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西安铁路工程职工大学课程设计年级:09铁工学号:200903101姓名:李岩专业:铁道工程2012年5月23日西安铁路工程职工大学毕业设计-1-目录第一章比选桥式方案..............................................1第一节桥址概况......................................................1第二节桥式方案比选..................................................1第二章桥梁方案必选............................................5第三章细部尺寸拟定...............................................6第一节桥型布置及孔径划分.............................................6第二节主梁截面形式及截面细部尺寸拟定..................................7第四章结构内力计算............................8第一节支座型号及尺寸拟定.........................................8第二节盖梁的计算..................................................9第三节各墩顶水平力的计算.........................................15第四节独柱式桥墩的计算............................................18第五章桩的计算...................................23西安铁路工程职工大学毕业设计-2-第一章比选桥式方案第一节桥址概况一、地理位置该桥位于朔州市，为大运高速公路朔州支线跨越北同蒲铁路，安家岭铁路支线及朔神大道（规划）而设，末端接朔州市民福街。路线K29+694=北同蒲铁路K125+390，桥梁跨铁路处，北同蒲铁路曲线半径R=800m，安家岭支线曲线半径R=780m。二、地质概况本桥址处于地势平坦，地面以下0~14m为硬塑~坚硬黄土状亚粘土，灰黄色、褐红和灰褐，σ0=200~240Kpa,14~23m为软塑状黄土状亚粘土，灰褐色，σ0=160~200Kpa，23~39m为中密的中砂、细砂，灰褐色，σ0=350Kpa。第二节桥式方案比选一、桥式方案比选的原则和任务1、桥式方案选择原则桥式方案的选择应以安全、适用、经济、美观的设计原则，综合考虑桥梁的结构形式，从安全、功能、经济、美观、施工、占地、工期与造价等多方面比选，最终确定桥梁形式。另外，桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺，认真学习国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成就，把学习国外和自己独创结合起来。桥梁设计应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。2、方案比选任务方案比选主要包括三个任务，一是拟定桥梁图式，二是编制方案，三是技术经济比较和最优方案的选定。其中，编制设计方案，通常是从桥梁分孔和拟定桥粱图式开始。对一般的大跨度桥梁，依据以往的设计经验，主跨与边跨的比值有一个范围，再由此选定可能实现的桥型图式，鼓励新式桥式的大胆采用。另外，西安铁路工程职工大学毕业设计-3-在编制方案中要拟定结构主要尺寸，并计算主要工程量，确定全桥造价。二、桥式方案方案1、预应力混凝土连续钢构V型墩1、桥跨结构构造本桥采用64m+107m+64m+43m+42m预应力混凝土连续钢构，桥梁总跨度320m，桥面宽度12.0米，2、施工工艺本桥上部结构施工采用挂蓝悬臂浇注法施工。合拢的顺序是先边跨后中跨，边跨和中跨的合拢均采用支架法，且边跨合拢段与边跨同时浇注施工。两个箱梁分开浇注，分别合拢后，再浇注横梁和桥面板。悬臂施工法，通过挂篮前移对称地向两侧跨中逐段浇筑混凝土，并施加预应力，如此循环作业。其施工工艺流程：挂篮前移就位→调平模板→安装地板及腹板钢筋→安装内模→绑扎顶板钢筋→安装预应力管道→监理工程师验收→浇筑混凝土→混凝土养护、拆模及接缝处理→预应力筋下料、穿束→张拉预应力筋→封锚、压浆→挂篮前移就位。在墩柱两侧设墩旁托架浇注0号块，挂蓝的施工阶段最长为4m，其它为3.5m、3.0m长，由于是墩梁固结的形式，如此就省去了临时固结的措施。施工挂篮为斜拉式，其主要特点为自重轻，结构受力明确，拼装方便。此施工方法优点：（1）、有成套的设备可用，拼装工艺成熟。（2）、作业人员在挂篮中作业，减少高空作业的时间，对作业人员的安全性保障有所提高。此施工方法缺点：（1）、对挂篮的承载力有较高的要求，挂篮必须经过设计及安全验算方可投入使用。（2）、变截面处应严格控制，否则，将会很难合拢。连续刚构桥是连续梁桥与T形刚构桥的组合体系，也就是墩梁固结的连续梁桥，一般用于大跨径桥梁，可有效减小跨中正弯矩从而增大跨越能力方案2、钢管混凝土系杆拱(1)桥跨结构构造西安铁路工程职工大学毕业设计-4-本桥采用89m+142m+89m三跨上承式钢管混凝土系杆拱桥拱轴线采用二次抛物线：。拱肋横截面形式采用双肢哑铃型，截面高度为2m，钢管外径75cm，壁厚14mm，分别在拱脚、拱肋与桥面系交接处、距拱脚水平30m处共设置六道K型横撑，横撑采用外径为50cm的钢管混凝土构件。吊杆间距5m，共设56根（2×16+24），每根吊杆采用144根Φ5mm平行钢丝束，两端用镦头锚锚固。横梁共28根，间距5m，采用矩形截面，高1.6m，宽0.5m，为部分预应力构件。吊杆中间纵梁采用T型截面，高度0.5m，宽约1m，为钢筋混凝土构件，横向布置56片，长9.96m；其余纵梁全长15.96m。截面为T型，高1.1m，宽度约2.4m，横向布置24片。桥面与拱轴线在距拱顶约38.73m处相交，即拱肋在桥面以上的中段长约77.46m，两边段长约11.27m。(2)施工工艺为了尽可能小的对公路路行车及桥下行人的影响，本桥采用无平衡重的平面转体法施工，把拱圈和索拉力锚固在两岸的岩体中，锚固体系由锚锭、尾索、平撑、锚梁及立柱组成。锚锭设在引道或边坡岩石中，锚梁支于立柱上。两个方向的平撑及尾索形成三角形稳定体，使锚块和上转轴为一确定的固定点。拱肋转至任意角度，均可由锚固体系平衡拱肋的扣索力。采用两边同时施工，最后合拢成桥。3、先简支后连续箱型梁桥（推荐方案）(1)桥跨结构构造本桥桥式为（4*20m+3*25m）先简支后连续部分预应力混凝土连续箱梁+（（20m+30m+20m）+3*30m）现浇部分预应力混凝土连续箱梁。先简支后连续箱梁其横断面为四箱，各箱单独预制，简支架设，现现浇连续梁接头后成为连续结构体系。顶板宽12.0m,箱底板宽5.6m,悬臂2.8m,粱高1.5m。下部结构：桥台采用钢筋混凝土肋板式桥台及混凝土U型桥台，其中肋板式桥台采用钻孔桩基础，U型桥台采用明挖基础。西安铁路工程职工大学毕业设计-5-桥墩采用柱式墩，其中先简支后连续部分采用双柱墩，现浇连续梁部分采用柱墩，基础均采用钻孔桩。施工方法：墩台与基础施工方法按《公路桥涵施工技术规范》办理。现浇连续箱梁施工:采用现场浇注，箱梁应分二次完成浇注，第一次浇注顶板以下部分，箱梁混凝土达到40%的强度时拆除非承重侧面模板，达到70%时拆除其余模板。第二次浇筑顶板部分混凝土。混凝土强度达到80%以上张拉该施工阶段相应预应力束。先简支后连续施工：20和25m采用现场制作，待混凝土强度达到90%方可张拉正弯矩钢绞线。20m+30m+20m一联为支架现浇施工，一次成桥。桥面宽度11.0+0.5×2m，先搭设支架，现场浇筑混凝土，待混凝土达到预定强度后，张拉预应力筋，锚固，灌浆，养护成桥。三、综合评价1、钢管混凝土结构特点(1)钢管混凝土本质上属于套箍混凝土，具有强度高、刚度大、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击、承载能力大的优点。(2)钢管本身就是耐侧压的模板，因而浇筑混凝土时，可省去支模、拆模等工序，并可适应先进的泵送混凝土工艺。(3)钢管本身就是钢筋，它兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，既能受压，又能受拉。(4)钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起劲性骨架的作用，在使用阶段又是主要的承重结构，因此可以节省脚手架，缩短工期，减少施工用地，降低工程造价。(5)在受压构件中采用钢管混凝土，可大幅节省材料。(6)钢管混凝土桥线条简单，构造优美，能很好的与与周围景观搭配协调，具有很高的美学价值。(7)钢管混凝土桥施工较复杂，难度大，转体施工技术不成熟，此桥型对基础要求较高，从而加大了墩台基础的造价。西安铁路工程职工大学毕业设计-6-2、先简支后连续梁桥（1）、简支梁可以整体预制后统一吊装，有成套的施工设备，施工进度快，工期短，可以节约成本。（2）、结合成桥过程，存在体系转换，对施工过程要求较高，成桥后形成连续梁，受力如上所述。（3）、可以承受正负弯矩，减小跨中最大正弯矩。降低危险性。3、连续梁桥结构特点(1)在40～200m的跨径范围内，与其它结构体系比较，连续梁桥常成为最佳桥型方案。(2)预应力混凝土充分发挥了高强材料的特性，具有可靠强度、刚度以及抗裂性能。(3)结构线条明快，流畅，连续，与周围景观搭配协调。(4)伸缩缝少，结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，结构在车辆运营中噪音小，行车舒适，满足高速行车的要求。(5)连续梁内力的分布较合理，其刚度大，对活载产生的动力影响较小；混凝土收缩徐变引起的变形小，温度产生的附加内力也较小，且全桥有较好的抗震性能；连续梁超载时有可能发生内力重分布，提高梁部结构的承载力。(6)其施工方法成熟完善，机械化程度高，水平先进，工期短，施工难度小，造价合理效益明显。(7)连续梁是超静定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，因此对桥梁基础要求较高。墩与基础工程量大。第二章桥梁方案必选桥型最终定为预应力混凝土简支转连续梁桥，表2-7方案比选表方案一二三桥型名称预应力混凝土简支转连续梁预应力混凝土连续刚构桥钢管混凝土系杆拱跨径布置（m）(4*20+3*25)m先简支后连续部分预应力混凝土连续梁+(20+30+19.52)m+(3*30)m现浇部分预应力混凝土64m+107m+64m+43m+42m89m+142m+89m2桥下净空888西安铁路工程职工大学毕业设计-7-（m）3纵向坡度2.56%及-2.98%2.56%及-2.98%2.56%及-2.98%4截面形式两个单箱双室箱形截面两个单箱单室箱形截面横梁及纵梁5跨中梁高（m）2.52.02.06支点梁高（m）2.53.62.07工艺技术要求工艺要求较严格，需要的施工设备少，技术先进，占用施工场地少，施工中利用临时墩，有体系转换主墩无支座，施工体系转换方便，施工技术易，但工艺复杂，所需设备较少高度机械化，施工作业周期进行，需一整套机械动力设备，施工速度快，占用场地少。8上部结构施工方法预制吊装及现浇法悬臂挂篮浇注法平面转体施工法9使用效果属超静定结构，有可靠的强度、刚度、及抗裂性能，伸缩缝小，行车舒适，易养护抗扭刚度大，受力性能好，双肢薄壁墩有一定的联合强度造型新颖美观，为提高抗风稳定性，要采取复杂的措施10工程量钢绞线：453.33t普通钢筋：617.5t砼：5837m钢绞线：313.2t普通钢筋：726.33t砼：6308.2m钢绞线：285.2t普通钢筋：515.7t砼：5012m通过仔细比较，预应力混凝土刚构桥虽抗扭强度较大，但施工复杂；斜拉桥虽然桥型美观，但适用于较大跨度，小跨度采用斜拉桥不经济；预应力混凝土连续梁桥结构受力性能较好，且施工方便，养护工程量小，造价相对而言较低。所以本设计最终确定选择预应力混凝土简支转连续梁桥方案。第三章细部尺寸拟定第一节桥型布置及孔径划分此桥为大运高速公路跨既有铁路桥梁及民福街高架桥，通过第一章