习、正确体会，在运用中不断加深理解；（2）不断深化与更新专业科技知识的自学能力。学生应特别注意加强自学能力的培养锻炼，要学会查阅中、外文专业文献，不断吸收专业科技新
2、知识，适应桥梁工程发展创新的迫切要求；（3）设计计算与绘图能力。在计算过程中，应力求做到概化模型合理、计算方法正确、计算步骤层次分明、数据来源清晰、计算成果符合要求等。图纸应该规定幅绘制，做到总体布置合理、图形完整清晰、线条粗细有度、尺寸标注与说明无误；（4）编制设计文件和撰写专题研究报告的能力；（5）计算机应用能力。在设计过程中，应掌握计算机编辑文稿和绘制工程图纸的技能，更应在专业电算程序编制和通用程序软件应用方面有所训练。1.2毕业设计成果毕业设计成果有设计说明书和工程图纸等组成。l 设计说明书说明书编写要求调理清晰、字迹工整、文字简洁流畅。说明书全面反映学生的设计思想，掌握专业知识、理论
3、、方法的深广度和对工程的标准、规范的理解以及运用度。说明书除文字叙述外，应辅以必要的计算图标（如桥梁结构尺寸简图、计算图式、影响线、内力组合包络、配筋方案等），并采用通用设计符合和国际单位制。说明书内容应包括以下几点：（1）毕业设计任务书；（2）毕业设计内容摘要；（3）设计论述与计算正文；（4）专业文献翻译；（5）毕业设计总结；（6）设计参考资料（包括规范、标准图、设计手册、专业书籍、期刊文献等）。其中，设计论述与计算正文部分是毕业设计说明书的核心内容，编写时应根据毕业设计题型和要求的不同而不同。l 工程图纸工程图纸不仅是反映设计意图、展示桥梁成果的重要技术归档文件，也是施工人员用以指导与控制
4、施工、确保工程质量的基本依据。桥梁结构最常用的为A3图幅。图纸的编号顺序通常依照总图在前，局部图在后；基本布置图在前，构件与配筋图在后；主要部分图在前，次要部分图在后的原则进行安排。第二章 桥梁初步设计桥梁工程设计中，初步设计是一个关键的设计阶段。主要任务是：依据前期可行性研究阶段对桥梁工程项目进行的基本构想，综合考虑工程技术标准与使用要求、桥址地区的自然环境条件、施工技术条件、投资控制、材料供应和工期限制等诸多方面的具体情况，权衡利弊，拟定桥梁的设计方案，再通过全面技术经济比较，从中优化确定出予以实施的推荐方案。2.1工程概况北京地铁14号线（以下简称“14号线”），是北京市在建的一条地铁线
5、路。线路起于位于北京西南部，丰台区永定河西的张郭庄站，途径丽泽商务区、永定门、南八里庄、大望路、朝阳公园、望京等地，终止于位于北京东北部、朝阳区境内的善各庄站，贯穿北京南部和东部。张郭庄站至西局站定于2013年5月开通，配合园博会的开办。14号线永定河特大桥。据了解，这是梅市口路西延，它东起玉泉路，终点至北宫南路，将缓解杜家坎交通拥堵的现状。永定河特大桥位于卢沟桥分洪枢纽上游，紧邻西五环，上跨永定河，将来可能会受到河水的冲刷。2.1.1工程地质永定河为中国北京地区最大河流，海河五大支流之一，二十世纪七十年代以来，随着全球气候变化，永定河流域持续多年干旱少雨，下游常年处于断流状态。根据实地勘测资
6、料，桥址处地层韵律比较明显，从上至下依次分布的大致层位为：圆砾卵石填土层、圆砾层、卵石层、粘土岩层、砾岩层、粘土岩层。 2.1.2气候以及水温条件永定河特大桥位于北京市丰台区，北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。2007年为例，全年平均气温14.0（北京市气象局）。1月-7-4，7月25至26。极端最低-27.4，极端最高42以上。全年无霜期180200天，西部山区较短。2007年平均降雨量483.9毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。由于永定河流域持续多年干旱少
7、雨，下游常年处于断流状态。根据调查资料显示：河床底标高：61.8m，300年一遇洪水位为67.99m;300年一遇一般冲刷底高程58.8m；300年一遇总冲刷底高程55.09m。2.2设计基本资料根据桥梁设计要求，参阅桥规等相关文献，本桥设计标准为：（1）设计荷载：双线轻轨活载；图2-1 双线轻轨活载示意图（2）温度荷载：按整体升温25处理；（3）基础沉降：按竖向位移10mm处理；（4）设计坡度：横坡双向1.5；纵向坡度为32.3桥梁方案的拟定根据自然条件包括地形、地物、水文、气象、地质、地震等诸多方面。为了满足行车平顺性以及线路设计的总体要求，按照如下分孔原则： 用最经济的分孔方式，使得上下
8、部结构总造价趋于最低； 分孔时首先满足通航要求； 对于不良地质桥位的分孔，应考虑地质情况的影响； 要与结构形式综合考虑； 与施工方法、施工能力及施工速度综合考虑。2.4桥梁选型说明现主要论述70m*2+57.5m部分的桥梁选型。对于这样的大跨径，可供选择的桥型主要有拱桥、刚构桥、连续梁桥和连续刚构桥。但是由于刚构桥在梁墩固结处存在着较大的弯矩作用，而跨中会产生较大的挠度，目前工程上已经很少采用此种结构，所以下面就拱桥、连续梁和连续刚构桥三种桥型进行比选。2.4.1拱桥的设计综合考虑行车条件、城市景观以及施工条件等因素，拟定为连续的空腹无铰拱。本桥上部结构采用60m+80m+60m上承式钢管混凝
9、土拱桥组合体系。拱轴线采用2次抛物线型，矢跨比为1/4。，拱肋采用哑铃断面，上下主弦管采用900*16mm的钢管，中间设缀板连接，缀板采用16mm后的钢板。60m跨拱采用单根900*16mm的钢管。80m跨两片拱肋之间于拱顶设置800*12mm的钢管，于拱顶15m出设置“米”字形横撑作为风撑。60m跨两片肋拱之间于拱顶和距拱顶10m处设置钢管为风撑。图2-2 拱桥示意图2.4.2连续梁桥的设计本桥上部结构为3跨预应力混凝土连续梁桥，跨径为53m+95m+53m，边中跨比为0.558,采用分段悬臂浇筑的方式施工，预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列施工阶段逐渐形成
10、最终的连续梁体系。主桥为变截面单箱单室型梁桥，梁高为2.05.0m，预应力混凝土连续梁桥，施工方法为悬臂施工，考虑伸缩缝设置，实际桥跨长度为200.9m，即在桥的两头设置5cm的伸缩缝。边跨计算跨径均为52.5m，主跨计算跨径为95m。梁底采用1.6次抛物线，本桥桥面宽10.8m，桥梁纵向坡度为3，主梁采用C60混凝土浇筑。图2-3 连续梁桥示意图2.4.3连续刚构桥的设计本桥上部结构为3跨预应力混凝土连续梁桥，跨径为70m+70m+57.5m。采用悬臂施工法施工，预应力混凝土连续梁及悬臂梁采用悬臂施工时需进行体系转换，即在悬臂施工时，梁墩采取临时固结，结合为T形刚构，合龙前，撤销梁墩临时固结
11、，结构呈悬臂梁受力状态，待结构合龙形成连续梁体系。主桥为变截面单箱单室型梁桥，梁高为2.05.0m，预应力混凝土连续梁桥，施工方法为悬臂施工。梁底采用1.6次抛物线；本桥桥面宽10.8m，桥梁横向坡度双向为1.5，主梁采用C55混凝土浇筑。图2-4 连续刚构桥示意图2.5桥梁方案比选以上三种方案都是比较可行的，但是为了提出一个最优的桥梁方案，我们根据桥梁方案比选原则对三种桥梁结构进行了仔细的分析：表2-1 桥型方案的对比 方案比较项目上承式拱桥连续梁桥连续刚构桥安全性满足行车安全。满足行车安全；施工技术先进，施工安全性高。满足行车安全，施工技术先进，施工安全性高。功能性属于超静定结构，拱的承载
12、能力大，但是养护较麻烦，有伸缩缝，行车条件差，养护很复杂。属于超静定结构，受力较好，主桥桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护也容易。处于超静定结构，受力较好，抗弯、抗扭刚度大；主桥桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护也容易。经济性高桥施工难度较大，比较危险，要专门的施工机械与器具，需大型设备；施工过程所需技术支持较多，相对耗资比较多。需要的机具少，无需大型设备，可充分降低施工成本；所用材料普通，价格低，但是支座相对较多，成桥后的支座维修费用比较多。需要大量的模板，但是造价低廉，无需大型起重设备，；所用材料普通，价格低， 但是墩身防撞性能差，成桥后需要对墩身防护和维修。美观性拱的弧线美丽动人，给
13、周围增添了不少景色，符合城市景色的需求。没有拱桥那样动人，但是整体性好，放眼望去，显的敦厚朴实。没有拱桥那样动人，但是整体性好，；桥下净空大。通过上述比较，从各方面综合考虑连续刚构桥有以下几方面有点：（1）主墩无支座，施工技术也比较成熟，有大量的工程实例可以借鉴；（2）一般采用悬臂施工，合拢前不需要体系转化；（3）桥梁的抗弯、抗扭刚度大，有着很好的抗风性能，而且墩梁固结可以有效减少跨中正弯矩；（4）由于墩的柔性，顺桥向抗推刚度小，与拱桥、连续梁相比，能有效的减小温度、收缩徐变等次内力，对结构更有利；（5）与拱桥相比，全桥无伸缩缝，行车顺畅。尽管连续刚构桥存在以上优点，但是的确也存在着一些自己的
14、不足：（1）随着墩身的加高，设计中要考虑的因素很多（墩的柔性对施工和成桥过程中桥梁力学的影响）。（2）墩的抗撞击性能较大，需要设置其他的防撞设施来保护。但是从桥位的环境和桥的功能多方面综合考虑，连续刚构桥为此设计的最优方案。第三章 桥梁设计3.1设计基本资料3.1.1技术标准桥梁宽度：10.8m;桥面横坡：双向1.5；桥面纵坡：3；设计洪水频率：1/100；温度荷载：按整体升温25处理；基础沉降：按竖向位移10mm处理；设计荷载：双线轻轨活载；图3-1双线轻轨活载示意图3.1.2采用规范（1）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)；（2）铁路桥涵设计基本规
15、范（TB10002.1-2005）；（3）铁路桥涵地基与基础设计规范（TB10002.5-2005）。3.1.3主要材料预应力混凝土主梁和桥面主要构件采用C55号混凝土，预应力混凝土桥墩(单薄壁柔性刚构墩)为40号混凝土,其余构件采用30号混凝土。预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95105MPa，钢绞线采用中交新预应力筋：270K级钢绞线，公称直径15.24mm，公称面积140mm2，抗拉标准强度为1860MPa。3.1.4桥面铺装防水层与铺装层+三角垫层+无砟轨道。3.1.5 支座强迫位移桥墩(单薄壁柔性刚构墩)：下沉10mm。3.1.6 温度影响整体温差:整体升温25； 局部温差: 箱梁等缘上、下缘温差5。3.1.7施工方法该连续刚构桥采用悬臂施工法。施工工艺流程为：挂篮前移就位调平模板（钢筋制作）安装底板及腹板钢筋安装内模绑扎顶板钢筋安装预应力管道监理工程师验收浇筑混凝土（制作试块）混凝土养护、拆膜及接缝处理预应力筋下料、穿束张拉预应力筋封锚、压浆挂篮前移就位。3.2 桥型及纵横断面布置3.2.1桥型布置及孔径划分综合比较各类桥型后
