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1、桥梁工程毕业设计讲座郑大为/辽宁工程技术大学/2011年2月20日,目录,毕业设计的目的是使学生学会如何综合运用已学到的理论与实践知识，解决中等复杂程度桥梁工程中的规划、设计以及施工方案等方面的问题。培养学生初步具有工程师的基本技能。为此，学生必须在以下几个方面受到综合的训练和提高：1、系统地巩固和加深已学到的理论知识和桥梁实习所取得的经验；2、遵循国家的建设方针，按照“规范”、“准则”的具体规定，使用设计手册等参考书进行设计的独立工作能力；,3、提高桥梁结构分析计算的能力；4、提高桥梁工程制图的基本技能；5、培养阅读文献、利用资料进行科研的能力；6、了解桥梁设计的整个过程和全部内容；7、掌握
2、设计文件的编制方法；8、熟悉与设计有关的各种设计依据、标准设计并了解有关设计参考资料。,桥梁设计由说明书、设计图表、施工方案及设计概算四部分组成，是报送主管部门审批的文件。主要内容是根据批准的计划任务书的要求，通过勘测选定桥位，拟定桥梁结构型式和初步尺寸，进行方案比较，提出推荐方案。说明其特点，并提出概算造价。鉴于学生在学习有关课程的同时都作过课程作业或课程设计，又由于时间的关系，所以学生的毕业设计的重点放在桥梁初步设计。学生根据“毕业设计任务书”的要求和条件，要求学生完成以下几方面的设计内容：,1、确定桥梁结构型式、总体布置；2、确定建桥材料的类型及种类；3、确定上部、下部结构控制截面结构尺
3、寸。,1、计算上、下部结构的成桥阶段内力；2、进行主跨控制截面配筋计算，验算其强度、刚度、应力；3、进行下部结构配筋计算、承载力计算；4、进行支座的选择及计算；5、施工方案设计 6、编制工程概算说明书；,1、编制桥梁设计计算说明书；2、绘制桥梁设计图纸。,在通过桥涵水文计算，确定桥梁总跨径以后，就要着手选择合理的桥梁结构型式。学生可根据本人“设计任务书”的要求和条件，首先提出2至3种可行的桥型方案（包括上、下部结构），然后按下述步骤对每一桥型进行规划考虑：（1）桥梁分孔；（2）确定桥下通航净空和桥面标高；（3）合理选择基础型式；（4）桥头接线及纵坡；（5）材料选用；（6）绘制桥型比较方案草图；
4、（7）综合分析每一方案的优缺点，确定最终方案,影响分孔的因素对于大、中型桥梁、分孔问题是设计中最基本、最复杂的问题之一，必须进行深入全面的分析，才能得到比较完善的方案。（1）必须满足排洪和通航的要求；（2）从地质情况考虑，分孔后各桥墩所处位置的优劣；（3）从施工条件考虑，同一图式中不宜用多种跨径，且不宜选用太大跨径；（4）宜尽量选用标准跨径；（5）当采用不等跨方案时，跨度变化不宜太多，并适当安排各跨的比例，以求受力合理及美观；（6）从建桥材料及结构型式来考虑跨度的大小，在分孔时，可利用“经济跨径”作参考。,（1）应该尽量就地取材；（2）所选材料应与选用的结构型式和跨越能力相配合；（3）综合考虑
5、施工（工厂预制或就地施工等）、养护、美观等各方面的条件。,（1）为了使结构图式经济合理，必须很好熟悉各种桥跨结构的力学和构造特点及其适用范围；（2）从地质情况来考虑选用合理的墩、台型式及上部结构型式（静定、超静定、有推力、无推力）；（3）从建筑高度、跨越能力、所需材料等方面来考虑；（4）考虑施工方法和施工能力；（5）满足通航或通车的要求；（6）注意桥型美观，尽量与周围环境协调；（7）其他特殊要求，如引进新技术、新工艺等。,在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸(如梁高，翼缘宽度等)，其余的细部尺寸(如箱梁的顶板厚度、底板厚度、腹板厚度、加腋尺寸等)尚未最后决定。细部尺寸的确定可参考已建成
6、的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计。,设计时要考虑以下几方面因素：(1)受力。如：在梁式体系中截面主要受弯，其上下缘承受拉、压力而腹板承受剪力。因此顶板和底板的厚度应由拉、压应力控制，腹板厚度由剪应力控制。T梁的翼缘板和箱梁的顶板除了作为主梁的一部分承受纵向弯矩外，还起桥面板的作用，承受横向弯矩，这部分尺寸必需先定下来，以免到最后加大返工工作量。因此，在梁式体系中计算内容的第一部分，就是桥面板的计算。,(2)构造，有时截面尺寸不是受力控制而是构造控制。如钢筋混凝土梁的受拉区，混凝土不受力，仅起保护钢筋的作用，此时构件的尺寸在混凝土满足规范要求的保
7、护层厚度的前提下尽量取小值，以减小构件自重；预应力混凝土简支T梁或箱梁的顶、底板，腹板厚度除了应满足受力要求外还应考虑预应力管道的布置要求，采用什么预应力体系，管道外径尺寸多大，如果需要多排或多列布置则考虑排、列间距后再加上外面普通钢筋和混凝土保护层即为构造要求的板厚，在预应力筋锚固截面还需考虑锚垫板的尺寸大小及锚头所占的最小尺寸等。,(3)施工，不同的施工方法对截面尺寸的要求也不相同。如采用整体浇筑施工法，则要求一定的构造厚度，以适应混凝土的浇捣，而采用滑模施工法的构件尺寸在满足结构受力和管道钢筋布置的条件下有可能进一步减少。,（1）内力计算（主、横梁和行车道板）1、桥梁作用及其组合 作用种
8、类、本设计中的作用组合 2、恒载内力计算 恒载内力包括自重内力和后期恒载内力(如桥面铺装、人行道、防撞栏杆、灯柱等)两部分。3、活载内力计算 荷载横向分布系数计算(杠杆法、刚性横梁法、铰接板法），控制截面的内力计算，附加内力计算，结构次内力计算等。,（2）配筋设计 估算预应力筋的面积、估算普通钢筋的面积、布置预应力钢束、计算预应力筋的有效预应力、控制截面正截面承载能力极限状态计算；斜截面承载力验算；正常使用极限状态计算；应力验算；抗裂性验算；主梁变形计算；局部承压计算等。,下部结构包括桥墩、桥台和基础。它们的设计与上部结构设计一样也由类型选择（桩柱式桥墩、轻型桥台）、尺寸拟定、内力计算、强度验
9、算、稳定性验算及抗震验算等几部分组成，钢筋混凝土和预应力混凝土墩台还应进行配筋设计。,(1)桩柱式桥墩设计包括：1、主要材料选用 2、截面尺寸拟定 3、盖梁内力计算及配筋设计 4、墩柱的内力计算、配筋设计及强度验算 5、桩基的设计（桩长估算、配筋设计、单桩承载力验算等）,梁桥轻型桥台设计主要包括：1、桥台类型及主要材料的选择 2、桥台一般构造尺寸的拟定 3、构造结构内力计算：a、台帽计算 b、台墙计算 c、背墙计算 d、耳墙计算 4、桥台基础设计计算,板式橡胶支座的设计与计算包括确定支座尺寸、验算支座受压偏转情况以及验算支座的抗滑稳定性。,这部分设计工作主要培养学生正确认识设计与施工的关系。设
10、计时必须考虑施工的可行，对于有结构体系转换的桥梁更为重要。结构内力与施工工序有关。必须认真考虑。要画出典型的主桥和一个桥墩的施工方法示意图。在施工方法中主要应考虑的问题有：（1）确定主要工序的施工方法；（2）主要机具设备及使用的时间；（3）根据施工期限安排，拟定概略施工进度图；（4）合理安排劳动力。,（1）、建筑安装工程费（2）、设备、工具、器具及家具购置费（3）、工程建设其他费用（4）、预留费用,设计说明书主要对设计项目进行说明，阐述设计依据、设计原则等，主要包括设计项目的总体设计思路，选择依据、详细计算过程（设计计算、验算及相关计算草图等）。,一套桥梁施工图按其结构的复杂程度不同，可以由几
11、张图甚至上百张图纸组成，为清晰地表达结构图的层次，设计人员往往按照图纸内容的主次关系系统地编排图纸顺序，一般遵循的原则为：基本图在前，详图在后：总图在前，局部图在后；主要部分在前，次要部分在后；布置图在前，构件图在后。桥梁结构施工图一般常用的排列顺序是：图纸目录，设计总说明，总平面图，结构总体布置图，基础图，承台图，桥墩、桥台图，上部承重结构图，桥面系图，附属构件图。,毕业设计阶段施工图的组成和内容：（1）结构总体布置图表明桥梁结构的总体概貌。基本组成：反映结构外观、上部承重结构型式、河道通航净孔、行车净孔，栏杆，分隔带型式的立面图、立剖面图、横断面图、平面图及基础平面图。（2）工程地质剖面图
12、(柱状图)描述钻孔钻进深度范围内土层、土质类别的分布。基本组成：各土层的土质类别、标高、地下水位标高、钻孔编号、孔口标高、钻孔深度。,（3）基础立面布置图反映基础底部与持力层的相对位置关系。基本组成：工程地质剖面图，基础立面布置，基底标高。（4）基础构造配筋图反映基础的具体构造布置和配筋情况。基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面部剖面图及材料工程数量。平面、侧面、细部（5）承台构造配筋图反映基础、承台、桥墩的相互关系及承台的具体构造布置和配筋情况。基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量。,（6）桥墩构造配筋图反映桥墩的具体
13、构造布置和配筋情况以及桥墩与上部结构支承(支座)的相互关系。基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量，桥台与上部结构、引道的相互关系图。（7）桥台构造配筋图反映桥墩的具体构造布置和配筋情况以及桥台与上部结构、引道的相互关系。基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量，桥台与上部结构、引道的相互关系图。,（8）主梁构造图反映上部承重结构的构造布置及与施工方法有关的设计细节。基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图。（9）主梁普通钢筋配筋图根据主梁构造图及结构
14、受力情况配置的钢筋。基本组成：主梁的主要构造，准确反映配筋情况的各个相关立面、平面、侧面细部剖面图及材料工程数量。（10）主梁预应力钢束布置图反映预应力钢束的布置情况。基本组成：主梁的主要构造，准确反映预应力束布置及张拉顺序(前期束，后期束，合拢束，备用束，顶板束，腹板束，底板束)的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量。（11）施工顺序图反映结构的整个施工过程。,（1）图纸目录及说明书（2）工程地质纵剖面图及桥位平面图（3）桥型总体布置图（4）主桥一般构造图（平、纵、横断面图）（5）主桥预应力筋布置图（6）各块件普通钢筋图（7）主桥构造钢筋布置图（8）桥墩及桩基结构及配筋图（9）
15、桥台结构布置图（10）桥面铺装、栏杆、泄水管设计图（11）锚下支乘垫板、支座垫板、支撑钢管及锚具图（12）施工步骤图,1、用到的课程：道路建筑材料、结构设计原理、桥涵水文、基础工程、桥梁工程等2、相应的规范及手册 中华人民共和国交通部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004).人民交通出版社，2004.中华人民共和国交通部标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D602004).人民交通出版社，2004.中华人民共和国交通部标准.公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ 02285).人民交通出版社，1985.中华人民共和国交通部标准.公里桥涵地基与基础设计规范(JTJ
16、02485).人民交通出版社，1985.中华人民共和国交通部标准.公路工程技术标准(JTGB012003).人民交通出版社，2004,中华人民共和国交通部标准.公路工程抗震设计规范(JTJ 00489).人民交通出版社，1990.中华人民共和国行业标准.城市桥梁设计荷载标准.北京：中国建筑工业出版社，1998.金吉寅，冯郁芬，郭临义.公路桥涵设计手册.桥梁附属构造与支座.人民交通出版社，1991.汪祖铭，王崇礼.公路桥涵设计手册.墩台与基础.人民交通出版社，1991.黄绳武.桥梁施工及组织管理.人民交通出版社，1999.徐光辉等.公路桥涵设计手册梁桥（上册）.人民交通出版社，1996.向中富 桥梁施工控制技术 人民交通出版社 2001 徐光辉 公路桥涵设计手册（梁桥）人民交通出版社 1996,
