橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)前期報(bào)告

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)前期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：阜平城關(guān)大橋設(shè)計(jì)專業(yè)：土木工程（橋梁方向）學(xué)生信息：學(xué)號(hào) 074676、姓名 徐麗麗、班級(jí) 土木c072指導(dǎo)教師信息：姓名：周建賓、職稱：副教授報(bào)告提交日期：2010-3-301.前期工作1.1 搜集資料阜平城關(guān)大橋位于長(zhǎng)城嶺阜平公路阜平縣城關(guān)，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(kù)，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(zhì)組成主要為卵石較大的層麻巖，花崗巖，石質(zhì)堅(jiān)硬，空隙間有砂和礫石填充。表層植物根系發(fā)達(dá)，有漏漿掉塊。較深的地質(zhì)組成為片麻巖，石質(zhì)堅(jiān)硬，裂縫發(fā)育

2、，碎塊狀。場(chǎng)地地層分布較穩(wěn)定，土質(zhì)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：二級(jí)公路。橋面凈空：凈9+21.5人行道。設(shè)計(jì)荷載：公路級(jí)。1.2 確定設(shè)計(jì)過程1）分析水文地質(zhì)資料，氣象資料等2）初步確定橋梁方案，進(jìn)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(jié)構(gòu)造型及尺寸6）上部結(jié)構(gòu)計(jì)算（包括恒載和活載等）7）下部結(jié)構(gòu)粗略計(jì)算8）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配筋計(jì)算9）使用階段和施工階段的強(qiáng)度剛度驗(yàn)算10）繪制施工圖，包括總體布置圖，主梁鋼筋（普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋）布置圖，下部結(jié)構(gòu)一般布置圖11）編寫設(shè)計(jì)計(jì)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(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋簡(jiǎn)支梁橋,是梁式橋中應(yīng)用最早，使用最廣泛的一種橋型，屬于靜定結(jié)構(gòu)。體系溫變、混凝土收縮徐變、張拉預(yù)應(yīng)力等均不會(huì)在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力。簡(jiǎn)支梁橋受力明確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，結(jié)構(gòu)內(nèi)力系受外力影響，能適應(yīng)在地質(zhì)較差的橋位上建橋。.在多孔簡(jiǎn)支梁橋中，由于各跨經(jīng)結(jié)構(gòu)尺寸統(tǒng)一，其結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計(jì)成系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。有利于組織大規(guī)模的工廠預(yù)制生產(chǎn)并用現(xiàn)代化起重設(shè)備，進(jìn)行安裝，簡(jiǎn)化施工管理工作，降低施工費(fèi)用。裝配式的施工方法可以節(jié)省大量模板，并且上下部結(jié)構(gòu)可同時(shí)施工，顯著加快建橋速度縮短工期。.在簡(jiǎn)支梁橋中，因相鄰各單獨(dú)受力，橋墩上常設(shè)置相鄰簡(jiǎn)支梁的支座

4、，相應(yīng)可以增加墩的寬度。預(yù)應(yīng)力后張法施工，技術(shù)先進(jìn)，工藝要求嚴(yán)格；跨度適中，工期較短，施工安全預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸不便；行車不夠平順，行車的質(zhì)量較差。為減少伸縮縫裝置，改善行車平整舒適，國(guó)內(nèi)目前常采用橋面連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋。1.3.2拱式橋拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋（拱圈橫截面設(shè)計(jì)成分離形式時(shí)稱為拱肋）。拱結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺(tái)將承受水平推力，同時(shí)，根據(jù)作用力和反作用力原理，墩臺(tái)向拱圈（或拱肋）提供一對(duì)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(jiǎn)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(jié)構(gòu)已受壓為主，通?？捎媚芰?qiáng)的圬工材料和鋼筋混凝土等來建造。為了確保拱橋的安全，下部結(jié)構(gòu)和地基（特別是橋臺(tái)）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(xiǎn)性要遠(yuǎn)大于梁式橋。拱橋缺點(diǎn)在于，它自重較大，相應(yīng)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(fù)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(jié)構(gòu)體系比較，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)t梁常成為最

6、佳的橋型方案。預(yù)應(yīng)力混凝土充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，具有可靠強(qiáng)度、剛度以及抗裂性能；結(jié)構(gòu)在車輛運(yùn)營(yíng)中噪音小，維修工作量小；其施工方法已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)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(dòng)支座時(shí)，連續(xù)長(zhǎng)度可增大；溫度、混凝土收縮徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力較小；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(duì)活載產(chǎn)生的動(dòng)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(shí)有可能發(fā)生內(nèi)力重分布，提高梁部結(jié)構(gòu)的承載力；除動(dòng)墩外，連續(xù)梁的橋墩及基礎(chǔ)尺寸都可以做得小些；加以考慮畢業(yè)設(shè)計(jì)練兵的性質(zhì)，在此選用第一方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)t梁做為推薦方案。2橋梁設(shè)計(jì)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(shè)對(duì)當(dāng)?shù)卣?、?jīng)濟(jì)、國(guó)防等都具有重要意義。因此，橋梁工程的設(shè)計(jì)應(yīng)符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的要求，同時(shí)應(yīng)滿足美觀、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。橋梁建設(shè)應(yīng)遵循的各項(xiàng)原則分述如下：1) 技術(shù)先進(jìn)在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新材料和新工藝，認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，充分加以利用。另外，對(duì)于考慮實(shí)際情況而進(jìn)行的技術(shù)革新和創(chuàng)造，必須在保證工程質(zhì)量及安全的情況下，盡量以降低工程造價(jià)、減少材料消耗，加快施工進(jìn)度為目的。2) 安全可靠所設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面應(yīng)有足夠的安全儲(chǔ)備；防撞欄桿應(yīng)具有足夠的高度和

8、強(qiáng)度，人與車流之間應(yīng)做好防護(hù)欄，防止車輛撞入人行道或撞壞欄干而落到橋下；對(duì)于交通繁忙的橋梁，應(yīng)設(shè)計(jì)好照明設(shè)施，并有明確的交通標(biāo)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(duì)于修建在地震區(qū)的橋梁，應(yīng)按抗震要求采取防震措施；對(duì)于河床易變遷的河道，應(yīng)設(shè)計(jì)好導(dǎo)流設(shè)施，防止橋梁基礎(chǔ)底部被過度沖刷；對(duì)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(shí)設(shè)置防撞構(gòu)筑物等。3) 適用耐久應(yīng)保證橋梁在100年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)正常適用；橋面寬度能滿足當(dāng)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(jié)構(gòu)在通過設(shè)計(jì)荷載時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)過大的變形和過寬的裂縫；應(yīng)考慮不同的環(huán)境類別對(duì)橋梁耐久性的影響，在選擇

9、材料、保護(hù)層厚度、阻銹等方面滿足耐久性的要求，橋跨結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jì)橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則；經(jīng)濟(jì)的橋型應(yīng)該是造價(jià)和使用年限內(nèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合最省的橋型，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮維修的方便和維修費(fèi)用少，維修時(shí)盡可能不中斷交通，或中斷交通的時(shí)間最短；所選擇的橋位應(yīng)是地質(zhì)、水文條件好，橋梁長(zhǎng)度也較短；橋位應(yīng)考慮建在能縮短河道兩岸的運(yùn)距、促進(jìn)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生最大的效益，對(duì)于過橋收費(fèi)的橋梁應(yīng)能吸引更多的車輛通過，達(dá)到盡可能快

10、回收投資的目的。5) 美觀一座橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，而且這種外形從任何角度看都應(yīng)該是優(yōu)美的，結(jié)構(gòu)布置必須精煉，并在空間有和諧的比例。橋型應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，城市橋梁和游覽地區(qū)的橋梁可較多地考慮建筑藝術(shù)上的要求。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，結(jié)構(gòu)細(xì)部的美學(xué)處理也十分重要，另外，施工質(zhì)量對(duì)橋梁美觀也有重大影響。6) 環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展橋梁設(shè)計(jì)必須考慮環(huán)境保護(hù)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(yīng)從橋位選擇、橋跨布置、基礎(chǔ)方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設(shè)計(jì)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(cè)保護(hù)體系，將不利影響減至最小。3設(shè)計(jì)的目的

11、與意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是我們四年所學(xué)專業(yè)知識(shí)的綜合素質(zhì)訓(xùn)練，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們可以將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，為以后的工作、學(xué)習(xí)積累更多的經(jīng)驗(yàn)，打下良好的基礎(chǔ)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們通過方案設(shè)計(jì)、方案比選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)以及最終的資料整理，對(duì)以往的知識(shí)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，將以前所學(xué)的比較零散的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化的梳理，讓這些知識(shí)形成脈絡(luò)清晰，結(jié)構(gòu)層次分明的系統(tǒng)，儲(chǔ)存在我們的頭腦當(dāng)中。同時(shí)在計(jì)算過程中，合理運(yùn)用各種計(jì)算工具輔助計(jì)算，使計(jì)算工作量大為簡(jiǎn)化，而且也更加熟練了這些計(jì)算工具的運(yùn)用。二文獻(xiàn)綜述橋梁在現(xiàn)代交通運(yùn)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(guó)家經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、特別是在現(xiàn)代高等級(jí)公路以及城市高架道路的修建中，橋梁建設(shè)不僅規(guī)模巨大，其造型更是一道靚麗的風(fēng)景。四通八達(dá)的交通對(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)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(shè)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(jí)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(guān)鍵。在國(guó)防上，橋梁是交通運(yùn)輸?shù)难屎恚谛枰叨瓤焖?、機(jī)動(dòng)的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中具有非常重要的地位。此外，為了保證已有公路的暢通運(yùn)

13、營(yíng)，橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修工作也十分重要。在古代，我國(guó)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(guó)古代勞動(dòng)人民的智慧和創(chuàng)新，又為世界橋梁建設(shè)的發(fā)展做出了不朽的貢獻(xiàn)。縱觀國(guó)外橋梁建筑演變的歷史，早在羅馬時(shí)代，歐洲的石拱橋藝術(shù)已在世界橋梁史上譜寫過光輝的篇章，特別是在18世紀(jì)工業(yè)革命以后，橋梁建筑技術(shù)得到了空前發(fā)展。1855年法國(guó)已經(jīng)開始建造了第一批應(yīng)用水泥砂漿砌筑的石拱橋；大約187

14、0年，德國(guó)建成了第一批采用硅酸鹽水泥的混凝土拱橋；1873年法國(guó)創(chuàng)建了第一座鋼筋混凝土拱橋，由于其在跨越能力、結(jié)構(gòu)體系、主拱圈截面形式等方面的優(yōu)勢(shì)，很快得到了廣泛應(yīng)用；1928年以后法國(guó)和德國(guó)開始修建預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，并得到了迅速發(fā)展。相對(duì)而言，中國(guó)現(xiàn)代橋梁的發(fā)展遠(yuǎn)滯后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家.近代國(guó)內(nèi)生產(chǎn)力的落后直接導(dǎo)致了我國(guó)橋梁建設(shè)的滯后，一直到建國(guó)后我國(guó)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(shè)，其用料省、造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便、外形美觀，全國(guó)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(shù)上，出現(xiàn)了有支架施工、無支架施工和轉(zhuǎn)體施工法。此外，修建了多座鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)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(zhǎng)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(jì)南黃河公路大橋、天津永和大橋等特色鮮明、技術(shù)先進(jìn)、跨徑較大的特大橋。施工技術(shù)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(chǔ)形式也出現(xiàn)多樣化：明挖基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基

16、礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)等。1928年法國(guó)工程師弗萊西奈經(jīng)過20年研究終于使混凝土技術(shù)付諸實(shí)現(xiàn)，開創(chuàng)了橋梁建設(shè)的新局面。西德最早采用全懸臂法建造預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的頂推施工法，其施工安全、設(shè)備簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低，促進(jìn)了連續(xù)橋梁建設(shè)的發(fā)展。隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)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?jiǎng)澐譃榱菏綐颉⒐笆綐?、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(jié)構(gòu)。由于外力(恒載和活載)的作

17、用方向與承重結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，故與同樣跨徑的其它結(jié)構(gòu)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(yù)制裝配式的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋。這種梁橋的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，對(duì)地基承載能力的要求也不高，但其常用跨徑在25m以下。當(dāng)跨度較大時(shí)，為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)約的目的，可根據(jù)地質(zhì)條件等修建懸臂式或連續(xù)式的梁橋。對(duì)于很大的跨徑，以及對(duì)于承受很大荷載的特大橋梁也可以修建使用高強(qiáng)度材料的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。2) 拱式橋拱式橋的主要特點(diǎn)是在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺(tái)將承受水平推力。其承重結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gè)非常的大的特點(diǎn)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(jì)合理的，也符合我國(guó)節(jié)約進(jìn)程的發(fā)展。3) 剛架橋剛架橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁或板和立柱或豎墻整體結(jié)合在一起形成的剛架結(jié)構(gòu)。梁和柱的連結(jié)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(duì)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(diǎn)，剛架橋跨中的建筑高度就可以做得較小。剛架橋的缺點(diǎn)是施工比較困難，如用普通鋼筋混凝土修建，梁柱剛結(jié)處較易裂縫。4) 懸索橋懸索橋是用懸掛在兩邊塔架上的強(qiáng)大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)整體的剛度差，通常就需要在兩岸橋臺(tái)的后方修筑非常巨大穩(wěn)固的錨錠結(jié)構(gòu)。5) 組合式根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)