土木工程(路桥)毕业设计说明书

山东科技大学学生毕业设计（论文）11工程概况1.1设计标准公路等级：二级公路，设计车速80m/h。设计荷载：公路-Ⅱ级汽车荷载。桥面宽度：净-7.5m+2×0.5m护栏。桥面坡度：双向横坡1.5%，不设纵坡。1.2地质资料1.2.1工程地质概况该地区属于滨海相海陆交互沉积地貌，地形基本平坦。场地表层为人工堆积杂填土，其下为亚粘土、细沙、中沙交替分布，该桥桥位场地土属中软土，场地类别为Ⅲ类。1.2.2场地地震效应拟建场地的基本地震烈度为Ⅶ度，地层分布较均匀稳定，在震动作用下不会发生地震液化现象，属建筑抗震一般地段，比较适宜本工程的建设。1.3水文资料小长河为一条季节性河流，枯水期断流，汛期流量较小，持续时间短。一般冲刷线高程-1.62m；最大冲刷线高程－3.12m。桥址区地表水及地下水为对砼具弱腐蚀性，对砼中的钢筋及钢结构具中等腐蚀性。年平均相对湿度：75%。山东科技大学学生毕业设计（论文）22初步设计2.1工程概况初步分析本设计中桥梁总跨径50m，属于中桥，无特殊结构要求和不良地质情况。对于中小跨径公路桥，上部结构大多采用钢筋混凝土或预应力混凝土梁式结构。该类结构具有能够就地取材、耐久性好、适应性强、施工方便等优点。其中，尤以预应力混凝土梁桥优势更为明显，预应力技术的采用大大降低了梁高，提高了跨越能力，使建桥技术和运营质量均产生了较大飞跃。从主梁横截面形式上分，混凝土梁式桥可分为板桥、肋梁桥（例如：T形梁桥）和箱形梁桥。板桥构造形式简单、技术成熟、施工方便；肋梁桥显著减轻了自重，使跨越能力提高；箱梁抗弯、抗扭能力强，适于较大跨径体系。从受力特点上分类，混凝土梁式桥分为简支梁（板）桥、连续梁（板）桥和悬臂梁（板）桥。简支梁桥属于静定结构，受力和构造形式简单，应用广泛；连续梁桥属超静定结构，跨越能力大，适用于桥基良好的场合；悬臂梁桥属静定结构，但因其行驶状况不良，目前已较少采用。按施工方法分类，可分为预制装配式和整体现浇式。装配式施工方便，不受季节影响；整体现浇式整体性好，但不利天气会给施工带来很大影响。由《工程地质勘察报告》知，该工程位于冲积平原上，场地土属中软土。对于中软土地基，下部结构多采用柱式桥墩、钻孔灌注桩，桥台多采用埋置式桩柱式桥台。柱式墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式，其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻颖美观，桥墩布设灵活性大等优点。对于基础，由于扩大基础对地基承载力要求高，而且对环境山东科技大学学生毕业设计（论文）3影响大，故对于该类桥，宜采用钻孔灌注桩基础。从以上分析，初选桥梁形式为：上部采用装配式梁式结构（预制空心板或T梁），下部采用柱式桥墩、钻孔灌注桩。2.2预选方案设计方案的选择，应综合考虑适用、经济、美观、安全及施工难易等方面因素，合理选择上部构造型式、下部构造型式、分孔型式等，以最终确定最佳实施方案。对于本桥，提出以下三种预选方案：2.2.1普通混凝土简支T梁桥上部结构采用预制混凝土T型梁，主梁简支、桥面铺装连续，跨径3×16m=48m。主梁全长15.96m，梁端设4cm伸缩缝。横桥向采用4片主梁，梁间距2.1m，中间含0.5m现浇段，中主梁翼缘宽1.6m，边主梁翼缘宽1.9m（外侧悬臂加长0.3m）。下部采用钻孔灌注桩、双柱式墩（台）。墩直径为1.0m，桩直径1.2m，桥台桩柱直径1.2m。2.2.2预应力混凝土简支T梁桥上部结构采用预制预应力混凝土T型梁，主梁简支、桥面铺装连续，跨径3×16m=48m。主梁全长15.96m，梁端设4cm伸缩缝。横桥向采用4片主梁，梁间距2.1m，中间含0.5m现浇段，中主梁翼缘宽1.6m，边主梁翼缘宽1.9m（外侧悬臂加长0.3m）。下部采用钻孔灌注桩、双柱式墩（台）。墩直径为1.0m，桩直径1.2m，桥台桩柱直径1.2m。2.2.3预应力混凝土简支空心板上部采用预制预应力混凝土空心板，先张法，主梁简支、桥面铺装连山东科技大学学生毕业设计（论文）4续，跨径3×16m=48m。主梁全长15.96m，梁端设4cm伸缩缝。横桥向采用8片空心板，中板宽0.99m，边板宽0.995+0.25（悬臂）=1.245m，板底预留逢1cm。下部采用钻孔灌注桩、双柱式墩（台）。墩直径为1.0m，桩直径1.2m，桥台桩柱直径1.2m。2.3方案比选方案必选方案比选项普通混凝土简支T梁桥预应力混凝土简支T梁桥预应力混凝土简支空心板适用性施工方便；结构尺寸标准化。跨越能力大；结构尺寸标准化；施工方便。构造形式简单；广泛适用于中桥；架设方便；施工技术成熟。经济性梁截面尺寸较大；用钢量大。用钢量介于方案1和3之间建筑高度较小；用钢量较T梁小。安全性一般安全，行车方便安全美观性梁高较大，影响美观性一般一般其它方面需要大面积预制场地和吊装设备需要大面积预制场地和吊装设备比T梁更易堆放和吊装经以上各方面的综合比较，选定最优方案为方案—装配式预应力混凝土简支空心板山东科技大学学生毕业设计（论文）53上部结构设计3.1设计资料3.1.1跨径标准跨径mLk16，计算跨径：ml06.15，主梁全长m96.15。3.1.2桥面净空mmm5.85.025.7净，设计车速80km/h。3.1.3设计荷载公路-Ⅱ级汽车荷载。3.1.4材料预应力钢筋采用7.12S钢绞线；非预应力钢筋采用HRB335，R235；空心板采用C40混凝土；铰缝采用C40细集料混凝土；桥面铺装为：10cmC40防水混凝土+FYT-1型防水层+9cm沥青混凝土；栏杆采用C30号混凝土。3.1.5设计依据（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；（2）《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD64-2004）；（3）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）；（4）《公路工程技术标准》（JTGB03-2003）；山东科技大学学生毕业设计（论文）6（5）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）；（6）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ043-2000）。3.2构造形式及尺寸选定该桥桥面净空设为净-7.5+2×0.5（护栏），全桥宽采用8块C40预制预应力砼空心板，中板宽99cm，边板宽99.5cm+25cm（悬臂部分）=124.5cm，板高70cm，空心板全长15.96m。预应力钢绞线沿板跨长直线布置，采用先张法施工工艺。中板横截面构造如图3.1，边板横截面构造如图3.2。图3.1中板横断面（单位：cm）图3.2边板横断面（单位：cm）3.3毛截面几何特性计算3.3.1毛截面面积A1=0.55×5=12.5cm²A2=5×55=275cm²A3=0.5×50×5=125cm²A4=0.5×5×10=25cm²A5=3.14×25×25=1962.5cm²Ah=4530cm²山东科技大学学生毕业设计（论文）73.3.2毛截面的中心位置3.3.3毛截面对重心的惯距Ih=0.0224cm²3.4作用效应计算3.4.1永久作用效应（恒载）计算3.4.1.1空心板自重（第一阶段结构自重）中板：mkNAg/634.1026409.011边板：mkNAg/792.1226492.02'13.4.1.2桥面系自重（第二阶段结构自重）栏杆（单侧）：mkNA/879.8263415.0桥面铺装：10cmC40防水混凝土+9cm沥青混凝土mkN/025.352309.05.7261.05.7每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：mkNg/598.68025.352879.823.4.1.3铰缝自重（第二阶段结构自重）mkNAg/457.2260945.033故得，空心板每延米总重力为：中板：mkNgg/634.101（第一阶段结构自重）cmAhsDhcmS08.2/94252山东科技大学学生毕业设计（论文）8mkNggg/055.932（第二阶段结构自重）mkNggggi/689.19边板：m12.7922kN/1''Ιgg（第一阶段结构自重）mkNggg/055.932'（第二阶段结构自重）mkNggggi/847.21''''表3.2永久作用效应汇总表项目作用种类作用ig（kN/m）计算跨径l（m）作用效应M（kN·m）作用效应V（kN）跨中1/4跨支点1/4跨中板g10.63415.60323.49242.6182.9541.47g9.05515.60275.45206.5970.6335.31ggg19.68915.60598.94449.20153.5776.79边板'g12.79215.60389.13291.8599.7849.89'g9.05515.60275.45206.5970.6335.31'''ggg21.84715.60664.59498.44170.4185.20山东科技大学学生毕业设计（论文）9注：表中glVglVglglM4121323M814/124/12跨支点跨跨中，，，。3.4.2可变作用效应计算本桥为野外公路桥，未设人行道，不必计算人群荷载。汽车荷载采用公路-Ⅱ级。3.4.2.1汽车荷载横向分布系数计算：在空心板跨中及1/4跨径处采用铰接板法计算，支点处采用杠杆法计算，在支点～1/4跨之间按直线内插求得。a.跨中及1/4跨径处（铰接板法）：空心板刚度参数：222)(8.5)(4lbIIlbGIEITT（式3.1）计算抗扭刚度TI，中板、边板可分别简化如下（粗实线所示）：图3.4计算TI空心板截面简化图（单位：cm）中板：42-4622212210468.310468.35.19)1070(210)5.1989(2)1070()5.1989(4224mcmtbthhbIT山东科技大学学生毕业设计（论文）10边板：424622212210038.410038.45.24)1070(210)5.2499(2)1070()5.2499(4224mcmtbthhbIT由前面计算知：中板：。，，mlmbmI6.1511024.242边板：。，，mlmbmI6.1511067.242将以上数据代入式3-1，得中板：01539.06.15110468.31024.28.52221边板：01576.06.15110*038.41067.28.52222根据所求刚度参数查《桥梁工程》附录Ⅰ“铰接板荷载横向分布影响线竖标表”，取8块板情况，P402。中板01539.01（2~7号板），边板01576.02（1号、8号板），在01.0及02.0间线性内插，得1~4号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，列于下表：表3.3各板荷载横向分布影响线坐标值表ij位置编号1234567810.010.1910.1680.1420.1220.1070.0960.0890.0850.020.2390.1970.1510.1170.0930.0760.0660.0610.015760.2190.1850.1470.1190.0990.0840.0760.071山东科技大学学生毕业设计（论文）1120.010.1680.1650.1480.1270.1110.1000.0920.0890.020.1970.1930.1630.1270.1010.0830.0710.0660.015390.1840.1800.1560.1270.1060.0910.0810.07730.010.1420.1480.150.1370.1200.1080.1000.0960.020.1510.1630.1680.1470.1160.0960.0830.0760.015390.1470.1560.1600.1420.1180.1020.0910.0850.010.1220.12