混凝土拱桥毕业设计说明书定稿版.docx

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混凝土拱桥毕业设计说明书定稿版

HUAsystemofficeroom【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

混凝土拱桥毕业设计说明书

本科毕业论文（设计）

论文（设计）题目：

黄家大坡大桥初步设计

学院：

土木工程学院

专业：

桥梁与隧道工程

班级：

土木103

学号：

1009050044

学生姓名：

陈刘明

指导教师：

王学敏

2014年6月6日

贵州大学本科毕业论文（设计）

诚信责任书

本人郑重声明：

本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：

日期：

摘要................................................................................................................................iII

Abstract........................................................................................................................IV

第一章基本资料、技术标准及设计要求.......................................................................1

1.1基本资料..................................................................................................................1

1.2技术标准..................................................................................................................1

1.2.1主要技术指标...............................................................................................1

1.2.2材料及工艺...................................................................................................1

..............................................................................................1

1.3设计要求.................................................................................................................2

1.3.1拟定桥式方案..............................................................................................2

1.3.2方案比选及评价...........................................................................................2

1.3.3详细拟定推荐方案的结构尺寸...................................................................2

1.3.4使用专业软件，完成上、下部结构内力计算分析...................................2

1.3.5截面配筋设计...............................................................................................2

1.3.6绘图...............................................................................................................2

1.3.7工程数量统计...............................................................................................3

1.3.8撰写毕业设计说明书...................................................................................3

第二章桥式方案设计.......................................................................................................4

2.1概述........................................................................................................................4

2.2桥跨布置与体系选择............................................................................................4

2.3上部尺寸拟定........................................................................................................7

2.4下部尺寸拟定.......................................................................................................11

2.5施工方法...............................................................................................................12

2.5方案比选及评价...................................................................................................12

第三章结构内力计算....................................................................................................13

3.1建立坐标系...........................................................................................................13

3.2内力计算...............................................................................................................22

3.2.1恒载内力计算............................................................................................22

3.2.2活载内力计算............................................................................................23

3.2.3荷载效应组合.............................................................................................26

3.3应力输出...............................................................................................................28

3.3.1各施工阶段关键截面应力..........................................................................28

3.3.2使用极限状态各工况关键截面应力..........................................................30

3.4位移输出...............................................................................................................31

3.4.1使用阶段关键节点竖向位移.....................................................................31

3.5支承反力...............................................................................................................31

3.5.1施工阶段支承反力....................................................................................31

3.5.2使用阶段支承反力.....................................................................................31

第四章主拱圈截面配筋设计............................................................................................33

第五章主拱验算...............................................................................................................35

5.1施工应力验算......................................................................................................35

5.2承载能力极限状态截面强度验算......................................................................41

5.3正常使用极限状态裂缝宽度验算......................................................................44

第六章工程数量统计.......................................................................................................47

第七章结论.......................................................................................................................48

参考文献.............................................................................................................................50

致谢.............................................................................................................................51

摘要

黄家大坡大桥为毕节地区黔西县境内重要的桥梁，桥址区域属丘陵地貌，地形起伏，地质条件良好。

根据基本设计资料，初步拟定了T型刚构桥、拱桥两个方案。

经综合比较，最终选择拱桥为设计方案。

该拱桥为上承式拱桥，全桥由一跨跨越山谷的拱桥及两端引桥组成，拱桥的净跨径为120m，矢跨比为1/5。

主拱圈截面采用箱形截面，拱上建筑为全空腹式，腹孔墩为钢筋混凝土柱式墩，腹孔上部结构采用标准跨径8.4m的预制空心板。

引桥上部采用标准跨径14m的预制T梁。

主拱采用悬链线作为拱轴线，根据桥博软件试算确定。

第二步就要进行结构计算，这其中最为关键的便是建模，最后的计算是否正确，在很大程度上取决于模型建得是否正确。

本设计利用“桥梁博士”软件计算，将建好的模型图导入软件，并将计算好的模型参数赋给模型结构单元。

添加约束后模型就宣告建立完成，进入计算阶段。

利用软件就可计算出结构各控制截面的内力。

完成上述工作后，便要进行结构验算，对于拱桥最重要的就是要验算拱圈截面承载力与拱圈的裂缝宽度。

关键词：

钢筋混凝土拱桥；上承式；；结构计算；拱桥验算

Abstract

HuangJiaDaPobridgeasanimportantbridgeintheBijieareaofQianxiCounty,regionalbridgesitebelongstohillytopography,landform,geologicalconditionisgood.

Accordingtothebasicdesigndata,theinitialformulationofTrigidframebridge,archbridgetwoscheme.Throughcomprehensivecomparison,thefinalchoiceofarchbridgedesign.Thearchbridgeisadecktypearchbridge,archbridgeandendsupfullbridgebyaninterdisciplinaryapproachacrossthevalley,thenetspanarchbridgeis120m,risespanratiois1/5.Themainarchsectionoftheboxsection,constructiononthearchishollow,ventralholespierofreinforcedconcretepier,ventralholesofprecasthollowplateupperstructureusingstandardspan8.4m.PrecastTbeambridgetheupperpartadoptsthestandardspan14m.Themainarchusedcatenaryarchaxis,accordingtoBosoftwaretrialtodeterminethebridge.

Thesecondstepistocalculatestructure,whichisthemostcrucialmodeling,thefinalcalculationiscorrect,largelydependsonthemodelbuiltiscorrect.Thedesignandcalculationofthe"bridge"software,themodelofsoftwarebuiltintothemodelparametersandthecalculationofFu,giveagoodmodelunit.AddtheconstraintDeclarationonthemodelestablishedafterthecompletionofphaseintothecalculation.Thesoftwarecancalculatetheinternalforceofthecontrolsectionofthe.

Afterthecompletionofthework,hewillcheckforarchstructure,themostimportantthingistocrackwidthcalculationofbearingcapacityandarcharchsection.

Keywords:

reinforcedconcretearchbridge;decktype;structurecalculation;Archbridgechecking

第一章基本资料、技术标准及设计要求

1.1基本资料

黄家大坡大桥位于毕节地区黔西县。

主桥为净跨120m上承式拱桥，桥位处的地形资料如图1.1所示。

图1.1高过河大桥桥位处地形资料

1.2技术标准

1.2.1主要技术指标

设计荷载：

公路—I级

桥面宽度：

0.5m（防撞栏杆）+10.25m（车行道）+0.5m（防撞栏杆）

桥面横坡：

2％

平面线型：

全桥位于直线段上

桥面铺装：

底层为厚度10cm厚C40混凝土防水层，面层为6cm厚沥青混凝土。

1.2.2材料及工艺

混凝土：

主拱圈采用C50，容重26kN/m3；立柱、盖梁、桥面板、防撞栏杆均采用C40，容重25kN/m3；承台及桩基采用C30，容重24kN/m3。

普通钢筋：

I、II级钢筋。

1.2.3设计依据规范

《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）

1.3设计要求

1.3.1拟定桥式方案

拟定多个桥式方案，完成桥长确定、桥跨结构形式选择、分孔布置、墩台形式选择、施工方案及断面形式等的选择，并确定上、下部结构的基本尺寸。

分孔布置应考虑地形、地质、泄洪、通航或下穿公路的净空要求及经济合理性。

结构尺寸拟定应广泛搜集国内外同类型桥梁的有关资料和设计经验，在统计分析其数据的基础上，结合本桥实际情况而定。

确定施工方法时首先应对各种方法的施工工艺、机具、周期、对场地环境的要求及难易程度有一个总体的了解，再针对本设计所采用的桥梁选用最合适的方法。

每个方案绘制一张图纸，图上要标出桥梁总长、跨径、矢高、矢跨比、主梁高度、低水位、常水位、设计洪水位、通航水位、路线标高等。

方案比较图中应绘制立、平面图和横剖面图。

并有必要的附注说明和工程材料数量比较表。

1.3.2方案比选及评价

比选时应注意以下主要标准：

安全、功能、经济与美观，其中以安全与经济为重。

安全及功能方面要求设计的桥梁方案必须满足规范的各项要求如荷载等级、净空要求、强度、刚度要求，并利于维修、养护等。

桥梁基础必须修建于可靠的地层之上。

在桥梁施工期间，也得保证每个施工阶段中的安全。

经济性在桥梁方案设计中始终占有重要的地位，经济性的指标主要有：

建筑材料的用量、施工周期的长短、施工方法及难度等。

1.3.3详细拟定推荐方案的结构尺寸

结构尺寸拟定特别应注重以下关系：

矢跨比，拱圈截面高度、宽度，桥宽、顶、底板与梁高的关系等数据。

1.3.4使用专业软件，完成上、下部结构内力计算分析

对第一方案进行详细的结构内力计算，根据计算结果估算普通钢筋。

1.3.5进行配筋设计

根据普通钢筋的估算结果，初步拟定钢筋布置，然后进行验算。

若验算结果不满足规范要求，则对普通钢筋或结构尺寸进行调整，直到满足规范要求为止，最终确定结构尺寸及普通钢筋布置。

1.3.6绘图

按设计任务书的要求绘制不少于5张主要设计图纸（第一方案桥梁立面布置图、第二方案桥梁立面布置图、第一方案上部结构一般构造图、第一方案截面钢筋图、第一方案施工步骤示意图）。

设计绘图要求布局合理，线条清晰，比例正确，字体规范，内容完整。

全部图纸采用标准A3图纸打印。

1.3.7工程数量统计

1.3.8撰写毕业设计说明书

设计计算书要求清晰详细（应包括详细的计算过程、力学图式、依据和必要的说明等）、设计构思合理，数据齐备，图表整齐，并应严格按照《贵州大学本科毕业论文（设计）工作指南》执行。

第二章桥式方案设计

2.1概述

当前，我国高速公路的建设正如火如荼地进行，国家“7918”路网规划的主干线就有8.5万公里，加上各省规划的连接线和城市快速路，总里程超过10万公里。

高速公路将成为我国经济建设的主动脉，其通畅、安全也将直接关系到国计民生。

高等级公路桥梁要求结构具备很高的品质，即较好的连续性能、较少的伸缩缝构造等，以提供高速、平稳、舒适的行车条件。

目前，对于小跨径的高速公路桥梁多采用竖向缝或纵向横缝划分的预制构件，通过标准横截面和系列跨径达到标准化设计的目的。

但在高等级公路桥梁中，多孔中等跨径（跨径在25~40m左右）的桥梁占有很大的比重，桥面连续的简支梁结构由于存在着桥面开裂的隐患和波浪式行车表面的缺点，因而不能适应高速行车的要求。

各国的学者和专家针对桥面连续简支梁结构的缺点，尝试多种方法试图解决，但是结果并不理想。

与相同跨度的简支梁相比，预应力混凝土连续体系梁桥由于具有变形小、刚度大、伸缩缝少、行车平稳舒适、抗震能力强等许多优点，因而常常成为高速公路桥梁建设中的首选方案。

然而这种桥型施工工艺复杂、设备（材料）投入大，在中等跨径桥梁的建造上中不占优势。

此外，近年来，随着世界各国技术、经济以及交通建设的发展，出现了大批长桥，如高架道路、跨越海湾和湖泊的桥梁等，有的桥梁总长达到数十公里。

这些桥梁一般对跨径并没有特殊的要求，而从经济性考虑则多选用中、小跨径桥，而一些大桥的引桥也常常采用中小跨径桥。

由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时，人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的