橋梁的發(fā)展

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橋梁的發(fā)展

學校代碼 14199 學號 01301037 分類號密級

橋梁的發(fā)展

本科畢業(yè)論文（設計）

教學部土木工程與環(huán)境科學教學部

專業(yè)名稱土木工程

年級 2013級

學生姓名鞠澤龍

指導教師王宇鶴

2016 年 5月6日

本科畢業(yè)論文(設計)

摘要本畢業(yè)設計的對象為一座3×30m簡支梁橋，該橋位于長壽北部新區(qū)，跨越桃花溪。橋梁平面位于直線段上，全長100米，寬度32米，設計荷載為公路-I級。主梁橫向由14片T梁組成，梁高均為2.0m，兩片梁之間設置60cm寬現(xiàn)澆濕接縫。本橋采用樁柱式橋墩，直徑1.5m的圓形截面墩柱及直徑1.8m的圓形截面鉆孔灌注樁，樁基礎嵌入完整中風化基巖面5.4m以下；采用重力式U型橋臺，橋臺基礎為直徑1.5m的鉆孔灌注樁礎。

橋梁上部結構采用Midas程序進行分析計算，分析模型為單片簡支T梁，僅分析一片邊梁，中梁偏安全的采用邊梁的分析結果來進行驗算。橫向分布系數(shù)通過橋梁博士3.0計算完成。內(nèi)力計算結果包括基本組合、長期組合及短期組合作用下的彎矩圖、剪力圖、最大應力圖。根據(jù)內(nèi)力計算結果，對主梁進行了承載能力及正常使用性能的驗算。蓋梁承載能力驗算及裂縫寬度驗算與抗剪驗算、墩柱承載力驗算及裂縫寬度驗算、樁基承載力驗算及裂縫寬度驗算均由自編計算機程序計算完成，墩柱與樁基的水平位移及其它效應由橋梁博士3.0計算完成。

關鍵詞：橋梁，荷載組合，內(nèi)力，驗算，承載能力

本科畢業(yè)論文(設計)

第1章緒論……………………………………………………………………………………1

第2章地質(zhì)概況 ...................................................................................................................... 2

2.1地形地貌 ......................................................................................................................... 2

2.2地質(zhì)構造 ......................................................................................................................... 2

2.3不良地質(zhì)現(xiàn)象及主要工程地質(zhì)問題 ............................................................................. 2

2.4地震 ................................................................................................................................. 3

第三章主要結構設計 .............................................................................................................. 4

3.1主梁結構 ......................................................................................................................... 4

3.2下部結構 ......................................................................................................................... 4

3.3橋面系構成 ..................................................................................................................... 4

第四章主要材料及計算參數(shù) .................................................................................................. 5

4.1混凝土 ............................................................................................................................. 5

4.2普通鋼筋 ......................................................................................................................... 5

4.3預應力鋼材 ..................................................................................................................... 5

結論 ............................................................................................................................................ 7

參考文獻 .................................................................................................................................... 8

本科畢業(yè)論文(設計)

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緒論我國橋梁景觀設計歷來受到政府及老一輩橋梁學家的關注。早在五十年代，圍繞武漢長江大橋的景觀建設就曾發(fā)動建筑師、藝術家與橋梁工程師為一體的設計專班對其橋型、橋塔、橋兩側觀景臺以及硬質(zhì)景觀元素如橋欄、燈具、雕塑等進行反復比較設計，直至今天武漢長江大橋還以其獨特的景觀、耐人尋味的細部、完整優(yōu)美的橋姿成為武漢的一大景觀與城市標志。自改革開放至本世紀初的２０年，我國建成永久性公路橋梁２２．４萬座。如此眾多的橋梁，理應為景觀設計提供廣闊舞臺。然而橋梁建設的功用傳統(tǒng)使人們忽視了景觀或是對景觀心有余而力不足。九十年代末,廈門高格路橋景觀設計研究中心設計的廈門海滄大橋被認為是橋梁全面引入景觀及環(huán)境美化設計的先驅。我們在欣慰的同時也覺得來勢稍晚。其后該公司又相續(xù)承擔了武漢軍山大橋、京珠高速公路的湖北段橋梁及互通，宜昌夷陵長江大橋，寧波杭州灣大橋等的景觀規(guī)劃與設計工作。從建成橋梁的總體效果看，經(jīng)景觀設計后的橋梁確實是有更好的觀感，更少的遺憾。廈門高格路橋景觀設計研究中心對推動我國橋梁景觀設計的發(fā)展功不可沒。

我國橋梁設計部門的建筑師在五、六十年代曾為橋梁的景觀建設發(fā)揮重要作用。改革開放后，橋梁建設活動急劇增加，橋梁設計部門的建筑師由于數(shù)量不足，使景觀設計工作受到制約，也使橋梁景觀跟不上社會的要求。橋梁的地標意義，橋梁對社會主義兩個文明建設的影響及橋梁作為基礎設施配套對經(jīng)濟的作用使各地政府或投資商對橋梁景觀的營造更為傾情，這是社會意識超前的主要原因。國外或我國的港澳地區(qū)其橋梁設計一般均有工程師與建筑師協(xié)同參與，象前兩年香港特區(qū)路政署為征集昂船洲大橋設計方案而舉辦的國際性橋梁設計比賽，有十六支設計隊伍踴躍參加，其中便有多位世界知名的橋梁工程師及建筑師。我國的路、橋設計與管理部門應完善機制，鼓勵專業(yè)設計部門與景觀設計單位的聯(lián)合，以吸納更多的建筑師、地景師、環(huán)境藝術師、雕塑師介入，使橋梁在決策伊始便體現(xiàn)景觀與技術、經(jīng)濟、功能的和諧、優(yōu)化，從而提高景觀本體的內(nèi)在“素質(zhì)第一文庫網(wǎng)”。

本科畢業(yè)論文(設計)

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2.地質(zhì)概況

2.1地形地貌

長壽區(qū)地殼隆起成陸于一億三千萬年前，屬川東平行嶺谷弧形褶皺低山丘陵區(qū)。長江北岸地勢順大巴山支脈由東北向西南呈階梯下降，東側黃草山（亦名東山，海拔800m～700m左右），中偏西側明月山（亦名西山，海拔500m～900m，主峰白云山1034m，為全區(qū)最高峰），西部邊緣銅鑼山（海拔500米～600米）將全境切割為“三山兩槽”地形。三山之間丘陵波狀起伏，梯田層，沖田密布。東西二山之間沿長墊公路兩側地勢平緩，渡舟、雙龍為較大平壩。

擬建區(qū)地勢較低，地形總體變化一般，地貌類型受地層巖性、地質(zhì)構造控制明顯，泥巖發(fā)育位置地勢相對較高、地面起伏較小，道路沿線僅見一個小山包。地面起伏變化小，多以斜坡、平壩、溝谷等地形為主，屬于構造剝蝕、侵蝕淺丘地貌。擬建道路范圍內(nèi)地面高程311.50m～320.22m，高差9.42m。

2.2地質(zhì)構造

擬建工程區(qū)在構造上位于梁平向斜南端的南東翼，巖層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀：傾向270°～290°，傾角5°～8°。巖層產(chǎn)狀平緩，未發(fā)現(xiàn)斷層構造，地質(zhì)構造簡單。

場區(qū)內(nèi)泥質(zhì)砂巖較發(fā)育，泥質(zhì)砂巖中風化裂隙及卸荷裂隙發(fā)育，但無規(guī)律性。場區(qū)內(nèi)局部地帶泥質(zhì)砂巖中有兩組構造裂隙發(fā)育：一組傾向13°～15°、傾角80°；另一組傾向300°～320°、傾角75°；裂隙間距一般2～3m，裂面較平直，張開寬度0.5～2mm，無充填物，延伸長度一般3～4m，屬剪切裂隙。主要分布在巖體表部，范圍局限，對巖體的完整性影響甚微。場區(qū)內(nèi)泥巖強風化層網(wǎng)狀風化裂隙發(fā)育，中風化層中裂隙不發(fā)育。

2.3不良地質(zhì)現(xiàn)象及主要工程地質(zhì)問題

經(jīng)地面調(diào)查，擬建場區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。根據(jù)鉆探資料，擬建場區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)軟弱夾層、地下采空區(qū)、地下硐室等。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場區(qū)內(nèi)沒有斷裂構造通過。

道路沿線主要工程地質(zhì)問題表現(xiàn)為：按照道路設計方案施工后，道路兩側將會形成高路塹邊坡和填方路堤邊坡。由于道路建設和兩側土地開發(fā)利用存在2～3年的時差，

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因此道路邊坡在道路施工時必須同時進行治理。

2.4地震

根據(jù)鉆探成果和地區(qū)經(jīng)驗，場區(qū)內(nèi)的素填土屬軟弱土，剪切波速建議取130m/s；粉質(zhì)粘土剪切波速建議取180m/s。泥巖、泥質(zhì)砂巖剪切波速大于500m/s。

據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖》及《公路抗震設計規(guī)范》（JTJ004—89），擬建場區(qū)抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為第一組。場區(qū)內(nèi)擬建構筑物抗震設防類別為乙類。場內(nèi)土層在設計路面標高以下厚度小于15m，因此，擬建場區(qū)屬于建筑抗震一般地段，可采用簡易抗震措施。

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3. 主要結構設計

3.1主梁結構

橋梁橫斷面由2片邊梁和12片中梁共計14片T梁組成承重結構。梁高2.0m，中梁寬1.7m，邊梁寬1.8m。T梁翼緣板邊緣厚16cm，在與腹板相接根部厚25cm，腹板厚度20cm，底部逐漸變寬為馬蹄形，馬蹄寬為50cm。為增加橋梁的整體穩(wěn)定性，每片T梁分別設5道橫隔板與相鄰T梁橫向連接,翼緣之間采用60cm寬濕接縫填實連接為整體，以使各片梁共同受力。為增強支點處抗剪能力及滿足安放支座的構造要求，在T梁距支承線4.6m處3.6m范圍內(nèi)腹板漸變加寬至50cm。T梁按全預應力構件設計，設縱向通長預應力鋼束。鋼束布置有豎彎形式，所有彎曲均采用圓弧曲線。

3.2下部結構

橋墩采用柱式墩接蓋梁形式，墩身為1.5m圓形截面，基礎為直徑1.8m圓形鉆孔灌注樁，樁基礎應嵌入完整中風化基巖面5.4m。蓋梁長31.56m，寬1.8m，高1.6m。橋臺均采用重力式U型橋臺接直徑為1.5m樁基礎，樁基礎采用人工挖孔樁，樁基礎應嵌入完整中風化基巖面4.5。U型橋臺臺身采用C25片石混凝土砌筑，臺帽采用C30鋼筋混凝土，臺后設置50cm厚級配碎石反濾層，并設置封水層及排水盲溝。

3.3橋面系構成

橋面鋪裝最下層為8cm C40防水鋼筋混凝土鋪裝，其上敷設水泥基滲透結晶型防水層，橋面磨耗層采用4cm改性瀝青混凝土AC-16中面層+4cm瀝青瑪蹄脂SMA-13面層。

在橋面上設泄水孔通過PVC管沿橋臺將橋面（含人行道內(nèi)）的積水有組織地排到橋下，避免橋面積水及雨水散亂排。注意根據(jù)電照、排水設計埋設管道和照明、排水、交通標志等設備的預埋件。

擬從人行道板下通過的管線應盡量在蓋人行道板前安裝就位或預留管道（手工井），避免反復撬動人行道板，損傷人行道板及人行道鋪裝。

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4.主要材料及計算參數(shù)

4.1混凝土

本橋處于溫熱地區(qū)，屬于Ⅰ類環(huán)境；本橋使用的各種混凝土，應進行嚴格的質(zhì)量控制和檢測。在進行混凝土配合比設計時，必須按設計要求考慮大橋使用年限條件下的混凝土耐久性，結合《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）對混凝土結構環(huán)境類別的劃分，明確提出不同結構混凝土的配合比中水灰比、最小水泥用量、最大氯離子含量、最大堿含量的控制指標和滿足控制指標的具體措施。

主橋：主梁采用C50混凝土，蓋梁、橋墩采用C40混凝土，橋臺臺帽、樁基采用C30混凝土，U臺臺身、基礎采用C25片石混凝土(其它構件混凝土標號詳見相應的設計圖并以設計圖為準)。

C25混凝土及C25片石混凝土：軸心抗壓強度設計值fck=11.5MPa，軸心抗拉強度設計值ftk=1.23MPa，彈性模量Ec=2.80x104MPa。C25片石混凝土要求片石摻入量不大于總體積的25%，且片石強度等級不低于MU40。

C30混凝土：軸心抗壓強度設計值fcd=13.8MPa，軸心抗拉強度設計值ftd=1.39MPa，彈性模量Ec=3.0x104MPa。

C40混凝土：軸心抗壓強度設計值fcd=18.4MPa，軸心抗拉強度設計值ftd=1.65MPa，彈性模量Ec=3.25x104MPa。

C50混凝土：軸心抗壓強度設計值fcd=22.4MPa，軸心抗拉強度設計值ftd=1.83MPa，彈性模量Ec=3.45x104MPa。

4.2普通鋼筋

設計采用HRB335、R235鋼筋，R235鋼筋其質(zhì)量應符合GB1499.1-2008的規(guī)定，

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HRB335鋼筋其質(zhì)量應符合GB1499.2-2007要求。直徑≥20mm的鋼筋采用直螺紋I級連接，連接區(qū)段內(nèi)的接頭率不大于50%，并滿足規(guī)范（JGJ 107—2003/J 257—2003及DB50/5027-2004）要求。

R235鋼筋：抗拉設計強度fsd≥195MPa，標準強度fsk≥235MPa，彈性模量E=2.1×105MPa。

HRB335鋼筋：抗拉設計強度fsd≥280MPa，標準強度fsk≥335MPa，彈性模量E=2.0×105MPa。

4.3預應力鋼材

鋼絞線采用PC高強度低松弛（Ⅱ級松弛）七股型鋼絞線，其應符合圖紙要求及GB/T 5224-2003預應力混凝土用鋼絞線1×7相關要求。

鋼絞線主要技術要求應符合如下規(guī)定：

鋼鉸線公稱直徑：15.2mm

截面面積：139.0mm2

抗拉強度標準值：fpk=1860MPa

彈性模量：E=1.95×105MPa

松弛率：≤0.03

預應力鋼束與管道的摩阻系數(shù)：u=0.17

預應力管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)：k=0.0015（塑料波紋管）

一端錨具變形及鋼束回縮值小于等于：6.0mm

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結論

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，材料、機械、設備工業(yè)相應發(fā)展，這為我國修建大跨徑斜拉橋和懸索橋提供了有力保障。再加上廣大橋梁建設者的精心設計和施工，使我國建橋水平已躍身于世界先進行列。我國幅員遼闊，經(jīng)濟發(fā)展水平參差不齊，經(jīng)濟上總體水平不高，公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋，這類橋梁仍以預應力混凝土結構為主。首先，要著重抓多樣化、標準化，編制適用經(jīng)濟的標準圖，提高施工水平和質(zhì)量，然后再抓住跨越大江（河）、海灣的特大型橋梁建設，不斷總結經(jīng)驗，既體現(xiàn)公路人的建橋水平，又要保證高標準、高質(zhì)量建橋。

改革開放，黨的富民政策，改變了人們的認識，“要致富、先修路”已成共識，加快交通基礎設施建設已變成了人們的自覺行動。國家投資重點傾斜以及集資渠道的多元化，為我國公路橋梁發(fā)展提供了資金保證。

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參考文獻

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