桥梁毕业设计 开题报告文字部分Word下载.docx
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沥青砼路面,路面设计标准轴载为BZZ-100KN;
⑺地震动峰值加速度:
≤0.05g,地震烈度七级;
⑻平面坐标系统:
1954年北京坐标系统,中央投影带子午线经度
116°
;
⑼高程系统:
1985年黄海高程系统。
4.工期
计划开工工期2011年10月1日,完成时间2013年3月31日,总
工期30个月
5.建设条件
⑴自然条件
①地形、地貌本标段为丘岗垅谷地貌,地形呈波浪型起伏,最高海拔为400多m,最低为200m。
谷洼地之间坡度一般小于25°
,垅谷洼地多为水田,少部分为水塘沟溪。
②气象特征本标段地区属亚热带季风气候,具有气温温和、雨量较充沛、热量不充裕、光照较充足、冬季长、春秋季短、春寒夏热、秋冬干阴和无霜期长等特点。
气温的季节性变化显著,一月份平均气温-20℃,七月份平均气温+24℃;
本地区降水年内分配较均,主要集中在4~6月,该时期降水量约占全年降水量的48%,易产生地区性的洪涝灾害;
降水量最少时期是10月~次年1月,4个月的降水量仅占年降水量的16%左右。
年平均降水量1347~1440mm。
多年平均风速3.1—4.2m/s,年最大风速7m/s。
七级风速,年平均相对湿度:
77%~80%。
③地层岩性、地震区域范围内基岩为泥质粉砂岩,覆盖层从上至下为含碎石浅灰色、褐色砂质淤泥质粘土、粉质粘土、卵石层。
本区域地震基本烈度划分为七度区,设计地震分组为一组,地震动峰值加速度为0.10g,为抗震设防区。
⑵施工条件
①交通条件**公路贯穿本标段,交通便捷,距**市区较近,乘车可在15分钟内至市区。
②施工用电、用水标段离乡镇较近,电力供应充足,施工期间用电搭接较方便、线路短,需与供电部门取得联系。
湖常年有水,且标段范围内地下水较丰富,水质良好,可就近取用。
③水泥、木材、石灰、钢材等工程所需水泥、木材、石灰等材料,本地均有产出,根据工程需要在满足质量要求的前提下择优选择购买。
钢材从****购进。
④砂、石主要的石料场有址坊廖山采石场,位于**县**镇,可生产各种规格碎石,交通运输较便利。
工程所用的砂、砾石材料主要从长江沿线采砂场购买,由汽车运至工地。
6.工程特点
⑴跨越既有线多,本标段线为跨线桥,贴近市区,所以安全管理为重中之重,
⑵支架现浇普通砼连续箱梁工程数量较少本标段普通砼连续箱梁数量,共四孔/一联,现浇支架、模板投入量较大。
四.设计内容:
设计参选的三方案的评比图
桥梁纵、横断面的设计和平面布置
上部结构的设计计算
下部结构的设计计算
绘制桥梁施工图
五.设计的意义和目标:
通过本桥的设计能使我们进一步了解桥梁设计的过程,了解和掌握设计的方法和步骤,熟悉桥梁设计时所需要的各种规范条例,培养查阅资料,综合解决问题的能力,熟练运用cad软件,能把书本的知识真正应用的设计实践中,让自己真正懂得如何来解决实际应用时的问题,为自己将来进入工作岗位做好铺垫。
六.设计方案
(一)设计思想:
1.应该满足技术先进的要求以及安全可靠的基本要求;
2.要保证桥梁应该在100年设计基准期内正常使用。
3.应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响,在选择材料,保护层厚度,
4.阻锈等方面满足耐久性的要求,
5.除此之外还应遵循因地制宜,就地取材和方便施工的原则考虑沿岸缩小
运距,促进该地区的经济发展,产生最大的经济效益,
6.如果该桥设过桥费,应能尽可能多的吸引更多的桥梁通过,达到尽可能
快收回投资的目的。
7.环保可持续发展的要求,该桥贴近市区,应该满足桥梁建设以及使用过
程中生态,水,空气,噪声等方面的要求。
8.桥梁施工完成后,将两头植被恢复或进一步美化桥梁周边的景观,亦属
环境保护的内容。
水文计算
1.4水文计算
1.4.1设计资料
大桥桥位地质剖面图。
水文资料:
桥为河段为稳定性河段,设计洪水位频率1:
100,设计洪水位40.85m。
洪水含沙量ρ=3kg/m3。
桥位概况:
本桥位于某市境内外,跨越松花江,河宽240米。
1.4.2计算设计流量QS[10]
1.根据河道横断面图式,本河道采用单宽式,采用形态法计算。
2.依据桥位地质剖面图,假定为单宽式Ⅰ类河道,糙率n=0.02,m=50。
3.洪水比降I=0.3‰。
4.设计水位40.85m,起止桩号k1+100—k1+397.06
过水面积ω及水位宽度B计算,见下表。
过水面积ω及水位宽度B计算表表1-3
桩号
(m)
地面标高
水深
平均水深
水面宽度
过水面积
(m2)
累积面积
合计
+179.12
40.85
W=795.17
B=209.13
+205.38
35.753
5.00
2.5
26.26
65.65
+234.27
35.452
5.254
5.127
28.89
148.12
213.77
+248.26
35.043
5.807
5.531
13.99
77.37
291.14
+260.93
34.443
6.307
6.057
12.67
76.74
367.85
+286.19
34.970
5.305
5.806
25.26
146.66
514.51
+305.86
37.180
3.636
4.471
19.67
87.95
602.46
+362.59
38.786
1.964
2.800
56.73
158.84
761.3
+386.06
39.907
0.843
1.404
23.47
32.95
794.25
+388.25
0.422
2.19
0.92
795.17
209.13
6.平均水深H均=ω/B=795.17/209.13=3.802m
7.由谢—满公式
V=m
(H均)2/3
I1/2
=50
(3.802)2/3(
0.0003)1/2
=2.1096m/s
8.设计水位时,过水断面流量QS
QS=ω
V=795.17
2.1096=1677.50m3/s
设计流量偏安全考虑,选定
QS=1700m3/s
V=2.11m/s
ω=795.17m/s
B=209.13m
1.4.3确定桥孔长度
1.河段类型选择
依据桥位地质剖面图,假定该桥位河段为顺直型稳定性河段。
2.桥孔布设原则
(1)桥孔不宜过多的压缩河槽;
(2)墩台基础可以视冲刷程度,置于不同的标高上。
3.采用经验公式计算桥长
Lj=QS/(β
qc)(1-1)
式中:
QS——设计流量;
取值为QS=1700m3/s;
β——压缩系数;
取值为β=k1(Bc/Hc)0.06=1.272;
k1——稳定性河段取1.00;
qc——河槽单宽流量,qc=QS/Bc=1700/209.13=8.13
Lj=QS/(β
qc)=1700/(1.272
8.13)=164.4m
4.采用过水面积计算(冲刷系数法)[10]
上部结构采用预应力混凝土箱型梁桥,标准跨径为50m(桥墩中心间距),假定采用单排双柱式桥墩柱直径d=1.5m,设计流速VS=2.11m/s,QS=1700m3/s,冲刷系数P=1.2,系数计算:
μ=1
0.375
VS/L0=1
2.11/(50
1.5)=0.984
λ=1.5/50=0.030
则ωq=QS/[μ(1
λ)PVS]=1700/[0.984
(1
0.030)
1.1
2.11]=767.37m2
根据桥位断面图
桥下毛过水面积为795.17m2略大于767.37m2。
桥孔净长Lj=4
(50
1.5)=194m。
与经验公式计算结果接近,可以采用。
桩台前缘桩号为:
k1+184.43,另一侧桥台前缘桩号为k1+382.93
1.4.4确定桥面最低标高
计算壅水高度:
建桥后,左路堤阻水面积ωn=2.692+2.8128+0.92=6.4248m2
Qn=ωn
V均=6.43
2.11=13.57m3/s,Qn/QS=13.57/1700=7.9/1000查表得:
η=0.07
Vq=QS/ωj=1700/795.17=2.14m/s
由经验公式:
ΔZ=η(Vq2
Vch2)(1-2)
Vch——采用建桥前全断面平均流速2.11m/s。
故ΔZ=η(Vq2
Vch2)
=0.07
(2.142
2.112)
=0.009m
所以
=ΔZ/2=0.0045m
1.计算浪高
根据设计资料中的气象地震资料:
气候条件:
一月份平均气温
20℃,七月份平均气温+24℃;
风力:
7级,V=15m/s;
地震烈度:
7度。
考虑最不利影响,浪程D=600m,平均水深H均=3.802m,风速Vw=15m/s。
=9.81*3.802/15*15=0.166
0.7(
)0.7=0.7
(0.166)0.7=0.20
=
=26.16
1.0018(
)0.45=0.0078
th0.2=0.197
0.13th0.198=0.0254
HLj%=2.3
=0.174m
2.计算水位
本河道无流水,其他引起水位升高的因素忽略不计。
Hj=Hs+
=40.85+0.0045+0.174
2/3=40.971m
3.桥面标高的确定
本河段不通航,采用桥下净空ΔHj=0.5m。
桥梁建筑高度ΔHD=2.5m(预应力混凝土箱型梁桥)
Hqm=Hj+ΔHj+ΔHD
=40.971+0.5+2.50
=43.971m
故桥面标高采用44m。
1.4.5冲刷计算
本河段以假定为平原顺直型河段,属稳定性河段,对河槽自然演变的影响不明显,对该桥位地质断面图分析,河床地质属中砂和细砂质土壤,应按砂质河槽计算。
已知桥位河段历年汛期平均含砂量ρ=3kg/m3。
该桥上部结构采用4孔50m预应力混凝土箱型梁,下部结构采用钢筋混凝土单排四柱式桥墩,柱径D=1.5m,钻孔灌注桩桩径D=1.5m;
桥台采用桩柱式,桩柱直径D=1.5m。
1.河槽一般冲刷
根据地质剖面图分析,桥下河槽不可能扩宽。
已知桥下河槽流量Q=1700m3/s,桩台前缘桩号为:
k1+184.43,另一侧桥台前缘桩号为k1+382.93;
粗糙系数m=50。
桥孔长度Lj=382.93--184.43=198.5m
桥孔净长Lj1=4
1.5)=194m
由桥位断面知,河槽最大水深Hmax=6.307m
H均=ω/B=795.17/209.13=3.802m
由于河床为细砂及中砂,平均粒径采用D均=1mm
单宽流量系数
B2=L=198.5
B=209.13
λ=
查表得:
u=0.974
=7.39m
2.河槽中桥墩的局部冲刷
桥下河槽的一般冲刷计算结果Hp=7.39m,其相应的冲刷流速为
(1-3)
查表得kξ=1,B1=1.5,
=1mm
m/s
由Hp=7.39m,D均=1mm,查得V0=0.62;
V>
V0,砂质河槽。
=0.523m
3.墩台的最低冲刷线
桥位河段属于稳定性河段,河槽中的桥墩可采用相同的最低冲刷线标高,并以河槽中的最大水深计算冲刷深度,未考虑其他因素应起的冲刷取ΔH=0。
总冲刷深度hs=Hp+Hb=8.34+0.523=8.861m
最低冲刷线标高Hm=Hs
hs=40.85
8.863=31.987m
(二)备选方案:
1.连续箱梁桥
立面图
横断面图
平面图
2.简支空心板桥
立面图
横断面图
3.斜拉桥
立面图
横断面图
平面图
(三)方案论证:
桥型
连续箱梁桥
斜拉桥
预应力简支空心板桥
跨径布置
4
50
100+100
5
40
纵向横坡
2.0%
1.5%
截面形式
一箱两室箱梁截面
单箱多室箱型截面
空心板界面
跨中梁高
2.5m
3.205m
1.2m
上部结构施工方法
悬臂浇筑法
悬臂拼装法
技术要求
施工难度大,危险性高,施工工艺较复杂
高度机械化,需要一整套机械动力设备,施工速度快,占用场地少
施工技术简单,但工艺复杂,所需的施工设备少
适用性
桥下净空大,节省材料,且刚度大,整体性好,超载能力大,结构刚度大,变形小,伸缩缝少,行车平稳舒适
梁体尺寸较小,桥梁的跨越能力较大;
受桥下净空和桥面标高的限制少;
抗风稳定性好;
便于悬臂施工等。
施工中高空作业较多,且施工控制等技术要求严格
1.施工方便。
2.适合中小跨径。
3.结构尺寸标准化。
安全性
自重较大,水平推力也较大,一孔破坏会影响全桥安全
1.行车平稳
2.索力调整工序比较繁复,施工技术要求高
目前国内大量采用,安全,行车方便。
美观性
外形美观
具有现代气息,结构轻盈美观
一般
经济性
节省材料,但支架较贵,维修费用较高
造价最高
造价较低
比选结论:
根据上述对比,不难发现。
斜拉桥梁体尺寸较小,桥梁的跨越能力较大;
施工中高空作业较多,且施工控制等技术要求严格,最重要的是造价过高,本桥非景观桥对于美观要求不高,所以不予采用。
由于简支空心板桥耐久性较差,且养护维修费用较高,一般用于小跨度的、跨河桥,跨线桥,故不予以采用,综合桥位处的地形地貌,地址等条件,并着重考虑施工方便性,经济性,结合以上述方案的比较分析,决定采用预应力混凝土连续箱形梁桥。
七.课题进度安排(周一至周五)
1
本学期第20周~第21周及第八学期第5周
设计三个桥梁方案,进行桥梁结构方案的比选确定桥梁设计方案,绘制三个方案设计图(平面、立面、横断面),完成开题报告的编写、打印、装订,上交。
3
第6周~第7周
熟悉有关结构分析程序,拟定结构分析计算模型,确定各种结构计算参数。
4
第8周~第9周
完成整体结构计算。
根据计算结果,完成主要受力构件的设计、验算。
将最后计算结果形成相应的图表。
5
第10周~第11周
绘制设计图纸(A3图5~6张)。
6
第12周~第13周
手算熟悉本桥其余部位的设计内容,完成相应的设计图纸(A3图2~3张)。
7
第14周~第15周
编制、完善设计计算说明书。
第十五周周五下午五点之前上交打印、装订完毕的说明书。
8
第16周
准备答辩。
9
第17周
答辩。
八.参考资料及所用文献
1.《桥梁工程》.
2.《基础工程》
3.《桥涵水文》
4.《城市桥梁设计荷载标准》
5.《公路桥涵设计通用规范》
6.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
7.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》
8.《公路桥涵地基与基础设计规范》
9.《公路桥涵施工技术规范》
10.《公路工程技术标准》
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