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1、本科毕业设计前期报告毕业设计题目：阜平城关大桥设计专业：土木工程（桥梁方向）学生信息：学号 074676、姓名 徐丽丽、班级 土木C072指导教师信息：姓名：周建宾、职称：副教授报告提交日期：2010-3-301.前期工作1.1 搜集资料阜平城关大桥位于长城岭阜平公路阜平县城关，地形为山区，跨越大沙河。大沙河发源于山西境内，下游有王快水库，回流潴龙河入白洋淀，后入海河。此桥位于大沙河上游，河床狭窄，河道弯曲。桥位最高洪水水位254.5m。大沙河河床地层地质组成主要为卵石较大的层麻岩，花岗岩，石质坚硬，空隙间有砂和砾石填充。表层植物根系发达，有漏浆掉块。较深的地质组成为片麻岩，石质坚硬，裂缝发育
2、，碎块状。场地地层分布较稳定，土质较均匀，但是存在地震断层，地震烈度为7度，无地震液化现象。设计标准：二级公路。桥面净空：净9+21.5人行道。设计荷载：公路级。1.2 确定设计过程1）分析水文地质资料，气象资料等2）初步确定桥梁方案，进行拟定必选方案3）确定桥梁最终桥型及横断面4）合理确定桥梁的总体布置，桥梁分孔5）初拟桥梁上下部结构造型及尺寸6）上部结构计算（包括恒载和活载等）7）下部结构粗略计算8）结构设计及配筋计算9）使用阶段和施工阶段的强度刚度验算10）绘制施工图，包括总体布置图，主梁钢筋（普通钢筋和预应力筋）布置图，下部结构一般布置图11）编写设计计算说明书1.3 方案比选可以初步
3、的选定以下两种桥型：1.3.1装配式预应力钢筋混凝土简支梁桥简支梁桥,是梁式桥中应用最早，使用最广泛的一种桥型，属于静定结构。体系温变、混凝土收缩徐变、张拉预应力等均不会在梁中产生附加内力。简支梁桥受力明确，结构简单，施工方便，结构内力系受外力影响，能适应在地质较差的桥位上建桥。.在多孔简支梁桥中，由于各跨经结构尺寸统一，其结构尺寸易于设计成系列化，标准化。有利于组织大规模的工厂预制生产并用现代化起重设备，进行安装，简化施工管理工作，降低施工费用。装配式的施工方法可以节省大量模板，并且上下部结构可同时施工，显著加快建桥速度缩短工期。.在简支梁桥中，因相邻各单独受力，桥墩上常设置相邻简支梁的支座
4、，相应可以增加墩的宽度。预应力后张法施工，技术先进，工艺要求严格；跨度适中，工期较短，施工安全预制构件运输不便；行车不够平顺，行车的质量较差。为减少伸缩缝装置，改善行车平整舒适，国内目前常采用桥面连续的预应力混凝土简支梁桥。1.3.2拱式桥拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋（拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋）。拱结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，同时，根据作用力和反作用力原理，墩台向拱圈（或拱肋）提供一对水平反力，这种水平反力将大大抵消在拱圈（或拱肋）内由荷载所引起的弯矩，如在均布荷载q的作用下，简直梁的跨中弯矩为qL2/8，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何
5、截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力和变形都要小得多，鉴于拱桥的承重结构已受压为主，通常可用能力强的圬工材料和钢筋混凝土等来建造。为了确保拱桥的安全，下部结构和地基（特别是桥台）必须能经受住很大的水平推力作用。此外，与梁式桥不同，由于拱圈（或拱肋）在合拢前自身不能维持平衡，因而拱桥在施工过程中的难度和危险性要远大于梁式桥。拱桥缺点在于，它自重较大，相应水平推力比较大，由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥，需要采取比较复杂的措施。1.3.2方案选择介于在40200m的跨径范围内，与其它结构体系比较，预应力混凝土连续T梁常成为最
6、佳的桥型方案。预应力混凝土充分发挥了高强材料的特性，具有可靠强度、刚度以及抗裂性能；结构在车辆运营中噪音小，维修工作量小；其施工方法已达到相当先进的水平，工期短效益明显；伸缩缝少，行车舒适，满足高速行车的要求；用滑动支座时，连续长度可增大；温度、混凝土收缩徐变产生的附加内力较小；全桥有较好的抗震性能；连续梁内力的分布较合理，其刚度大，对活载产生的动力影响较小；混凝土收缩徐变引起的变形也是最小的；连续梁超载时有可能发生内力重分布，提高梁部结构的承载力；除动墩外，连续梁的桥墩及基础尺寸都可以做得小些；加以考虑毕业设计练兵的性质，在此选用第一方案预应力混凝土连续T梁做为推荐方案。2桥梁设计的原则桥梁
7、是公路、铁路和城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。因此，桥梁工程的设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，同时应满足美观、环境保护和可持续发展的要求。桥梁建设应遵循的各项原则分述如下：1) 技术先进在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，认真学习国内外的先进技术，充分加以利用。另外，对于考虑实际情况而进行的技术革新和创造，必须在保证工程质量及安全的情况下，尽量以降低工程造价、减少材料消耗，加快施工进度为目的。2) 安全可靠所设计的桥梁结构在强度和稳定性方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应具有足够的高度和
8、强度，人与车流之间应做好防护栏，防止车辆撞入人行道或撞坏栏干而落到桥下；对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁基础底部被过度冲刷；对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构筑物等。3) 适用耐久应保证桥梁在100年的设计基准期内正常适用；桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量（包括行人通行）；桥梁结构在通过设计荷载时不应出现过大的变形和过宽的裂缝；应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响，在选择
9、材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求，桥跨结构的下面有利于泄洪、通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥）；桥梁的两端方便车辆的进入和疏散，不致产生交通堵塞现象；考虑综合利用，方便各种管线（水、电气、通信等）的搭载4) 经济桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短；所选择的桥位应是地质、水文条件好，桥梁长度也较短；桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距、促进该地区的经济发展，产生最大的效益，对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车辆通过，达到尽可能快
10、回收投资的目的。5) 美观一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的，结构布置必须精炼，并在空间有和谐的比例。桥型应与周围环境相协调，城市桥梁和游览地区的桥梁可较多地考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理也十分重要，另外，施工质量对桥梁美观也有重大影响。6) 环境保护和可持续发展桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪声等几方面，应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。3设计的目的
11、与意义毕业设计是大学四年的学习中最重要的一个环节，是我们四年所学专业知识的综合素质训练，通过毕业设计，我们可以将所学的理论知识应用于实践，为以后的工作、学习积累更多的经验，打下良好的基础。在毕业设计中，我们通过方案设计、方案比选、结构设计、施工图设计以及最终的资料整理，对以往的知识进行查漏补缺，将以前所学的比较零散的知识进行系统化的梳理，让这些知识形成脉络清晰，结构层次分明的系统，储存在我们的头脑当中。同时在计算过程中，合理运用各种计算工具辅助计算，使计算工作量大为简化，而且也更加熟练了这些计算工具的运用。二文献综述桥梁在现代交通运输事业中，发挥着巨大的作用。作为跨越各种障碍（如河流、沟谷或其
12、他线路等）的一种建筑形式，桥梁是陆路交通中的重要组成部分，在国家经济、国防建设、特别是在现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁建设不仅规模巨大，其造型更是一道靓丽的风景。四通八达的交通对于发展国民经济，促进文化交流等方面都具有非常重要的作用，而桥梁在交通事业中有着重要的地位。在铁路、公路、城市和农村道路交通以及水利等建设中，为了跨越各种障碍必须修建各种类型的桥梁与涵洞。在现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁不仅在工程规模上十分巨大，而且也往往是保证全线早日通车的关键。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动的现代战争中具有非常重要的地位。此外，为了保证已有公路的畅通运
13、营，桥梁的养护与维修工作也十分重要。在古代，我国就已经修建各种桥梁，不仅数量巨大，而且桥梁类型也非常丰富浮桥、梁桥、竹藤吊桥、石拱桥，几乎包含了现代桥梁的所有形式。四川泸定大渡河铁索桥、灌县安澜竹索桥、福建泉州万安桥、福建漳州虎渡桥、赵县赵州桥、北京卢沟桥、苏州枫桥、广东潮安湘子桥，一座座古代经典桥梁既体现了我国古代劳动人民的智慧和创新，又为世界桥梁建设的发展做出了不朽的贡献。纵观国外桥梁建筑演变的历史，早在罗马时代，欧洲的石拱桥艺术已在世界桥梁史上谱写过光辉的篇章，特别是在18世纪工业革命以后，桥梁建筑技术得到了空前发展。1855年法国已经开始建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的石拱桥；大约187
14、0年，德国建成了第一批采用硅酸盐水泥的混凝土拱桥；1873年法国创建了第一座钢筋混凝土拱桥，由于其在跨越能力、结构体系、主拱圈截面形式等方面的优势，很快得到了广泛应用；1928年以后法国和德国开始修建预应力混凝土桥梁，并得到了迅速发展。相对而言，中国现代桥梁的发展远滞后于西方发达国家.近代国内生产力的落后直接导致了我国桥梁建设的滞后，一直到建国后我国桥梁事业的发展才展开了新的篇章。建筑形式多样化，梁桥、拱桥、吊桥、斜拉桥等形式多种多样。特别是拱桥的建设，其用料省、造价低、施工简便、外形美观，全国各地创建了各具特色的拱式桥梁：山东的两铰平板桥、河南的双曲拱桥、山西与甘肃的扁壳拱、广东的悬砌拱、广
15、西的薄壳石拱、湖南的圬工箱形拱和石砌肋板拱等，江浙一带出现了钢筋混凝土桁架拱桥和刚架拱桥。在拱桥的施工技术上，出现了有支架施工、无支架施工和转体施工法。此外，修建了多座钢筋混凝土与预应力混凝土简支梁桥、T型刚架桥、连续梁桥、悬臂梁桥、吊桥和斜拉桥；建成了洛阳黄河公路大桥、重庆长江大桥、包头黄河大桥、柳州第二公路大桥、广东东莞中堂大桥、湖北沙洋大桥、湖南常德大桥、四川云阳汤溪河桥、上海松江新五桥、上海松江泖港桥、济南黄河公路大桥、天津永和大桥等特色鲜明、技术先进、跨径较大的特大桥。施工技术也出现了悬臂浇筑、悬臂拼装、顶推法、悬臂法等多种施工工艺。桥梁基础形式也出现多样化：明挖基础、桩基础、沉井基
16、础、管柱基础、钻孔灌注桩基础等。1928年法国工程师弗莱西奈经过20年研究终于使混凝土技术付诸实现，开创了桥梁建设的新局面。西德最早采用全悬臂法建造预应力混凝土桥梁，先后用此法在莱茵河上建造了沃伦姆斯桥、本道尔夫桥；西德雷翁哈教授创造了预应力混凝土梁桥的顶推施工法，其施工安全、设备简单、工程造价低，促进了连续桥梁建设的发展。随着人类社会的不断进步和科学技术的不断发展，桥梁的形式也呈现出百花齐放的姿态。各种各样的桥梁形式，不断地涌现。按桥梁的受力形式主要划分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥和组合式桥等五种形式。 1) 梁式桥梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力(恒载和活载)的作
17、用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其它结构体系相比，梁内所产生的弯矩最大，通常需用抗弯性能较好的材料来建造。为了节约大量的钢材和木料，目前，在公路上主要采用预制装配式的钢筋混凝土简支梁桥。这种梁桥的结构简单，施工方便，对地基承载能力的要求也不高，但其常用跨径在25m以下。当跨度较大时，为了达到经济节约的目的，可根据地质条件等修建悬臂式或连续式的梁桥。对于很大的跨径，以及对于承受很大荷载的特大桥梁也可以修建使用高强度材料的预应力混凝土梁桥。2) 拱式桥拱式桥的主要特点是在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。其承重结构主要是拱圈或拱肋。由于水平推力的存在，将显著抵消荷载所引起在拱
18、圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此，与相同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小得多。由于水平推力的作用，拱桥的承重结构以受压为主，通常采用抗压性能较好的圬工材料(如砖、石、混凝土)和钢筋混凝土等来建造。拱桥的一个非常的大的特点就是跨越能力很大，外形也较美观。更为重要的是，拱桥可以使用石材作为建筑材料修建石拱桥。因此，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的，也符合我国节约进程的发展。3) 刚架桥刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起形成的刚架结构。梁和柱的连结处具有很大的刚性。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。因此，对于同样的跨
19、径，在相同的荷载作用下，刚架桥的跨中正弯矩要比一般梁桥的小。根据这一特点，刚架桥跨中的建筑高度就可以做得较小。刚架桥的缺点是施工比较困难，如用普通钢筋混凝土修建，梁柱刚结处较易裂缝。4) 悬索桥悬索桥是用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。在竖向荷载的作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力。但是，悬索桥的自重较轻，结构整体的刚度差，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大稳固的锚锭结构。5) 组合式根据结构的受力特点，由几个不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥。桥梁形式的百花齐放也带来了施工技术的不断革新、发展。这些施工的方法各个不同，针对不同的桥梁形式，结合当地的施工条件因地制宜，
20、不仅节约了材料，更加充分发挥了当地的特点。在拱桥的施工技术方面，除了有支架施工外，对于大跨径拱桥，目前已广泛采用无支架施工，而且在四川、贵州和湖南等省已采用转体法分别建成了跨径为70m的肋拱桥、80m的双曲拱桥和40m的刚架拱桥等。近年来，随着缆索吊装技术的发展，起重能力的增大，为了提高拱桥在无支架吊装中构件的稳定性和增强主拱的整体性，对于较大跨径的拱桥已有利地采用薄壁箱形拱桥来取代双曲拱桥。参考文献1、 范立础 桥梁工程 北京：人民交通出版社，20012、 邵旭东，桥梁工程（2005），人民交通出版社，20053、 姚玲森，桥梁工程(第二版)，北京:人民交通出版社出版，2008; 4、 范立础.预应力混凝土连续梁桥.北京：人民交通出版社，19885、 公路桥梁施工技术规范. 北京,人民交通出版社，2005.11; 6、 易建国，混凝土简支梁（板）桥，人民交通出版社7、 胡兆同，桥梁通用构造及简支梁桥，人民交通出版社8、 叶见曙.结构设计原理， 人民交通出版社，2005 9、 郭键. 城市标志性桥梁设计原则和桥梁加固的技术途径. 科技信息, 2007, (19)10、 汪昌宁. 城市桥梁工程建设的环保与景观探讨. 工程建设与档案, 2005, (04)
