140m下承式系杆拱桥设计计算书.docx

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140m下承式系杆拱桥设计计算书

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前言

大学四年的学习生活转瞬即逝，在毕业前的毕业设计对我们而言尤为重要。

它不仅仅是学校教学要求的一个重要环节，更是培养我们独立工作能力、理论联系实际的能力、严谨设计能力等能力的一个重要的手段。

通过认真的完成毕业设计，可以系统的运用所学的知识，也可以通过毕业设计来查找理论知识存在的不足。

本设计是在指导老师的悉心指导下完成的，横店大桥的设计主要从桥梁方案的设计与比较，桥梁的结构力计算，预应力筋的配置设计，预应力损失的计算，截面强度、应力验算等几个方面进行。

在桥梁方案比选时，首先根据地形地质条件，桥梁的总长，大体确定要选用的六个基本方案，通过初步的比较分析，再从六个基本方案中初选三个方案，按照安全、实用、经济、美观、有利于环保的原则，确定最终的方案。

本设计考虑到水位情况、基础埋深、桥面宽度、施工方法等等因素，最终选用跨径为120米的双幅上承式钢筋混凝土箱肋拱桥。

箱型肋拱相当于在箱型板拱基础上去掉部分箱肋构成的，除具有箱型板拱的优点之外，比箱型板拱更加节省混凝土数量，减小恒载重力，减少墩台圬工数量，降低造价。

如将1989年建成的省第一座跨径为100米的钢筋混凝土箱型拱肋与箱型板拱定型设计相比，重力与水平推力分别减少小了48%和40%，相当于减小了下部结构圬工数量，从而降低了总造价。

另外，在外观上，箱型拱肋拱桥线形清晰明快，轻盈美观，施工也比较方便，本设计采用缆索吊装施工。

由于，箱型拱肋桥的这些优点，目前在混凝土拱桥中已被普遍采用。

其它结构的设计以及细部的处理都参照了相应的规和手册进行。

在计算时，通过手算和桥梁博士软件计算相结合，进行了截面配筋、应力计算等工作。

在模型的建立过程中，对于细部的处理，如怎何施加刚臂、如何添加主从约束等问题有了更清晰的认识，在整个设计的过程中，手工制图、CAD制图、桥梁电算、手算等能力有了明显的提高，独立分析计算的能力得到了长足的发展。

本设计旨在通过合理的设计，达到安全、实用、经济、美观、有利于环保的目的，同时，要达到学以致用、举一反一的程度。

通过计算分析，结构的设计是安全可靠、合理的。

通过毕业设计，收获很多、感触颇深，但由于本人能力和知识水平有限，错误之处在所难免，恳请各位老师、同学批评、指正。

ABSTRACT

ThecontentofthepresentdesigenisonthehengdianBridge..Idesignthebridgebasedontheterrain,designparameters,relevantStandards,bridgeswhichhavebeenbuilt,andtherelevantliterature.whichadoptstheformofconcrete-filledsteeltubetiedarchbridge.Thespanarrangementis140m.Theheightofthetiegirderonthesupportis2.2m,andtheheightofbeamis1.1m.Thisessayfocusesonthedesignandcalculationprocessofthebridge.Firstly,comparisonanddeterminationabetterbetweentwotypesisdoneandoveralldisposaldesignofthemainspan.Secondlyfinishedthecalculationoftheinternalforceandreinforcingbaronthesuperstructure.Thirdly,checktheintensity,stressanddeflection.Finally,checkthesubstructure.

Themaincontentsofthedesignareasthefollows.Lastly,theconstructionflowdiagramisdrawn.ThisdesignconformstotherelevantStandardswhichareissuedbytheministryofcommunications,anditcombinestheorywithpractice.

KEYWORDS:

concrete-filledsteeltube,tied-archbridge,prestressedconcrete

第1章设计资料及概述

1.1技术标准

1.桥宽：

0.25米护栏+1.5米人行道+7米行车道+1.5米人行道+0.25米护栏

2.桥面高程：

左岸为1056.89米，右岸根据桥长按2%纵坡计算可得。

3.桥面横坡：

单向1.5%。

4.桥面纵坡：

单向2%。

4.作用等级：

公路II级。

表1.1地面线

编号

里程桩号

地面高程

1

+416.17

1056.89

2

+434.171

1049.60

3

+451.171

1045.02

4

+457.171

1042.13

5

+464.171

1042.21

6

+470.171

1033.59

7

+478.171

1033.56

8

+495.171

1016.97

9

+508.171

1011.92

10

+517.170

1007.06

11

+524.171

1000.84

12

+559.671

1042.62

13

+565.171

1044.18

14

+574.171

1044.03

15

+580.671

1045.78

16

+588.171

1047.89

17

598.171

1053.07

18

628.171

1067.50

注：

尺寸单位：

m

1.2自然概况

气候水文地质情况：

月平均气温最高为35度，最低为-10度；没有河流经过，故可不考虑通航问题；地质情况为，覆盖层为2～4米，弱风化基岩埋深20～30米。

1.3设计规

[1]中华人民国交通部部标准：

公路桥涵施工技术规（JTJ041-2000），，人民交通，2000年

[2]中华人民国交通部部标准：

公路桥涵设计通用规（JTGD60-2004），，人民交通，2004年

[3]中华人民国交通部部标准：

公路桥涵设计手册（桥梁附属结构和支座），，人民交通，1985年

[4]中华人民国交通部部标准：

公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规（JTJ041-2000），，人民交通，2000年。

1.4说明

本毕业设计的课题任务是横店桥的设计。

我通过设计资料了解了桥梁所处地理位置，气候条件以及设计要求等相关信息，根据所学的知识在综合使用状况、施工方法、工程造价及工期等多方面因素后进行桥型方案的初步设计，我的初步设计5个方案是：

预应力混凝土连续刚构桥、预应力混凝土连续梁桥、上承式混凝土拱桥、下承式混凝土系杆拱桥和简支梁桥。

然后从初拟的5个方案中选定了预应力混凝土连续梁桥、上承式混凝土拱桥和下承式混凝土系杆拱桥三个方案。

通过对选定的方案比较（主要考虑了经济指标和施工的难易程度以及运营效果），最后选定下承式混凝土系杆拱桥方案作为推荐桥型方案。

第2章方案设计与比选

2.1初选设计方案说明

1、跨径为55+80+55m预应力混凝土连续刚构桥；

2、跨径为55+80+55m预应力混凝土连续梁桥；

3、主跨为80m的上承式混凝土拱桥；

4、主跨为140m的下承式钢管混凝土系杆拱桥；

5、跨径为6*30m的简支梁桥；

2.2方案比选

方案比选主要依据适用、经济、安全、美观、有利于环保的原则进行，因地制宜选择合适的桥型，以期达到预期的经济和社会效益，同时考虑要符合桥梁发展的客观规律，体现现代新科技的成就。

桥型的选择要求在技术是可靠的，在施工上是切实可行的。

综上所述，本次设计的三个比选方案如下：

方案Ⅰ三跨预应力混凝土连续梁桥

（1）桥跨布置

总体布置55m＋80m＋55m（三跨连续刚构）＝190m，中跨与边跨之比为1∶0.6875。

（2）方案构思

连续梁桥墩梁固结，支点截面负弯矩可以大大消弱跨中截面正弯矩。

高墩中常采用空心墩。

预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。

图2.1连续梁桥型总体布置图（单位：

cm）

（3）上部结构设计

连续梁桥主梁采为变截面单室箱梁，墩顶梁高5m，高跨比为1/16.2，跨中梁高2.5m，为支点梁高的1/2。

箱梁顶宽10.5m，底板宽6m，悬臂2m。

顶板厚度统一采用25cm,底板厚度采用变厚度,由墩顶的70cm逐渐过渡至跨中的40cm,梁高、底板厚度对于中间各段按二次抛物线变化,以满足受力及桥梁线形上的需要。

腹板厚度也采用变厚度构造,跨中部分为35cm，墩顶部分为65cm。

（4）下部结构设计

由于连续梁桥采用墩梁以支座连接的形式，在上部主梁自重大。

故本桥下部采用了空心墩形式。

在本方案中，采用直径位3m的空心墩，壁厚位70cm。

（5）基础

主墩基础承台是连成整体的，共采用6根直径为200cm的钻孔灌注桩，为保证主墩基础具有足够的刚度，钻孔灌注桩打入微风化泥质岩层，按嵌岩桩设计，承台整体埋置在土中。

承台及钻孔灌注桩均采用C30混凝土。

施工方案

基础工程及下部结构施工时，开挖基础，用回旋钻机钻孔并灌注混凝土成桩。

待桩基混凝土强度达到80%时，浇筑承台混凝土封底，再浇筑钢筋混凝土承台大体积混凝土。

主墩高度较高，可直接在承台顶面搭支架分节段现浇。

完成主墩浇筑，待达到设计强度后即可进入主桥上部结构施工，主梁采用变截面布置适合悬臂施工法，本桥施工采用挂篮平衡悬臂浇筑法，0号块和1号块采用搭支架现浇，并且采取临时锚固措施，然后采用挂篮悬臂现浇施工，跨中合龙，合龙顺序为先边跨合龙后中跨合龙。

在桥的两端采用搭满堂支架现浇的方法，最后安装防撞栏和进行桥面铺装的施工。

施工阶段的主梁力和运营阶段的主梁力基本一致。

表2.1连续梁桥方案主要工程数量表

材料

混凝土（）

钢材（t）

C50

C35

C30

C25

C15

沥青

钢筋

钢绞线

主梁

1994.38

358.99

11.66

现浇段

39.89

7.18

桥面铺装

208.37

横隔板

78.86

桥墩

墩身

223.32

10.52

墩台

378

56.7

桩基

7539.82

414.27

桥台

台帽台身

74.07

438.26

基础

359.94

人行道栏杆

428.4

合计

1994.38

39.89

601.32

8121.1

798.2

208.37

847.66

11.6

方案Ⅱ上承式混凝土拱桥

（1）总体布置

　2×20m（预应力砼简支空心板）＋9×10m（90m上承式混凝土拱桥）＋2×20m（预应力砼简支空心板）＝170m。

（2）方案构思

拱桥是一种理