土木工程本科任务书

沈阳建筑大学2009级土木工程专业毕毕业业设设计计任任务务书书设计题目梁桥设计系（部）专业土木系土木工程学生姓名学生班级完成期限2010年___月开始2011年月结束指导教师教研室道桥主任某公路大桥设计一、桥位概况见《附件》其中包括：桥位河床地质剖面图：水文资料二、设计技术标准1、设计荷载：汽车---20挂---100（四车道）2、桥面净空：2*净---7+2*0.5+2*1.53、洪水频率：按100年一遇设计4、地震烈度：75、桥下无通航，桥面设计标高由水文计算确定三、有关设计资料1、河床横断面，河床地质情况：见附件2、该地区气温：一月份平均80C，七月份平均330C3、材料供应：钢、木、水泥供应充足，砂、跞石就地取用，块、片、料石运距10KM4、施工单位：某市甲级公路工程公司四、应完成的设计文件：1、设计说明书（包括英文摘要）2、水文计算书3、方案比较4、结构设计计算书（必须有一定量的电算内容）5、设计图纸（全白图纸绘制）（1）总体布置图（1：200）（2）上部结构一般结构图（1：100）（3）如所选方案为简支梁桥则增加绘制下部结构构造图（4）主体结构钢筋图（1：100）酥（5）桥梁类型方案比较图案（1：500）（6）横截面图案（1：50）6、编制施工方案及流程（所选方案为简支结构有以下参考任选一）：（1）详细做出施工组织设计；（2）详细进行工程量计算7、设计总结五、日程安排水文计算一周方案比较半周结构设计计算四周绘图、制定施工方案及整理说明书四周答辩半周六、关于电算1、做连续梁桥设计的学生需应用电算程序（自己调试），且部分程序需自行编写2、所做方案为简支梁的学生，上下部结构的部分计算内容需自己编写程序，其中包括工程量计算程序3、施工组织流程需进行优化设计七、主要参考资料1、《公路工程技术标准》（88）2、《公路工程地质》3、《桥涵水文》4、《桥梁工程》（上下册）范立础主编5、《桥梁工程》（全一册）姚玲森主编6、《桥梁计算手册》------梁桥7、《桥梁基本资料》8、《基础工程》9、《结构设计原理》10、《公路桥涵设计通用规范》11、《桥梁计算示例集》-----梁桥12、《公路桥位勘测设计规范》13、《桥梁施工手册》14、《桥梁施工组织管理与概预算》桥梁工程毕业设计指导书一、设计程序及内容桥梁建设是国家基本建设计划的一个部分，它根据政治、经济、文化和军事的发展需要来确定。（一）收集有关设计需要的资料设计前，应根据设计任务规定的技术标准，收集有关资料，作为设计的依据。野外勘查，一般包括桥位附近的地形与地貌测量，河道水文的调查与测量，地质勘探，当地气象资料，以及桥位上下游已建桥梁、水库的调查等。同时，还需要了解天然建筑材料的场地、数量有运输条件，施工单位的技术设备情况等。资料的内容，应及时分析、整理、发现问题，需及时补充修正，以保证其可靠性。（二）设计的程序及内容我国的桥梁设计，大中桥一般采用两阶段设计。第一阶段是初步设计（也称方案设计）。主要内容包括桥位选择，拟定桥梁的结构型式及初步尺寸，确定桥长及标高，提出初步的施工方案，进行方案比较，说明推荐方案的特点，并提供造价和材料乃是的预算，然后报请上级单位审批。第二阶段是施工图阶段。主要内容是根据已批准设计方案进行结构设计计算，确定桥梁各部分的尺寸，绘制施工详图，编制施工组织设计及施工预算。初步设计概算提供了批准所需投资的依据，施工图阶段的预算则是施工拨款的依据。对于及时简单的中、小桥，一般可采用一阶段设计（也称扩大初步设计）。即不经过方案比较，而以扩大的初步设计来包含两阶段设计的主要内容。二、桥梁方案的拟定拟定桥梁方案，是一项比较复杂的工作，涉及的因素很多，通常在涉及任务书会说明桥梁的性质，如重要性、在某个方面的意义；桥梁的任务及涉及标准，如桥上的交通种类和它的要求，车辆的载重等级、往来的密度及需要的车道数、人行道的设置或其它特殊设施的要求等。初拟桥梁方案，内容大致如下：（一）选择桥位大、中桥原则上服从路线的总方向，桥路综合考虑；小桥则应服从线路走向。选择桥位时，应严格执行国家的有关方针、政策充分考虑地形、水文、地质及航运要求等因素，以及附近城镇、原有桥梁和水库的影响，还应照顾到施工时对场地、材料运输及便桥设置等是否方便。所以，桥位应尽量选择在河道顺直或稳定，地质良好、河面较宽的地方，建桥后并能发挥最大效益。（二）确定桥梁结构形式桥梁的结构形式，主要是根据工程材料来源、造价、地质、施工技术条件及美观等因素确定。同时，也需充分注意到国内外的最新科技成就和先进技术，在切实可靠的前提下，应积极采用新结构、新设备、新材料和新工艺。（三）确定桥梁总跨径桥梁的总跨径一般是根据水文条件来确定，即必须保证桥下有足够的排泄面积，安全宣泄涉及洪水流量，避免河床产生过大的冲刷。为了使总跨径更合理，还必须全面分析各种具体情况，如基础的形式及埋置的深浅，河流的地理位置等。（四）分孔所谓分孔，就是拟定跨径。这是整个设计中最复杂的问题，不仅影响因素多，而且各种各样的条件和要求往往是相互矛盾的，通常以以下几个方面来考虑：1、水文及通航要求。分孔后各净跨径之和不能小于按设计洪水流量的总跨径。并注意两岸河滩过水能力的强弱，而使分孔适当的有所偏重。在通航河道上的桥梁，其通航的数量及跨径满足航行的要求。2、地形、地质及经济指标。跨径的大小直接关系着墩台和基础的位置和数量，一般是按照地形、地质条件来处理这两者的关系，并认为上、下部结构的总造价最低的分孔方案是比较合理的，此时的跨径常成为经济跨径。3、不同结构形式的合理跨度及施工可能性。从结构的合理性分析，每种桥梁都有一定的适用范围。普通钢筋混凝土简支桥梁跨径在20M以下是合理的：预应力钢筋混凝土简支桥梁的合理跨径应小于50M。跨径再大，就应考试其它桥形。如连续梁、T型钢构、拱桥或斜拉桥等。对拱桥来说，从结构受力分析可以知道，跨径越大，轴向压力也越大。在荷载作用下，截面的内力偏心距越小，截面的应力就分布的越均匀，跨小则对截面的受力较为不利。从施工角度来说，适当采用较大跨径，可以减少下部结构的工程量，加快工程进度。但跨径太大，又必然提高了对施工工艺、施工技术、和施工设备的要求，这就需要根据施工单位的能力而定。从军事观点而认，跨径也不易太大，以利于毁坏后的抢修。（五）确定桥梁的高度桥面的设计标高，一方面与两岸路线有匀顺、良好的连接；另一方面则由设计洪水位与桥梁上部结构的建筑高度所决定。对有通航的河流，在设计通航水位时的桥下净空则应满足通航的要求。根据《桥规》规定，梁式桥的梁底应高出设计洪水水位不小于50CM，支座底面高出设计洪水位不小于25CM‘对于无较拱桥，拱铰容许被设计洪水淹没，但一般不超过拱圈失高的2/3，而且拱顶底部至设计洪水位的净高也不小于1M。失跨比是拱图的一个特征数据，它与拱的推力及拱受力后因弹性压缩、温度变化、混凝土收缩和墩台位移所产生的附加内力有密切关系。失跨比大、推力小；失跨比小，推力大。所以失跨比大小，虽然对拱圈有利但对墩台及基础则不利，而且对产生附加内力的各项因素反映敏感。而失跨比过大，使拱脚太陡，可能造成施工困难。因此，对于石拱桥和双曲拱桥的失跨比一般采用1/4---1/3及1/5---1/10。（六）桥梁下部结构的设计是重要的一部分工作。墩、台和基础工业的布置，构造形式的确定及基础的埋置深度等，均应根据地形、地质、水位条件、桥梁的高度、上部结构的形式、荷载的性质和大小，通航和漂流物的情况及施工条件等因素综合考虑。梁桥桥墩可采用重力式墩或柱式墩；墩台可采用重力式台。组合式台或轻型台。对于4—5孔以上的多孔拱桥，往往设置有单向推力墩。或为承受恒载引起的单向推力，以防止因孔破坏而使全桥蹋孔；或为施工过程中以解决拱架的多次周转。推力墩体积庞大，圬工用量多，而且压缩河道，设置时应有充足依据。基础采用较多的是刚性扩大基础，桩基础和沉井基础。其埋置深度、均需满足强度，刚度和稳定性的要求，也要满足《桥规》规定的深度。三、桥梁方案的比较比较复杂的大、中型桥梁，一般要拟定几个不同方案进行比较，从中选出最优方案，作为推荐方案。不同的方案比较可以是不同桥位，不同结构型式或不同分孔布置等方面的比较。进行比较的具体项目有些属于技术性质的，如两个不同桥位、它们的连接长度、连接长度范围内弯道的数量，小半径弯道所占比例，限制坡度的长度等；有些是属于经济性质的，如接线路基的土石方数量、桥长与造价等。两者合起来比较统称技术经济比较。不同结构型式的方案比较，主要是造价的比较，而同时还必须考虑运营条件，美观要求、施工难易及工期长短，要尽量因地制宜，多利用当地的工程材料。当三材供应有困难进，还需对三材用量进行比较。最优的设计方案，应最能体现适用、经济、安全并适当照顾美观这个桥梁设计的基本原则。进行方案比较时，应详细列出各种方案的特点，主要工程材料数量及造价等，均可列表进行比较。但计算可粗略些，相近项目还可以进行归并，造价则可按已建桥梁综合得到的扩大单价指标估算，不能以数字体现的项目还可用文字说明。对采用的设计方案应加以说明其采用理由。四、施工图设计（一）结构设计计算对采用的设计方案，应进行各种验算，以确保结构各部分尺寸的准确、合理、并满足强度、刚度和稳定性的要求。初拟结构主要尺寸时，可参考有关标准图。一般不需进行个别设计。1、梁式桥普通钢筋混凝土T型梁：10，13，16，20M预应力混凝土T型梁：25，30，35，40M预应力混凝土组合厢梁上君子：16，20，25，30M钢筋混凝土组合T梁8，10，13，16M预应力混凝土T型刚构：60，70，80M2、拱桥石拱桥或双曲拱桥：30M以下不能套用标准图的设计，需单独另行设计。拟定尺寸时可参考有关书籍或已建桥梁的设计资料。3、关于悬链线拱的拱轴系数M：拱轴系数M与拱的受力状况有密切关系，选择M时应考虑以下因素。（1）拱轴系数M与弯矩M关系：M大，拱圈主要控制截面的正弯矩越大，负弯矩小，对拱顶不利；选择M值应使拱顶、拱脚截面的应力分布比较均匀。（2）拱轴系数M与拱上建筑的关系：拱上建筑的恒载分布确定了压力线的形状，选择不同的拱轴系数M，则反映了拱轴线与压力线的吻合程度，二者必须相互配合，避免拱圈截面产生过大的偏离弯矩。（3）拱轴系数M与施工方法的关系拱轴系数M是根据桥上结构全部完工后恒载的大小及分布规律确定的，面自拱圈合拢后至拱上建筑完成之前，这个阶段的恒载压力线与设计拱轴线有较大的偏离，尤其是裸拱时，M接近1，对无支架施工的双曲拱桥，M值宜小。4、墩、台及基础：可参阅有关设计资料（二）绘制施工图1、侨位平面图：比例1/1000或1/20002、全桥布置图（包括立面、平面和剖面）：比例1/100---1/3003、上部结构一般构造图：比例用1/1004、构造详图：比例用1/100---1/255、配筋图：比例用1/1006、墩、台、基础一般构造图：如结构相同，仅高度变化，可合并绘图，列表注明各自尺寸，比例用1/1007、栏杆灯柱设计图：比例1/1008、图纸上要布局合理，尺寸准确，比例协调，标注清楚，线条与文字规范化，可配以必要的文字说明，并把主要的工程材料数量列表附于图上，总之，要能明确无误地表达设计意思，便利施工人员按图施工。（三）图纸幅面尺寸图纸幅面尺寸的大小分甲、乙、丙三类，任务设计可以采用甲、乙、丙三类图幅。图纸的长度可以按需要酌以延长，延长部分的尺寸为边长的1/8及其倍数：图纸的高度一律不得加高。1、甲类：B*L=59.4*84.12、乙类：B*L=42.0*59.43、丙类:B*L=26.2*37.4五、编制工程预算编制工程预算，是设计工作的一个内容。也是加强基本建设管理所必不可少的工作。有关设计人员需要根据《公路工程预算定额》，按照本工程的实际情况，进行认真、细致的编制。六、编制设计说明书设计说明书，可概括以下几个方面的内容：（一）设计任务概况说明桥梁的地理位置，对政治、经济和文化发展的意义或所负的特殊任务：设计的技术标准和要求；下达设计任务的部门；过去曾否进行过设计（二）桥位处的自然条件包括桥位处的地形，地质、气