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1、前 言毕业设计是教学计划中的一个重要环节，是在完成学校所有规定的基础课、专业基础课和专业课后进行的，是培养学生综合运用所学的基础知识和专业知识能力的综合体现。本设计是在臧华和张伟老师的耐心指导下完成的。毕业设计主要进行了桥梁方案的设计与比较，桥梁的结构内力计算，预应力筋的配置设计，截面应力、挠度验算以及训练了手工制图和CAD制图的基本技能和方法。桥梁的方案设计与比较是按照实用、经济、安全、美观的基本原则进行的，从拟订的五个方案中，选出三个进行了详细的技术经济比较。桥梁的结构计算中，首先应用桥梁博士电算程序进行内力的计算，然后，根据电算结果分析，得出各控制截面的内力组合结果，并利用组合结果进行配
2、筋、验算。桥梁施工方法的设计是根据当地的地形条件，施工设备和能力以及工程的可行性而进行的。和以往的理论教学不同，毕业设计是要学生在老师的指导下，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，学会考虑问题、分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新。作为一名交通工程方向的本科生应该做好这次设计。通过本次的毕业设计，我对桥梁工程设计的过程及内容有了一个初步的了解。由于知识水平有限，在本次设计中难免会有不少错误和不足，恳请各位老师和同学批评、指正！2011年5月第一章 方案比选本章主要根据桥址的地形、地貌、水文地质条件和技术标准的要求，综
3、合考虑经济与安全、时间与空间环境等方面的因素，初拟方案。初拟方案完成后，通过初步分析，将其中明显竞争性不大的体系删去，提出23个具有特色的体系作进一步分析评比，这23个比选方案应力求受力合理，施工可行。比选标准主要依据安全、适用、经济和美观，其中以安全和经济为重。最终确定方案以设计出“安全适用、经济合理、美观环保”的桥梁。1.1方案比较1.1.1 实用性比较本次设计选取第二、三、四方案进行比较。1.预应力混凝土连续梁桥：伸缩缝少，结构刚度大，变性小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，且施工简单，但工期长。2.连续刚构桥：行车平顺，通畅，安全，
4、可满足交通运输要求，施工技术成熟，易保证工程质量，桥下净空大，可满足通航要求，属有推力体系，对地基要求比连续梁高，此处地势平缓，地质条件不好，跨径大，墩高小，温度，混凝土收缩产生较大位移，对桥墩不利。3.斜拉桥：跨度大，行车性能好，不用作大量基础工程，由于拉锁多点支撑作用，梁高小，可采用悬臂施工，不影响通航，梁可以预制，可加快施工速度。1.1.2 安全性比较1.预应力混凝土连续梁桥：技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，整体性好，刚度大，可保证工程本身安全，同时行车性能良好，可保证司机正常行车，满足交通运输安全要求。2.连续刚构桥：一般做成薄壁墩，墩的刚度小，难以承受船舶撞击，但此处不通航
5、，对桥墩有利，因墩梁固结墩处可承受较大弯矩，梁高可做薄，基础沉降对结构影响大。3.斜拉桥：拉索是柔性体系，风力作用下会震动，会影响桥上行车何桥本身安全，横向刚度小，变性大。1.1.3 经济性比较1. 预应力混凝土连续梁桥：施工技术成熟，方法简单，易掌握，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，成桥后养护费用少，需要大型支座，需较多预应力钢筋，基础施工复杂。2. 连续刚构：无需支座，节省大型支座费用，其他于连续梁基本相同。3. 斜拉桥：需大量拉索钢丝，预应力束，主塔构造复杂，高空作业多，成桥后养护费用高，基础施工复杂，还需减震装置。1.1.4 外观比较1. 预应力混
6、凝土连续梁桥：形式简单，造型单一。2. 连续刚构：墩梁固结作用可降低梁高，使梁看来更纤巧。3. 斜拉桥：现代感强，可通过索塔与拉索布置形式获得满意造型，塔较高，使桥向纵向和横向延伸，比例协调，均匀。1.2方案确定通过以上的方案比选，综合考虑该桥的经济性、技术性、施工可行性及实用性选择连续刚构方案为最后的实施方案，其优点如下：1.桥型美观度：此种桥型与周围环境较吻合，整个桥型轻盈美观，简洁而有气势。2.施工方法：采用悬臂浇注施工最为合理，混凝土连续刚构桥施工期间抗风能力强，可不需在施工期间采用附加的抗风措施，而混凝土长悬臂施工时会带来抗风引起的风险。3.经济性指标：混凝土连续刚构桥造价比斜拉桥低
7、。第二章 结构设计本章主要介绍当方案确定以后，如何进一步进行结构设计。结构设计应包括上部结构设计和下部结构设计。上部结构设计的主要内容有：截面尺寸的拟定，内力计算（包括横载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合，内力包络图的绘制），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载力极限状态强度验算、刚度验算，预拱度设置等。下部结构设计的主要内容为桥墩（台）的设计计算。2.1设计资料2.1.1方案简述本设计采用主桥35+80+35m预应力混凝土连续刚构体系。具体尺寸为跨中截面梁高1.5m，为主跨径的1/53.3；主墩顶梁高4.5m，为主跨径的1/17.7。采用双支薄壁桥墩，壁厚为3m，中心距为
8、7m，桥墩高度为20m。2.1.2设计依据1.主要技术指标A.主跨：80mB.桥面净宽：净-14+21.75m。C.技术标准：设计荷载为公路-I级；环境标准为I类环境；设计安全等级为二级。D.相关参数：体系均匀升温15和降温20，同时需考虑不均匀温差；人行栏杆每侧重量分别为1.5kN/m，单侧防撞栏为7.0kN/m，桥面铺装用8cm厚防水混凝土8cm厚沥青混凝土。2.材料参数a.上部结构混凝土采用C55，C55混凝土强度指标：抗压强度设计值=24.4MPa,抗拉强度设计值=1.89MPa,弹性模量=3.55104Mpa。b.桥面铺装及下部结构混凝土采用C35，C35混凝土强度指标：抗压强度设计
9、值=16.1MPa，抗拉强度设计值=1.52MPa,弹性模量=3.15104Mpa。c.预应力钢筋采用标准强度为1860Mpa的低松弛钢绞线，张拉控制应力取为0.75，预应力筋的锚固方式为群锚，按后张法施工。强度指标为：抗拉强度标准值=1860Mpa， 抗拉强度设计值=1260Mpa， 弹性模量=1.95105Mpa。d.普通钢筋采用HRB400钢筋。其强度指标为：抗拉强度设计值=330Mpa， 弹性模量=2.0105Mpa，箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为抗拉强度设计值=280Mpa，弹性模量=2.0105Mpa。 3.设计依据a.JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范
10、。b.JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。2.2上部构造主梁细部尺寸2.2.1 主梁尺寸拟定根据已成桥资料及梁桥、桥梁工程（上册）手册有关连续刚构截面形式及尺寸的相关内容，拟订主梁尺寸如下：采用单箱单室主梁截面，箱顶宽17.5m，底面宽9.5m。变截面梁墩顶处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/171/20L，取L/17.7，即=90/17.7=4.5m 取4.5m。变截面梁跨中处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/501/60L，取L/53.3，即=90/53.3=1.5m 取1.5m。梁底纵向变化曲线可以是抛物线、正弦曲线、三次曲线、圆弧线及曲线选，为使线形圆顺，本设
11、计采用抛物线。以跨中梁底为原点，曲线方程为：h=-0.003333x2支点处顶板后为40cm，底板后为80cm，腹板后为55cm；跨中和支座处选择同样尺寸，顶板后为25cm，底板后为32cm，腹板后为40cm。板的厚度变化均采取线性变化，顶板厚度变化方程为：y=0.5 x+25,腹板厚度变化方程为y=0.5 x+40，底板厚度变化方程为y=1.6x+32(板的厚度变化方程中单位均为cm)。共设横隔板四道，两个支点各设两道，厚度为80cm，中间留有人道，尺寸为200cm200cm。 图2.1 跨中和边支座处截面图2.2 墩顶处截面2.2.2截面特性及单元重量计算成果表表2-1单元数量列表单元号左
12、梁高左面积左单位重右梁高右面积右单位重单元重量11.50 8.352091.51 8.7922042821.51 8.792201.55 9.2523145131.55 9.252311.62 9.7324347441.62 9.732431.71 10.225649951.71 10.22561.83 10.826952561.83 10.82691.98 11.328355371.98 11.32832.15 11.929858182.15 11.92982.35 12.531461292.35 12.53142.58 13.2330644102.58 13.23302.83 13.934
13、7677112.83 13.93473.11 14.6365712123.11 14.63653.42 15.4384750133.42 15.43843.75 16.2404789143.75 16.24044.11 17425829154.11 174254.50 17.9447873164.50 17.94474.50 17.9447492174.50 41.31.03E+034.50 41.31.03E+03826184.50 17.94474.50 17.9447895194.50 17.94474.50 17.9447895204.50 17.94474.50 17.9447984
14、214.50 41.31.03E+034.50 41.31.03E+03826224.50 17.94474.50 17.9447492234.50 17.94474.11 17425873244.11 174253.75 16.2404829253.75 16.24043.42 15.4384789263.42 15.43843.11 14.6365750273.11 14.63652.83 13.9347712282.83 13.93472.58 13.2330677292.58 13.23302.35 12.5314644302.35 12.53142.15 11.9298612312.15 11.92981.98 11.3283581321.98 11.32831.83 10.8269
