107国道漳河大桥设计.docx
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107国道漳河大桥设计
107国道漳河大桥设计
摘要
本设计包括桥涵水文计算，桥梁方案选定，结构力计算与配筋设计等三个主要组成部分。
它是一个完整的指导实践的桥梁工程设计。
从根据调查得到的水文与工程地质资料进行的初步设计到对选定的桥梁方案各个部分结构的力计算和配筋设计都进行了具体详细的叙述。
首先，通过缺乏水文资料推算法，经验公式法，形态断面法等三种方法分别计算确定了设计洪水水位和设计洪水流量，并依据设计水位Hp和设计流量Qp计算出桥孔净长Lj,通过计算桥前、桥下壅水高度、浪高、桥下净空和桥梁上部结构高度等确定了桥面最低标高Hmin，并经桥
下冲刷，桥台偏斜冲刷及桥墩局部冲刷计算确定出墩台基础埋深和基底标高。
其次，设计了两种不同的桥梁方案，并对每个方案各部分都进行了具体的结构设计和详细的工程概预算。
并对两种方案的主要材料用量，劳动力数量，桥梁总造价以及工艺技术要求和使用效果等各项指标进行比较，最后综合各方面的因素考虑，选定第一方案为该桥梁的设计方案。
第三，对选定的第一方案各细部进行详细的计算设计。
包括行车道板，主梁，横隔梁以及支座等在的上部结构各部分的尺寸选定，力计算和配筋设计。
在主梁的力计算过程中，计算荷载横向分布系数时，在梁跨中采用G—M法，在端部采用杠杆原理法。
最后，通过最不利荷载组合确定最大弯矩和最大剪力，并依此进行配筋设计和各项强度验算。
综上所述，本设计方案在初步设计阶段根据使用上、经济上、结构尺寸和构造上，施工上以
及美观上的要求，着重解决了包括桥位选定、分孔、桥型和横纵断面布置等在的桥梁总体规划问题，并在第二设计阶段对桥梁各部分构件进行了详细的设计计算。
107国道漳河大桥设计
0绪论
本工程为107漳河大桥设计说明书，本桥全长140米，共七跨，每跨20米.建成后将给当地经济的发展和两岸人民的交通带来极大的方便．
1.基本资料
1.1桥位形态断面测绘资料
1.2水文、气象资料:
该河流系山区河流，纵坡较陡，植被稀疏，河床为第四纪砂类卵石，最大粒径达200mm以上,桥位上游汇水面积为174km2,汛期流速较大，含砂量p>10kg/m3.
1982年进行现场勘测时搜集到3个调查历史洪水:
1939年930m3/s，1963年730m/s,1977年610朋，另在桥址北岸上游约400m出获得多年平均洪水位为180.64m.
桥位河端顺直通畅，断面为宽敞不对称形.河床纵坡为I=0.0036，主流有摆动，1939年洪
水后河流主槽由南岸移至北岸.河床质粒径分析资料：
粒径
>2
00
100
50
25
5
2.
5
1
V0.
5
组分
36
.8
16.
4
9.8
8.8
10.
4
6.
1
3.5
8
多年平均高温
7月
+22
多年平均低温
1月
-10
风力7级
土壤冻结深度约1m.
w=15m/s
1.3地质条件：
形态断面有三个地质钻孔，河床表层为砂卵砾石，厚约10〜12m..含砾率30%—
40%，承载容许值[（t]=550kpa.其下为硬质石灰岩.
1.4.设计标准与施工条件：
设计洪水频率：
p=1%桥面净空：
净9+2X1.0
桥面横坡：
单向i=2%设计荷载：
汽一20,挂一100,人群荷载3KN/R?
.
河流不通航
建筑材料供应：
当地石材丰富，砂可就地采集，钢材由市调运.
起吊机具能力：
40吨.
2.初布设计
2.1水文、水力计算。
2.1.1按全国水文分区经验公式推算设计流量
Q%=kFQ1%=aQ%
Q1%――频率为1%的设计流量
Q%――频率为2%的设计流量
KNa――经验系数和指数
查表得：
C=66.70n=0.6a=1.27
贝U:
Q1%=1872m/s
2.1.2按缺乏水文资料时推算设计流量：
1洪水发生频率
最大洪水发生1939年至勘测年份1982年共43年。
调查期为n=43+仁44,
1939年、1963年、1977年三次历史洪水的经验频率为：
39=
441
2.22%；
441
4.44%;
P77=
44
6.67%
2求变差系数CV与偏差系数C用距今较近且洪水频率较大的两次历史洪水作为参考值:
设：
K=Q63=730=1.疋1.20
Q77610
设：
Cv=1.4Cs=2Cv
查表得：
K4.44%=4.10K6.67%=3.44
K4.44%
K6.67%
4.10
3.44
=1.20=K
贝y：
变差系数CV取1.4，偏差系数Cs=2Cv
3流量模比系数
据G=1.4,G=2Cv,设计频率为1%。
查表得：
Ki%=6.56按1963年的洪水频率P63=4.44%。
查表得：
K4.44%=4.10
按1977年的洪水频率P77=6.67%。
查表得：
K6.67%=3.44
4推求设计流量：
按1963年洪水流量推算：
Q1%=Q63=Z3°x6.56=1168m3
K4.44%4.10
按1977年洪水流量推算:
Q%=虫忌
K6.67%3.44
3
x6.56=1164m
2.1.3按形态法推算设计流量：
桥位处的平均历史洪水位：
.64—400x0.0036=179.20m
按此水位计算水面高度及过水面积（见表1）
由桥位所处河段的地质植被情况查表得：
河槽的糙率系数为：
滩槽分界点的桩号为K0+150，则此水位以下仅为河槽的流量。
mi=35。
河滩的糙率为：
m=25。
且
过水断面平均流速:
_21
V=mch3i2=35
21
x0.9673x0.0036°=2.05m/s
桩号
河床标高
水深
平均水深
间距
过水面积
K0+030
179.20
0
2
A=94.795m2
v94.75h=
12830
=0.967m
0.46
2
0.92
K0+032
178.28
0.92
1.14
2.5
2.85
K0+034.5
177.84
1.36
1.765
4
7.06
K0+038.5
177.03
2.17
2.02
4
8.08
K0+.5
177.33
1.87
1.22
7.5
9.15
K0+050
178.63
0.57
0.46
6
2.76
K0+
178.85
0.35
0.555
22
12.21
K0+078
178.44
0.76
1.285
14
17.99
K0+092
177.39
1.81
1.775
8
14.2
K0+100
177.46
1.74
1.65
3.5
5.775
K0+103.5
177.64
1.56
1.37
2.5
3.425
K0+106
178.02
1.18
0.905
9
8.145
K0+115
178.52
0.63
0.41
3
1.23
K0+118
179.01
0.19
0.105
10
1
K0+128
179.20
0
过水断面平均流量：
Q=AV=94.75X2.05=195m/s
设：
Cv=1.2C
s=2.5Cv
K2.22%=4.68
Q39
930=4.77
195
K4.44%=3.76
Q63
型=3.74
195
K6.67%==3.07
Q77
空=.3.13
195
贝U:
取Cv=1.2
s=2.5Cv
查表得:
K=5.86
设计流量为：
Q=KQ=5.86X=1143m3
通过上述三种方法计算，经分析比较假定其洪水流量为2.1.4设计水位的推算：
假设设计水位为：
180.90m
水面宽度及过水面积计算见表2
3
1300m/s
河槽流速：
V=
mch3i2=
:
35
河槽流量：
Q=
AV=296.
X
河滩流速：
V=
21
mth3i2=
:
25
河滩流量：
Q=
AV=.356
\
全断面总流量：
Q=Q
c+（
全断面平均流速
Q
V=—
=Q
21
cQt
2
X2.411空X0.0036
3
3.776=1118m/s
=3.776m/s
2
X0.6423X0.0036
3
X1.116=149m/s
3
Qt=1118+149=1267m/s
=1.116m/s
1267
=2.950m/scAt296.083133.356
由于：
13001267
X100%=2.54%<5%
1300
则由上计算可定:
计算水位:
设计流量:
HP=180.90m
Q=1267m/s
2.2桥孔跨径计算：
2.2.1按单宽流量公式计算:
LjA
qc
最小桥孔净长（m）;
3
qc——河槽平均单宽流量（m/s•m；
Qp
3
设计流量（m/s）；
水流压缩系数（次稳定河段:
=0.92（亘）0.08）
he
Bc――河槽宽度（m；
hc――河槽平均水深（m
桩号
河床标高
水深
平均
水深
间距
过水
面积
合计
K0+027.5
180.90
0
1.31
4.8
6.288
K0+032
178.28
2.62
2.84
2.5
7.10
2
K0+034.5
177.84
3.06
Ac=296.m
3.465
4
13.86
K0+038.5
177.03
3.87
hAc
296.083
3.72
4
14.88
hcBc
15027.2
K0+.5
177.33
3.57
=2.411m
2.92
7.5
21.90
K0+050
178.63
2.27
2.16
6
12.96
K0+
178.85
2.05
2.255
22
49.61
K0+078
178.44
2.46
2.985
14
41.79
K0+092
177.39
3.51
3.475
8
27.80
K0+100
177.46
3.54
3.35
3.5
11.725
K0+103.5
177.64
3.26
3.07
2.5
7.675
K0+106
178.02
2.88
2.605
9
23.445
K0+115
178.57
2.33
2.11
3
6.33
K0+118
179.01
1.89
1.585
32
50.72
K0+150
179.62
1.28
A=.356m
2
0.94
50
42
K0+200
180.30
0.6
0.675
50
33.75
K0+250
180.15
0.75
070
hcA
133.365
0.70
43.7
30.59
Bc
357.4150
K0+293.7
180.25
：
0.65
=0.642m
0.365
59.9
21.864
K0+353.6
180.82
0.08
0.04
3.8
0.152
K0+357.4
180.9
0
水面宽度及过水面积计算
表2
q=Qc=1118=9.104m3/s•m
c15027.2
Be\0.0815027.2
3=0.92（=）=0.92（）=1.260
入2.411
3
Q=1267m/s
贝U:
桥孔净长Lj=110.452m
2.2.2按河槽宽度公式计算
Lj=K（Qp）nBe
Qe
K、n——系数和指数查表得：
K=0.95;n=0.87
Q――河槽流量
则桥孔净长Lj=130.m
2.3方案比选
2.3.1第一种方案
选7X20配装式钢筋砼简支T型梁桥。
将两岸桥台前缘置于桩号K0+027与K0+167之间
7X20—1X6-0.5X2=m满足上述计算的桥跨净长
⑴桥面标高计算
Hmin=Hp+》△h+Ahj+△ho
Hnin不通航河流桥面最低标咼（m）;
Ahj——桥下净空（m）;
刀Ah――根据河流的具体情况，酌情考虑雍水、浪高、水拱局部股流雍高，河湾两岸高差诸因素的总和（m）
Ah0――桥梁上部构造建筑高度
1桥前最大雍水高度:
22
AZ=n（Vm—V。
）
桩号K0+167的河床标高为179.85m水深1.05m
桩号K0+166.5的河床标高为179.84m水深1.06m
桥下实有过水面积:
A=296.+[（180.90—179.62）+
（180.90—179.85）]X17X0.5=315.888m
1
桥下净过水面积：
A=（1—入）A=（1—）X315.888=300.094m
20
河滩路堤阻断的河滩过水面积：
At=At—[（180.90—179.62）
=.356—19.305=114.051m2
+（180.9—179.84）]X16.5X0.5
河滩路堤阻断的河滩的平均水深:
斤=討册討0窗
2121
—_———
vt=mth3i2=25X0.5973x0.00362=1.064m/s
''13
Qt=vtAt=1.064X114.=121.350m/s
-1267=9.578%;查表得
n=0.5
Vm――桥下平均流速（m/s）
1/Qp11267
vM=（-vc）=（+3.776）=4.00m/s
2Aj2300.094
v0断面平均流速（m/s）（由前面计算得v0=2.950m/s）
贝U:
△Z=0.365m
桥下雍水厶Z‘=（0.5~1）△Z,由于本桥系山区河流，纵坡较陡，河床质为第四纪砂类卵石，故△Z'取最大值：
△Z'=△Z=0.365m
2波浪高度
由浪程D=300m，风速v=15m/s，平均水深h=3.5m
2查表得：
hL1%=0.32mh=hL1%=0.213m
3
3桥梁上部净空高度：
9
1.5+0.08+（—X2%+0.03=1.70m
2
4桥下净空高度：
查表得：
△hj=0.5m
则桥面标高：
Hmin=Hp+》△h+Ahj+△ho
=180.9+（0.365+0.213）+0.5+1.70
=183.678m
⑵桥梁墩台冲刷计算：
①一般冲刷
a.采用64—2修正式计算：
0.900.66
Q2Bc
hp=1.04AA--?
hmc
Qt1B2
Q――河槽部分通过的设计流量。
当桥下河槽能扩宽至全桥时Q=Qp,当桥下河槽
不能扩宽时Q2=QjQp
QcQt
Q――天然状态下的河槽流量
Qt"――天然状态下河滩部分通过的流量
B2――建桥后桥下断面河槽宽度。
一般情况下B2=L只有当桥孔压缩部分河滩又不扩
充时Ba=Bc
入一一设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积的比值（入=—）
L0
桥墩水流侧向压缩系数
（卩=1—0.375
lj
单宽流量集中系数:
A=
0.15
桩号
河床标咼咼
水深
平均水深
间距
过水面积
合计
K0+.5
179.62
0
A=140.43m2
A140.43
h
B15029.5
=1.165
0.67
2.5
1.675
K0+032
178.28
1.34
1.56
2.5
3.90
K0+034.5
177.84
1.78
2.185
4
8.74
K0+038.5
177.03
2.59
2.44
4
9.76
K0+.5
177.33
2.29
1.64
7.5
12.3
K0+050
178.63
0.99
0.88
6
5.28
K0+
178.85
0.77
0.975
14
21.45
K0+078
178.44
1.18
1.705
22
23.87
K0+092
177.39
2.23
2.
14
17.56
K0+100
177.46
2.16
2.07
8
7.245
K0+103.5
177.64
1.98
1.79
2.5
4.475
K0+106
178.02
1.60
1.325
9
11.925
K0+116
178.57
1.05
0.83
3
2.49
K0+118
179.01
0.61
0.305
32
9.76
K0+150
179.62
0
B、H――平滩水位时河槽宽度和河槽平均水深表3
—0.15
Jb=
0.15
15029.5
1.165
则：
A=
vc3.766
卩=1—0.375—=1—0.375=0.925;hm<=180.9—177.03=3.87
lj201
3
由于p>10kg/m查表的E=0.86
IIIIII
Qt=AVt
ht=「=_（180.9—179.62+1.06）=1.17Bt2
2121
Vt=mth3i2=25x1.173x0.00362=1.666m/s
1118
111830.705
Qt=AtVt=1.17x16.5x1.166=30.705
则：
hp=1.04A
aQ2
0.90
Bc
0.66
?
hmc
Qt
1
B2
0.90
0.66
1233
122.8
=1.04x
1.40
x3.87
1118
1
0.05
0.925122.8
x1267=1233m^/s
=6.480m
b.采用64—1修正式计算
d=200x0.368+100x0.164+50x0.098+25x0.088+5x0.104+25x0.061+1x0.+
0.5x0.08=98mm
hp=
A*
hmc
hc
Ed6
Bc'――桥下河槽部分桥孔过水净宽（m）
h――桥下河槽平均水深（m）dc――河槽泥沙平均粒径（mm
E――与汛期含沙量有关的系数
3
55
…1233
3.873
1.40-
0.9250.955123
1
2.411
=5.857m
则：
b=
0.86986
c.河滩一般冲刷:
h=1.17m
d.
查表得：
vH1=2.653
5
Qt
hmc3
则：
Bt'
hp=-
ht
Vh1
Qt'=1267—1233=34m3/s
5
5
6
56
34
1.283
0.925
16.5
117
=0979m
2.653
桥台偏斜冲刷:
冲刷系数p=1.3
hmax=3.87桥台水深1.06m
I
hp=p[
（hmax—h）
max
=1.3[（3.87—1.06）x1061.06]
3.87
=2.379m
②局部冲刷计算：
a.按65—2式计算：
b=0.46KzB
0.60
0.15
0.068
V0V0
hb桥墩局部冲刷深度
Kz墩性系数（由前面的形式可取Kz=1.0）
B1――桥墩计算宽度（n）B=d=1.0m
hp――一般冲刷后水深，取最大值hp=6.480m
V――一般冲刷后墩前行进流速
V0——河床泥沙起动流速
v0——墩前泥沙始冲流速
V0=
0.14
hp
29d
6.05
10
710hp
—0.72
d
0.5
3.032m/s
1
2
1
2
V=
E乔
hJ
p
=0.86x
0.0986x
6.483=2.030
m/s
0.053
0.053
1
d
0.098
x3.032=1.729m/s
V0:
=0.645
?
V0
=0.645
\z
B1
/\
1
0.60.0.15~
hb=0.46KzBhpd
0.068
'n
6.480
0.098
0.14
29
0.0986.0510
7106.480
0.098。
.72
0.5
则:
（由于v=0.46
x1x1X（6.480）
0.15x0.098
0.068x2.0301.729
1
=0.165m
b.按
65—1修正式计算:
V0时，hb=
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