成都到德陽一座橋梁設(shè)計

1、題 目：成都到德陽一座橋梁設(shè)計 專 業(yè)： 土木工程（道路與橋梁） 學(xué) 號： 119226162 姓 名： 曾金元 指導(dǎo)教師： 榮國能 學(xué)習(xí)中心： 川大學(xué)習(xí)中心 西 南 交 通 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院年 月 日院系 道路與橋梁 專 業(yè) 土木工程 年級 學(xué) 號 11926162 姓 名 曾金元 學(xué)習(xí)中心 川大學(xué)習(xí)中心 指導(dǎo)教師 榮國能 題目 成都到德陽高速一座橋梁設(shè)計 指導(dǎo)教師評 語 是否同意答辯 過程分(滿分20) 指導(dǎo)教師 (簽章) 評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯組組長 (簽章) 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書班 級 學(xué)生姓名 曾金元 學(xué) 號 1192616

2、2 開題日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日題 目 成都到德陽高速一座橋梁設(shè)計 題目類型：工程設(shè)計 技術(shù)專題研究 理論研究 軟硬件產(chǎn)品開發(fā)一、 設(shè)計任務(wù)及要求 二、 應(yīng)完成的硬件或軟件實驗 三、 應(yīng)交出的設(shè)計文件及實物（包括設(shè)計論文、程序清單或磁盤、實驗裝置或產(chǎn)品等） 四、 指導(dǎo)教師提供的設(shè)計資料 五、 要求學(xué)生搜集的技術(shù)資料（指出搜集資料的技術(shù)領(lǐng)域） 六、 設(shè)計進度安排第一部分 （ 周）第二部分 （ 周）第三部分 （ 周） 評閱或答辯 （ 周） 指導(dǎo)教師： 年 月 日學(xué)院審查意見：審 批 人： 年 月 日誠信承諾一、 本設(shè)計是本人獨立完成；二、 本設(shè)計沒有任何抄襲行為；三、若有不實，一

3、經(jīng)查出，請答辯委員會取消本人答辯（評閱）資格。承諾人（鋼筆填寫）：年月日目 錄摘要.1.設(shè)計條件11.1 地形11.2 氣候12.方案比選13. 主梁設(shè)計24. 主梁內(nèi)力計算54.1 主梁內(nèi)力影響線54.2 主梁內(nèi)力計算55正截面設(shè)計86斜截面設(shè)計87板梁的最大裂縫寬度驗算98、板梁的變形驗算109支座的計算119.1支座反力的確定119.2板式橡膠支座的設(shè)計計算1110基礎(chǔ)設(shè)計1310.1 設(shè)計荷載1310.2 材料1310.2基礎(chǔ)類型的選擇1310.3荷載計算1310.4土壓力的計算1410.5 荷載組合1810.6 樁徑、樁長的擬定1910.7基樁根數(shù)及平面布置1910.8 樁的平面布置

4、2010.9 樁基礎(chǔ)內(nèi)力的計算2010.10 樁基礎(chǔ)內(nèi)力驗算2510.11 配筋計算2611參考文獻29西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計（論文） I摘 要本工程為一跨徑為8m的簡支梁橋，該地區(qū)處于海河沖積平原上，地形平坦，地勢低平，地下水位埋深較淺，沿線分布了較多的粉砂、細砂、粉土。設(shè)計共分為兩個部分：第一部分為橋梁主梁設(shè)計部分，包括主梁設(shè)計尺寸、設(shè)計依據(jù)、主梁配筋計算、變形驗算；第二部分為橋梁基礎(chǔ)設(shè)計部分，包括基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)尺寸、內(nèi)力計算、及基礎(chǔ)的配筋計算、基礎(chǔ)整體的驗算。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 301.設(shè)計條件1.1 地形 該地區(qū)處于海河沖積平原上，地形平坦，地勢低平，地下水位埋

5、深較淺，沿線分布了較多的粉砂、細砂、粉土，均為地震可液化層，局部地段具有地震液化現(xiàn)象。沿線地層簡單，第四系地層廣泛發(fā)育，地層分布從上到下依次為人工堆積層、新近沉積層、上部陸相層、第一海相層、中上部陸相層、上部及中上部地層廣泛發(fā)育沉積有十幾米厚的軟土。1.2 氣候 該地區(qū)氣候?qū)儆谂瘻貛啙駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，部分地區(qū)受海洋氣候影響。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大風(fēng)頻繁，夏季炎熱多雨，雨量集中，秋季冷暖變化顯著。年平均氣溫12.20C，最冷月平均氣溫40C，七月平均氣溫26.40C。2.方案比選橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。任選三種作比較，從安全、功能、經(jīng)濟、美觀、施工、占地與工

6、期多方面比選，最終確定橋梁形式。橋梁設(shè)計原則1 適用性橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。2 舒適與安全性現(xiàn)代橋梁設(shè)計越來越強調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動與沖擊。整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。3 經(jīng)濟性設(shè)計的經(jīng)濟性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟性應(yīng)綜合發(fā)展遠景及將來的養(yǎng)護和維修等費用。4 先進性橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進工藝技術(shù)和施工機械、設(shè)備，以利于減少勞動強度，

7、加快施工進度，保證工程質(zhì)量和施工安全。5 美觀一座橋梁，尤其是坐落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。應(yīng)根據(jù)上述原則，對橋梁做出綜合評估。3. 主梁設(shè)計本設(shè)計經(jīng)方案比選后采用整體式混凝土簡支板橋。1依據(jù)規(guī)范及參考書目：城市道路設(shè)計規(guī)范（CJJ37-90）城市道路照明設(shè)計規(guī)范（CJJ45-91）公路工程技術(shù)標準（JTGB01-2003）公路路線設(shè)計規(guī)范（JTJ011-94）公路路基設(shè)計規(guī)范（JTJ013-95）公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTJ014-97）公路工程抗震設(shè)計規(guī)范（JTJ004-89）城市道路路基工

8、程施工及驗收規(guī)范（CJJ44-91）2. 幾何信息橋總長L = 7960 mm支承寬度b = 290 mm橋?qū)払 = 9500 mm 板厚度t = 500 mm圖1 主梁示意圖3荷載信息：汽20；掛100；人群荷載300kg/m2，每側(cè)欄桿、人行道重量的作用力分別為1.52KN/m和6.38KN/m設(shè)計安全等級： 三級；結(jié)構(gòu)重要系數(shù)：o = 0.9每米人群荷載= 3.00 kN/m；兩側(cè)欄桿自重= 1.87 kN/m4材料信息：混凝土強度等級： C30 = 20.1 MPa = 2.01 MPa = 13.8 MPa = 1.39 MPa Ec = 3.00104 MPa混凝土容重h = 24

9、.0 kN/m3 鋼筋砼容重s = 25.0 kN/m3鋼筋強度等級：HRB335 = 335 MPa = 280 MPa Es = 2.0105 MPa5. 計算跨徑及截面特性(1)計算跨徑 lo = min（l，1.05ln）l = L - b = 7960 - 300 = 7660 mmln = L - 2b = 7960 - 2300 = 7360 mmlo = min（7690，1.057360）= min（7660，7728） = 7660 mm(2) 主梁截面特性：截面積A = 3.16 慣性矩I = 0.176 4. 主梁內(nèi)力計算4.1 主梁內(nèi)力影響線4.2 主梁內(nèi)力計算（1）

10、恒載內(nèi)力計算主梁：= As = 3.1725.0 = 79.25 kN/m人行道：= ah10-625=125030010-625=9.375 kN/m欄桿：= 1.87 kN/m橋面鋪裝：=（c + h）B/210-624=（100+151）7000210-624=21.08 kN/m合計：=+=+=79.25+9.375+1.87+21.08=111.56 kN/m恒載作用下梁產(chǎn)生的內(nèi)力計算Mx = g lo /2 - g / 2Qx = g lo /2 - g 恒載作用下， = 0.0 m時，截面內(nèi)力如下：剪力Q =427.28 kN 彎矩M = 0.00 kNm恒載作用下， = lo

11、/ 4 = 1.92 m時，截面內(nèi)力如下：剪力Q = 213.64 kN 彎矩M = 631.67 kNm恒載作用下， = lo / 2 = 3.83 m時，截面內(nèi)力如下：剪力Q = 0.00 kN 彎矩M = 818.23 kNm（2）活載內(nèi)力計算采用直接加載求活載內(nèi)力，公式為：S = （1 + ）（miPiyi）S - 所求截面的彎矩或剪力； - 汽車荷載沖擊系數(shù)，據(jù)通規(guī)基頻公式：f = /2/lo2（EcIc/mc）1/2mc = G / glo - 結(jié)構(gòu)計算跨徑(m)；Ec - 結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（N/m2）；Ic - 結(jié)構(gòu)跨中截面慣矩（m4）；mc - 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（kg

12、/m）；G - 結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）；g - 重力加速度，g=9.81(m/s2)；f = 3.14/2/7.6923.01041060.02639.81/（73.29103）1/2= 8.64 HZ1.5 HZ f = 8.64 HZ 14.0 HZ，據(jù)通規(guī)4.3.2條： = 0.1767lnf - 0.0157 = 0.37 - 多車道橋涵的汽車荷載折減系數(shù)；本橋面為2車道，故 = 1.00；mi - 沿橋跨縱向與荷載位置對應(yīng)的橫向分布系數(shù)，整體式現(xiàn)澆板 mi=1.0；Pi - 車輛荷載的軸重或車道荷載；yi - 沿橋跨縱向與荷載位置對應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標值。（3）車道荷載（按通

13、規(guī)4.3.1條有關(guān)規(guī)定取值） 根據(jù)規(guī)范得汽20；掛100的車道荷載值如下： 車道荷載的均布荷載標準值為 qK 7.88 kN/m 車道荷載的集中荷載標準值為 PK 143.07 kN/m（4）跨中截面內(nèi)力計算根據(jù)跨中彎矩的影響線，求得汽車荷載作用下跨中彎矩為：M汽=（1+0.37）1.002（143.077.66/4+7.88/8）= 909.06 kNm根據(jù)跨中剪力的影響線，求得汽車荷載作用在半跨時，跨中剪力為：Q汽=（1+0.37）1.002（143.071.20.5+7.887.66）= 255.04kN根據(jù)跨中彎矩的影響線，求得人群荷載作用下跨中彎矩為：M人 = 3.00/8 = 22

14、.00 kNm根據(jù)跨中剪力的影響線，求得人群荷載作用在半跨時，跨中剪力為：Q人 = 3.007.66 = 2.87kN5支座截面內(nèi)力計算簡支梁支座截面：M汽 = M人 = 0.0 kNm根據(jù)支座剪力的影響線，求得汽車荷載作用下支座剪力為：Q汽 =（1+0.37）1.002（143.071.21+7.880.517.66）= 551.26 kN根據(jù)支座剪力的影響線，求得人群荷載作用下支座剪力為：Q人 = 3.000.517.66= 11.49 kN6內(nèi)力組合序號荷載類別支座彎矩跨中彎矩支座剪力跨中剪力恒載0.00818.23427.280.00車道荷載0.00909.06551.26255.04

15、人群荷載0.0022.0011.492.871.20.00981.88512.740.001.4（+）0.001303.48733.92361.07+0.002285.361246.66361.075正截面設(shè)計ho = t - as = 500 - 40 = 460 mm1求受壓區(qū)高度據(jù)公預(yù)規(guī)公式5.2.2-1：oMd = fcdb（ho - / 2）0.92285.36106 = 13.89000（460 - / 2）解得： = 43 mm由公預(yù)規(guī)表5.2.1查得：相對界限受壓區(qū)高度b = 0.56 / ho = 43 / 460 = 0.09 min = 0.22%，滿足要求。鋼筋實配面積

16、As=20347mm2(D1250)6斜截面設(shè)計1截面尺寸復(fù)核據(jù)公預(yù)規(guī)第5.2.9條規(guī)定：oVd = 0.91246.66 = 1121.99 kN 0.51bho= 0.519000460 = 11564.6 kN故：截面尺寸符合設(shè)計要求。2檢查是否需要根據(jù)計算配置彎起鋼筋據(jù)公預(yù)規(guī)第5.2.9條規(guī)定：oVd = 0.91246.66 = 1121.99 kN 20.25+0.54=2.5cm1.02cm (合格)支座總厚：2.5+1=3.5cm3、驗算支座偏轉(zhuǎn)情況支座的平均壓縮變形為：按照橋規(guī)還應(yīng)滿足計算梁端轉(zhuǎn)角：設(shè)恒載作用下，主梁處于水平狀態(tài)。 10基礎(chǔ)設(shè)計10.1 設(shè)計荷載汽車超20級，

17、掛120，人群荷載3.5。后臺填土高度為8.5米10.2 材料臺帽、耳墻、臺身和基礎(chǔ)（承臺）為20號鋼筋混凝土。；后臺及溜坡填土的；填土的內(nèi)摩擦角粘聚力。10.2基礎(chǔ)類型的選擇由于采用淺基礎(chǔ)的時候，其基礎(chǔ)深度不會超過5米，一般在3米左右，但是，此處地形在5米深度內(nèi)承載力很小，根本不能滿足橋臺穩(wěn)定性的要求，故在此處選擇樁基礎(chǔ)作為承臺基礎(chǔ)。另外，由于底下土層的極限摩阻力很下，不能滿足要求，此外，在距離地層表面13.8米的地方含有承載力很大的持力巖層，故在本地形時，柱樁基礎(chǔ)是最好的選擇。10.3荷載計算（1）上部構(gòu)造恒載反力及橋臺臺身、基礎(chǔ)上的土重計算，其值列表如下：恒載計算表序號計 算 式豎直力p

18、(KN)對基地中心軸 偏心距 e(m)彎矩M(KN.m)備注10.753.00.589.003.2-28.8彎矩正負值規(guī)定如下：逆時針方向取“-”號；順時針方向取“+”號。232.350.50.5814.12.7-38.0730.53.10.586.21.45-8.9940.5316.998203.88 1.45-295.8350.40.31.1830.290.65-0.1961.11.217.498184.690.65-120.0570.55.41.880.831.100.412.4481.45.40.8848.380.9-43.5491702.89 1.422418.10100.55.41

19、417642.61.85-1188.81111.54.2148705.60.000.00122238.080.39-872.8513211.140.39-82.3414上部構(gòu)造恒載427.280.6-283.37 各序號含義及承臺尺寸的設(shè)計見圖。10.4土壓力的計算土壓力按臺背豎直，；填土內(nèi)摩擦角，臺背（圬工）與填土間的外摩擦角計算；臺后填土為水平，。（1）臺后填土表面無活載時土壓力的計算臺后填土表面無活載時土壓力的計算臺后填土自重所引起的主動土壓力計算式為 式中：=17.00kN/；B為橋臺的有效寬度取8.5m；H為自基底至臺土表面的距離等于10m；為主動土壓力系數(shù) =0.246 所以 kN

20、其水平向的分力 離基礎(chǔ)底面的距離：對基底形心軸的彎矩為 在豎直方向的分力=257.63作用點離基底形心軸的距離：對基底形心軸的彎矩：（2）臺后填土表面有汽車荷載時由汽車荷載換算的等代均布土層厚度為：式中：為破壞棱體長度，對于臺背為豎直時，而 所以有m又因為在破壞棱體內(nèi)只能放一輛重車，因是2車道，故：則臺背在填土連同破壞棱體上車輛荷載作用下引起的土壓力為KN其水平向的分力 離基礎(chǔ)底面的距離：對基底形心軸的彎矩為 在豎直方向的分力=449.71作用點離基底形心軸的距離：對基底形心軸的彎矩：（3）臺后填土表面為掛車荷載時 由于，在該長度范圍內(nèi)掛車荷載的輪重為，換算的等代土層厚度為則土壓力為KN其水平

21、向的分力 離基礎(chǔ)底面的距離：對基底形心軸的彎矩為 在豎直方向的分力=435.70作用點離基底形心軸的距離：對基底形心軸的彎矩：（4）臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力在計算時，以基礎(chǔ)前側(cè)邊緣垂線作為假想臺背，土表面的傾斜度以溜坡坡度為1：1.5算得，則基礎(chǔ)邊緣至坡面的垂直距離為m，取為土的內(nèi)摩擦角35，主動土壓力系數(shù)為： 則主動土壓力為：在水平方向的分力 作用點離基礎(chǔ)底面的距離： 對基底形心軸的彎矩為 豎直方向的分力 作用點離基底形心軸的距離 對基底形心軸的彎矩為10.5 荷載組合荷載組合共分為五種情況1、 橋上有活載，后臺無汽車荷載2、 橋上有活載，后臺也有汽車荷載3、 橋上無活載，

22、后臺有汽車荷載4、 橋上無掛車，后臺有掛車5、 橋上有掛車，后臺無掛車 荷載組合匯總表 荷 載 組 合水平力（KN）豎直力（KN）彎矩（KN.m）一主要373.3518680.2-6001.29附加807.1518680.2-2313.99二主要488.6817831.79-4916.80附加922.4817831.79-1229.5三主要488.6817496.22-4749.01附加922.4817496.22-1061.71四462.8317488.07-4865.22五373.3518499.66-5892.97因此，可得第一種組合為最不利情況，應(yīng)進行驗算。10.6 樁徑、樁長的擬定本

23、方案采用就地鉆孔灌注鋼筋混凝土樁，樁身為實心斷面，鉆孔灌注樁設(shè)計直徑1.0m，以沖抓錘施工。另外，根據(jù)地質(zhì)條件及施工的需要，樁基礎(chǔ)采用低承臺基礎(chǔ)，樁為嵌言樁（柱樁），由于持力層深度的關(guān)系，樁長初步擬訂為14m，其中，深入持力層1.7m，滿足相關(guān)規(guī)范的要求。 10.7基樁根數(shù)及平面布置10.7.1樁的根數(shù)的估算 支承在基巖上或嵌入巖層中的單樁，其軸向受壓容許承載力，取決于樁底處巖石的強度和嵌入巖層的深度，鉆孔灌注樁單樁軸向受壓容許承載力按下式計算： p=()其中系數(shù)、值可在下表中選取條件C1C2良好的0.60.05一般的0.50.04較差的0.40.03鉆孔樁系數(shù)、值可降低20%采用。，h=1.

24、7m。所以，有： 3878.21kN考慮偏心荷載時各樁受力不均而適當增加樁數(shù)的經(jīng)驗系數(shù)，取 則 =1.1=5.1加上實際需要，初步擬訂采用6跟鉆孔灌注樁來滿足實際需要。10.7.2 樁的間距的確定 由于，通常鉆孔成孔的，支撐或嵌固在巖層的柱樁中心間距不得小于2.0倍的成孔直徑。即。另外，為了避免承臺邊緣距樁身過近而發(fā)生破裂，并考慮到樁頂位置允許的偏差，邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離，對樁徑小于或等于1.0m的樁不應(yīng)小于0.5倍的樁徑，且不小于0.25m，對大于1.0m的樁徑不應(yīng)小于0.3倍的樁徑并不小于0.5m。因此，在本設(shè)計中，設(shè)計樁徑為2.5m10.8 樁的平面布置樁數(shù)確定后，根據(jù)樁基受力情況選

25、用兩排樁樁基，其形式采用行列式，有利于施工，同時這種布置可以盡量使樁受力均勻，發(fā)揮每根樁的承載能力。樁群橫截面的重心與荷載合力作用點接近，橋墩樁基礎(chǔ)中基樁采取對稱布置，樁柱布置使蓋梁發(fā)生的正負彎矩接近，減少承臺所承受的彎曲應(yīng)力。樁的排列方式見下圖。10.9 樁基礎(chǔ)內(nèi)力的計算10.9.1 樁的計算寬度（為圓柱形） 因為有 其中 ， 所以有 =0.9m10.9.2 樁的變形系數(shù)a，；由于地面以下 自承臺底面之下4m只有一種土（角礫）所以，查表取m=60000 kN/m所以 樁在地面線以下深度h=14m，其計算長度則為：，故按彈性樁計算。10.9.3 樁頂剛度系數(shù)、值計算 由于 其中 ；h=14.0

26、m；由于為柱樁，所以有; ；按樁中心距計算面積,取，=4.91 = =1.85=1.502EI已知：查表得：；。所以有， =0.391EI =0.935EI10.9.4計算承臺底面原點o處位移、=617.42EI 0.422EI=2.532EI =60.391EI=2.346EI=60.346（EI）=5.504（EI）所以有， = =10.9.5 計算作用在每根樁頂上作用力、豎向力=1.26EI（1.25）=2457.68KN或3769.06KN。水平力=0.422EI-0.391EI=62.23kN彎矩0.935EI-0.391EI=180.77 KN.m校核：=6=373.38kN=37

27、3.35kNkN.m=6001.29kN.m=18680.22kN.m=18680.2kN10.9.6 計算地面處樁身彎矩、水平力及軸力 10.9.7 計算地面以下深度Z處樁身截面彎矩與水平壓應(yīng)力 由于有有樁身彎矩式中的無量綱系數(shù)，可以根據(jù)及與有關(guān)的表格查取。所以有，值的計算如下表：ZZ=h=0.000.0401.0000-180.77-180.770.160.140.1001.0009.88-180.77-170.890.320.240.1970.99819.46-180.41-160.950.640.440.3780.98637.34-178.24-140.900.950.640.5310.95952.45-173.36-120.911.270.840.6480.91464.01-165.22-101.211.591.040.7280.85371.91-154.20-82.292.061.340.7770.73576.75-132.87-56.122.381.540.7680.64575.86-116.60-40.743.172.040.6380.41063.02-74.12-11.103.812.440.4720.23946.62-43.203.424.763.040.2070.04120.45-7.4113.046.354.04-0.184-0.18