毕业设计论文双鱼大桥下部结构设计

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1、中文题目：双鱼大桥设计副 标 题：下部结构设计外文题目：Damage analysis and seismic retrofitting of a continuous prestressed reinforced concrete bridge毕业设计（论文）共144页 图纸共 13 张 完成日期 2015年6月5日 答辩日期2015年6月17日摘要本桥为钢筋混凝土预应力简支T型梁桥，先进行基础和下部设计，再进行桥面铺装设计，桥全长280m，设7跨，跨径40m，设计荷载为公路-级荷载，设计车速为V=80Km/h。本部分设计为该桥的下部结构设计，主要包括支座设计、盖梁设计、桥墩（桥台）设计、承

2、台设计、桩基设计，该桥梁地处广东省广州市，是广州市绕城公路的重要组成部分，该桥建成之后，使全新通车成为了可能，为广州市的经济发展提供了自己应尽的贡献。本桥设计初期，先是调阅该地段的气候、地质、水文等自然资料，并了解了当地的消费和出工情况，再查阅相应法律法规、计算方法、设计经验和原则，在此基础之上，结合目前的最新规定和当地资料，经过自己细心、认真、严谨的计算和复核而得出的。设计中所有参数、尺寸、形状、方法均是有法可依、有章可循、有例可鉴，体现出了设计的严肃性和规范性。本设计中支座采用板式橡胶支座，桥墩采用的是双柱式钻孔灌注桩桥墩，承台采用T型承台，桥台采用墙式框架埋置式桥台。在计算中充分考虑了水

3、平力、垂直力、制动力、土压力、地震力等可计算和估计出的力，为计算的准确性性提供了的保证。在计算当中还采用了杠杆发、偏心压力法等现代新型计算方法，同时配用计算机和CAD等现代手段加以辅助计算，还参照了正规版的设计计算算例来帮助设计，并加以修正和复核。加大了设计的科学性。关键词：桥梁；验算；设计；尺寸；规范AbstractThe bridge is reinforced prestressed concrete simply supported T beam bridge, the first base and the lower part of the design, in overseas p

4、avement design, bridge a total length of 280m and seven cross, 40m span, load design for highway - grade II load, design speed for V=80Km/h. This part of the design for the design of the substructure of the bridge, including bearing design, beam design, bridge pier (abutment) design, platform design

5、, pile foundation design, the bridge department, Guangzhou City, Guangdong Province, is an important part of Guangzhou citys beltway highway, after the completion of the bridge, new traffic as possible, provide what they ought to do contribution for the economic development of Guangzhou city.The ini

6、tial design of the bridge, first access to the lot of the climate, geology, hydrology and other natural materials, and understand the local consumer and industry and trade, and then refer to the laws and regulations, calculation method, design experience and principles, on this basis, combined with

7、the latest regulations and local data, after yourself carefully and seriously, rigorous calculated and checked out. In the design of all parameters, the shape, the size, the method are the laws and rules, with mirror, reflecting the seriousness and standard design.The design of bearing with the lami

8、nated rubber bearings, piers of double column bored pile piers, cap with T shaped cap abutment using wall type frame buried abutment. In the calculation, the calculation and the estimated force of the horizontal force, the vertical force, the pressure of the system, the earth pressure, the earthquak

9、e force and so on are considered, and the guarantee for the accuracy of the calculation is provided.In the calculation also uses the lever and eccentric pressed method, a modern new calculation method, also equipped with modern means such as computer and CAD aided calculation, referring to the forma

10、l version of the design calculation examples to help design, and revision and review. Increased the scientific nature of the design.Keywords: bridge; checking computations; design; dimension; specification目录0 前言11 桥型方案的比选21.1 技术设计标注21.2 主要设计依据21.3 工程地质资料21.4 水温气候资料21.5 桥型拟定31.7 墩台类型确定51.7.1 桥墩类型确定51

11、.7.2 桥台类型确定62 支座设计62.1 本设计选用板式橡胶支座62.2 支座平面尺寸确定62.2.1 计算支座的平面形状系数72.2.2 计算橡胶支座的弹性模量72.2.3 验算橡胶支座的承压强度72.3 确定支座厚度72.3.1 主梁的计算温差72.3.2 计算汽车荷载制动力引起的水平位移82.3.3 确定需要的橡胶片总厚度82.4 支座偏转情况验算82.4.1 计算支座的平均压缩变形82.4.2 计算梁端偏转角92.4.3 偏转情况验算92.5 支座抗滑稳定性验算92.5.1 温度变化引起的水平力为92.5.2 为保证支座与梁底墩台顶面间不发生相对滑动93 桥墩设计103.1 盖梁设

12、计103.1.1 盖梁尺寸设计103.1.2 盖梁计算143.1.3 截面配筋设计和承载力校核313.2 墩柱设计403.2.1 各墩水平力计算413.2.2 恒载计算453.2.3 活载计算463.3 桩基设计534 桥台设计634.1 台帽计算644.1.1 荷载计算644.1.2 内力计算684.1.3 截面验算724.2 台墙计算（一片台墙）744.2.1 垂直荷载计算744.2.2 水平力计算774.3截面验算904.4 背墙计算904.5 耳墙计算914.6 桩基计算935 施工组织设计935.1 编制依据及原则935.1.1 编制依据935.1.2 编制原则935.2 工程概况9

13、45.2.1 工程简介945.2.2 水文地质945.2.3 主要技术标准945.2.4 主要工程数量955.3 临时工程955.3.1 临时工程规划原则955.3.2 水电及通信设备的供应955.3.3 临时工程施工标准955.3.4 主要临时工程数量汇总975.3.5 临时工程平面布置975.4 施工组织设计985.4.1 总体施工方案985.4.2 具体施工方案1035.4.3 施工方案、方法1045.4.4 钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施1065.4.5 特殊情况施工的技术措施1075.4.6 资源配置1085.5 施工准备及施工测量1095.5.1 施工准备1095.5.2 施

14、工测量1105.6 施工质量防止病害的施工预案1115.6.1 钻孔桩钻孔的纠偏措施1115.6.2 混凝土在桩基施工中杜绝断桩及其他病害的技术保证措施1115.7 质量、安全、工期及技术保证措施1125.7.1 工程质量的保证措施1125.7.2 工程安全的保证措施1145.7.3 合同工期的保证措施1165.7.4 文明施工的保证措施1186 工程概预算1196.1 编制说明1196.1.1 编制范围1196.1.2 编制依据1196.1.3 编制方法1196.1.4 建筑安装工程1206.1.5 工程建设其他费用1206.1.6 预留费用1206.2 预算计算表格120附录A（译文）12

15、0附录B（原文）129结论142致谢143参考文献1440 前言桥梁建设是国家基础设施建设，基础设施建设为保证国家和地区的社会经济活动正常运行和生存发展提供了强有力的后盾，可极大促进各地区间经济的交流，提高综合经济效益。新中国建立以来，我国的桥梁建设步入了全新的发展时期。很多结构新颖合理、造型独特美观、技术先进复杂、设计与施工难度大的大跨径拱桥、悬索桥、斜拉桥、连续钢构桥等在祖国大地上如雨后春笋般拔地而起，为我国桥梁事业的蓬勃发展积累了宝贵而又丰富的经验。随着我国技术水平不断提升，我国桥梁建设水平及能力已跻身于国际先进行列，这给我国桥梁事业的发展奠定了充分的技术基础。近几年，我国用于基础设施建

16、设的投资不断加大，这有力的推动了我国桥梁建设事业的发展。桥梁建设的成果反映了一个国家文化,是生产生活发展快慢和社会科学进步实力的写照。桥梁给铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖泊、山谷、低地或其他交通线路时提供帮助的建筑结构。是一种永久性建筑物，具有广泛社会性。本次设计为广州绕城公路双鱼大桥下部结构设计，是根据公路桥涵设计手册及交通部颁发的有关公路桥涵设计规范（JTG系列）系列规范丛书拟定设计而成。在设计过程中，设计者还参考了桥梁工程、基础工程、结构设计原理、土木工程CAD、土力学等相关书籍和文献，在此对以上相关书籍的作者表示感谢。在设计中我结合实际，必要性的绘制出了一些图纸和表格

17、，仅供参考。1 桥型方案的比选双鱼大桥，是广州绕城公路的一部分，地处国道主干线广州境内小塘至茅山k46+010.00至k46+296.00段内。桥孔布置为740m预应力混凝土T型简支梁桥，桥梁全长280m，下部结构为双孔灌注桩和四柱式墩台。1.1 技术设计标注1.桥面净宽：3.752m+0.752m+12m+0.22m=11.4m；2.荷载等级：公路-级荷载；3.环境类别：类环境；4.设计安全等级：级;5.设计重要性系数：=1.1；1.2 主要设计依据1. 公路桥涵设计通用规范（JYG D60-2004）；2. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；3. 公路桥

18、涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）；4. 公路桥涵设计手册-墩台与基础；5. 本段地区内的地质、气候、人文、环境资料，详细工程地质勘查总说明；1.3 工程地质资料根据地质勘查在k46+010.00至k46+257.00段，上覆第四系全新统冲洪积与残坡积地层，表层低洼处零星分布软土，一般厚度1.00-3.00m，呈软-流塑状。中部为砂土与粘性土层。下伏第三系粘土岩、泥岩、砂岩，上部成岩作用较差，呈半岩半土状。下部成岩作用较好，属一般地基段。在k46+257.00至k46+296.00段内，该段属于薇丘区，上部为第四系全新统残坡积层，一般厚2.00-13.00m，成分以硬塑状粘性土和

19、中密状砂层为主，局部夹有圆砾。下伏第三系粘土岩、泥岩、砂岩，上部成岩作用较差，呈半岩半土状。下部成岩作用稍好。该段残破积土及上第三系粘土岩具弱中等膨胀性，属膨胀土路段。1.4 水温气候资料该地区属于南亚热带季风气候，气候条件优越、雨量丰富，年平均气温为21.80，最热月为七月份，平均气温为28.80，极端最高气温为38.70。最冷月为一月份，平均气温为13.00，极端最低气温在1.00以下。冬季冷风南下常形成57级偏北风，但最大风力出现在夏季台风季节（79月份）。台风降雨量一般为200mm，最大为400500mm，风力6级左右，年平均风速为12m/s，台风最大风速达到54m/s。1.5 桥型拟

20、定桥梁可分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥和钢架桥，从安全、经济、实用、美观等四个方面考虑。加上桥型选择应考虑施工、养护、维修的便利，结合水文、气象、地质等条件，初步拟定桥型方案有以下三种：方案一：梁式桥梁式桥在竖向荷载作用下无水平反力，外力作用方向与桥梁结构的轴线接近垂直，与相同跨径结构相比，桥梁内产生的弯矩最大，适合标准跨径的大跨径桥。该类型桥结构简单、施工方便、对地基承载的要求不高。如图1-1图1-1 简支梁桥方案二：钢架桥钢架桥在竖向荷载作用下，在主梁端部产生负弯矩，柱脚处产生水平反力。梁内部有轴力作用，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。因此，必须要有良好的地质条件或较深的基础，还可采取特

21、殊的构造措施来进行处理。如图1-2图1-2 钢架桥方案三：拱式桥拱桥在竖向荷载作用下，桥墩和桥台承受水平作用力。墩台向拱圈或拱肋提供水平反力，这可抵消拱圈或拱肋中由荷载产生的大部分弯矩，与同跨径的梁式桥相比，其弯矩、剪力和变形较小。拱式桥跨越能力大、外形美观，但是拱桥的下班结构（特别是桥台）和地基必须具备承受很大水平推力的能力。如图1-3图1-3 拱式桥调查桥梁所在地的地质（土的分层、地下水）、鱼塘的水文情况、当地有关气象资料（气温、雨量）等自然条件资料可知，该地区地基承载力不是很高，当地水泥钢材运输方便，建筑材料（砂、石料）可就地取材。综合各方条件可知，预应力简支梁桥的桥墩对地基承载能力要求

22、相对而言不是很高。同时，其施工工艺相对成熟、施工工序相对简单、造价相对经济。为了让该桥达到结构先进可靠、施工方便、行车舒适等要求，则选用预应力简支梁桥的方案。1.6 支座类型的选定方案一：板式橡胶支座橡胶支座构造简单、加工方便、结构高度小、造价低、安装方便、使用性能好、适用任意方向变形、弹性消减动力作用、有利抗震等优点。同时，其施工方便、传力均匀，特别适用于宽桥、曲线桥、斜桥。方案二：球形钢支座球形钢支座受力均匀、转动量大、各向转动性能一致等优点。适用于曲线桥、宽桥。但其造价昂贵，构造复杂，不利施工。方案桑三：抗震支座抗震支座有较强的抗震与减震功能，适用于地震频发区。但其造价昂贵、结构复杂、不

23、便施工、构造困难、要求极高。综上所述，在该地区不属于地震带，故不用方案三。该地区转动量不大，故不用方案二。而方案一，同时兼顾了防震、防风、防转动量等优点，同时，其有很好的弹性，又有较大的剪切变形。再有，该地区温度变化不大，故采用板式橡胶支座。1.7 墩台类型确定1.7.1 桥墩类型确定方案一：双柱式钻孔灌注桩其由分离的两根桩柱组成，外形美观、圬工体积小、重量轻、施工便利、工程造价低。同时，它可减轻墩身重力，节约圬工材料，可配合各种基础。在目前得到广泛应用。方案二：重力式桩其靠自身的重量平衡外部作用、保存稳定、墩身厚实、可不用钢筋，可用天然石材或片石砌筑，适用于承受作用大的大、小跨径或漂浮物较多

24、的河流中。但是其圬工材料多、自重大、助力面积大，要求在砂石方便地区使用，对地基承载力要求高。方案三：钢筋混凝土薄壁墩其可分为单肢薄壁墩和双肢薄壁墩两种形状，前者重量较轻，可节约圬工材料，对地质条件要求低，适用于简支梁桥：后者对地质条件要求高，适用墩梁结构、联系钢架桥。综上所述，结合相关地质条件情况，并从经济、安全、适用的立足点出发，方案二虽有承载能力强、配筋少等优点，但其圬工条件巨大、大家承载能力要求高，不符合本地区地质和稳定条件。方案三，不适合本设计，唯有方案一可节约材料，节约成本，故选方案一。1.7.2 桥台类型确定方案一：重力式桥台其主要靠自身重力来平衡台后的土侧压力，桥台台身一般由圬工

25、材料拌合堆（砌）筑施工建成，其一般包括重力式桥台和实体埋置式桥台等。其适用于填土高度为410m的单（多）孔桥，其结构简单、基础底部承压面积大、应力小。但是圬工体积大，两侧墙间容易积水，增大土压力，易受冻胀而使侧墙出现裂缝，对基础土的承载能力要求高。方案二：分离式锚定（拉）板式桥台分离式锚定（拉）板式桥台属于由台体和台后其他结构组合而成的组合式桥台，其受力明确，但结构复杂，施工方便，且对施工材料的要求高。方案三：墙式框架埋置式桥台墙式框架埋置式桥台是配用桩基础的轻型桥台，适用于承载力较低、台身高大于4m、跨径大于10m的桥梁。其自重小，对地基强度的要求小，经济可行。综上所述，该地区为膨胀土，地基

26、承载力较低，且取材方便、温度偏高、雨量充沛、土的强度较低，则可知，为实现结构可行、取材方便、经济实用、安全可靠要求，选用方案三桥台。2 支座设计2.1 本设计选用板式橡胶支座主要材料：天然橡胶、钢片由上部结构计算可知，支座压力标准值为Rck=895.56kN，其中结构自重引起的支座反力标准值为RGk=582.70kN，公路-级引起的支座反力标准值为296.85kN，人群荷载的标准值为16.01kN，公路-级和人群荷载Pr=3.0kN/m2作用下产生的跨中挠度为，根据当地气温条件和气象资料，主梁的计算温差为。2.2 支座平面尺寸确定支座所需的面积为 (2-1)由上部结构设计可知，主梁腹板宽度为2

27、00mm，因此，初步拟定板式橡胶支座的平面尺寸为。 (2-2)同时选取中间层橡胶片厚度t=8mm。2.2.1 计算支座的平面形状系数 (2-3)由于810.1012，故满足要求。2.2.2 计算橡胶支座的弹性模量由查相应规范可知，桥梁支座在常温下的抗剪弹性模量，则有 (2-4)2.2.3 验算橡胶支座的承压强度由规范中查知，橡胶支座使用阶段的平均压应力限值为 (2-5)由于，故合格。2.3 确定支座厚度由于混凝土的收缩和徐变的影响力很小，故不做考虑，且支座为水平放置。2.3.1 主梁的计算温差 为，两端的支座均摊温度的变形，则每一个支座承受的水平位移，混凝土的线性膨胀系数，简支梁的计算跨径，则

28、 (2-6)2.3.2 计算汽车荷载制动力引起的水平位移计算汽车荷载制动力引起的水平位移，为了计算，则应先确定作用于每一个支座的制动力HT。对于该桥其跨径为39.5m一个设计车道上公路-级车道荷载的重力为：，则其制动力标准值为，但是按照规定，其不得小于90kN，则取制动力为90kN计算，6片梁共12个支座，没支座承受水平力为。2.3.3 确定需要的橡胶片总厚度不计汽车制动力 计入汽车制动力 同时规范规定，选用由4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚度为0.40cm，中间层厚0.8cm，薄钢板厚0.3cm，则橡胶片总厚度为由于0.623.23.6，则合格。2.4 支座偏转情况验算2.4.

29、1 计算支座的平均压缩变形查规范得，橡胶弹性体体积模量。 (2-7)由规范规定，应该满足，即由0.06323586.33，即由此可知，偏载左边的立柱反力最大，此时，并有荷载组合（公路-级、三列非对称布载与人群荷载非对称布载组合）控制设计。3.1.2.2 内力计算（1） 恒载加活载作用下各截面的内力1） 弯矩计算截面位置如图3-15所示，为求最大弯矩，支点负弯矩取非对称布载的数据，跨中弯矩取对称布载时数据，按图3-15给出的截面位置，各截面弯矩计算式为 (3-2)查相应规范可知，盖梁在施工过程中施工荷载对内力的影响很小，故可不作考虑，各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表3-6各截面弯矩计算 表3-

30、6荷载组合情况墩柱反力（kN）梁支座反力（kN）各截面弯矩G1R1R2R3截面 -截面 -截面 -截面 -组合公路-级三列对称3775.771086.651243.531445.59-760.66-1629.98-554.332192.29组合公路-级三列对称3864.391061.341295.741483.15-742.94-1592.01-470.792416.05组合公路-级三列非对称3794.681111.341243.531445.59-777.94-1667.01-593.672136.47组合公路-级三列非对称3883.291086.031295.741483.15-760.2

31、2-1629.05-510.142360.202） 相应于最大弯矩时的剪力计算一般的计算公式可用 (3-3)计算见表3-7 各截面剪力计算 表3-7荷载组合情况墩柱反力G1（kN）梁支座反力（kN）各截面剪力（kN）截面-截面-截面-截面-截面-R1R2R3V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右组合公路-级3775.771086.651243.531445.590-1086.65-1086.65-1086.65-1086.652689.122689.121445.5900组合公路-级3864.391061.341295.741483.150-1061.34-1061.34-1061.34-1

32、061.342803.052803.051507.3124.1624.16组合公路-级3794.681111.341243.531445.590-1111.34-1111.34-1111.34-1111.342683.342683.341439.81-5.78-5.78组合公路-级3883.291086.031295.741483.150-1086.03-1086.03-1086.03-1086.032797.262797.261501.5218.3718.37.（2） 盖梁内力汇总，见表3-8 盖梁内力汇总表 表3-8 截面号-弯矩（kNm）M自重-5.71-32.67-97.63-24.8

33、7215.70M荷载0-777.94-1667.01-593.672416.05M计算-5.71-810.61-1764.64-618.572631.75剪力（kN）V自重左-20.13-56.11-104.11171.000右-20.13-56.11195.00171.000V荷载左0-1111.34-1111.342803.0524.16右-1111.34-1111.342803.051507.3124.16V计算左-20.13-1167.45-1215.452974.0524.16右-1131.47-1167.452998.051678.3124.16表中各截面内力均取表3-6和表3-7

34、中的最大3.1.3 截面配筋设计和承载力校核采用C30混凝土，主筋选用HRB335，32，。（1） 正截面承载能力验算 (3-4) (3-5) (3-6)本次设计取-截面做配筋设计，其他截面与此相同，由上可知，b=160cm，h=150cm，该界面弯矩为,取，。则可求得受压区高度为化简后得解得（大于梁高，舍去）用32钢筋，其一根钢筋的截面面积为，则其所用根数为由于其配筋率不得小于0.2%，且不得小于即其最小配筋率不得小于0.22%则其所用根数最下为n则可取n=10，期配筋率该截面的实际承载力为 (3-7)由于3269.7822631.75，即，则配筋设计配筋率的要求。（2） 正截面的承载力验算

35、1） 跨中截面即-截面 (3-8) (3-9)故满足要求。2） 支点截面即-截面混凝土受压区高度x (3-10) (3-11)故满足正截面承载能力要求，其他截面的配筋设计如同上述方法，在此不再详细演算，其他截面的配筋设计见表3-9各截面钢筋量计算表 表3-9截面号M（kNm）所需钢筋面积As（cm2）所需32（根数）实际选用含筋率（）根数As（cm2）-5.71216.080.069 -810.6120.142.5432.170.139-1764.6444.335.5648.250.208-618.5715.331.9216.080.069 -2631.7566.779.31080.420.347同时结合相关规定要求，计算可拟定不设弯起钢筋，剪力由混凝土及箍筋承受，箍筋用R235钢筋。（3） 截面尺寸验算1） -截面 (3-12)符合要求 2）-截面