桥梁的发展

学校代码 14199 学号 01301037 分 类 号 密级

本科毕业论文（设计）

教 学 部 土木工程与环境科学教学部

专业名称 土木工程

年 级 2013级

学生姓名 鞠泽龙

指导教师 王宇鹤

2016 年 5月6日

本科毕业论文(设计)

摘要本毕业设计的对象为一座3×30m简支梁桥，该桥位于长寿北部新区，跨越桃花溪。桥梁平面位于直线段上，全长100米，宽度32米，设计荷载为公路-I级。主梁横向由14片T梁组成，梁高均为2.0m，两片梁之间设置60cm宽现浇湿接缝。本桥采用桩柱式桥墩，直径1.5m的圆形截面墩柱及直径1.8m的圆形截面钻孔灌注桩，桩基础嵌入完整中风化基岩面5.4m以下；采用重力式U型桥台，桥台基础为直径1.5m的钻孔灌注桩础。

桥梁上部结构采用Midas程序进行分析计算，分析模型为单片简支T梁，仅分析一片边梁，中梁偏安全的采用边梁的分析结果来进行验算。横向分布系数通过桥梁博士3.0计算完成。内力计算结果包括基本组合、长期组合及短期组合作用下的弯矩图、剪力图、最大应力图。根据内力计算结果，对主梁进行了承载能力及正常使用性能的验算。盖梁承载能力验算及裂缝宽度验算与抗剪验算、墩柱承载力验算及裂缝宽度验算、桩基承载力验算及裂缝宽度验算均由自编计算机程序计算完成，墩柱与桩基的水平位移及其它效应由桥梁博士3.0计算完成。

关键词：桥梁，荷载组合，内力，验算，承载能力

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目录

第1章 绪论……………………………………………………………………………………1

第2章 地质概况 ...................................................................................................................... 2

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

2.2地质构造 ......................................................................................................................... 2

2.3不良地质现象及主要工程地质问题 ............................................................................. 2

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

第三章 主要结构设计 .............................................................................................................. 4

3.1主梁结构 ......................................................................................................................... 4

3.2下部结构 ......................................................................................................................... 4

3.3桥面系构成 ..................................................................................................................... 4

第四章 主要材料及计算参数 .................................................................................................. 5

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

4.2普通钢筋 ......................................................................................................................... 5

4.3预应力钢材 ..................................................................................................................... 5

结论 ............................................................................................................................................ 7

参考文献 .................................................................................................................................... 8

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绪论 我国桥梁景观设计历来受到政府及老一辈桥梁学家的关注。早在五十年代，围绕武汉长江大桥的景观建设就曾发动建筑师、艺术家与桥梁工程师为一体的设计专班对其桥型、桥塔、桥两侧观景台以及硬质景观元素如桥栏、灯具、雕塑等进行反复比较设计，直至今天武汉长江大桥还以其独特的景观、耐人寻味的细部、完整优美的桥姿成为武汉的一大景观与城市标志。自改革开放至本世纪初的２０年，我国建成永久性公路桥梁２２．４万座。如此众多的桥梁，理应为景观设计提供广阔舞台。然而桥梁建设的功用传统使人们忽视了景观或是对景观心有余而力不足。九十年代末,厦门高格路桥景观设计研究中心设计的厦门海沧大桥被认为是桥梁全面引入景观及环境美化设计的先驱。我们在欣慰的同时也觉得来势稍晚。其后该公司又相续承担了武汉军山大桥、京珠高速公路的湖北段桥梁及互通，宜昌夷陵长江大桥，宁波杭州湾大桥等的景观规划与设计工作。从建成桥梁的总体效果看，经景观设计后的桥梁确实是有更好的观感，更少的遗憾。厦门高格路桥景观设计研究中心对推动我国桥梁景观设计的发展功不可没。

我国桥梁设计部门的建筑师在五、六十年代曾为桥梁的景观建设发挥重要作用。改革开放后，桥梁建设活动急剧增加，桥梁设计部门的建筑师由于数量不足，使景观设计工作受到制约，也使桥梁景观跟不上社会的要求。桥梁的地标意义，桥梁对社会主义两个文明建设的影响及桥梁作为基础设施配套对经济的作用使各地政府或投资商对桥梁景观的营造更为倾情，这是社会意识超前的主要原因。国外或我国的港澳地区其桥梁设计一般均有工程师与建筑师协同参与，象前两年香港特区路政署为征集昂船洲大桥设计方案而举办的国际性桥梁设计比赛，有十六支设计队伍踊跃参加，其中便有多位世界知名的桥梁工程师及建筑师。我国的路、桥设计与管理部门应完善机制，鼓励专业设计部门与景观设计单位的联合，以吸纳更多的建筑师、地景师、环境艺术师、雕塑师介入，使桥梁在决策伊始便体现景观与技术、经济、功能的和谐、优化，从而提高景观本体的内在“素质”。

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2.地质概况

2.1地形地貌

长寿区地壳隆起成陆于一亿三千万年前，属川东平行岭谷弧形褶皱低山丘陵区。长江北岸地势顺大巴山支脉由东北向西南呈阶梯下降，东侧黄草山（亦名东山，海拔800m～700m左右），中偏西侧明月山（亦名西山，海拔500m～900m，主峰白云山1034m，为全区最高峰），西部边缘铜锣山（海拔500米～600米）将全境切割为“三山两槽”地形。三山之间丘陵波状起伏，梯田层，冲田密布。东西二山之间沿长垫公路两侧地势平缓，渡舟、双龙为较大平坝。

拟建区地势较低，地形总体变化一般，地貌类型受地层岩性、地质构造控制明显，泥岩发育位置地势相对较高、地面起伏较小，道路沿线仅见一个小山包。地面起伏变化小，多以斜坡、平坝、沟谷等地形为主，属于构造剥蚀、侵蚀浅丘地貌。拟建道路范围内地面高程311.50m～320.22m，高差9.42m。

2.2地质构造

拟建工程区在构造上位于梁平向斜南端的南东翼，岩层呈单斜产出，产状：倾向270°～290°，倾角5°～8°。岩层产状平缓，未发现断层构造，地质构造简单。

场区内泥质砂岩较发育，泥质砂岩中风化裂隙及卸荷裂隙发育，但无规律性。场区内局部地带泥质砂岩中有两组构造裂隙发育：一组倾向13°～15°、倾角80°；另一组倾向300°～320°、倾角75°；裂隙间距一般2～3m，裂面较平直，张开宽度0.5～2mm，无充填物，延伸长度一般3～4m，属剪切裂隙。主要分布在岩体表部，范围局限，对岩体的完整性影响甚微。场区内泥岩强风化层网状风化裂隙发育，中风化层中裂隙不发育。

2.3不良地质现象及主要工程地质问题

经地面调查，拟建场区内没有发现滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象。根据钻探资料，拟建场区内没有发现软弱夹层、地下采空区、地下硐室等。根据区域地质资料，场区内没有断裂构造通过。

道路沿线主要工程地质问题表现为：按照道路设计方案施工后，道路两侧将会形成高路堑边坡和填方路堤边坡。由于道路建设和两侧土地开发利用存在2～3年的时差，

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因此道路边坡在道路施工时必须同时进行治理。

2.4地震

根据钻探成果和地区经验，场区内的素填土属软弱土，剪切波速建议取130m/s；粉质粘土剪切波速建议取180m/s。泥岩、泥质砂岩剪切波速大于500m/s。

据《中国地震烈度区划图》及《公路抗震设计规范》（JTJ004—89），拟建场区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。场区内拟建构筑物抗震设防类别为乙类。场内土层在设计路面标高以下厚度小于15m，因此，拟建场区属于建筑抗震一般地段，可采用简易抗震措施。

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3. 主要结构设计

3.1主梁结构

桥梁横断面由2片边梁和12片中梁共计14片T梁组成承重结构。梁高2.0m，中梁宽1.7m，边梁宽1.8m。T梁翼缘板边缘厚16cm，在与腹板相接根部厚25cm，腹板厚度20cm，底部逐渐变宽为马蹄形，马蹄宽为50cm。为增加桥梁的整体稳定性，每片T梁分别设5道横隔板与相邻T梁横向连接,翼缘之间采用60cm宽湿接缝填实连接为整体，以使各片梁共同受力。为增强支点处抗剪能力及满足安放支座的构造要求，在T梁距支承线4.6m处3.6m范围内腹板渐变加宽至50cm。T梁按全预应力构件设计，设纵向通长预应力钢束。钢束布置有竖弯形式，所有弯曲均采用圆弧曲线。

3.2下部结构

桥墩采用柱式墩接盖梁形式，墩身为1.5m圆形截面，基础为直径1.8m圆形钻孔灌注桩，桩基础应嵌入完整中风化基岩面5.4m。盖梁长31.56m，宽1.8m，高1.6m。桥台均采用重力式U型桥台接直径为1.5m桩基础，桩基础采用人工挖孔桩，桩基础应嵌入完整中风化基岩面4.5。U型桥台台身采用C25片石混凝土砌筑，台帽采用C30钢筋混凝土，台后设置50cm厚级配碎石反滤层，并设置封水层及排水盲沟。

3.3桥面系构成

桥面铺装最下层为8cm C40防水钢筋混凝土铺装，其上敷设水泥基渗透结晶型防水层，桥面磨耗层采用4cm改性沥青混凝土AC-16中面层+4cm沥青玛蹄脂SMA-13面层。

在桥面上设泄水孔通过PVC管沿桥台将桥面（含人行道内）的积水有组织地排到桥下，避免桥面积水及雨水散乱排。注意根据电照、排水设计埋设管道和照明、排水、交通标志等设备的预埋件。

拟从人行道板下通过的管线应尽量在盖人行道板前安装就位或预留管道（手工井），避免反复撬动人行道板，损伤人行道板及人行道铺装。

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4.主要材料及计算参数

4.1混凝土

本桥处于温热地区，属于Ⅰ类环境；本桥使用的各种混凝土，应进行严格的质量控制和检测。在进行混凝土配合比设计时，必须按设计要求考虑大桥使用年限条件下的混凝土耐久性，结合《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）对混凝土结构环境类别的划分，明确提出不同结构混凝土的配合比中水灰比、最小水泥用量、最大氯离子含量、最大碱含量的控制指标和满足控制指标的具体措施。

主桥：主梁采用C50混凝土，盖梁、桥墩采用C40混凝土，桥台台帽、桩基采用C30混凝土，U台台身、基础采用C25片石混凝土(其它构件混凝土标号详见相应的设计图并以设计图为准)。

C25混凝土及C25片石混凝土：轴心抗压强度设计值fck=11.5MPa，轴心抗拉强度设计值ftk=1.23MPa，弹性模量Ec=2.80x104MPa。C25片石混凝土要求片石掺入量不大于总体积的25%，且片石强度等级不低于MU40。

C30混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=13.8MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.39MPa，弹性模量Ec=3.0x104MPa。

C40混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=18.4MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.65MPa，弹性模量Ec=3.25x104MPa。

C50混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=22.4MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.83MPa，弹性模量Ec=3.45x104MPa。

4.2普通钢筋

设计采用HRB335、R235钢筋，R235钢筋其质量应符合GB1499.1-2008的规定，

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HRB335钢筋其质量应符合GB1499.2-2007要求。直径≥20mm的钢筋采用直螺纹I级连接，连接区段内的接头率不大于50%，并满足规范（JGJ 107—2003/J 257—2003及DB50/5027-2004）要求。

R235钢筋：抗拉设计强度fsd≥195MPa，标准强度fsk≥235MPa，弹性模量E=2.1×105MPa。

HRB335钢筋：抗拉设计强度fsd≥280MPa，标准强度fsk≥335MPa，弹性模量E=2.0×105MPa。

4.3预应力钢材

钢绞线采用PC高强度低松弛（Ⅱ级松弛）七股型钢绞线，其应符合图纸要求及GB/T 5224-2003预应力混凝土用钢绞线1×7相关要求。

钢绞线主要技术要求应符合如下规定：

钢铰线公称直径：15.2mm

截面面积：139.0mm2

抗拉强度标准值：fpk=1860MPa

弹性模量：E=1.95×105MPa

松弛率：≤0.03

预应力钢束与管道的摩阻系数：u=0.17

预应力管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：k=0.0015（塑料波纹管）

一端锚具变形及钢束回缩值小于等于：6.0mm

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结论

随着我国经济发展，材料、机械、设备工业相应发展，这为我国修建大跨径斜拉桥和悬索桥提供了有力保障。再加上广大桥梁建设者的精心设计和施工，使我国建桥水平已跃身于世界先进行列。我国幅员辽阔，经济发展水平参差不齐，经济上总体水平不高，公路桥梁发展还是要着眼于量大、面广的一般大、中桥，这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。首先，要着重抓多样化、标准化，编制适用经济的标准图，提高施工水平和质量，然后再抓住跨越大江（河）、海湾的特大型桥梁建设，不断总结经验，既体现公路人的建桥水平，又要保证高标准、高质量建桥。

改革开放，党的富民政策，改变了人们的认识，“要致富、先修路”已成共识，加快交通基础设施建设已变成了人们的自觉行动。国家投资重点倾斜以及集资渠道的多元化，为我国公路桥梁发展提供了资金保证。

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参考文献

[1] JTG D60—2004中交公路规划设计院.公路桥涵设计通用规范[M]. 北京：人名交通出版社，2004.

[2] JTG D62—2004中交公路规划设计院.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[M]. 北

京：人名交通出版社，2004.

[3] JTG D63—2007中交公路规划设计院.公路桥涵地基与基础设计规范[M]. 北京：人名交通出版

社，2007.11.

[4] JTG/T B02-01-2008公路桥梁抗震设计细则[M]

[5] JTJ041－2000路桥集团第一公路工程局.公路桥涵施工技术规范[M]. 北京：人名交通出版社，

2000.10.

[6]JTG D61-2005 中交公路规划设计院.公路圬工桥涵设计规范[M]. 北京：人名交通出版社，2005.

[7]Gill, R. Mastering English Literature [M]. London: Macmillan, 1985: 42-45.