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1、 第一章 设计原始资料1.1、工程概况1.1.1工程概况：南方某平原区河流，桥位河段的水面比降0.7，m=35, 经实地调查波浪推进长度D=3Km，h纵=0.95m，风速15/s。该地区汛期一般为七、八级风，风压为550pa。无漂流物及通航要求, 该地区标准冻深为0.6m,地面以下均为中砂，d95=0.72mm，汛期含沙率为7kg/m31.1.2 技术标准：公路等级：公路-I级设计速度：80km/h洪水频率：1/50斜交角度：150桥梁宽度：净宽11.50+20.5m1.1.3地质条件土层名层厚0tp容重杂粘土2.36022019圆砂1.013050019全分化粉砂岩0.423083019强分
2、化粉砂岩2.030095019中分化粉砂岩6.34001700191.1.4构思宗旨（1）符合交通发展规划，满足交通功能需要；（2）桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就，体现人民智慧；（3）设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便；（4）与高速公路的等级和周边环境相宜；（5）学习等截面梁桥的设计过程；（6）学习桥梁设计软件。1.1.5 材料（1） 混凝土：C30 混凝土抗压强度标准值ck=20.1MPa，抗压强度设计值cd=13.8MPa，抗拉强度标准. 值tk=2.01MPa，抗拉强度设计值10 MPatd=1.39MPa，弹性模量Ec=3.0（2） 钢筋：采用HRB33
3、5，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，钢筋的弹性模量。1.2水文计算1.2.1设计原始资料（1）桥面平面图（2）桥位地质纵剖面图（3）南方某平原区河流，桥位河段的水面比降0.7，m=35（4） 地面以下均为中砂，d95=0.72mm，汛期含沙率为7kg/m3 （5） 经实地调查波浪推进长度D=3Km，h纵=0.95m，风速15/s。（6） 该地区汛期一般为七、八级风，风压为550pa。 (7) 无漂流物及通航要求，同时也不考虑抗震等。 (8) 洪雨季节一般为六、七、八、九、十月。 (9) 设计流量为57m3/s，设计水位为1693.58m，设计流速为1.23m/s。 (10）该地区标准冻深为0.
4、6m1.2.2河段类型判断 该河段位于平原与山区的过渡地带，河床地质条件较好，河岸比较齐整，其河床多为砾石，冲淤变化不大，主槽宽浅，极少摆动，平面顺直，综合判断为山前区稳定性河段。1.2.3水文计算B(桥长）=10m。 桥宽12.50m， 河宽7.93m， 水深2mQ=V*A A=7.93*2=15.86 湿周X=12， R=A/X=15.86/12=1.32由曼宁公式得 C=41.89m/s由谢才公式得=1.18m/sQ=VA=7.93*1.18=9.36/s1.2.4拟定桥长该河属于稳定性宽滩性河段，查规范桥涵水文与水力学采用12-9式计算其中Bc=7.93 1.9代入上式=1.09 7.
5、28m故桥梁方案按10m左右布孔为宜。1.2.5冲刷计算1）一般冲刷非粘性土质，全部按河槽计算，根据公路工程水文勘测设计规范中式641修正式，式中：造床流量下河槽宽度（m）=20m造床流量下的河槽平均水深（m）=0.95m； 河槽泥砂平均粒径（mm）=0.72mm；E 与汛期含沙量有关的系数，由公路工程桥涵水文勘测设计中表7.3.12知E=0.66 =1.16 Hcm=3m其余数据与上同，代入上式，=10.06m桥下最低冲刷线高程=1693.58-10.06=1683.52m1.2.6计算桥面标高（1）雍水高度Fr=（1.182/9.81.9）=0.0741 即设计流量通过时为缓流v0= vc
6、=vs=1.18m/s桥孔侧收缩系数e=1-0.375=1-0.375=0.96桥墩阻水引起过水断面折减系数r=0.13冲刷系数p=1.2冲刷前桥下含桥墩在内的毛计算过水断面面积A =11.02净水面积A=(1-r)=(1-0.13)11.02=9.587 m水流阻力系数=(+V)=(+1.18)=1.213m/sZ=0.05(1.213-1.18)=0.004 m因为该河为山区与半山区河流所以桥下雍水高度= Z =0.004m（2）波浪高度由经验公式进行波浪高度的计算：式中:计算波浪高度； 平均水深 （m）；=1.9m D计算浪程 （m）；D=3000m g重力加速度（m/s2）g=9.80
7、m/s2 风速（m/s）;=15m/s KD有效浪程系数查水力学及桥涵水文表128由于0.946,用内插入法可得=1.00(注：)计算桥面标高时通常代计入将数据代入上式，可得最终波浪高度=0.533m=+=0.004+0.533=0.359m（3） 桥面最低标高本河段流水现象不严重，亦无流木和较大漂浮物，无通航和抗震要求，其他引起水位升高的因素均可略去不计。故：设计水位考虑雍水，浪高，波浪雍高，河湾超高，水拱，局部股流雍高（水拱与局部股流雍高只取其大者），床面淤高，漂浮物高度等诸因素的总和；（m）桥下净空安全值，取为0.5m桥梁上部建筑物高度，包括桥面铺装高度，此处取为2m=1693.58+0
8、.359+0.5+2=1696.439m因为路面标高为1696.439m 所以=1696.439m第二章 桥梁初步设计的基本程序2.1桥梁结构的总体布置和初步方案拟定2.1.1立面布置 （一）孔径的拟定 桥梁孔径的拟定主要根据泄洪的要求。在公路工程技术标准(JTGB01-2003)表5.0.4中规定了不同等级公路的设计洪水频率，如高速公路、一级公路上的大、中、小桥和涵洞的设计洪水频率均规定为1/100：二级公路上的大、中桥规定为1/100，小桥和涵洞为l/50；三级公路上的大、中桥规定为1/50；四级公路的小桥规定为1/25等。在桥位附近的水文站可以调查得到相应这些设计频率的流量和水位，然后在
9、已知桥位的河床断面上可求出桥下顺利宣泄设计洪水所需的最小过水面积，从而确定桥台的台口位置。在有的情况下可将桥台位置适当往河心方向推，以缩短桥长，节省造价。如宽滩河流、深基础桥梁等。应该注意的是总跨径的缩短会引起过水面积减小，流速加大，从而导致冲刷加大以及桥前壅水高度的加大。在确定基础埋置深度及周围建筑、农田的安全时应考虑这一因素。 （二）跨径的拟定 在求得总的孔径后，还需进一步进行分孔布置，即确定是一跨还是多跨过河(路线)，如果是多跨布置，即是确定桥墩的位置。对于跨河桥梁，分孔的主要依据是通航要求，地形和地质条件、水文状况、技术经济条件和美观的要求。 桥梁的分孔和造价有很大的关系，跨径和孔数不
10、同时，上部结构和墩台的总造价是不同的。跨径越大，孔数越少，上部结构的造价就越大，而墩台的造价就越小。反之，墩台的造价可能较上部结构的大。另外，当遇到水深较深或河床地质不良等的河流，其基础的设计和施工均较复杂，造价就高，跨径宜选得大一些；反之，对于宽浅河床，水深不大(如北方的季节性河流)，而且河床地质较均匀的河流，桥墩和基础的造价就低，跨径就可以选得小一些。一般认为最经济的造价就是要使上部结构和下部结构的总造价最低。 对于通航河流，则首先应满足通航要求。将通航孔布置在主航道位置，其余的桥孔跨径则选用经济跨径，但对于变迁性河流，考虑航道可能发生变化，则需多设几个通航孔。 从结构受力合理和用材经济出
11、发，连续体系的分跨布置要考虑合理的跨径比例，如边跨与中跨的比例。采用的施工方法和跨径布置也有密切的关系，如同样是预应力混凝土连续梁桥，采用支架施工和采用悬臂施工其边跨与中跨的比例就不相同。采用支架施工的，边跨长度可取中跨的0.8倍左右是经济合理的；采用悬臂施工法，考虑到一部分边跨采用悬臂施工外，剩余的边跨部分还需另搭脚手架施工。为使脚手架长度最短，则边跨长度取中跨长度的0.65倍为宜。 三跨带挂孔的单悬臂梁桥，边孔也称锚固孔，在自重和荷载作用下锚孔产生的弯矩对中孔有卸载作用，它的跨长一般为中孔的0.60.8倍。锚孔太短会使靠近桥台的梁端产生负反力。中孔的挂梁长度约为中孔的0.30.4倍。钢筋混
12、凝土悬臂梁桥因承受负弯矩时顶面受拉有裂缝之患，一般不宜将悬臂做得过长，约在0.150.3倍中孔跨径。 单孔双悬臂梁，当主梁采用T梁截面时，悬臂长度一般为中孔长的0.30.4倍。采用箱形截面的钢筋混凝土双悬臂梁桥，为使跨中的最大和最小弯矩的绝对值大致相等，充分发挥跨中部分底板的受压作用，悬臂长度甚至可达中跨长度的0.40.6倍。悬臂过长时活载挠度将增大。 对于有推力体系，如拱桥，在多跨布置时为避免桥墩承受单向推力，尽量采用等跨布置。 桥墩位置的选择还应取决于墩位处的河床地质条件，应置于稳定可靠的地基上，避免设在岩石破碎带或断层等不良地质地基上。 跨径的选择还与施工能力有关，有时选用较大的跨径虽然
13、在技术和经济上是合理的，但由于缺乏足够的施工技术能力和机械设备，也不得不放弃而改用较小跨径。桥梁分孔是个非常复杂的问题，各种各样的条件和要求往往互相发生矛盾。例如：跨径l00m以下的公路桥，为了尽可能符合标准跨径，不得不放弃采用按经济要求确定的孔径：从备战要求出发，等跨布置是最佳选择，以便抢修和互换；但有时因工期很紧，为减少水下工程，需要减少桥墩加大跨径。（三）桥面标高的确定 桥面标高或在路线纵断面设计中已定，或根据设计洪水位、桥下通航需要的净空来确定。 对于非通航河流，梁底一般应高出设计洪水位(包括壅水和浪高)不小于0.5m，高出最高流冰水位0.75m：支座底面高出设计洪水位不小于0.25m
14、，高出最高流冰水位0.50m。 对于无铰拱桥，拱脚允许被设计洪水位淹没，但一般不超过拱圈矢高的23，拱顶底面至设计洪水位的净高不小于1.0m。对于有漂流物和流冰阻塞以及易淤积的河床，桥下净空应分情况适当加高。 在通航及通行木筏的河流上，桥跨结构之下，自设计通航水位算起，应能满足通航净空的要求。 当允许建筑高度富裕时，可考虑上、中、下承式的各种桥型；如建筑高度限制很严，多半要采用下承式或超静定体系。（四）基础底面标高的确定 基础底面标高主要取决于地基的地质条件和河流的冲刷深度。 1地基的地质条件 (1)岩石地基。当覆盖土层较薄(包括风化层)时，通常将基础直接修建在清除风化层后的岩面上；当风化层很厚时，埋深应按风化层的风化程度、冲刷程度及相应的允许承载力来确定；当岩层表面斜倾时，应避免将同一基础的一部分置于岩层，另一部分置于非岩层上，以防止结构物由于不均匀沉降而倾斜或破裂。对于大桥的基础，当冲刷较严重时，除应清除风化层外，尚应视基岩强度将基础嵌入一定深度或采用其他锚固措施，使基础与基岩连成整体。 (2)非岩石地基。对均质土层，基础埋深可按荷载大小和地基土的承载力来确定，当多层交错时，为避免不均匀沉降，各基础应放在相同的持力层上。 2河流冲刷深度 (1)小
