四川农业大学桥梁工程毕业设计任务书版.docx

1、四川农业大学桥梁工程毕业设计任务书版本科毕业设计任务书土木工程专业桥梁工程方向四川农业大学土木工程学院2016年4月一、毕业设计目的及意义毕业设计是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是理论与实际相结合的运用阶段，是学生将所学理论知识、专业知识和基本技能进行设计的重要实践过程。毕业设计是对学生所学专业知识及其应用能力的一次综合性检验，学生必须严肃认真对待，要独立思考，勤奋努力，积极按时完成设计任务。各指导教师应做好充分的准备工作，以饱满的工作热情和认真负责的工作态度，积极按时做好毕业设计指导工作。二、毕业设计桥型及题目桥梁工程方向毕业设计的选题，在条件允许的情况下，应结合生产实践选择一座实际

2、桥梁设计作为毕业设计题目。在不具备结合生产实践选题的条件时，也可以做一个虚拟的桥梁设计，但假题必须真做，其要求和结合生产实践的设计要求一样。不具备结合生产实践选题时，可从以下桥型任选一个进行设计：1、预应力混凝土简支梁桥2、预应力混凝土连续梁桥3、预应力混凝土连续刚构梁桥若选择预应力混凝土简支梁桥计算，需全部手算并同时完成上、下部结构设计计算。其他两种桥型由于是超静定结构仅需计算上部结构即可，但结构自重内力计算、次内力计算(任选一个)、预应力筋设计计算及控制截面的验算这四部分需手算，手算结果应与电算结果一致，其余内容可借助软件计算。在选择基本桥型后，也就可以给毕业设计确定题目。由于桥型有限，为

3、了方便工作，在一般情况下，指导教师在同类题目下，要限定主要的跨径尺寸和分跨数目，但题目格式一律为：桥梁(上部结构)设计计算，括号内的内容限于后两种桥型连续梁或连续刚构，如：岷江大桥上部结构设计计算，青城桥设计计算等。三、毕业设计的基本资料作为一种练习和考核手段，要求同学们就所选题目，拟定该桥的地形、地质条件，进行方案比选。其他设计基本资料主要包括：1、主要技术指标(1) 孔跨布置：即跨径分布组合。孔跨的布置应与周围环境、地形地貌和地质条件相适应，同时孔跨的跨径比例应达到桥梁整体造型美观的目的。连续梁、连续刚构跨径布置一般采用不等跨的形式，如采用三跨布置时，一般边跨取中跨的0.50.8，具体比值

4、与施工方法有关，当采用悬臂施工时，除边跨一部分悬臂施工外，剩余部分需另搭设支架施工。为减小支架及现浇段长度，边跨长度取中跨的0.550.65倍为宜；对于适合于现场搭设支架现浇的桥梁，边跨长度取中跨的0.8倍是经济合理的。(2) 荷载标准：直接反映出桥梁通行荷载类型和承载能力水平。目前一般有三种桥梁类型，即公路桥梁、铁路桥梁和城市道路桥梁，其相应的荷载标准为：a) 公路荷载：公路-I级、公路-II级；b) 城市道路荷载：城-A级，或城-B级；c) 铁路荷载：中-活载；d) 人群荷载：2.54kN/m2；(3) 桥面净空：是桥梁交通功能的基本指标之一。对于不同的交通类型，桥梁的桥面净空条件各不相同

5、。对于毕业设计，一般取典型类型作为代表：a) 高速公路：2(0.50m防撞栏杆+11.75m车行道+2m/2中间分隔带)=24.50m；净空高度不小于5m；b) 城市道路：0.25m栏杆+3m人行道+16m车行道+3m人行道+0.25m栏杆=22.50m；净空高度不小于5m；c) 铁路：单线3.9m线路+21.5m人行道，或双线2.45+6+2.45m线路+21.5m人行道；净空高度不小于6.6m；(4) 桥面纵坡：桥面纵坡是桥梁线形设计的重要指标，属于线路设计的内容之一，纵坡的大小及其变化还应与线路平面曲线线形设计综合考虑。在进行毕业设计时，由于主要工作在于桥跨结构设计，为方便起见，一般考虑

6、最简单情形，即取通过桥跨线路纵坡为0%(平坡)。(5) 桥面横坡：桥面横坡设置的主要目的是为了桥面横向排水，由于公路和城市道路桥梁桥面较宽，公路及城市道路横坡取1.52.0%，而铁路桥面相对较窄，一般取1.5%。横坡的设置是从桥跨线路中线向两侧放坡，在平面圆曲线和缓和曲线段，还要结合设计行车车速所需要的线路超高统一考虑。(6) 桥轴平面线型：桥跨结构轴线是线路中线的组成部分，平曲线的设置必须与竖曲线(纵坡线形)结合考虑。但在毕业设计中，一般取桥跨轴线为直线，以方便设计布置和计算。桥梁设计实际上首先要进行线路平、纵线形设计，这既属于桥梁所在线路的总体设计的范畴，也是桥梁在总体布置、桥位比选，以及

7、桥型与桥跨分跨设计所要涉及的内容；同时桥位比选涉及到桥梁水文分析计算与河道走向、河岸地形地物条件等多种因素。在毕业设计中，这些内容都被简化，但同学们应适时予以叙述说明。(根据题目限定，本次毕业设计均选用公路桥梁类型，此处道路类型及其级别可自行拟定，若采用上述的高速公路，则上、下行车道采取分离式布置，即桥梁为分为左、右幅，单幅单向行车，桥宽为以中间分隔带中线为界的一半；相应的荷载标准为公路-I级。可参考公路工程技术标准JTGB01-2014)2、材料规格桥梁结构采用的材料种类一般都较多，就毕业设计而言，为便于设计时参考，一般对主要结构采用指定的方式予以适当范围限定。这与实际工程设计有所不同，因为

8、实际设计条件之一就是材料的选定。而材料的选定既与结构型式相关，也与桥梁所在地材料资源量及资源成本相关，必须就事论事，具体分析采用。主要材料指标包括：(1) 混凝土（应进行计算确定）：以预应力混凝土连续梁和连续刚构为例，预应力混凝土简支梁桥可参照或略低于此指标。主梁混凝土：跨度大于200m者用C60级混凝土，其余用C50级混凝土；桥墩混凝土：C40级混凝土；桥面板及栏杆混凝土：C30级混凝土；桥面铺装层混凝土：C30或C40级防水混凝土；(2) 预应力钢筋及锚具：主梁纵横向预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线，竖向预应力钢筋采用精轧螺纹钢筋。桥梁用钢绞线一般用七股钢绞线，即由七股5直径的钢丝绕制而成

9、的钢绞线，为高强度低松弛钢绞线，用符号S15.24表示，单根钢绞线公称直径15.24mm，公称断面面积为140.00mm2。在公路规范(JTG D62-2012)中，其抗拉强度标准值和抗拉、抗压强度设计值分别为fpk=1860MPa、fpd=1260MPa和fpd=390MPa。单根钢绞线符号为1-S15.24，对应的圆形锚具规格为YM15-1，称为单孔锚具，其他多于2孔的锚具称为群锚，譬如YM15-3表示由3-S15.24组成的群锚。群锚锚具常用规格有YM15-4、YM15-5、YM15-67、YM15-89、YM15-12、YM15-14、YM15-16、YM15-19、YM15-22、Y

10、M15-24、YM15-27、YM15-31及YM15-37等多种形式。对应波纹管直径分别为(外径)56、56、67、77、87、92、97、102、107、117、117、117、132和142mm。横向预应力钢筋可采用横排的扁锚锚固的钢绞线预应力体系。常用扁锚孔道锚具一般有YMB15-2、YMB15-3、YMB15-4及YMB15-5等，对应波纹管直径分别为(外径高宽)1950、1960、1970和1990mm。其它可参考公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列(JT/T329.1-1997)。精轧螺纹钢筋用JL表示，常用直径为18、25、32和40mm，连续梁和连续刚构桥主梁竖向预

11、应力钢筋一般用JL25或32。在公路规范中，其抗拉强度标准值和抗拉、抗压强度设计值分别为fpk=930MPa、fpd=770MPa和fpd=400MPa。对于JL32钢筋，对应锚具为M343(螺距)，孔道直径43mm，锚垫板边长a =140mm，相邻锚板中心距离不小于15cm。一般情况下，竖向预应力钢筋沿纵向布置的间距在50cm 100cm。(3) 普通钢筋：桥梁上采用的普通钢筋主要有光圆钢筋R235和热处理带肋钢筋HRB335、HRB400和余热处理钢筋KL400。其中，光圆钢筋R235相当于原I级钢筋，常用规格为直径d=8、10、12、14、16、18和20mm，抗拉、抗压强度设计值分别为

12、fsd=195MPa和fsd=195MPa；热处理带肋钢筋HRB335相当于原II级钢筋，常用规格为直径d=10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40和50mm，抗拉、抗压强度设计值分别为fsd=280MPa和fsd=280MPa；热处理带肋钢筋HRB400相当于原III级钢筋，常用规格为直径d=10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40和50mm，抗拉、抗压强度设计值分别为fsd=330MPa和fsd=330MPa；余热处理钢筋KL400相当于原III级钢筋，常用规格为直径d=8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、3

13、2、36和40mm，抗拉、抗压强度设计值分别为fsd=330MPa和fsd=330MPa。一般情况下，受力主钢筋用HRB335钢筋(II级钢筋)，非受力钢筋用R235钢筋(I级钢筋)。3、施工顺序及涉及计算要点施工方案应由施工单位根据施工现场具体情况和施工成本自主确定。通常简支梁桥施工较为简单，常采用一次整体浇筑而成；而连续梁、连续刚构因跨度较大，常采用悬臂施工，施工要点简述如下：(1) 墩台基础施工：不同的基础地质条件需要采用不同的基础构造型式。如果基础地质状况为浅埋岩石地基，则可采用明挖扩大基础；如果基础地质状况为非岩石地基或基岩埋置较深，一般采用群桩承台基础。对于群桩基础，先施工桩基础，

14、再施工承台及墩柱。不同的基础地基类型，会导致不同的基础变形沉降。对于连续梁和连续刚构桥而言，不均匀的基础沉降变形又会引起桥跨结构附加次内力，称为基础不均匀沉降次内力。一般大桥设计时，为避免基础大的不均匀沉降变形，通常采用同类型基础形式。结合毕业设计的特点，并考虑设计跨度较大(一般大于50m)，取同一联连续梁或连续刚构基础不均匀沉降为0.01m。(2) 桥墩施工：一般地，对于高度在20m以下的桥墩，搭设支架施工；对于较高的桥墩多采用爬模或翻模施工；在连续刚构设计计算时，桥墩的施工过程对全桥最终内力分配有一定影响(反映在混凝土徐变次内力上。但由于施工期间，桥墩以受压为主，而桥墩的压缩变形的徐变对桥

15、跨主梁的挠曲变形影响微小，因此实际上对全桥最终内力分配影响并不明显)，而连续梁则无影响。(3) 在墩顶搭设鹰架等临时支架，施工中间墩顶0#段，对于连续梁，还要考虑临时将墩梁实现固结连接，以抵抗下一步悬臂施工可能出现的不平衡弯矩；(4) 在中间墩顶0#段两端上搭设下一步悬臂施工用挂篮，并进行挂篮压重试验，为从1#段开始的悬臂施工做准备(依据题目跨度不同，可拟取单边挂篮设施重量为集中荷载4001200kN；单边挂篮设施重量一般约为最大起吊节段重量的4050%)；注意挂篮的基本形式，譬如菱形挂篮、三角形挂篮、桁架式挂篮等，应适当查阅资料。(5) 在满堂支架上施工边跨靠近边支座梁段；(6) 从中间墩顶

16、0#段两侧利用悬臂挂篮设施逐段对称施工主梁：注意每个节段施工所包含的与设计计算相关的纵向预应力设计计算和布置、节段混凝土浇筑时间、张拉预应力时混凝土龄期(一般35天)、总的节段施工时间(一般710天)、节段重量(一般在1000kN到3000kN之间)等。(7) 施工合龙梁段：注意平衡压重和是否需要在合龙前进行纵向顶推。对于连续刚构桥的中间各跨的合龙，为了在一定程度上消除温度、混凝土纵向收缩徐变的影响，可在合龙前对合龙段两侧的桥跨结构主梁进行纵向顶推。顶推纵向变形量以消除合龙跨中间墩顶纵向位移为限，而中间墩顶纵向位移应考虑到运营阶段混凝土完成徐变为止(可取全桥合龙建成后1000天或2000天)。

17、平衡压重则是为了使合龙施工期间结构适应荷载变化的弹性变形，因此一般平衡压重为置于合龙段两侧主梁上的水箱。平衡压重的弹性变形相当于合龙段梁体重量所产生的变形。平衡压重水箱中的水量随着合龙段的浇筑逐渐减少，直至合龙完毕完全减载。(8) 安装桥面栏杆：一侧桥面栏杆可近似取荷载集度5kN/m(高速公路防撞栏杆)或3kN/m(铁路)。这里对桥面栏杆荷载的取值，仅仅是为了方便计算，实际设计应根据结构尺寸进行计算。(9) 安装桥面伸缩缝、铺设桥面铺装层及人行道板(可拟定为8cm厚)。四、毕业设计包含的内容及要求在规定的时间内，要求每个学生独立完成以下方面的内容：1、方案比选方案比选是桥梁设计过程中的一个极其

18、重要的内容。只有通过详细的优选，才能产生出一个良好、完美的设计方案。根据现代化桥梁设计的要求，一个桥梁的方案比选，主要应考虑下列要求：技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观和有利环保。在毕业设计阶段，学生应当在教师的指导下，完成方案比选中的下述内容：(1)确定桥孔孔径根据所拟地形、水文等资料，确定可靠桥位，接着进行桥孔布设，确定桥长。(2)初拟桥梁图式拟定方案比选阶段的桥梁图式时，思路一定要宽广，只要满足必需的孔径要求，可暂不管经济、美观与否，都可提出，以做到集思广益，一般要求提出较好的57个方案以供比较。比较方案可不拘材料类型，也可同时考虑上、中、下承式各种桥型。总之，凡具有一定优点而

19、有可能实现的体系，在初拟图式时均可提出。拟定方案时，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔和引桥，能用标准跨度时，宜优先考虑采用定型图。(3)方案评比和优选初拟图式(46个)完成后，经过初步分析，将其中竞争性明显不大，或有严重缺点的体系逐步删去。最后提出34个具有特色的体系(至少3个)，经进一步分析评比后，从中选出最佳的推荐方案。各方案在评比时，应注意它们的评比条件应力求相同，例如：桥梁总长(两桥台侧墙的端距)应接近，桥面与桥头接线的标高应相同，冲刷线下的基础埋深要相同。方案评比的主要内容是：材料(造价)；施工设备和能力；工期；养护和维修运营；抗震性能(若桥址位于地震区)；美观等。(4)绘制方案图与编

20、制说明书方案比较阶段的工作成果为绘制方案图与编制说明书。方案图应绘制纵向立面图、平面图和横向剖面图。立面图上应标明：桥梁总长度；桥跨结构的计算跨度；同一墩顶上相邻支座的中距；墩台顶帽宽度与墩台斜度；各类水位诸如枯水位、高水位、通航水位与计算洪水位的标高；桥梁纵坡大小等主要数据以及桥墩台的编号。横剖面则应标明车行道、人行道以及总宽度；主梁的间距，拱宽尺寸；墩台基础的横向尺寸以及横坡大小。平面图上则要求自桥上俯视，标明桥的主要平面尺寸（栏杆、人行道与车道、墩台中距等）。各方案图上还应列出方案的主要材料数量，并附注各项说明，诸如图面比例、采用规范名称、荷载等级等。上述方案比选的工作都应整理成说明书，

21、说明书内容应包括：设计任务、编制方案的根据与原则；桥梁孔径计算；方案评比的论证说明；工程材料的估算和依据等。说明书应言简意赅，其中引用的文献资料名称以及冗繁的计算过程均应列入附录备查。2、结构内力分析根据方案比选后的推荐方案进行分析计算，包括结构内力分析基本原理描述，有限元结构分析计算和设计软件的原理及使用，结构计算图式的确定、单元划分、边界条件、施工阶段的划分及其对应的内力计算、运营阶段内力计算等。3、预应力钢筋设计计算此部分内容包括基本设计计算原理描述，相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用，构造要求，具体的计算分析过程描述和表格化数据罗列。4、结构验算此部分内容包括基本设计计算原

22、理描述，相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用以及具体的计算分析过程描述和表格化数据罗列。5、设计计算书设计计算书的内容包括：桥式方案拟定和比较的基本原则、设计思路以及主要结构尺寸拟定原理的综合叙述和阐述；结构主要施工方法选定的叙述；主要设计计算原理和方法的叙述；结构在主要荷载效应(内力弯矩、剪力、轴力、变形位移等)下的计算分析过程及具体计算结果和分析。设计说明书总字数不少于15000字。具体内容及顺序附后说明。6、绘制结构主要施工图要求用A3幅面图纸绘制，并不少于20张。图纸内容及顺序如下：(1)封面(2)设计说明书：内容包括桥梁结构方案的概述，设计依据、规范等，各设计荷载取值、计算

23、方法，主要经济技术指标，桥梁结构设计计算的主要方法，采用的主要工程材料，施工方法及顺序；(3)设计图纸目录(4)桥式方案比选图(5)桥梁总体布置图(6)上部结构横断面构造图(7)上部结构一般构造图(8)主梁分段预应力钢筋布置图(包括纵向立面、平面和各个横断面布置，以及预应力钢筋要素图表等)(9)普通钢筋构造图(10)施工程序图(11)桥墩构造图(12)桥台构造图五、设计参考资料1、相关设计规范(1)公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2012(征求意见稿)(3)公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007(4)公路桥涵

24、养护规范 JTG H11-2004 (5)公路工程技术标准JTG B01-2014(6)预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T14370-2007(7)铁路桥涵设计基本规范TB10002.12005(8)铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005(9)铁路桥梁钢结构设计规范TB10002.22005(10)铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范TB10002.42005(11)铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.52005(12)高速铁路设计规范(试行)TB 10621-20092、参考书(1)范立础主编，桥梁工程(上册)M，北京：人民交通出版社，2012年8月(2

25、)顾安邦主编，桥梁工程(下册)M，北京：人民交通出版社，2011年6月(3)陈宝春主编，桥梁工程M，北京：人民交通出版社，2009年2月(4)房贞政主编，桥梁工程M，北京：中国建筑工业出版社，2004年4月(5)周水兴等主编桥梁工程(第2版)，重庆大学出版社，2011年7月。(6)姚玲森主编，桥梁工程M，北京：人民交通出版社，1995年7月(7)范立础编著：预应力混凝土桥梁，人民交通出版社，1987年。(8)徐岳等编著：预应力混凝土连续梁桥设计，人民交通出版社，2000年5月。(9)李保林编著：高墩大跨连续刚构桥，人民交通出版社，2001年10月第1版。(10)邬晓光、邵新鹏等编著：刚架桥，人

26、民交通出版社，2001年4月第1版。(11)陈宝春，钢管混凝土拱桥设计与施工，人民交通出版社，1999(12)林元培，.斜拉桥，人民交通出版社，2004(13)徐光辉、胡明义主编：公路桥涵设计手册梁桥（上册），人民交通出版社，1996年3月第1版。(14)刘效尧、赵立成主编：公路桥涵设计手册梁桥（下册），人民交通出版社，2000年6月第1版。(15)公路桥涵计算手册编写组，拱桥(上)、(下)M，北京：人民交通出版社(16)易建国主编：桥梁计算示例丛书混凝土简支梁（板）桥，人民交通出版社，2001年5月第2版。(17)王国鼎主编桥梁计算示例集拱桥（一）、（二）M，人民交通出版社，北京，2000附

27、录 毕业设计计算书编写提纲(1) 题目(2) 任务书(3) 摘要：中文摘要不少于500字，并翻译成外文。(4) 目录(5) 引言：设计总体概述。毕业设计目的和意义：所学知识综合运用，工程设计及规范应用实践，独立完成有关设计计算能力培养；本桥式结构基本构造、桥跨受力特点、施工工艺方法及其特点。(6) 设计依据及设计计算资料小结：依据规范和技术标准、材料性能指标(如前述)。(7) 桥跨总体布置及结构主要尺寸： 桥梁结构图式及尺寸：主梁尺寸，包括梁高及其变化曲线，主梁腹板、上顶板和下底板厚度及其变化曲线；墩柱尺寸，包括外轮廓宽、高及壁厚。 主梁分段：考虑悬臂施工挂篮起吊能力并兼顾计算单元划分(依据跨

28、度不同单个梁段重量可取10003000kN)(挂篮重量一般可取最大施工梁段重量的4050%)。(8) 荷载内力计算： 结构混凝土毛截面特性计算(用于结构内力分析)； 恒载内力计算：分为先期恒载(结构自重)和后期恒载(桥面铺装、人行道板和栏杆等)； 先期恒载徐变次内力计算； 活载内力计算：公路分汽车、挂车及人群等活荷载所产生的内力；铁路分中-活载及人群等活荷载所产生的内力； 各施工阶段内力计算：包括挂篮等施工设施荷载所产生内力。(9) 预应力钢筋设计： 主梁纵向预应力钢筋配筋计算：采用张拉力控制应力、预应力损失和有效预应力计算及各梁段预应力钢筋数量等(建议：对于钢绞线，张拉力控制应力= (0.7

29、0 0.75)； 主梁纵向预应力钢筋配筋布置； 主梁竖向预应力钢筋配筋计算与布置(建议：对于精轧螺纹钢筋，张拉力控制应力= 0.85)；(10) *普通钢筋设计： 主梁纵向普通钢筋配筋计算及布置，一般用直径不小于20mm的HRB335钢筋； 主梁箍筋普通钢筋配筋计算及布置，一般用直径不小于14mm的HRB335钢筋； 墩柱主筋及箍筋普通钢筋配筋计算及布置，主筋一般用直径不小于20mm的HRB335钢筋，箍筋一般用直径不小于14mm的HRB335钢筋；(11) 次内力计算： 先期恒载和先期预应力产生徐变次内力计算(工期：每梁段按710天计算)； 结构整体季节性温度变化引起的温度次内力计算(相对于

30、合龙温度的结构整体温度变化：20)； *结构主梁受日照辐射引起的不均匀温度场(按规范JTG D60-2004给出的合理范围取值)所产生的截面温度子应力和结构温度次内力；作为练习，此处仅考虑规范限定的不均匀升温情况。 墩台基础不均匀沉降次内力计算(基础不均匀沉降1cm)； 后期合龙预应力产生弹性次内力计算。(12) 持久状况承载力极限状态计算：荷载组合；截面强度检算：主要进行正截面抗弯和抗剪强度检算。(注意：区分公路和铁路荷载组合方式的不同；公路荷载不同类型荷载组合系数的不同及设计强度指标的差异。)手算截面为：各梁跨1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4和7/8跨截面及中支点截面。(13) 持久状况正常使用极限状态计算以及持久状况和短暂状况应力计算：荷载组合；施工阶段应力计算及验算：考查断面为各梁跨1/4、1/2、3/4跨截面及中支点截面； 结构挠曲变形，包括先期、后期恒载挠度及徐变挠度，最大静活荷载挠度计算及检算。(14) 主要工程数量计算：锚具、各种钢筋、各标号混凝土等用量。(15) 总结与讨论：对全文的总结及体会；讨论设计尚未考虑的内容或项目，譬如对箱梁扭转的计算、风载、地震以及结构动力特性等。(16) 参考文献。注：*者为选做内容。