桥梁毕业设计计算书

黑龙江工程学院本科生毕业设计1第1章绪论1.1选题的目的及意义我是黑龙江工程学院土木工程系土木工程专业的应届毕业生。就业的方向主要是桥梁设计与施工方面，所以本次毕业设计我选择桥梁设计。为以后能够快速地适应工作打下了良好的基础。辰清河河段地处孙吴县境内，位于黑龙江省北部边陲，小兴安岭北麓，与俄罗斯的康斯坦丁诺夫卡隔黑龙江相望。桥位所处地段属旅游业发达地区，交通量大，道路等级为二级公路，汽车荷载等级为公路—Ⅱ级，考虑孙吴县旅游区及其周边经济的迅速发展，决定在此修建一座桥梁——辰清河桥，本桥的修筑对带动孙吴县旅游业的发展有重要意义。将辰清河桥两阶段施工图设计作为毕业设计，是因为该选题能把所学过的基本理论和专业知识综合应用于实际工程设计中，不仅能检验自己所学的各门专业知识是否扎实，而且还为将来从事路桥事业奠定良好而坚实的基础。独立地完成辰清河桥的设计任务，可以使我掌握桥梁设计和施工的全过程，综合训练我应用各种手段查阅资料、获取信息的基本能力，熟悉和理解公路工程技术标准，正确地应用公路桥涵设计规范，熟练绘制和阅读桥梁施工图，提高独立考虑问题、分析问题和解决问题的能力，为今后走向工作岗位，能独立进行桥梁的设计奠定坚实的基础。通过这次设计，把所学过的知识作了系统地总结和应用，使理论与生产实践相结合，提高了工程设计的能力，达到了独立完成一般桥梁设计的目的。1.2国内外研究概况预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。预应力混凝土简支T形梁桥由于其具有外形简单，制造方便，结构受力合理，主梁高跨比小，横向借助横隔梁联结，结构整体性好，桥梁下部结构尺寸小和桥型美观等优点，目前在公路桥梁工程中应用非常广泛。预应力混凝土梁桥还具有以下特点[1]：（1）能有效的利用现代高强度材料，减小构件截面，显著降低自重所占全部设计荷载的比重，增大跨越能力，并扩大混凝土结构的适用范围。黑龙江工程学院本科生毕业设计2（2）与钢筋混凝土梁桥相比，一般可以节省钢材30%~40%，跨径愈大节省愈多。（3）全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使是部分预应力混凝土梁在常遇荷载作用下也无裂缝,鉴于能全截面参与工作,梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。因此,预应力混凝土梁可显著减小建筑高度,使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝,这就扩大了对多种桥型的适应性,并更加提高了结构的耐久性。（4）预应力技术的采用，为现代装配式结构提供了最有效的接头和拼装手段。根据需要，可在纵向、横向和竖向等施加预应力，使装配式结构集整成理想的整体，这就扩大了装配式桥梁的适用范围，提高了营运质量。简支梁桥属静定结构且相邻桥孔各自单独受力。故最易设计成标准跨径的装配式构件。鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸标准化，从而就能简化施工管理工作，并降低了施工费用。连续梁桥由于荷载作用下支点截面产生负弯矩，从而显著减小了跨中截面的正弯矩。相应的减小了跨中的建筑高度，而节省了材料用量，在跨径较大时较明显。截面形式大部分偏向于T梁，与箱形截面相比较，T梁减轻了自重提高了承载力。设计方法均采用规范规定的极限状态设计法。施工方法方面，上部结构一般采用预制装配式，下部结构一般采用明挖法施工。综上，本次设计考虑截面标准化，设计理论创新化，施工方法先进化，采用与国内外先进水平一致的设计理论进行设计。我国预应力技术起步较晚，但发展迅速，应用数量庞大。近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列[2]。近二三十年来我国预应力混凝土桥梁发展很快，无论在桥型、跨度以及施工方法与技术已达到国际先进水平。目前无粘结预应力混凝土在国外应用非常广泛，体外预应力在混凝土中的应用是近年来建筑工业发展的方向之一。展望未来，预应力技术的发展主要从材料、预加力的方法、张拉设备等方面着手进行创新。1.3工程概述辰清河位于孙吴县西南部是黑龙江南岸二级支流。发源于小兴安岭北段西侧，流经德都县北部和孙吴县西南部，在孙吴县城北注入逊河。本河段地质条件较好，河床下为粉质粘土可塑，其下为粉质粘土硬塑，最下层为砂砾，承载力较高。每年11月上旬至次年4月中旬为结冰期。1.4技术标准和设计依据1.4.1技术标准《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）；《公路桥涵通用技术规范》（JTGD60—2004）；《公路钢筋混凝土和预应力混凝土技术规范》（JTGD62—2004）；黑龙江工程学院本科生毕业设计3《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）；《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）。1.4.2设计依据1、桥面净宽净9+2×1.0m（人行道）2、设计荷载汽车荷载为公路—Ⅱ级，人群荷载3.0KN/m23、设计水位设计水位是99.5m4、技术指标标准跨径：40m计算跨径：38.86m主梁全长：39.96m支点距梁端：0.55m梁高：2.30m1.5结构形式上部采用40m装配式预应力混凝土简支T梁。下部采用双柱式桥墩，肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。1.6主要材料规格1、混凝土主梁采用C40混凝土，人行道、栏杆及铺装层采用C30混凝土。2、预应力钢束采用15.2j钢绞线，技术标准符合冶金部YB255-64标准规定。3、普通钢筋采用HRB400、HRB335钢筋。1.7施工要点1.7.1上部结构施工要点上部结构采用后张法施工工艺制作主梁，采用70mm的预埋金属波纹管和HVM锚。（1）支架模板，保证工程构造物的形状，尺寸及各部分相互间位置的正确性。黑龙江工程学院本科生毕业设计4（2）预应力刚束采用后张法，严格按规程操作。（3）管道或成孔要保证质量，保证孔道畅通。（4）主梁翼缘板湿接缝的混凝土表面必须凿毛、冲洗，以保证新老混凝土的结合。1.7.2下部结构施工要点下部结构采用钻孔灌注桩基础。（1）预防钻孔坍塌、随时检查泥浆的浓度、封底混凝土厚度的确定。（2）盖梁混凝土浇筑应采取先悬臂后跨中，然后逐次向支点合拢的顺序。（3）注意基础底面标高的准确性。（4）做好安全防护工作。黑龙江工程学院本科生毕业设计5第2章水文计算2.1已知设计水位求设计流速和流量由辰清河水文断面图知，水流截面面积A＝1078.23㎡，湿周X＝127.86ｍ，从而求出水力半径[3]AR＝1078.23127.86＝8.43ｍ。由《桥涵水文》查表得：1n=22.22，洪水比降i＝0.5‰。根据谢才——曼宁公式[3]计算：21321VRin（2.1）由公式（2.1）得：213222.228.430.000522.224.1420.0222.06mVs又∵无河滩∴,2.06/,0,0ccttAAVmsAVccttQAVAV（2.2）∴32221.15/ccQAVms式中：Q——全断面总流量（3/ms）；A——过水断面面积；cA——河槽过水断面面积；cV——河槽水流速度。2.2桥孔长度计算2.2.1最小桥孔净长度用桥孔净长度经验公式[3]计算：jnScCLkQBQ（2.3）式中：sQ——设计流量（m3/s）；黑龙江工程学院本科生毕业设计6cQ——天然河槽流量，因无滩，故scQQ；cB——河槽宽度，等于123.69m；,kn——反映河床稳定性的系数和指数，本河段为稳定河段，查《桥涵水文》，取0.90,0.84kn。∴=103.90jLm2.2.2布置桥孔根据桥孔布置原则[3]，结合桥位所在处的地形地质条件，确定桥孔布置方案为，标准跨径40m，布置3孔，桥长为3×40＝120m。2.2.3验算1-jLLnnB标跨墩宽实（）（2.4）式中：n——墩数，3跨，n=2；B——墩宽，标准跨径40m，取B=1.8m。jL实=3×40－2×1.8＝116.40m＞cB＝103.90m经计算标准跨径40m，桥孔布置三跨的方案是合理的。2.3桥梁高度的确定桥梁横断面为双向横坡i=1.5%，桥面铺装层厚度为0.0154.50.070.137phmminsjppHHhhhh（2.5）式中：sH——设计水位，99.50sHm；h——水面升高值总和，本设计取0.5m；jh——桥下净空安全值[4]，本河段不通航取0.5m；ph——桥梁上部构造建筑高度，本设计为2.3m。桥面最低高程：minsjppHHhhhh=99.50+0.5+0.5+2.3+0.137=102.937m2.4冲刷计算2.4.1桥墩一般冲刷（粘性土）黑龙江工程学院本科生毕业设计755823()10.33()cmccqpLhQAdBhhI（2.6）式中：dA——单宽流量集中系数，取1.1；LI——冲刷范围内粘性土液性指数，粉质粘土可塑查规范[5]取0.6；2Q——桥下河槽通过的流量，322221.15/cQQms；——桥墩河流侧向压缩系数，查规范取0.98；cB——桥下河槽部分桥孔过水净宽，cB=123.69-2×1.8-3.69=116.4m；cmh——最大水深为12.63m；cqh——平均水深，1078.238.72123.69cqAhmL。∴ph=14.51m，冲去-pcmhhh=14.51-12.63=1.88m2.4.2桥墩局部冲刷（粘性土）∵14.51 2.52.51.84.5phmBm∴局部冲刷按下式计算0.61.2510.83bLhkBI（2.7）式中：k——墩形系数，本设计为双柱式墩，取1.0；1B——墩宽，1.8m；LI——液性指数，0.6；ν——流速，2.06m/s。∴bh=1.28m桥墩的最低冲刷线高程min--spbHHhh=99.50-14.51-1.28=83.71m。2.4.3桥台冲刷（粘性土）51.97831.051sLAhqIeCC（2.8）黑龙江工程学院本科生毕业设计8式中：q——天然条件下河床平均单宽流量2221.1517.96/123.69QqmsL；λ——桥台路堤阻水比3.690.03123.69DLB；LI——液性指数，粉质粘土硬塑，取0.2；DL——桥台路堤阻水长度，3.69m；C——挑角系数[5]，取1.0；AC——桥台形状系数[5]，本桥台前墙带边坡（埋入式桥台），上下游设锥坡，取AC=0.85。∴sh=4.64m桥台最低冲刷线高程为，右槽平均水深为1.84m，minH=99.50-1.84-4.64=93.02m。2.5方案确定经以上桥长计算，可确定上部结构采用标准跨径为40m的装配式预应力简支T梁，3跨；经冲刷计算，确定下部结构采用双柱式墩，肋板式台，钻孔灌注桩基础。2.6本章小结本章通过给定设计水位计算出河道流量、流速等水文要素，进一步的计算出桥长及桥面中心最底标高，同时根据地质水文图确定出桥孔布置方案。根据地质水文条件计算出桥墩的一般冲刷、局部冲刷，从而确定桥墩的一般冲刷线和最大冲刷线；桥台的冲刷，确定桥台的一般冲刷线和最大冲刷线。本章的内容将作为以后设计工作的基础，为第四章的下部基础设计提供了详细的资料和数据。黑龙江工程学院本科生毕业设计9第3章上部结构设计3.1设计原则：安全、适用、经济、美观、环保。3.2上部结构设计3.2.1设计原始资料标准跨径：40m，计算跨径：38.86m，梁长：39.96。1、设计技术指标公路等级：二级汽车荷载：公路—Ⅱ级，人群荷载为3.0KN／m桥面净空：净9+2×1.0m，不通航结构形式：装配式预应力混凝土简支T梁2、材料技术指标混凝土：主梁强度等级C40预应力钢筋：1×7标准型-15.2-1860钢绞线[6]普通钢筋：主梁HRB400；箍筋HRB3353、跨中截面主梁尺寸拟定及主梁上部结构物拟定主梁设9道横隔梁，梁高2.3m，高跨比[7]：2.340＝117.4在111625之间。跨中肋宽200mm；采用5片T梁，主梁间距2.2m；双向横坡ih=1.5%