拱桥毕业设计计算说明书

拱桥毕业设计计算说明书内容摘要：

千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法悬拼劲性骨拱桁架、浇注拱肋混凝土、调整施工应力和变形，比水箱法更安全稳妥。 四川万县长江大桥也是劲性骨架混凝土拱桥，该桥跨度 420m，把上承式拱桥的世界记录由南斯拉夫 KRK I大桥的 390m提高了 30m。 在此期间，1995年贵州省建成了跨度 330m 的江界河大桥，居预应力桁架拱桥世 界第一。 1995年广东省建成了跨度 200m 的南海三山西中承钢管混凝十拱桥、居钢管混凝土拱桥世界第一。 1991年湖南风凰县建成跨度 120m 的鸟巢河大桥，居石拱桥世界第一这些跨度记录和取得的设计施工经验及科研成果说明，目前，我国拱桥已面跃居世界拱桥先进行列。 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 2 页 共 103 页 设计的基本内容及其意义 本次设计的题目即是钢筋混凝土连续拱桥的设计，针对桥位处 165 米的跨水库一级公路路段，设计一座连续拱桥。 首先进行初步设计，制定了连续梁、斜拉桥、钢筋混凝土拱桥三大桥型方案，并按要求进行了方案比选。 最后，选择连续拱桥作为设计桥型，经过结构整体布置的设计、施工程序及阶段确定、钢筋配置、结构验算等设计流程使该桥各施工及成桥运营阶段均满足设计要求。 设计全程仿照了实际工程的设计过程，可以帮助学生熟悉实际工程设计的内容和步骤，让学生更快地走上职业岗位。 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 3 页 共 103 页 第 2 章 桥梁初步设计 工程概述 桥位地形 拟建联积塘大桥跨越灌坝村联积塘水库，桥位起止桩号 K0+～ K1+。 地形地貌 桥址场地地貌上属剥蚀丘陵地貌。 桥位区水库两岸为斜坡地形，向水库倾斜，坡度一般约 5～ 8176。 ，河流两岸为山坡，种植松树及油茶等。 测时联积塘水位高程约 ，水深约 ，沿线路轴线地面高程为～ ～ ，最大相对高差约 8m，地形起伏较小。 桥位工程地质条件 上覆第四系全新统 (Q4)冲洪积粘性土 (层号②～③ 3)及残积粘土层 (层号⑤ )，下伏地层为白垩系 (K)棕红色、紫红色粉砂岩 (层号⑥ )、褐色～深灰色砾岩 (层号⑦ )，泥盆系上统木井塘组第一段 (D3mj1)青灰色泥灰岩 (层号⑧ )、灰 灰黑色中 厚层状灰岩 (层号⑨ )。 第四系全新统 (Q4)： ②淤泥质粘土 (Q4)：灰黄色，手感均匀细腻，呈软塑状，该层分布较少，厚度较薄，约 ，主要分布于联积塘水库库区。 ③ 2粉质粘土 (Q4al+pl)：褐黄色～棕黄色，可塑，稍湿，冲洪积成因，含少量腐殖质及砂粒。 该层主要分布于联积塘水库中部地段，厚度 ～ ，层底标高 ～。 标准贯入击数共 5次，实测击数 7～13击，平均击数。 ⑤粘土 (Q4el)：棕黄～棕红色，硬塑状，局部较坚硬，稍湿，残积成因，岩芯呈柱状，断面可见灰白色高岭土成分。 该层分布主要分布于水库两侧丘坡位置，厚 ～ ，层底高程 ～。 标准贯入击数共 3次，实测击数 10～ 15 击，平均击数。 白垩纪 (K)： ⑥ 1粉砂岩 (K)：棕红色，强风化，坚硬土状，岩芯呈块状及短柱状，断面粗糙，用手难掰开，断面可见灰白色高岭土条纹，底部含碎岩块。 该层在联积塘水库附近均有揭露，揭露厚度 ～ ，层底高程 ～。 标准贯入击数共 1次，实测击数 10击，试验点位置接近岩石面。 ⑥ 2粉砂岩 (K)：棕红～紫红色，中等风化，岩芯呈短柱状及块状，块径约 ～ 5cm，岩芯较破碎，断面可见含灰色、灰白色。 干燥后易形成垂直岩芯轴线的干裂面，沿干裂面敲开，断面光滑，岩芯采取率 70%左右。 该层在联积塘水库附近均有揭露，层顶高程 ～。 ⑦砾岩 (K)：褐色、深灰色，中等风化，由灰色灰岩碎块石、黄色砂岩碎块石和紫红色细砂、粘土组成，南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 4 页 共 103 页 粒径 ～ 3cm，大小不一 ，岩芯较破碎，采取率约 55%左右，局部岩芯呈柱状。 该层在联积塘水库库区有揭露，位于中等风化粉砂岩下部，局部和粉砂岩互层。 泥盆系上统木井塘组第二段 (D3mj1)： ⑧泥灰岩 (D3mj1)：青灰色，中等风化，岩芯破碎，呈块状、短柱状，断面平整，用小刀刻断面可见灰白色划痕，干燥后易形成垂直岩芯轴向的裂纹。 该层在场区揭露较少，主要分布于联积塘水库东岸及东侧缓坡，层顶高程 ～。 ⑨ 2灰岩 (D3mj1)：灰白～灰色，中等风化，隐晶质结构，中 厚层状构造，岩芯较破碎，多呈块状，短柱状。 桥址区分布 较少，仅分布于联积塘水库东侧缓坡，层厚 ～。 1. 荷载标准：公路 I级，双向四车道； 2. 设计车速： 100km/h； 3. 路面净宽： (护栏 )+(路肩 )+(路缘带 )+(车行道 ) 2+（中间带） +(车行道 ) 2+(路缘带 )+ (路肩 )+ (护栏 )=24m； 4. 坡 度：纵坡 1%(单向坡 )，横坡 %(双向坡 )； 5. 设计水位：（ H1％） ；； 6. 最小净跨： 165m； 7. 桥梁设计全长： 165+*2=。 8. 桥面最大纵坡： 1% 9. 设计洪水频率： 1/100年 10. 环境类别： Ⅰ 类 11. 结构设计安全等级：一级 12. 桥面标高：本桥桥面标高根据桥两侧地形地貌及规范确定； ① 按设计水位计算桥面标高： Hmin=（通航水位）＋ （上部结构建筑高度） = 上部结构建筑高度 ： 4m+(铺装层 =2cm 防水层 +8cm 混凝土保护层 +10cm沥青混凝土路面 )= ② 按路堤通车处计算桥面标高： 桥下无通车，不需计算。 综合上述，本桥主桥桥面设计标高应不小于。 给定 ，本说明书中桥面设计控制标高均为： 132m。 《公路工程技术标准》（ JTG B01－ 2020） 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 5 页 共 103 页 《公路工程抗震设计规范》（ JTJ 004－ 89） 《公路路线设计规范》（ JTG D202020） 《公路桥涵设计通用规范》（ JTG D602020） 《公路圬工桥涵设计规范》（ JTG D612020） 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ JTG D622020） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（ JTG D632020） 《公路桥涵施工技术规范》 （ JTJ 0412020） 《公路工程水文勘测设计规范》（ JTG C302020） 《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》（ JTG D802020） 1《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（交公路发［ 2020］ 358号） 主要材料及性能 1)混凝土 表格 强度等级 弹性模量 (MPa) 容重 (kN/m3) 线膨胀系数 f ck(MPa) f tk(MPa) f cd(MPa) f td(MPa) C40 32500 C40 32500 C40 32500 C40 32500 C50 34500 C40 32500 2)普通钢筋 表格 普通钢筋表格 普通钢筋 弹性模量 (MPa) 容重 (kN/m3) f sk(MPa) f sd(MPa) f39。 sd(MPa) R235 210000 235 195 195 HRB335 202000 335 280 280 HRB400 202000 400 330 330 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 6 页 共 103 页 KL400 202000 400 330 330 钢材 （ 1）普通钢筋：设计采用 R235级和 HRB335级钢筋；带肋钢筋的技术标准应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（ GB 14991998）的规定，光圆钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（ GB 130131991）的规定。 （ 2） Q235C及 Q345C级板材、型钢要求分别符合《碳素结构钢》（ GB/T 7001988）、《低合金高强度结构钢》（ GB/T 15911994）的规定。 支座及伸缩缝 主桥过渡墩 支座采用 GPZ（ Ⅱ ） ， 支座成品力学性能应满足《公路桥梁盆式橡胶支座》（ JT 3911999）的要求；伸缩缝成品技术指标应满足《公路桥梁伸缩装置》（ JT/T 3272020）的要求 ，桥台处伸缩缝采用 D80型。 桥面防水及铺装 主桥桥面采用 10cm沥青 混凝土铺装 +8cm水泥混凝土调平层； 在铺装与调平层之间设置三涂 FYT— 1改进型防水材料。 本桥桥台处设置 5m 长搭板。 其他用材：其他用材（包括砂、石、水等）的质量应符合《公路桥涵施工技术规范》（ JTJ 041－ 2020）有关规定和要求。 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 7 页 共 103 页 方案设计说明 桥跨总体布置构思及其原则 主桥桥跨布置应根据公路功能及其等级、通行能力，结合水库地形、水库水文、水库地质、环境影响等进行综合考虑，因水库不考虑通航要求且水库水势是稳定的。 而大跨度连续梁、连续刚构桥、斜拉桥、中下承式拱桥和悬索桥 , 因跨越能力不足或施工难度大、结构受力不尽合理而不宜采用 , 传统的梁式结构或上承式拱式结构便成为必然的被选择的桥型。 考虑到经济因素，桥孔布置尽量选择中等适宜跨径，不一味追求大跨径桥梁，较大程度地降低造价，同时也提高了施工的进度。 另外出于汛期的泄洪要求，桥梁净跨总和不宜过小，须满足净跨总和不得小于 165m的要求。 根据大桥特定的建设条件和工程特点，提出一下总体设计原则： 全面贯彻“实用、经济、安全、美观”的技术方针，充分利用桥梁的新理论、新工艺、新材料和先进经验，做到因地制宜； 尽量采用工厂化的预制装配方案，保证工程质量； 重视景观设计，力求造型美观，总体上与周围环境协调，同时重视环境保护； 重视施工方案的设计，重视施工组织管理； 重视结构耐久性和大桥的使用功能； 根据以上设计原则及航道部门的要求，拟定以下 三 种桥型设计方案进行比选。 I 预应力混凝土连续梁桥方案 (1) 总体布置 根据《桥梁工程》多于三跨的连续梁桥，对于多于两跨的连续梁，其边跨一般为中跨的 ～ 倍左右。 由于 本桥梁跨越水库，故无 通航要求， 再 结合所给河床地质条件，该方案选择 中间跨径为 75m，边跨跨径设计为45m。 具体跨径布置如下： (桥台 ) +45m+75m+45m+(桥台 )=，中跨与边跨之比为 1:。 主梁采用变截面结构外形美观，可节省材料并增大桥下净空高度。 同时采用变截面布置适合悬臂法施工。 变截面连续梁中跨支点和跨中截面 高分别为 4m和 2m， 高跨比分别为 1/ 和 1/，梁体线形轻盈流畅 ，远望犹如数道彩虹跨越河流 (如图 )。 (2) 上部结构设计 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 8 页 共 103 页 上部结构为变截面箱梁（如图 ），采用 C60 高强混凝土，箱梁顶宽 ，底板宽 ，支点处梁高 4m，高跨比为 1/，跨中梁高 2m，为支点梁高的 (如图 )，梁底立面及箱梁底板厚度均按二次抛物线变化。 (3)下 部结构设计 主桥布置靠中主水库槽内，根据钻探，桥墩处主要地层为紫红色沙砾岩 ，地质情况较好，因此主墩采用双柱式墩，直径 ， 并配以厚 ，承台底部混凝土封底 1m； 墩支座均采用钢盆式橡胶支座，反力为 4000kN，全桥共采用 4个。 桥台采用整体式重力式 U型桥台，基础采用明挖扩大基础。 (5) 施工方案 主桥为三跨变截面连续梁， 采用挂篮悬臂浇筑施工方法 :先在主墩上 安装支座及托架，现浇临时固结，浇筑 0号 梁段 ，待混凝土强度达到 80%以上 时 ，张拉三向预应力筋，灌浆， 然后安装挂篮 ，准备 1号和 2号梁段的浇筑； 按 3~5m一个节段平衡对称悬臂浇筑 （移动挂篮调平模板 —— 浇筑混凝土 —— 混凝土强度达到80%以上 时 张拉三向预应力筋 —— 灌浆 —— 挂篮移动至下一梁段循环） ，同时在两岸搭设临时支架，现浇边跨9m 现浇梁段，待混凝土强度达一定强度后 张拉边跨现浇梁段竖向、横向预应力筋，移动边跨挂篮，准备现浇边跨合龙段混凝土，同时改装中跨挂篮；待边跨合龙段混凝土强度达到 80%以上 时 ，张拉三向预应力筋，灌浆， 拆除 边跨现浇段临时支架、模板；中跨合龙段安装吊架，在环境温度为 15度时，浇筑混凝土，待其强度达到 80%以上 时 张拉三向预应力筋，灌浆；在以上程序完成 后 ，即可分级对称拆除 施工挂篮。 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 9 页 共 103 页 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 10 页 共 103 页 图 方案一连续梁桥 南华大学城市建设学院本科毕业设计论文 第 11 页 共 103 页。