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1、 大跨径桥梁设计学生：专业：土木工程班级：交通土建-3班 设计说明书摘要设计说明书摘要摘 要：本设计主要内容为大跨径桥梁设计。根据所给资料，共设计了双塔双索面斜拉桥 、预应力混凝土连续梁桥、钢管混凝土自锚式中承式拱桥、预应力混凝土连续刚构桥以及连续刚构连续梁桥五个比较方案，并从中提出两个推荐方案，并对两个推荐方案进行详细的技术经济性比较，选择一个最合理的最终方案。然后运用桥梁电算软件BRCAD进行结构受力分析，配预应力筋，设计施工方法，画出施工图。关键词： 斜拉桥 预应力混凝土连续梁桥 钢管混凝土自锚式中承承式拱桥 预应力混凝土连续刚构桥 连续刚构连续梁桥 BRCADAbstract： The
2、 design work is mainly about the design for bridges on a roadway. In the view of the gived datas,I designed five compared proposals which are the Prestressed force concrete continuous beam bridges ,the Cable-stayed bridges , the piers of concrete intermediate arch bridges, the rigid frame bridges an
3、d rigid frame-continuous beam bridges .In the five copared proposals ,two of them are compared on the economics and skills.Then the best one is analysed in detail by the programme BRCAD.Finally,the construction drawings are prepared. Keyword：The Cable-stayed bridges ; The Prestressed force concrete
4、continuous beam bridges ; The piers of concrete intermediate arch bridges;The rigid frame bridges ; rigid frame-continuous beam bridges ;BRCAD . 1 设计总说明1.1 设计题目： 大跨径桥梁毕业设计1.2 设计内容：（1）方案比选；（2）结构设计；（3）施工方法设计。1.3 设计参数（1）桥面净空3.5m（人行道）+2净11.25m+2m（分隔带）+3.5m=31.5m（2）设计荷载汽超20挂120人群3.5KN/m2（3）设计水位H1%=65.44m
5、最低水位53.89m（4）通航水位H1%=60.13m（5）通航等级I（3）净高H=18m净宽B=95m上底宽b=70m侧高h=7.0m（6）设计车速120Km/h（7）桥孔净跨全长L0=608m 1.4参考文献：（1）、公路工程技术标准（JTJ01-97）人民交通出版社（2）、公路桥涵设计通用技术规范（JTJ021-89）人民交通出版社（3）、内河通航标准（JTJ-139-90）人民交通出版社（4）、公路桥涵施工技术规范（JTJ-041-89）人民交通出版社（5）、公路路基设计规范（JTJ013-95）人民交通出版社(6)、公路工程英文词典新华出版社(7)、墩台与基础江祖铭王崇礼主编,人民交
6、通出版社，1994年(8)、桥梁工程邵旭东主编，人民交通出版社，2004年。(9)、桥梁工程范立础、顾安邦主编,人民交通出版社，2001年。(10)、基础工程凌治平等主编，人民交通出版社，1997年。(11)、刚架桥邬晓光等主编，人民交通出版社，2001年。(12)、预应力技术及材料设备刘效尧、朱新实主编，人民交通出版社，1998年1.5 地质资料上覆盖层为黄土混细砂，0=350Kpa，河道中大部分上覆盖层被冲刷，以下是卵石混砾石，厚度约为2m，0=1000Kpa，其下为泥岩加砂质泥岩0=1200Kpa。桥位大约设置在K8+700-K9+400之间。1.6时间安排（1）方案比选；3周（2）结构
7、设计；9周（3）施工方法设计；1周（4）编制工程概算表与毕业设计报告1周1.7 毕业设计成果毕业设计说明书工程概算表方案比选图，主要结构计算图，推荐方案详细施工图双塔双索面混凝土斜拉桥2方案简述2.1方案一双塔双索面五跨连续混凝土斜拉桥2.1.1跨径布置：40m+148m+348m+148m+40m五跨连续双塔双索面预应力混凝土斜拉桥2.1.2主梁：采用半封闭式双三角箱断面，抗风性能良好，中部无底板，可减轻结构自重，梁高3m横坡2%，顶板厚0.30m，宽36.8m，外缘底宽15m，腹板厚0.4m，悬臂挑出部分厚0.3m,斜拉索锚固处局部加厚。桥面标高由主跨通航控制，桥面纵坡1%，为保证全桥线形
8、美观及有利于线形施工监控，竖曲线以主桥中心线对称布置，竖曲线半径采用20000m，为了消除边墩的负反力并增加结构刚度，两边跨自梁端起各46m范围内采用加大主肋宽度的方法施工加重。具体4m（实心段）+42m。2.1.3索塔：采用宝石型塔，桥面以上高度89m，承台以上高度111m，塔柱下设有8m高的塔座以分散塔底应力，塔上横梁截面高度5m，下横梁截面高度7m，塔身及横梁均为空心截面，索塔顺桥向在下横梁以上7m，下横梁以下从7m变化至10m，索塔横桥向宽在下横梁顶面以上为4.0m，下横梁顶面以下为6.0m，索塔壁厚顺桥向为2m，横桥向为1m，斜拉索在塔内张拉，索塔的拉索锚固段内壁采用10厚的钢板护壁
9、。2.1.4拉索：采用PES7热挤聚乙烯拉索PESM7冷铸镦头锚锚固体系，标准间距为6m，塔下第一对斜索距主塔中心为10.0m，拉索最小倾角27.2，设计最大索力6500KN。2.1.5体系：全桥为漂浮体系，只在边墩与桥台各设2个拉压球形支座，支座设计竖向压力5000KN，竖向拉力2500KN，位移量400，转角1。2.1.6基础：采用250m的钻孔灌注桩基，深入泥岩加砂质泥岩。2.1.7桥台：桥台采用肋形埋置式桥台。2.1.8施工方法：搭建水中作业平台，施工基础工程与主塔，主塔采用裸塔爬摸法施工加主动横撑的方法，主梁采用悬臂现浇的方法从塔柱两侧对称平衡施工。混凝土连续梁桥2.2 方案二 预应
10、力混凝土连续梁2.2.1跨径布置：75m+5110m+75m=700m七跨连续的连续梁2.2.2主梁：采用双幅分离的单箱单室截面，桥面最大纵坡3%，主桥均处在R=20000m的竖曲线上，桥面横坡为1.5%，双幅桥面边缘净距1.0m，桥面总宽23.5m（人行道）+211.25m（行车道）+2m（分隔带）+40.5m（路缘）+20.5m（防撞）+20.25m（栏杆）=35m。箱梁顶面宽17 m，底面宽8 m，支点处梁高H支=（1/161/18） 110=6.875 6.111m， 取 H支=6.5m， 支 点 高 跨 比 为6.5/110=1/16.92,跨中梁高H中=（1/1.51/2.5）H支
11、=（1/1.51/2.5） 6.5=4.33 2.6m,取 H中=3m， 跨 中 高 跨 比 为3/110=1/36.67。其间梁高按二次抛物线变化，支点顶板厚40，底板厚0.80m；跨中顶板厚35，底板厚0.30m，腹板取4570m。2.2.3墩台与基础：桥墩采用矩形截面，顺桥向宽3m，横桥向8m，厚4m,采用2m钻孔灌注桩基；桥台采用肋形埋置式桥台，高16m，耳墙厚0.5m，长6m，采用2m钻孔灌注桩基。2.2.4支座：采用板式橡胶支座。2.2.5施工方法：当连续梁的主跨跨径达到70m及其以上时，从结构受力和经济的角度出发，主梁采用变截布置符合梁的受力变化规律。采用变截面布置适合悬臂施工法
12、（悬臂浇注和悬臂拼装两种），施工阶段的主梁内力和运营阶段的主梁内力基本一致。采用变截面结构外形美观，可节省材料并增大桥下净空高度。大跨度预应力混凝土连续梁桥采用悬臂法施工时，存在墩梁临时固结和体系转换的工序，结构稳定性应予以重视。本桥施工中，墩及基础均采用常规方法施工；箱梁的施工在两墩采用挂篮悬臂现浇的方法进行，在桥的两端采用搭满堂支架现浇的方法。施工时两侧同时施工，可缩短工期。中承式钢管混凝土拱桥2.3 方案三 飞雁式拱桥（四跨连续自锚式中承式钢管混凝土拱桥）2.3.1结构体系：64m+288m+288m+64m=704m,边跨与主跨跨度之比为0.222。边跨主跨拱脚固结于拱座，边跨曲梁与边
13、墩之间设置轴向活动盆式橡胶支座，在两边跨端部之间设置钢绞线系杆，通过张拉系杆由边拱肋平衡主拱拱肋所产生的水平推力，系杆总长约710m。2.3.2主拱拱肋：采用中承式悬链线无铰拱，计算跨度276m，矢高55.2m，矢跨比，采用6管式拱肋截面，每根拱肋由6根750钢管混凝土组成，由横向平联板腹杆连接成为钢管混凝土桁架，沿拱轴采用变高度，拱脚钢管中心距8m，拱顶钢管中心距4m，等宽度3.5m，两肋中心距38.5m，共设两组米字、四组K字横撑，在拱肋的弦管和平联板内灌注C50高强混凝土，腹杆和横撑钢管内则不灌混凝土2.3.3边拱拱肋：边拱拱肋采用上承式双肋悬链线半拱，计算跨径118/2m，计算矢高15
14、.73m。矢跨比1/7.5，每肋由高6米，宽3.5米的C50钢筋混凝土箱梁组成，两肋间设有一组米字钢管桁架式横撑，它们与边拱端部固结的预应力混凝土端横梁一起组成一个稳定的空间梁系结构，边拱拱肋与主拱拱肋的轴线在同一直线上。2.3.4拱上建筑和桥面构造:立柱均为1000mm的钢筋混凝土构件，同一组立柱间设置横系梁，吊杆采用镀锌高强低松弛917mm钢丝束,Ryb=1670Mpa,OVM-LZM型冷铸镦头锚。钢横梁长约40.5米，计算跨径38.5米。桥面板由预制形C50钢筋混凝土板和现浇桥面铺装层构成。2.3.5系杆:系杆采用OVMXG15-37钢绞线拉索体系Ryb=1860Mpa,系杆外包双层PE
15、热挤塑护套。2.3.6施工：模仿茅草街大桥主桥施工方法，采用缆索吊装系统进行施工。其主要施工包括：拱肋主钢管加工，横缀条、腹杆、隔板、横撑加工、钢管拱肋段的安装和吊杆安装等。为使防锈措施可靠，钢管等材料必须进行预处理。横缀条、腹杆、隔板、横撑都要求按1：1比例在施工现场进行放样，在上述构件对应位置实际量取长度，取样下料和加工。钢管拱肋段安装时，安装顺序按先端段至顶段的顺序进行。在吊杆位置，按预先放好的大样位置，在横向缀条画线开预留孔，并要求确保吊杆孔准确。主拱肋分十段预制，采用缆索吊装施工方案。每片拱肋共分十段预制和吊装。吊装时要求双肋合拢，每段拱肋吊装就位后，应及时系上缆风，每对应两拱肋吊装
16、就位后，应及时安上横撑，每片拱肋合拢时，接头经法兰螺栓连接，钢管拱肋成八铰铰接，再经角钢定位后，采用多次定长松索，使各接头高程达到设计高程，同时调整八字缆风，使拱轴线符合设计要求。在拱肋各控制点的高程和拱轴线均满足设计要求后，用钢板楔楔紧各接头的开口，然后从拱顶至拱脚对称施焊接头，电焊机要求使用直流电焊机。两片拱肋的所有接头全部焊好且拱脚封拱后，再从中部向拱脚对称安装横撑。钢管拱肋内灌注C40混凝土，为减少混凝土收缩，要求严格控制水灰比不大于0.45，并掺入UEA膨胀剂。缀板间混凝土分“仓”多点灌注，用插入式振捣，施工时，每“仓”由上端灌入，下端振捣，要注意采取措施，防止混凝土从下口溢出。主管
17、内混凝土也分“仓”浇注，采用泵送顶升法施工，从段下口对称灌注，管内混凝土振捣采用附着式振捣器振捣。施工过程中，严格控制拱顶上升不大于1.5cm。全桥混凝土灌注完毕后，还要对全桥拱肋进行检查，对不密实处还要压浆加密。混凝土灌注要求对称灌注，其余加载程序亦要求对称进行，以利于拱肋的稳定。连续刚构桥2.4方案四 连续刚构桥2.4.1结构体系：跨径布置为126m+230m+230m+126m=712m的连续刚构，边主跨径比0.548，采用双幅分离的单箱单室截面，桥面最大纵坡2%，横坡1.5%竖曲线半径取为20000m2.4.2主梁：双幅桥面边缘净距1.0m，桥面总宽35m，每幅箱梁顶宽17m，底宽8m
18、，采用C50高强混凝土及大吨位预应力体系。根部梁高H支=（1/161/20）230=14.37511.5m，取H支=12.5m，根部高跨比为1/18.4，跨中（1/2.51/3.5）12.5=5.03.57m，取H中=4m，跨中高跨比为1/57.5，其间梁高按二次抛物线变化，顶板厚35，支点底板取125，腹板75，跨中底板厚30，腹板45。2.4.3墩台与基础：采用双肢薄壁墩，箱形截面，顺桥向宽2.5m，两肢之间净距为5m，壁厚0.5m,横桥向墩宽8m，壁厚0.75m,与梁底同宽两幅桥，桥墩净距10m，墩高约22m，采用钻孔灌注桩2m，C30水下混凝土，承台采用C35混凝土，桥台采用肋形埋置式
19、桥台高15m，耳墙厚0.5m，采用2m的钻孔灌注桩基。2.4.4施工方法：在水中建立工作平台，下沉套箱围堰，在围堰中下沉护筒，用回旋钻机钻孔并灌注混凝土成桩，然后现浇承台、桥墩，主梁采用悬臂浇筑法，选用挂篮对称施工，合拢时进行压重，以使全桥在使用过程中不出现拉应力，最后进行桥面铺装。连续刚构连续梁桥2.5 方案五 连续刚构连续梁体系2.5.1结构体系：跨径组成为70m+170m+220m+170m+70m=700m中间两墩刚构，其余为连续墩，连续墩上设单排滑动支座。2.5.2主梁：采用双幅分离的单箱单室截面，最大纵坡3%，横坡1.5%，主桥均处在R=20000m的竖曲线上，桥面总宽35m，两幅
20、桥面边缘净距1.0m，箱梁顶面宽17m，底面宽8m，主墩顶梁高H支=（1/161/20）220=13.7511m，取H支=13m，连续墩顶梁高为8m，跨中（1/2.51/3.5）11=5.23.7m，取H中=3.5m，梁高沿跨径方向按二次抛物线变化。2.5.3墩台与基础：主墩采用双肢薄壁墩，矩形截面，顺桥向宽2m，两肢之间净距为6m，横桥向墩宽8m，与梁底同宽，两幅桥桥墩净距10m，墩高约19m，边墩采用方柱式墩，采用钻孔灌注桩2m，C30水下混凝土，承台采用C35混凝土，桥台采用肋形埋置式桥台高15m，耳墙厚0.5m，采用2m的钻孔灌注桩基。2.5.4施工方法：在水中建立工作平台，下沉套箱围
21、堰，在围堰中下沉护筒，用回旋钻机钻孔并灌注混凝土成桩，然后现浇承台、桥墩，主梁采用悬臂浇筑法，连续梁墩处先墩梁固结，选用挂篮对称施工，合拢时进行压重，以使全桥在使用过程中不出现拉应力，且最小压应力达到1MPa以上，合拢以后连续墩解除固结约束，实现体系转换，最后进行桥面铺装。方案比较表：项目方案1234分孔桥长纵坡施工难易1第一方案40m+148m+348m+148m+40m738.4m1%拉索索力调整复杂2第二方案75m+110m5+75m713.2m3%施工容易，但有体系转换3第三方案64m+288m+288m +64m704m2%体系新，施工要求高4第四方案126m+230m+230m+1
22、26m725.2m2%悬臂施工经验足5第五方案70m+170m+220m+170m+70m715.9m3%悬臂施工经验足，有体系转换 方案比较表： 续上表续上表 项目方案567特点,工艺,技术要求使用效果选材及造价1第一方案跨越能力大，常用于大跨径桥。，拉索与主梁和索塔的连接构造较复杂，施工技术要求高。属于高次静定结构，受力复杂，桥面平整，维修养护困难。耗用钢材、木材、水泥、劳动力较多，但造价高。2第二方案采用挂篮悬臂浇筑，占用工地少，但存在体系转换，较连续刚构复杂。属于超静定结构，连续跨太多，温变影响大。钢材用量少，造价最低。3第三方案混凝土三向受压，可节省材料，并能采用泵送混凝土工艺。灌注
23、混凝土要求严格。施工要考虑抗风稳定性。“飞雁式”，外观优美。但桥面连续性不好，桥面易开裂。钢材、水泥、劳动力用量多，造价较高。4第四方案技术先进，所需设备较少，占用场地不多，挂篮施工需有一套安装设备。采用悬臂施工，理论成熟。桥面连续，无伸缩缝，造型优美，结构受力合理，但温变内力大。预应力筋用量多，造价较低。5第五方案技术经济合理，采用悬臂施工，理论成熟。桥面连续，结构受力合理，兼有连续刚构和连续梁的特点。钢材用量较少，造价较低。4推荐方案工程概算的主要工程量计算4.1斜拉桥概算4.1.1主梁工程量： 主梁截面面积S=62.2059-7.68162-33.8744=12.9683 横隔板：S=7
24、.6816+33.8744-0.882-1.52=45.9576 主梁混凝土体积：主箱梁：12.9683724=9389.0492m3 横隔板：45.95760.5（282+1）2=2619.5832 m3 压重：（7.6816-0.88）2462=1251.4944 m3 总计：9389.0492+2619.5832+1251.4944=13260.1268 m3 普通钢筋：1361/10 m31326.013=1804.704t4.1.2索塔工程量计算：索塔（上）：28-6=22 2298.272=4323.88 m3索塔（下）：60-12=48 4815.8113882=1517.893
25、248 m3上横梁：（35-9）22.99833=597.95658 m3下横梁：（49-9）37.350889=1494.03556 m3 索塔混凝土总计：（4323.88+1517.893248+597.95658+1494.03556）2 =15867.53078 m3 4.1.3桥墩与桥台工程量计算： （1）、桥台： 混凝土 776.71664 m3 钢筋：405/10 m3776.71664=31.457t （2）、左边墩：混凝土=18215+218=556 m3钢筋：1000/10 m355.6=55.6t （3）、右边墩： 混凝土=18223+218=844 m3钢筋：831/1
26、0 m384.4=70.1364t 边墩钢筋总计：55.6+70.1364=125.7364t4.1.4基础工程工程量： （1）、桥台基础 1桩： 总长 20102=400m 体积 400=1256.64 m3 钢筋 667/10 m3125.664=83.818t 2承台： 混凝土 29.1102.52=1455 m3 钢筋 392/10 m3145.5=57.036t 3开挖基坑： （842.1+291）/211=6232.05 m3 4护筒： 472.8520=47.28t（2）、边墩基础 1桩： 总长 2082=320m 体积 320=1570.796m3 钢筋 667/10 m315
27、7.0796=104.772t 2承台：混凝土 23932=1242 m3 钢筋 392/10 m3124.2=48.6864t 3承台封底混凝土： 23912=414 m3 4护筒： 580.358+580.3108=69.636t 5工作平台： 24102=480 6钢围堰： （24+10）20.02107.9=107.44t 7开挖基坑： 241072=3360 m3 （3）、索塔基础 1桩： 总长 30352=2100m 体积 2100=10308.35089m3 钢筋 667/10 m31030.835=687.567t 2承台： 混凝土 443062=15840 m3 钢筋 392
28、/10 m31584=620.928t 3承台封底混凝土： 443022=5280 m3 4护筒： 580.310352=406.21t 5工作平台： 45312=2790 6钢围堰： （45+31）20.02（10+15）7.9=600.4t4.2连续刚构连续梁桥概算4.2.1上部结构工程量计算主梁:33.4310+1919.087142+21.16+828.91762+11.1610=6068.51m36068.5122=24274.04m3横隔板：（73.67-2.52）242=1138.4m3(46-2.52)222=347.84m3混凝土体积：24274.04+1138.4+347.
29、84=25760.28m3普通钢筋：1194/10m32576.028=3099.657t预应力筋：30/172700=714t4.2.2桥墩与桥台工程量计算：（1）、桥台：混凝土=392.19382=784.3876m3钢筋：405/10m378.43876=31.768t（2）、边墩：混凝土=38(19+17)2=1728m3钢筋：1000/10m3172.8=172.8t（3）、主墩：混凝土=28198=2432m3钢筋：593/10m3243.2=144.2176t4.2.3基础工程工程量： （1）、桥台基础 1桩： 总长 20102=400m 体积 400=1256.64 m3 钢筋
30、 667/10 m3125.664=83.818t 2承台： 混凝土 29.1102.52=1455 m3 钢筋 392/10 m3145.5=57.036t 3开挖基坑： （561.6+291）/211=3410.4 m3 4护筒： 472.8520=47.28t （2）、边墩基础 1桩： 总长 20172=680m 体积 680=2136.283m3 钢筋 667/10 m3213.6283=142.49t 2承台： 混凝土 311242=2976 m3 钢筋 392/10 m3297.6=116.6592t 3承台封底混凝土： 311212=744 m3 4护筒： 472.81034=1
31、60.752t 5工作平台： 33142=924 6钢围堰： （32+13）20.021127.9=312.84t7开挖基坑： 351672=1120 m3 （3）、主墩基础 1桩： 总长 20212=840m 体积 840=2638.94m3 钢筋 667/10 m3263.894=176.0173t 2承台：混凝土 311442=3472m3 钢筋 392/10 m3347.2=136.1024t 3承台封底混凝土： 311412=868 m3 4护筒： 472.810212=198.576t 5工作平台： 33162=1056 6钢围堰 （32+15）20.021327.9=386.15
32、2t5结构计算概要运用微机桥梁静动力辅助设计系统BRCADVersion5.1进行结构分析。首先，根据初拟的支点和跨中梁高求出梁高沿跨径方向变化的二次抛物线方程，由此可求任一点梁高。同理求出底板厚度变化的二次抛物线方程。建立模型时，考虑到施工方法与施工过程，将刚构墩“T”分为29个梁段，连续墩“T”分为14个梁段，将结构离散并求出各梁段断面的截面特性。箱梁为三向预应力混凝土结构，先根据初步拟定的尺寸编写电算源文件进行计算，参考电算配预应力筋结果进行预应力筋布束，得出全桥的内力和应力包络图，由此修改调整截面尺寸和预应力束，直至一个比较完美的情况。施工过程中仅有四个阶段出现0.1Mpa的拉应力，成
33、桥后全桥各截面无拉应力，且最小压应力达到1Mpa，最大压应力不超过允许压应力。然后由计算过程中所确定的配筋结果绘制预应力筋平面与立面布置图，以及各梁段断面图。6施工方法设计在年低水位时，下沉套箱围堰，建立水中工作平台，回旋钻机钻孔并现浇混凝土成桩，尽快施工桥梁墩台，上部结构采用挂篮分段浇注，悬臂对称施工，七天为一个施工周期。0号、1号块在托架上现浇，其余各块重量控制在220吨以下，节段长度为2.5m、3.5m、4.5m，合拢段均为3m长，两端岸跨支架现浇梁段各8.5m,合拢时，先合拢边跨，再合拢中跨。为使成桥后全桥受力更合理，采用刚性合拢，两边进行配重。绘制施工阶段图。现浇桥墩托架现浇0号与1
34、号块悬臂施工箱梁合拢边跨继续悬浇刚构“T”次边跨及中跨合拢7 设计总结设计总结通过本次设计，对有关桥梁的基础知识，我得到了巩固和进一步的加深，在自己的思考过程中和老师的指导过程中，也学到了一些处理问题的经验，这是一次对所学知识的综合运用和再次深刻学习，为我们以后的学习和工作打下了良好的基础。当然在设计过程中，我也发现了一些不足，总结如下：1、缺乏对知识的综合运用能力，思考问题不全面，对一些细部尺寸缺乏概念。2、缺少实践经验，没有现场见过实际桥型，设计过程中比较盲目。3、对桥梁知识了解不够，尤其对悬索桥没有概念，因此没有设计悬索桥方案。不过，在设计过程中，我确实做到了认真，我对自己的整体设计感到满意。同时，老师也给予了悉心指导，在此向老师们表示最衷心的感谢！ 2009年5月 谢 谢！
