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哈尔滨工业大学（桥梁）专业毕业设计1·第1章基本资料1.1基本资料1.1勘察资料：建桥理由：城市规划的需要，建桥后将大大减少市中区车流量，改善市区交通。1.2河流及水文情况：设计通航水位：195.28m常年洪水位：181.28m低水位：160.00m1.3当地建筑材料情况及地质情况砂石，钢材均可供应。基岩以紫红色粉砂质泥岩和泥岩砂岩为主，夹长石石英砂岩，覆盖层1-5m1.4气象情况最高温度：44.4℃最低温度：-2.5℃最大风速：27m/s1.5设计标准1）.设计荷载：公路-Ⅰ级,人群：3.5KN/M2).车道宽：12M+1M+12M;人行道宽：2×3M3).主航道高20M,净宽120M.4).桥面纵坡:1.0%5).桥面横坡:1.5%1.6设计依据及参考文献1）《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-04)；2）《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-05)；3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-04)；4）《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)；5）桥梁工程（上册）——范立础编；桥梁工程（下册）——顾安邦编；胡娜：翟家河大桥设计21.7桥位纵断面地形资料桥位纵断面地形表1.1里程桩号（m）地面高程（m）里程桩号（m）地面高程（m）K1+300210.45+700163.34+323205.42+720163.50+340198.34+740164.10+360190.50+760164.90+380186.30+780165.33+400178.67+800165.86+420170.48+820166.34+440165.34+840166.50+460161.67+860166.90+480160.30+880167.33+500158.60+900173.12+520157.48+920175.44+540156.70+940180.50+560157.88+960188.26+580158.89+980192.31+600159.50K2+000201.54+620160.50+020209.33+640161.90+040216.50+660162.33+060217.10+680162.86+080217.83哈尔滨工业大学（桥梁）专业毕业设计3·2.1初拟方案：第2章桥梁设计方案比选根据桥址、地形、地质、水文资料，航运及技术标准要求,拟制出不同材料、不同体系,且各具特色并可能实现的六个方案草图.具体桥型如下:1)35m+92m+3×140m+92m+2×35m五跨连续梁桥方案;2)20m+4×35m+2×185m+5×35m+20m独塔双索面斜拉桥方案;3)主跨为105m+180m+105m三跨连续刚构桥方案；4)主跨为130m+520m+130m自锚悬索桥方案；5)主跨为75m+4×120m+75m预应力混凝土T形钢构方案；6)主跨为360m飞燕式拱桥方案。2.2方案比较说明：方案比选依据经济,实用,安全,美观,有利于环保的原则,从总体布局、环境协调、技术先进性、施工可行性、技术经济等多方面考虑后,选出以下三个图式来编制桥型比较方案方案一:五跨连续梁桥方案(图2.1)总体布置和结构体系：此方案的主桥跨径布置为92m+3×140m+92m，边主跨之比为0.657。五跨变截面单箱单室连续箱梁桥，由左右两幅桥组成。采用三向预应力体系，桥图2.1五跨连续梁桥面宽度为15m，由于桥梁跨径过大，纵桥向设1.0%的纵坡以减少圬工量，横桥向设1.5%的单向横坡。主梁截面：箱梁根部梁高为7.8m，跨中及端部梁高均为2.8m，而引桥采用35m预胡娜：翟家河大桥设计4制T梁，梁高2.0m。从根部到跨中（两端）箱梁底缘按二次抛物线变化，箱梁顶板宽15m，底板宽8m，翼缘板悬臂长为3m，底板厚度从0.25m变化到1.20m，腹板厚从箱梁根部为0.70m,至跨中处厚为0.40m，主梁采用C50混凝土浇筑。方案二：独塔双索面斜拉桥方案；（图2.2）总体布置和结构体系：此方案是独塔双跨各为185m的混凝土斜拉桥，桥跨布置为20m+4×35m+2×185m+5×35m+20m，引桥采用20m和35m的简支T梁组成，桥面纵坡1.0%，行车道设1.5%的双向横坡。主桥主梁采用梁板结构形式（即混凝土双主梁结构），梁高为2.5米,梁顶桥面宽33.0米；索塔:桥塔采用单塔双索面，人行道分别设在锚索区的外端悬出，桥面以上高为64.5米,采用门式桥塔,横向刚度大,有足够的抗风稳定性且造型美观.索塔基础采用钻孔灌柱桩基础；图2.2独塔双索面斜拉桥方案三：三跨连续刚构方案（图2.3）总体布置和结构体系：此方案的主桥采用105m+180m+105m连续刚构桥，其余用35m跨径的箭支梁桥作为引桥，节省了大量的工程量，减少了施工造价。桥面纵坡采用1.0%，全桥分为左右两幅，设单向横坡为1.5%。6个车道，设有一米宽的中央分隔带，桥面净宽31米。采用悬臂挂篮施工方法，桥墩采用双薄壁柔性墩，桥台采用重力式桥台。边中跨之比为0.583.哈尔滨工业大学（桥梁）专业毕业设计5·图2.3三跨连续刚构桥主梁截面：主跨连续刚构部分主梁截面采用双腹式单箱截面，根部采用10m的箱形截面，跨中采用3m的箱形截面，主梁截面采用1.5次抛物线的变高度梁；35m跨径的简支梁采用2m高的等截面形式，主梁采用标准T梁。2.3各方案的技术经济比较表2.1方案比选表方案类别比较项目方案一方案二方案三主桥跨桥型结构五跨连续梁桥单塔双索面斜拉桥三跨连续刚构桥主梁高度根部7.8m，跨中2.8m2.8m根部10m，中部3m跨径布置92m+3×140m+92m2×185m105m+180m+105m下部结构双薄壁柔性墩及桩基础桩基础桩基础养护维修工作量少多少设计经验技术水平经验多,有很多已成桥作为参考，施工经验成熟有较成熟的经验,国际先进水平,有很多成桥参考经验丰富,有很多已成桥梁参考，施工经验成熟，设计理论先进施工方法和难易程度施工和养护都比较容易用悬臂浇注,预制构件的精确度要求高,施工复杂.且索力难以控制挂篮悬臂浇筑施工，不需要大型起重设备，需大量模板，造价低造型造型美观，结构轻盈索塔高,主桥体量大,显的雄伟,与景观相辉映外型美观,跨越能力大,桥下净空大,视野开阔，行车顺畅，双薄壁柔性墩受力好工程数量混凝土（立方m）41795.35835961.58342442.396钢筋、钢材（t）3855.961763.6184643.097钢铰线（t）1234.53314.9941.284胡娜：翟家河大桥设计6总的来说，以上三个方案都满足要求，但每个桥型都有自己的特点，从工程数量上看，预应力连续梁桥材料较省，造型美观，但其受温度变化及混凝土收缩影响产生的纵向位移也就比较大，使伸缩缝及活动支座的构造复杂化。连续刚构和独塔斜拉桥，比较两者的工程，相差很多，斜拉桥的斜拉索施工复杂，特别是桥面标高的和索力的调整，是相当繁复的。连续刚构桥钢筋用量比斜拉桥省很多，它保持了连续梁的优点外，墩梁固结节省了大型支座的昂贵费用，减少了基础及墩的工程量，并改善了结构在水平荷载作用下的受力性能，而且施工及养护条件都比斜拉桥要好。比选结果可选可选优选经过以上技术经济比较，推荐方案三为作为终选方案，其优点有以下几点：1）该方案满足了安全，经济，适用，美观和有利于环保的要求，满足结构受力合理，技术可靠，施工方便，造价较少的原则。2）混凝土用量省，钢筋用量少，桥面连续行车舒适度高，且视野开阔，同时外观简洁，大方，而且施工技术成熟，有许多已成桥可以借鉴与参考。3）连续刚构属于墩梁固结体系，其采用双薄壁柔性墩受力较好，且主梁采用1.5次抛物线形式，增大了桥下净空，无论是对通航还是景观要求都有利。且采用悬臂施工方法，受力好，施工方便，养护也较易。综上所述，从技术上考虑，目前，国内外已经修建了大量连续刚构桥，积累了丰富的经验，因此，该桥型是一种比较成熟的桥型，无论在设计理论和施工方法上，都有成功的经验可以借鉴和参考，从而为设计和施工提供技术上的保障。2.4终选方案简介及结构尺寸拟定：2.4.1设计依据：a)主要技术指标设计资料：桥宽：2×3m（人行道）+2×12m（净）+1m（分隔带）设计荷载：设计荷载：公路-Ⅰ级,人群：3.5kN/m地质情况：一般b）材料规格：箱形截面混凝土：C50；人行道混凝土：C50；桥墩混凝土：C40；基础混凝土：C30.桥面铺装：用100cm厚的防水混凝土作铺装层，30cm厚的沥青混凝土作磨耗层哈尔滨工业大学（桥梁）专业毕业设计7·2.4.2材料相关参数说明：50号混凝土，主要强度指标为：强度标准值fck=32.4MPa,ftk=2.65MPa；强度设计值fcd=22.4MPa,ftd=1.83MPa；弹性模量Ec=3.45×104MPa.40号混凝土,主要强度指标为：强度标准值fck=26.8MPa,ftk=2.40MPa；强度设计值fcd=18.4MPa,ftd=1.65MPa；弹性模量Ec=3.25×104MPa.30号混凝土,主要强度指标为：强度标准值fck=20.1MPa,ftk=2.01MPa；强度设计值fcd=13.8MPa,ftd=1.39MPa；弹性模量Ec=3.00×104MPa.普通钢筋：纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值fsk=400MPa抗拉强度设计值fsd=340MPa弹性模量Ec=2.0×105MPa箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值fsk=335MPa抗拉强度设计值fsd=330MPa；弹性模量Ec=2.0×105MPa预应力钢筋（详见后面章节）：2.4.3设计参考依据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)《结构设计原理》第二版2.5上部结构主箱细部尺寸拟定2.5.1立面布置本桥主桥边跨为105m，主跨为180m，边跨比为0.583，两边分别为3×25m的简支梁引桥。2.5.2上部结构根据已成桥资料及《梁桥》、《桥梁工程》（上册）手册有关连续刚构截面形式及尺寸的相关内容，拟订主梁尺寸如下：采用单箱单室箱梁截面，箱顶宽15.0m，底面宽8.0m。变截面梁墩顶处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/17-1/20L，依据此关系根部梁高取10.0m.变截面梁跨中处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/50-1/60L,依据此关系跨中梁胡娜：翟家河大桥设计8高取3.0m.梁底高度曲线采用1.5次抛物线变化以跨中梁底为原点，曲线方程为：h=-0.008972x1.5-3设单向横坡1.5%，顶板厚不变取35cm，跨中处底板厚25cm，根部底板厚120cm，以便布置预应力束，箱梁底板按1.5次抛物线变化以跨中梁底为原点，曲线方程为：h底=-0.007754x1.5-2.75；截面腹板厚度采用40cm、和70cm两种。其跨中、根部截面如下图2.4，2.5所示：图2.4跨中箱形截面2.5.3下部结构图2.5支点箱形截面四个主墩均采用双薄壁柔性墩，中心间距为8.0m，纵桥向宽度为2.5m，横桥向宽哈尔滨工业大学（桥梁）专业毕业设计9·度8.0m，墩高为52m，51m。根据给出的地质条件，认为地质条件一般，基础采用钻孔灌注桩基础，采用围堰施工。承台纵桥向宽17.1米，横桥向宽12.6米，厚4.0米。6根桩的桩径均为2.0米，净间距2.5米,埋深均约25米。2.5.4其它情况说明桥面铺装厚度为10cm,沿横桥向等厚，单幅桥桥面设置1.5%的横坡，箱梁顶板直接做成单向横坡，左右两幅桥恰好形成双向横坡。箱形顶板中心处高度为桥面铺装，使用C40号防水混凝土。胡娜：翟家河大桥设计10第3章结构内力计算3.1桥梁模型的意义桥梁是一个复杂的空间结构，不同的桥梁型式其上下结构联结方式是不尽相同的。为了便于计算，需要将桥梁简化为结构计算图式，桥梁工程常因其跨度较宽度大很多，因此将纵向分析模型近似处理成杆件结构。其空间效应可以通过横向分布系数、偏载增大系