桥梁工程毕业设计论文4.12.doc

你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。
============================================================================
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

摘 要

本设计为桥梁工程设计，首选根据地勘资料，拟定了三个比选方案，然后根据施工要求和经济效益，采用了（6x35）m先简支后连续预应力小箱梁桥为最佳方案，并初步拟定结构尺寸，然后利用桥梁博士软件进行全桥安全性验算，根据验算结果对结构尺寸进行优化，最后得到符合规范要求和设计任务的设计结果。

关键词：桥梁工程；先简支后连续；小箱梁；安全性验算；规范

ABSTRACT
This bridge engineering design. First of all, the choice according to geological exploration data, proposed three ratio, and then according to the construction requirements and economic benefits, using the (6x35) metres Simply supported continuous prestressed box girder bridge as the best solution, and to structure size, and then use bridge bridge safety and checking calculation of Dr Software, optimize the structure size, according to the calculation results have finally come to conform to the requirements of the specification and the design of the design task results.

Key words: bridge engineering; Simple-support before continuous;
Small box girder; Checking safety; Specifications

第一章 项目概况
1.1项目位置
余屋桥位于东莞市东城区，东引运河B段，桥梁轴线与规划河道中线交点处的水利桩号为21+224。桥梁区域位置参见下图。

图 1.1 余屋大桥区域位置示意图

1.2项目规模
余屋大桥上跨寒溪河。桥梁起终点桩号分别为：K0+047.510~K0+266.610，全桥总长219.1m，桥梁宽度为13m，桥梁面积约2843.3㎡。

第二章 工程地质及水文地质
2.1地形地貌
工程场地位于东莞市东城区余屋村，交通便利。设计桥梁横跨寒溪河，其两侧分布有鱼塘等，地形较平坦。勘察期间测得各钻孔孔口高程介于2.03～6.24m之间，高差为4.21m。
拟建场地覆盖土层主要为第四系人工填土层、第四系冲积地层、震旦系基岩残积层，基岩为震旦系花岗片麻岩，地貌主要以冲积平原为主。
2.2区域地质构造
东莞市位于北东东向罗浮山断裂带南部边缘的北东向博罗大断裂南西部、东莞断凹盆地中。地势东南高、西北低。地貌以丘陵台地、冲积平原为主，丘陵台地占44.5%,冲积平原占43.3%，山地占6.2%。东南部多山，尤以东部为最，山体庞大，分割强烈，集中成片， 起伏较大，海拔多在200～600米，坡度30℃左右，银瓶嘴山主峰高898.2米，是东莞市最高山峰；中南部低山丘陵成片，为丘陵台地区；东北部接近东江河滨，陆地和河谷平原分布其中，海拔30～80米之间，坡度小，地势起伏和缓，为易于积水的埔田区；西北部是东江冲积而成的三角洲平原，是地势低平、水网纵横的围田区；西南部是滨临珠江口的江河冲积平原，地势平坦而低陷，是受潮汐影响较大的沙咸田地区。
根据区域资料，经地质调绘，拟建场地距其西北侧的东莞断裂约为5.0km，东南侧离温塘-观澜断裂约为3.0km，该组断裂构造自晚更新世以来活动微弱，构造运动主要表现为早更新世地壳间歇性升降运动，基底断裂仍有微弱活动，在地质地貌形态上均未发现其活动的构造形迹。场地内未发现断裂构造形迹，为相对稳定地块。
2.3地层岩性特征
据钻探揭露，地基岩土按地质成因类型和岩土层性质，地层自上而下为：第四系填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Q4al）、第四系残积层（Qel）及震旦系基岩（Z），其分布特征详细分述如下：
2.3.1填土层
素填土：暗红色、褐灰色，湿～饱和，松散，土质不均，主要由黏性土组成，局部含较多的碎石、碎砖块等，为人工填土层。场地内该层见于钻孔QZ1、QZ6、QZ7，分布于地表。层顶标高3.71～6.24m，平均4.56m；层厚2.70～3.10m，平均2.87m。
2.3.2第四系冲积层
淤泥质土：灰黄～深灰色、灰色，饱和，流塑，局部为淤泥；主要由粉黏粒组成，稍滑腻，局部含腐殖质及夹较多粉细砂层或呈互层状。场地内该层分布在钻孔QZ1～QZ7。层顶标高-7.93～3.44m，平均-0.75m；层顶埋深0.00～11.00m，平均3.99m；层厚2.70～13.90m，平均7.71m。
细砂：灰～灰黄色，饱和，松散，主要矿物成分为石英，颗粒级配不良，下部夹有中粗砂，局部夹有淤泥质土。场地内该层分布在钻孔QZ1～QZ7。层顶标高-12.86～-2.46m，平均-8.46m；层顶埋深8.70～16.60m，平均11.70m；层厚2.30～13.60m，平均7.07m。
2.3.3第四系残积层
砂质黏性土：青灰色、褐黄色、棕红色，湿，可塑～硬塑，切面粗糙，黏性差，主要由粉黏粒组成，含较多砂粒，岩芯浸水易软化，为下伏基岩残积土。场地内该层分布在钻孔QZ1～QZ7。层顶标高-18.06～-14.09m，平均-16.62m；层顶埋深17.80～22.30m，平均19.89m；层厚4.20～9.60m，平均6.41m。
2.3.4震旦系基岩
基岩为燕山期基岩地层，主要由花岗片麻岩组成。根据钻探揭露的风化程度不同，划分为全风化岩、强风化岩、中风化岩及微风化岩等4个亚层。具体描述如下：
全风化花岗片麻岩：褐黄色，原岩风化强烈，组织结构基本破坏，岩芯呈坚硬土状，浸水易软化、崩解。场地内该层分布在钻孔QZ1～QZ7。层顶标高 -26.47～-20.26m，平均-23.04m；层顶埋深23.50～28.50m，平均26.30m；层厚1.40～5.00m，平均2.64m。
强风化花岗片麻岩：褐黄色，原岩结构大部分破坏，主要矿物成分为石英及黏土类矿物，岩芯呈坚硬土状～半岩半土状，浸水易软化、崩解。场地内该层分布在钻孔QZ1～QZ7。层顶标高-28.97～-22.76m，平均-25.68m；层顶埋深26.00～31.00m，平均28.94m；层厚2.00～9.00m，平均4.64m。
强风化花岗片麻岩属极软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
中风化花岗片麻岩：灰白色、局部黄白色，粒状结构，块状、片麻状构造，主要矿物成分为石英、长石和云母，风化裂隙发育，岩芯多呈碎块状、少量柱状，锤击不易碎，声音清脆。场地内该层分布在钻孔QZ1～QZ7。层顶标高-35.26～-25.97m，平均-30.32m；层顶埋深28.00～39.00m，平均33.59m；揭露层厚6.00～9.40m，平均8.24m。
据基岩饱和抗压强度试验成果，中风化花岗片麻岩属较软岩～较硬岩，岩体破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
微风化花岗片麻岩〖层号④4〗：灰白色，粒状结构，块状、片麻状构造，主要矿物成分为石英、长石和云母，风化裂隙稍发育，岩芯多呈柱状、少量碎块状，较难击碎，声音清脆。场地内该层在钻孔QZ1～QZ7中揭露。层顶标高-44.26～-33.97m，平均-38.56m；层顶埋深36.00～48.00m，平均41.83m；揭露层厚3.00～7.80m，平均6.13m。
据基岩饱和抗压强度试验成果，微风化花岗片麻岩属较硬岩～坚硬岩，岩体较完整，岩体基本质量综合等级为Ⅲ级。
2.4场地水文地质条件
场地地下水以上的土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋、钢结构具微腐蚀性。

第三章 方案比选
3.1方案简介
根据结合结构受力，施工周期与工程造价等因素，桥梁方案考虑了以下三个方案：
方案1：（6x35）m先简支后连续预应力小箱梁桥
方案2：（30+150+30）m等截面钢筋混凝土上承式箱型拱桥
方案3：（55+100+55）m预应力混凝土连续刚构桥
3.2方案分析
先简支后连续预应力小箱梁构造简单，受力明确，伸缩缝少，行车舒适，预制构件采用标准化构件，可在梁厂统一生产管理，有利于节省施工周期，同时采用等截面形式，可节省大量模板，提高经济效益。
钢筋混凝土上承式箱型拱，跨越能力大，外形美观，但由于拱桥自重大，相应的水平推力大，增加了下部结构的工程量，对地基条件要求高，难以满足本工程的地基要求，不采用本方案。
预应力混凝土连续刚构桥，跨中截面下，桥下净空大，一般下部结构采用高墩，才能充分发挥刚构桥的优势，但本工程航道等级为Ⅵ级，对通航净高要求不高，故不采用本方案。
结合以上分析余屋桥重建工程采用（6x35）m先简支后连续预应力小箱梁桥。其桥式布置见附图1。

第四章 总体设计
4.1概述
上部结构：主梁结构形式采用先简支后连续预应力小箱梁梁，梁高1.8米，其桥梁分孔：
6 x 35m =210m。
下部结构：中墩均采用φ1.8m钻孔灌注桩，接桩间横系梁，上接φ1.5m圆形墩柱,盖梁上底宽1.8m，下底宽1.6m，高1.6m,长为10.4m。
4.2 设计标准及设计规范
4.2.1设计标准
桥梁机动车道荷载标准：城-A级；
地震基本烈度：该拟建场地抗震设防烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g；
桥梁设计安全等级：二级；
横断面：
桥梁全宽为0.5m（步道栏杆）+2m（人行步道）+8m（机动车道）+2m（人行步道）+0.5m（步道栏杆）=13米；
桥面行车道横坡为单向坡1.5%。
4.3主要建筑材料
4.3.1混凝土
预制主梁采用C50砼；
弹性模量Ec=3.45×104MPa；
轴心抗压设计强度ƒcd=22.4 MPa；
轴心抗拉设计强度ƒtd=1.83 MPa；
轴心抗压标准强度ƒck=32.4 MPa；
轴心抗拉标准强度ƒtk=2.65 MPa。
4.3.2普通钢筋
普通钢筋采用HPB300和HRB400。
HPB300：
钢筋线弹性模量Es=2.1×105 MPa；
抗拉设计强度fsd=270 MPa；
抗压设计强度f’sd=270 MPa。
HRB400：
钢筋线弹性模量Es=2.0×105 MPa；
抗拉设计强度fsd=330 MPa；
抗压设计强度f’sd=330 MPa。
4.3.3预应力钢束
钢束采用高强低松弛钢绞线。
边跨腹板及底板钢束：NY1、NY5钢束4×7Øj5两端张拉，每排2束；NY2、NY3、NY4钢束5×7Øj5两端张拉，每排2束；
NY1、NY5钢束钢绞线面积0.000556m2；
NY2、NY3、NY4钢束钢绞线面积0.000695m2；
钢束波纹管内径D=5.5cm，波纹管面积A=0.002375m2；
中跨腹板及底板钢束： NY1、NY2、NY3、NY4、NY5钢束5×7Øj5两端张拉，每排2束；
NY1、NY2、NY3、NY4、NY5钢束钢绞线面积0.000556m2
钢束波纹管内径D=5.5cm，波纹管面积A=0.002375m2；
顶板钢束：T1、T3、T4钢束5×7Øj5两端张拉，T1 2束、T3 2束、T4 1束；T2钢束4×7Øj5两端张拉，T2 2束；
T1、T3、T4钢束钢绞线面积0.000695m2
T2钢束钢绞线面积0.000556m2；
钢束波纹管内7x2.5cm，波纹管面积A=0.00175m2；
钢束波纹管内9x2.5cm，波纹管面积A=0.00225m2；
钢绞线弹性模量Ep=1.95×105 Mpa；
钢绞线抗拉标准强度ƒpk=1860 MPa；
抗拉设计强度ƒpd=1260 MPa；
抗压设计强度ƒ’pd=390 MPa；
底板钢束张拉控制应力:σR=0.74Ryb =0.74×1860=1376.4MPa；
顶板板钢束张拉控制应力:σR=0.75Ryb =0.75×1860=1395MPa；
预应力钢束损失：
钢束松弛系数：0.3；
孔道摩阻损失系数；0.25（金属波纹管）；
孔道偏差系数：0.0015；
锚具变形及钢束回缩值：0.012m（两端)。

第五章 上部结构设计
5.1结构主要尺寸
主梁采用2x（3x35）m先简支后连续小箱梁，设4片小箱梁，两片边梁，两片中梁。主梁断面：主梁高度1.8米，梁间距3.10米，计算跨径35米。其中中梁预制宽度2.4米，边梁预制宽度为2.93米，翼缘板中间湿接缝宽度0.7米。详见图5.1-1及图5.1-2：

图5.1.1-1桥梁横断面图

边梁支点截面 边梁跨中截面 中梁支点截面 中梁跨中截面

图5.1.1-2主梁截面剖面图

5.2配筋信息
顶板纵筋为12Φ22HRB335，底板纵筋为4Φ25HRB335
5.3 结构体系
主梁为预应力钢筋混凝土体系。
5.4上部结构主要计算原则
5.4.1荷载
永久作用：
小箱梁自重：自重系数取为1.04。
桥面铺装：厚度＝0.2m，容重＝25 KN/m3 q=0.2x3.1x25=15.5KN/m。
跨间横隔梁集中载：
端隔板，每道p=15.6KN，一联共2道
中隔板，每道p=8.3KN，一联共9道
现浇中横梁，每道p=35KN，一联共2道
可变作用：
汽车分配系数：0.517；人群分配系数：1.303（刚接板梁法）；
不均匀沉降：0.005m；
桥梁结构纵向计算时的主梁均匀温度作用：升温：30度，降温：-30度。
非线性温度梯度：
非线性升温 非线性降温

图5.4.1非线性温度梯度图