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1、 1 绪论1.1 毕业设计的目的与意义毕业设计的目的在于培养我门的综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。此次设计为公路318 m钢筋混凝土简支T梁桥设计，该桥梁总长为60m，桥面宽度为净12+2 1m，上部结构设四个车道，采用6片梁，桥面总宽14m。活荷载为公路I级荷载，恒载为结构自重和桥面铺装及栏杆的自重。 桥梁的上部结构计算,主要的计算内容包括分为主梁，横隔梁和行车道板的计算，配筋和验算。计算
2、采用极限状态法，假设桥梁的各个截面在最不利的荷载作用下，进行各个构件的设计和验算，在满足其承载力的前提下做到所用材料最省。设计过程设计软件及办公软件的频繁使用也锻炼我软件操作的能力。1.2 设计标准与规范公路工程技术标准（JTG B01-2003）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）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）公路桥涵地基与基础技术规范（JTJ024-85）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）公路桥位勘测设计规范（JTJ062-91）交通行业标准公路桥梁板式橡胶支座（JT/T4-9
3、3）1.3 技术标准及技术条件（1）桥梁跨径桥宽 标准跨径：54m（桥墩中心距离）； 主梁全长：60m； 计算跨径：18m；（2）设计荷载公路I级，根据公路桥涵设计通用规范：均布荷载标准值q=10.5 kN/m；集中荷载根据线性内插应取Pk=296.8kN。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。人群载荷标准值为3.0 kN/m2 ，每侧人行柱防撞栏重力作用分别为1.52 kN/m和4.99 kN/m。（3）材料及工艺混凝土：主梁采用C50，栏杆及桥面铺装采用C30。普通钢筋直径大于和等于12 mm的采用HRB335钢筋；直径小于12 mm的均用R235钢筋。（4）基本计算数据(
4、见表1.1) （5）设计依据交通部颁布公路工程技术标准（JTG B012003），简称标准；交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）简称桥规。表1.1 基本计算数据名称项目符号单位数据混凝土立方强度MPa弹性模量MPa轴心抗压标准强度MPa轴心抗拉标准强度MPa轴心抗压设计强度MPa轴心抗拉设计强度MPa短暂状态容许压应力MPa容许拉应力MPa持久状态标准荷载组合容许压应力MPa容许主压应力MPa短期效应组合容许拉应力MPa容许主拉应力MPa15.2钢绞线标准强度MPa弹性模量MPa抗拉设计强度MPa最大控制应力MPa持久状态应力标准荷载组合MPa材料重度钢筋混凝土沥青混凝土刻
5、痕钢丝钢筋与混凝土的弹性模量比无量纲5.652 桥型方案比选2.1 拟定比选方案桥梁设计的基本要求桥梁设计的一般步骤为：通过概念设计确定结构方案，确立计算模型，确定结构的详细尺寸和细节构造。结构构思好的桥梁结构方案，是设计工作的第一步，也是评价桥梁设计成功与否的重要标准。在桥梁设计中必须考虑下述各项要求。（1）安全上的要求：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
6、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:设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。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。（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，尤其是座落于山区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。应根据上述要求
7、，对桥梁进行方案设计并作出综合评估。2.1.1 方案一钢筋混凝土连续T梁桥孔径布置：18m+18m+18m，全长60米，宽14m。主梁结构构造：全桥采用等跨等截面T型梁。每跨设有6片T梁，全桥共计18片T梁。预制T梁宽为2.20m，预制梁间的翼板和横隔板待T梁架设后再现浇，以加强横断面的整体性。中心梁高1.80m，肋厚0.20m，T梁翼缘端部厚0.10m，翼缘根部厚0.18m。横隔板间距为6.5米。下部构造：桥台采用实体式桥台，详见下图图2.1，每个桥台下并排设置两根钻孔灌注桩，桩径1.20m，桩基深度暂定为50m；施工方案：全桥采用装配式施工方法。桥跨布置：如图， 图2.1 方案一 桥跨布置
8、图梁截面尺寸：如图，图2.2 方案一 截面尺寸2.1.2 方案二拱梁式混凝土连续箱梁桥（单箱双室）。孔径布置12.5m+35m+12.5m，全长60m，宽14m。主跨35m,两边跨12.5m，为拱梁式混凝土连续箱梁桥，按二次抛物线变化。结构构造：横截面布置采用双悬臂单箱单室的变高度箱形截面，箱梁顶宽14m，底板宽7.4m。翼缘板长1.8m，边缘厚0.18m，粱肋处厚0.5m。支点处梁高3.6m，跨中梁高1.7m。箱梁支点处底板厚度为0.6m，顶板厚0.30m，腹板宽0.5m。跨中底板厚度取0.25m，顶板厚0.30m，腹板宽0.5m。下部构造：桥台采用实体式桥台，详见图2.5，每个桥台下并排设
9、置两根钻孔灌注桩，桩径1.20m，桩基深度暂定为50m；施工方案：全桥采用悬臂式现浇施工方法。桥跨布置：如图， 图2.3 方案二 桥跨布置梁截面尺寸：如图，图2.4 方案二 截面尺寸2.1.3 方案三混凝土变截面连续箱梁桥。孔径布置15m+35m+15m，全长60m，宽14m。主跨35m,两边跨12.5m，为混凝土变截面连续箱梁桥。结构构造：横截面布置采用双悬臂单箱单室的箱形变形截面，箱梁顶宽14m，底板宽7.4m。翼缘板长1.8m，顶板厚0.30m，边缘厚0.18m，粱肋处厚0.5m。支点处梁高3.6m，跨中梁高1.7m，跨中底板厚度取0.25m。下部构造：桥台采用实体式桥台，见图2.6，每
10、个桥台下并排设置两根桩，桩径为1.20m，桩基深度暂定为50m；桥墩采用混凝土实体墩，墩宽4.80m，厚2.00m；基础上部设置低承台，承台顶部埋深1.50m，承台高2.00m，底面沿桥跨边长6.60m，垂直桥跨边长7.20m；承台下基础采用两排根钻孔灌注摩擦桩，桩径1.20m。施工方案：全桥采用挂篮悬臂浇筑施工方法。桥跨布置：如图，图2.5 方案三 桥跨布置截面尺寸：如图，图2.6 方案二 截面尺寸工方便、造价合理的原则。以上三个方案都基本满足这一要求。2.2 方案点评 （1）根据设计构思宗旨，桥型方案应满足安全、经济、适用、美观、施工方便、造价合理的原则。以上三个方案都基本满足这一要求。
11、（2）从结构外形上看，三个方案分为T型梁桥、拱梁式、变截面连续箱梁桥三种桥式。从受力上看，都是组合体系桥梁，各具特点。但是方案一力线更加鲜明，且基础工程量较少，外形明朗。T型梁桥方案体现了设计构思的基本思想，符合地区公路规划的要求，并与周围景致相协调。此方案满足公路长远规划，技术先进、结构合理、工艺成熟。（3）安全方面，T型梁桥18m跨，混凝土T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。（4）从材料用量上，第一方案虽然在混凝土使用上较多，不过刚材用
12、量仅为第二、第三方案的一半。充分发挥了，钢筋混凝土连续T梁桥，钢混合用的良好结合。节省了工程量和工程代价。 （5）从施工难度上，桥下水位太低，适宜采用用起吊机起吊拼装，可采用现场预制的办法施工。 方案确定： 经过反复思索和比较，方案一表现突出，符合安全、经济、适用、美观要求，体现了当前的建桥技术水平，能够胜任交通建设规划要求。因此确定方案一为推荐方案。3 桥跨总体布置及结构尺寸拟定3.1 桥梁平面设计在桥梁的平面设计中，一般要求桥梁及桥头引道的线形应与路线的布设保持平顺，使车辆能平稳地通过，且各项技术指标应符合线路布设的规定。在本桥的设计中，桥梁与原有道路连接，连接处设置U形伸缩缝，保证与原有
13、线路平顺过渡。根据原有道路的地形，本桥采用1.5%的桥面纵坡。桥面平面布置图如图3.1所示。图3.1 xx桥平面布置图3.2 桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁总跨径、桥梁分孔、桥梁标高、桥上和桥头引道纵坡以及基础埋深等内容。桥梁总立面图如图3.2所示。图3.2 xx桥总立面图3.2.1 桥梁总跨径的确定在桥梁总跨径的设计中，根据下部桥梁的桥宽和人流量，同时考虑桥上行车来确定桥台位置，总的来说，桥梁的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。在本桥的设计中，考虑到桥下河流的宽度，综合经济因素，确定本桥总跨径为60m。3.2.2 桥梁的分孔桥梁的总跨径确定后，还需进一步进行分孔布置。在桥
14、梁分孔设计中，一座桥梁应当分成几孔，各孔的跨径应当多大，有几个桥墩，这要根据地形、地质、桥下行车要求以及技术经济和美观条件加以确定。在本桥的设计中，考虑桥下河道宽度同时综合经济因素，对不同跨径布置进行粗略的方案比较，该桥分为三孔，单孔跨径为18m。3.2.3 桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定在桥梁纵断面设计中，桥面标高设计主要考虑三个因素：路线纵断面设计要求、排洪要求和通航要求，本桥设计为城市桥梁，不需要考虑排洪要求。对于中小型桥梁，桥面标高一般由路线断面的设计要求来确定。本桥设计过程中，考虑桥梁线路纵断面设计要求，确定桥面标高为5.754m。桥梁标高确定后，就可以根据两端桥头的地形要求来设
15、计桥梁的纵断面线形。根据公路工程技术标准（JTG B012003）的规定，公路桥梁的桥上纵坡不宜大于5%；位于市镇混合交通繁忙处的，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%，桥头两端引道线形应与桥上线形相匹配。本桥设计中，桥梁纵坡设置为1.5%，满足设计要求。桥头两端引线和桥上线形以直线连接，使得线形匹配，路线平顺。基础埋深主要考虑地基的地质条件、桥上荷载等内容确定，根据地理位置、地理条件等因素，本桥采用桩基础，考虑到钻孔灌注桩在施工过程中无挤土，可以减少或避免捶打的噪音，适合在人流密集的城市施工，所以采用钻孔灌注桩。根据设计资料加以计算，确定桩基础埋深为22.70m。3.3 桥梁横断面设计桥梁横断面设计包括
