橋梁畢業(yè)設計前期報告

1、本科畢業(yè)設計前期報告畢業(yè)設計題目：阜平城關大橋設計專業(yè)：土木工程（橋梁方向）學生信息：學號 074676、姓名 徐麗麗、班級 土木c072指導教師信息：姓名：周建賓、職稱：副教授報告提交日期：2010-3-301.前期工作1.1 搜集資料阜平城關大橋位于長城嶺阜平公路阜平縣城關，地形為山區(qū)，跨越大沙河。大沙河發(fā)源于山西境內(nèi)，下游有王快水庫，回流潴龍河入白洋淀，后入海河。此橋位于大沙河上游，河床狹窄，河道彎曲。橋位最高洪水水位254.5m。大沙河河床地層地質組成主要為卵石較大的層麻巖，花崗巖，石質堅硬，空隙間有砂和礫石填充。表層植物根系發(fā)達，有漏漿掉塊。較深的地質組成為片麻巖，石質堅硬，裂縫發(fā)育

2、，碎塊狀。場地地層分布較穩(wěn)定，土質較均勻，但是存在地震斷層，地震烈度為7度，無地震液化現(xiàn)象。設計標準：二級公路。橋面凈空：凈9+21.5人行道。設計荷載：公路級。1.2 確定設計過程1）分析水文地質資料，氣象資料等2）初步確定橋梁方案，進行擬定必選方案3）確定橋梁最終橋型及橫斷面4）合理確定橋梁的總體布置，橋梁分孔5）初擬橋梁上下部結構造型及尺寸6）上部結構計算（包括恒載和活載等）7）下部結構粗略計算8）結構設計及配筋計算9）使用階段和施工階段的強度剛度驗算10）繪制施工圖，包括總體布置圖，主梁鋼筋（普通鋼筋和預應力筋）布置圖，下部結構一般布置圖11）編寫設計計算說明書1.3 方案比選可以初步

3、的選定以下兩種橋型：1.3.1裝配式預應力鋼筋混凝土簡支梁橋簡支梁橋,是梁式橋中應用最早，使用最廣泛的一種橋型，屬于靜定結構。體系溫變、混凝土收縮徐變、張拉預應力等均不會在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力。簡支梁橋受力明確，結構簡單，施工方便，結構內(nèi)力系受外力影響，能適應在地質較差的橋位上建橋。.在多孔簡支梁橋中，由于各跨經(jīng)結構尺寸統(tǒng)一，其結構尺寸易于設計成系列化，標準化。有利于組織大規(guī)模的工廠預制生產(chǎn)并用現(xiàn)代化起重設備，進行安裝，簡化施工管理工作，降低施工費用。裝配式的施工方法可以節(jié)省大量模板，并且上下部結構可同時施工，顯著加快建橋速度縮短工期。.在簡支梁橋中，因相鄰各單獨受力，橋墩上常設置相鄰簡支梁的支座

4、，相應可以增加墩的寬度。預應力后張法施工，技術先進，工藝要求嚴格；跨度適中，工期較短，施工安全預制構件運輸不便；行車不夠平順，行車的質量較差。為減少伸縮縫裝置，改善行車平整舒適，國內(nèi)目前常采用橋面連續(xù)的預應力混凝土簡支梁橋。1.3.2拱式橋拱式橋的主要承重結構是拱圈或拱肋（拱圈橫截面設計成分離形式時稱為拱肋）。拱結構在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺將承受水平推力，同時，根據(jù)作用力和反作用力原理，墩臺向拱圈（或拱肋）提供一對水平反力，這種水平反力將大大抵消在拱圈（或拱肋）內(nèi)由荷載所引起的彎矩，如在均布荷載q的作用下，簡直梁的跨中彎矩為ql2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何

5、截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。因此，與同跨徑的梁相比，拱的彎矩、剪力和變形都要小得多，鑒于拱橋的承重結構已受壓為主，通?？捎媚芰姷嫩毓げ牧虾弯摻罨炷恋葋斫ㄔ臁榱舜_保拱橋的安全，下部結構和地基（特別是橋臺）必須能經(jīng)受住很大的水平推力作用。此外，與梁式橋不同，由于拱圈（或拱肋）在合攏前自身不能維持平衡，因而拱橋在施工過程中的難度和危險性要遠大于梁式橋。拱橋缺點在于，它自重較大，相應水平推力比較大，由于拱橋水平推力較大，在連續(xù)多孔的大、中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋，需要采取比較復雜的措施。1.3.2方案選擇介于在40200m的跨徑范圍內(nèi)，與其它結構體系比較，預應力混凝土連續(xù)t梁常成為最

6、佳的橋型方案。預應力混凝土充分發(fā)揮了高強材料的特性，具有可靠強度、剛度以及抗裂性能；結構在車輛運營中噪音小，維修工作量??；其施工方法已達到相當先進的水平，工期短效益明顯；伸縮縫少，行車舒適，滿足高速行車的要求；用滑動支座時，連續(xù)長度可增大；溫度、混凝土收縮徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力較??；全橋有較好的抗震性能；連續(xù)梁內(nèi)力的分布較合理，其剛度大，對活載產(chǎn)生的動力影響較??；混凝土收縮徐變引起的變形也是最小的；連續(xù)梁超載時有可能發(fā)生內(nèi)力重分布，提高梁部結構的承載力；除動墩外，連續(xù)梁的橋墩及基礎尺寸都可以做得小些；加以考慮畢業(yè)設計練兵的性質，在此選用第一方案預應力混凝土連續(xù)t梁做為推薦方案。2橋梁設計的原則橋梁

7、是公路、鐵路和城市道路的重要組成部分，特別是大、中橋梁的建設對當?shù)卣?、?jīng)濟、國防等都具有重要意義。因此，橋梁工程的設計應符合技術先進、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理的要求，同時應滿足美觀、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求。橋梁建設應遵循的各項原則分述如下：1) 技術先進在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結構、新設備、新材料和新工藝，認真學習國內(nèi)外的先進技術，充分加以利用。另外，對于考慮實際情況而進行的技術革新和創(chuàng)造，必須在保證工程質量及安全的情況下，盡量以降低工程造價、減少材料消耗，加快施工進度為目的。2) 安全可靠所設計的橋梁結構在強度和穩(wěn)定性方面應有足夠的安全儲備；防撞欄桿應具有足夠的高度和

8、強度，人與車流之間應做好防護欄，防止車輛撞入人行道或撞壞欄干而落到橋下；對于交通繁忙的橋梁，應設計好照明設施，并有明確的交通標志，兩端引橋坡度不宜太陡，以避免發(fā)生車輛碰撞等引起的車禍；對于修建在地震區(qū)的橋梁，應按抗震要求采取防震措施；對于河床易變遷的河道，應設計好導流設施，防止橋梁基礎底部被過度沖刷；對于通行大噸位船舶的河道，除按規(guī)定加大橋孔跨徑外，必要時設置防撞構筑物等。3) 適用耐久應保證橋梁在100年的設計基準期內(nèi)正常適用；橋面寬度能滿足當前以及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量（包括行人通行）；橋梁結構在通過設計荷載時不應出現(xiàn)過大的變形和過寬的裂縫；應考慮不同的環(huán)境類別對橋梁耐久性的影響，在選擇

9、材料、保護層厚度、阻銹等方面滿足耐久性的要求，橋跨結構的下面有利于泄洪、通航（跨河橋）或車輛和行人的通行（旱橋）；橋梁的兩端方便車輛的進入和疏散，不致產(chǎn)生交通堵塞現(xiàn)象；考慮綜合利用，方便各種管線（水、電氣、通信等）的搭載4) 經(jīng)濟橋梁設計應遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則；經(jīng)濟的橋型應該是造價和使用年限內(nèi)養(yǎng)護費用綜合最省的橋型，設計中應充分考慮維修的方便和維修費用少，維修時盡可能不中斷交通，或中斷交通的時間最短；所選擇的橋位應是地質、水文條件好，橋梁長度也較短；橋位應考慮建在能縮短河道兩岸的運距、促進該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，產(chǎn)生最大的效益，對于過橋收費的橋梁應能吸引更多的車輛通過，達到盡可能快

10、回收投資的目的。5) 美觀一座橋梁應具有優(yōu)美的外形，而且這種外形從任何角度看都應該是優(yōu)美的，結構布置必須精煉，并在空間有和諧的比例。橋型應與周圍環(huán)境相協(xié)調，城市橋梁和游覽地區(qū)的橋梁可較多地考慮建筑藝術上的要求。合理的結構布局和輪廓是美觀的主要因素，結構細部的美學處理也十分重要，另外，施工質量對橋梁美觀也有重大影響。6) 環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展橋梁設計必須考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪聲等幾方面，應從橋位選擇、橋跨布置、基礎方案、墩身外形、上部結構施工方法、施工組織設計等多方面全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護體系，將不利影響減至最小。3設計的目的

11、與意義畢業(yè)設計是大學四年的學習中最重要的一個環(huán)節(jié)，是我們四年所學專業(yè)知識的綜合素質訓練，通過畢業(yè)設計，我們可以將所學的理論知識應用于實踐，為以后的工作、學習積累更多的經(jīng)驗，打下良好的基礎。在畢業(yè)設計中，我們通過方案設計、方案比選、結構設計、施工圖設計以及最終的資料整理，對以往的知識進行查漏補缺，將以前所學的比較零散的知識進行系統(tǒng)化的梳理，讓這些知識形成脈絡清晰，結構層次分明的系統(tǒng)，儲存在我們的頭腦當中。同時在計算過程中，合理運用各種計算工具輔助計算，使計算工作量大為簡化，而且也更加熟練了這些計算工具的運用。二文獻綜述橋梁在現(xiàn)代交通運輸事業(yè)中，發(fā)揮著巨大的作用。作為跨越各種障礙（如河流、溝谷或其

12、他線路等）的一種建筑形式，橋梁是陸路交通中的重要組成部分，在國家經(jīng)濟、國防建設、特別是在現(xiàn)代高等級公路以及城市高架道路的修建中，橋梁建設不僅規(guī)模巨大，其造型更是一道靚麗的風景。四通八達的交通對于發(fā)展國民經(jīng)濟，促進文化交流等方面都具有非常重要的作用，而橋梁在交通事業(yè)中有著重要的地位。在鐵路、公路、城市和農(nóng)村道路交通以及水利等建設中，為了跨越各種障礙必須修建各種類型的橋梁與涵洞。在現(xiàn)代高等級公路以及城市高架道路的修建中，橋梁不僅在工程規(guī)模上十分巨大，而且也往往是保證全線早日通車的關鍵。在國防上，橋梁是交通運輸?shù)难屎?，在需要高度快速、機動的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中具有非常重要的地位。此外，為了保證已有公路的暢通運

13、營，橋梁的養(yǎng)護與維修工作也十分重要。在古代，我國就已經(jīng)修建各種橋梁，不僅數(shù)量巨大，而且橋梁類型也非常豐富浮橋、梁橋、竹藤吊橋、石拱橋，幾乎包含了現(xiàn)代橋梁的所有形式。四川瀘定大渡河鐵索橋、灌縣安瀾竹索橋、福建泉州萬安橋、福建漳州虎渡橋、趙縣趙州橋、北京盧溝橋、蘇州楓橋、廣東潮安湘子橋，一座座古代經(jīng)典橋梁既體現(xiàn)了我國古代勞動人民的智慧和創(chuàng)新，又為世界橋梁建設的發(fā)展做出了不朽的貢獻。縱觀國外橋梁建筑演變的歷史，早在羅馬時代，歐洲的石拱橋藝術已在世界橋梁史上譜寫過光輝的篇章，特別是在18世紀工業(yè)革命以后，橋梁建筑技術得到了空前發(fā)展。1855年法國已經(jīng)開始建造了第一批應用水泥砂漿砌筑的石拱橋；大約187

14、0年，德國建成了第一批采用硅酸鹽水泥的混凝土拱橋；1873年法國創(chuàng)建了第一座鋼筋混凝土拱橋，由于其在跨越能力、結構體系、主拱圈截面形式等方面的優(yōu)勢，很快得到了廣泛應用；1928年以后法國和德國開始修建預應力混凝土橋梁，并得到了迅速發(fā)展。相對而言，中國現(xiàn)代橋梁的發(fā)展遠滯后于西方發(fā)達國家.近代國內(nèi)生產(chǎn)力的落后直接導致了我國橋梁建設的滯后，一直到建國后我國橋梁事業(yè)的發(fā)展才展開了新的篇章。建筑形式多樣化，梁橋、拱橋、吊橋、斜拉橋等形式多種多樣。特別是拱橋的建設，其用料省、造價低、施工簡便、外形美觀，全國各地創(chuàng)建了各具特色的拱式橋梁：山東的兩鉸平板橋、河南的雙曲拱橋、山西與甘肅的扁殼拱、廣東的懸砌拱、廣

15、西的薄殼石拱、湖南的圬工箱形拱和石砌肋板拱等，江浙一帶出現(xiàn)了鋼筋混凝土桁架拱橋和剛架拱橋。在拱橋的施工技術上，出現(xiàn)了有支架施工、無支架施工和轉體施工法。此外，修建了多座鋼筋混凝土與預應力混凝土簡支梁橋、t型剛架橋、連續(xù)梁橋、懸臂梁橋、吊橋和斜拉橋；建成了洛陽黃河公路大橋、重慶長江大橋、包頭黃河大橋、柳州第二公路大橋、廣東東莞中堂大橋、湖北沙洋大橋、湖南常德大橋、四川云陽湯溪河橋、上海松江新五橋、上海松江泖港橋、濟南黃河公路大橋、天津永和大橋等特色鮮明、技術先進、跨徑較大的特大橋。施工技術也出現(xiàn)了懸臂澆筑、懸臂拼裝、頂推法、懸臂法等多種施工工藝。橋梁基礎形式也出現(xiàn)多樣化：明挖基礎、樁基礎、沉井基

16、礎、管柱基礎、鉆孔灌注樁基礎等。1928年法國工程師弗萊西奈經(jīng)過20年研究終于使混凝土技術付諸實現(xiàn)，開創(chuàng)了橋梁建設的新局面。西德最早采用全懸臂法建造預應力混凝土橋梁，先后用此法在萊茵河上建造了沃倫姆斯橋、本道爾夫橋；西德雷翁哈教授創(chuàng)造了預應力混凝土梁橋的頂推施工法，其施工安全、設備簡單、工程造價低，促進了連續(xù)橋梁建設的發(fā)展。隨著人類社會的不斷進步和科學技術的不斷發(fā)展，橋梁的形式也呈現(xiàn)出百花齊放的姿態(tài)。各種各樣的橋梁形式，不斷地涌現(xiàn)。按橋梁的受力形式主要劃分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋和組合式橋等五種形式。 1) 梁式橋梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結構。由于外力(恒載和活載)的作

17、用方向與承重結構的軸線接近垂直，故與同樣跨徑的其它結構體系相比，梁內(nèi)所產(chǎn)生的彎矩最大，通常需用抗彎性能較好的材料來建造。為了節(jié)約大量的鋼材和木料，目前，在公路上主要采用預制裝配式的鋼筋混凝土簡支梁橋。這種梁橋的結構簡單，施工方便，對地基承載能力的要求也不高，但其常用跨徑在25m以下。當跨度較大時，為了達到經(jīng)濟節(jié)約的目的，可根據(jù)地質條件等修建懸臂式或連續(xù)式的梁橋。對于很大的跨徑，以及對于承受很大荷載的特大橋梁也可以修建使用高強度材料的預應力混凝土梁橋。2) 拱式橋拱式橋的主要特點是在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺將承受水平推力。其承重結構主要是拱圈或拱肋。由于水平推力的存在，將顯著抵消荷載所引起在拱

18、圈(或拱肋)內(nèi)的彎矩作用。因此，與相同跨徑的梁相比，拱的彎矩和變形要小得多。由于水平推力的作用，拱橋的承重結構以受壓為主，通常采用抗壓性能較好的圬工材料(如磚、石、混凝土)和鋼筋混凝土等來建造。拱橋的一個非常的大的特點就是跨越能力很大，外形也較美觀。更為重要的是，拱橋可以使用石材作為建筑材料修建石拱橋。因此，在條件許可的情況下，修建拱橋往往是經(jīng)濟合理的，也符合我國節(jié)約進程的發(fā)展。3) 剛架橋剛架橋的主要承重結構是梁或板和立柱或豎墻整體結合在一起形成的剛架結構。梁和柱的連結處具有很大的剛性。在豎向荷載作用下，梁部主要受彎，而在柱腳處也具有水平反力，其受力狀態(tài)介于梁橋與拱橋之間。因此，對于同樣的跨徑，在相同的荷載作用下，剛架橋的跨中正彎矩要比一般梁橋的小。根據(jù)這一特點，剛架橋跨中的建筑高度就可以做得較小。剛架橋的缺點是施工比較困難，如用普通鋼筋混凝土修建，梁柱剛結處較易裂縫。4) 懸索橋懸索橋是用懸掛在兩邊塔架上的強大纜索作為主要承重結構。在豎向荷載的作用下，通過吊桿使纜索承受很大的拉力。但是，懸索橋的自重較輕，結構整體的剛度差，通常就需要在兩岸橋臺的后方修筑非常巨大穩(wěn)固的錨錠結構。5) 組合式根據(jù)結構的受力特