官山跨河大桥施工设计方案毕业论文.doc
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1、中 南 大 学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY本科毕业论文(设计)论文题目: 官山跨河大桥施工设计方案 学生姓名: 指导老师: 学 院: 中南大学继续教育学院武汉分院 专业班级: 2011级土木工程(高升本) 完成时间: 2014年5月10日 中 南 大 学毕 业 设 计(论文)任 务 书 函授站:武汉分院 专业:土木工程(高升本) 年级:2011级 姓名:刘训超毕业设计(论文)题目:官山跨河大桥施工设计方案起止日期: 2013年8月29日2014年5月10日指导教师: 葛缘泽毕业设计(论文)要求(包括日程安排和进度):一、日程安排和进度阶段阶 段 内 容起止时间论文指导老师亲
2、自辅导论文设计内容及注意事项13.8.29-13.8.29论文选题通过现场调研、文献查阅、网上搜集资料13.8.31-13.9.20初稿撰写根据总体设计和有关要求撰写并完成设计初稿13.10.20-14.3.1修改补充根据导师意见对初稿进行修改补充14.3.1-14.3.31文档整理按毕业设计格式要求整理文档,准备答辩14.3.31-14.4.20答辩通过现场答辩完成论文考核及老师评价14.5.10-14.5.10二、论文要求 毕业论文由题目(标题)、摘要、引言(前言)、正文、结论、参考文献和附录等几部分构成。整篇论文字数不少于8000字左右,书写方式必须为计算机打印。要求数据正确、思路清晰、
3、观点正确,逻辑合理,语句通顺,文本格式符合规范要求。注:本任务书由指导教师填写并经审查后,复印一份交学生装订在毕业设计(论文)的封面之后,原件存函授站摘 要本毕业规定设计的对象为一座500米以下50米以上的简支梁桥,且桥下有河段与本桥梁正交。本桥梁平面位于缓和曲线上,本桥全长356米,桥面宽度8.5米,路面宽度7米;设计荷载为公路级;主梁横向由5片T梁组成,梁高为:1米;两片梁之间设置5cm宽现浇湿接缝;本桥采用桩柱式桥墩,墩柱直径为1.8米圆形截面墩柱,桥桩基础直径为1.5米、1.8米和2米三种的圆形截面钻孔灌注桩,桩基础嵌入完整中风化砂岩层不小于2.5倍桩基直径;采用柱式桥台桥头,桥台均是
4、桩接盖梁其直径均为1.5米圆形截面桩基的钻孔灌注桩基础,桥台桩基础基本完全嵌入完整中风化砂岩层。桥梁上部结构手算进行主梁内力分析。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。根据验算结果得出结论:设计的桥梁结构是安全、经济、合理的,并满足现行规范的要求。关键词:缓和曲线;T梁;桩
5、柱式桥墩;因素分析;对策研究。目 录 总则11 工程设计21.1桥梁名称21.2 工程地质条件21.3 桥梁工程概况21.4 技术标准51.5 桥梁设计原则51.6 设计规范62 总体设计72.1 混凝土72.2 钢材72.3 桥梁支座132.4 伸缩缝132.5 机械接头142.6 桥面防水层142.7 其他要求143 桥型选择设计153.1 方案初选153.2 方案选择194 结构布置194.1 主梁高194.2 主梁间距194.3主梁梁肋宽194.4翼缘板尺寸194.5横隔梁204.6桥面铺装205 主梁计算205.1跨中横向分布系数计算205.1.1主梁抗弯惯矩275.1.2横隔梁抗弯
6、惯矩275.1.3主梁和横隔梁的抗扭惯矩285.1.4计算参数285.1.5计算各主梁横向影响线坐标295.1.6计算各梁的荷载横向分布系数315.2支点处荷载横向分布系数345.3 主梁抗弯惯矩355.3.1横载内力计算355.3.2横载内力355.3.3活载内力计算365.3.4机械配置41结束和总结44致谢46参考文献47总则1 为使公路钢筋混凝土简支梁桥的设计符合安全可靠、耐久适用、技术先进、经济合理的要求,特制定本规范。2 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计。3 本规范适用于公路钢筋凝土简支梁桥,钢管为圆形截面。4 采用本规范进行设计时,应同时遵守相关的国家和行业技术规范。5
7、公路钢管混凝土拱桥应按以下两类极限状态设计:5.1 承载能力极限状态:对应于公路钢管混凝土拱桥及其构件达到最大承载能力,或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。5.2 正常使用极限状态:对应于公路钢管混凝土拱桥及其构件达到正常使用,或耐久性的某项限值的状态。6 根据不同种类的作用(或荷载)及其对桥梁的影响,桥梁所处的环境条件,应考虑以下三种设计状况,并进行相应的极限状态设计:6.1 持久状况:桥梁建成后承受自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。6.2 短暂状况:桥梁施工过程中承受临时性作用(或荷载)的状况。一般仅作承载能力极限状态设计,必要时才作正常
8、使用极限状态设计。6.3 偶然状况:在桥梁使用过程中偶然出现的如罕遇地震的状况。仅作承载能力极限状态设计。7 钢管混凝土结构或构件之间的连接,以及施工安装阶段(混凝土浇注前和混凝土硬结前)的承载力、变形和稳定,应按钢结构进行设计。1 工程设计1.1 桥梁名称:温州绕西南高速Sn标段官山大桥。1.2 工程地质条件:沿线地层出露地层单元较少,主要地层有上侏罗统、下白垩统、火山岩,上侏罗统分为高坞组(J3g)和西山头组(J3x),下白垩统分为管头组(Klg)和朝川组(Klc)。火山岩有喷出岩和潜火山岩;第四系主要为全新统的冲积-海积松散堆积物地层。灰黄、浅灰、灰绿色含砾砂岩、含砾岩屑砂岩夹细砂岩、粉
9、砂岩等。在区域构造上属于华南褶皱系(2),浙东南褶皱带(3)温州-临海拗陷(8)之东南部,界于黄岩-象山(11)和泰顺-温州断拗(12)之间。本项目路线走廊带内温州至镇海区域深大断裂通过,次级构造较发育,主要表现为次级断层和节理,断层的切割破坏了岩体的完整性,形成了地下水的储存运移通道,降低了边坡的稳定性,同时对位于断层带附近的桥梁桩基承载力影响较大。本标段内共发现 2 条次级断层、1 条节理密集带,断层为压性断层,带内岩体破碎,完整性差,风化强烈但不均匀。1.3 桥梁工程概况:本标段不良地质不发育,特殊性岩土有软土。主要分布在 K8+420K9+979.5 段,地处海积平原,地形平坦,路线以
10、桥梁形式通过。表部为填土,厚约 0.01.8m,结构松散,硬壳层一般厚 1-2m,呈软塑-可塑状,其下为流塑状淤泥质粘土、淤泥,性质差,厚 1.024.50m,中下部为可塑粘土、砂土及卵石等硬土。官山大桥为跨河先简支后连续预型制混凝土T梁大桥。起讫里程:K5+924.9K6+278.5,左幅全长:353.6m。本桥工程地处温州市瓯海区郭溪镇梅园村,横跨官庄河。河道与路线正交,河床稳定,基本由粗砂、硬质石块和鹅卵石铺成。河道顺直,平时沟内水量较少,雨季会有稍有较大流量,总体属山间溪河,不会影响施工。沟底常有积水,施工过程中亦可就地取水,造成施工便利。比降较大,泄洪顺畅,设计水位:2m,一般冲刷线
11、:1.6m;本桥线性为直线,与流水方向正交;桥址断面、地质情况及路线纵断面资料见附图。承接着官山隧道和官山路基的重要枢纽环节。桥梁基础采用钻孔桩基础,本桥共有钻孔桩30根,其中1.5m桩径钻孔桩6根,1.8m桩径钻孔桩3根,2.0m桩基钻孔桩21根。桥梁采用桩柱式桥墩,上部结构为预应力混凝土预制T梁,第一联简支,其余联先简支后连续,T梁跨径分为:25m、40m两种;其中25mT梁5片,40mT梁45片。官山大桥位于官山隧道大里程侧方向起讫里程为:K5+924.9K6+278.5。长353.6米。上部结构采用25+8*40m预应力混凝土T梁。桥梁2#、3#墩跨金丽温扩容线,采用40米T梁。桩基距
12、隧道边缘的最小距离为11米大于要求10米桩基深度大于隧道埋深,钻孔桩施工时不允许对隧道产生扰动,因此控制要求高。本处桩基施工为官山大桥难点。 桥梁横断面图 1.4 技术标准:1 公路等级:公路I级;2 设计速度:100km/h。3 桥梁宽度:33.0m。4 桥梁设计基准期:100年。5 设计洪水频率:1/100。6 设计安全等级:一级。 7 抗余震设计:地震动峰值加速度为0.05g(度区),按0.05g(度区)设防。8 设计洪水频率:大、中、小桥及涵洞按100年一遇设计;对受条件限制区域:如软基及其发育、控制洪水位高程超出现状地面较高,地势平坦路段,桥头受软基填土高度控制,要求新建桥梁竖曲线低
13、处梁板底高程不低于100年一遇洪水位高程:对连接到现状地方道路桥梁,新建桥梁洪水位控制按照不低于地方道路控制标准,条件具备处适当抬升。1.5 桥梁设计原则(1)适用耐久桥上应保证车辆和人群的安全畅通,并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应确保足够使用年限,并便于加固和维修。(2)舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调行车顺畅性,尽量减轻车辆在桥上的振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件,在制造、运输、安装和使用过程中应有足够的刚度、强度、稳定性和耐久性。(3)经济性所选的桥位应是地质、水文条件较好,综合考虑道路线形与桥梁建造难易。桥梁设计应遵循因地制宜、就地
14、取材和方便施工的原则。并且桥梁的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型,设计中应该充分考虑维修的方便,维修时尽可能不中断交通,或使中断交通的时间最短。(4)先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设,应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备,以利于减少劳动强度,加快施工进度,保证工程质量和施工安全。(5)美观该桥梁,坐落于泰安市的郊区,更应具有优美的外形,与周围的景致相协调,彰显和谐的搭配。合理的桥跨布局和轮廓是美观的主要因素,不应把美观片面的理解为豪华的装饰。1.6 设计规范:1 公路工程技术标准(JTG B012003);2 公路桥涵设计通用规范(JTG D6020
15、04);3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004);4 公路圬工桥涵设计规范(JTG D612005);5 公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D632007);6 公路桥涵养护规范(JTG H112004);7 公路涵洞设计细则(JTG/T D65042007);8 公路工程抗震设计规范(JTJ 00489);9 公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02012008);10 公路桥涵施工技术规范(JTG/T F502011);11 公路桥梁抗风设计规范(JTG/T D60012004);12 公路工程质量检测评定标准(JTG F80/12004);13 公路工程基
16、桩动测技术规程(JTG/T F81012004);14 公路交通安全设施设计规范(JTG D812006);15 公路交通安全设施设计细则(JTG/T D812006);16 公路工程基本建设项目设计文件编制办法(交公路发【2007】358号);17 内河通航标准(GB 501392004);18 内河航道与港口水文规范(JTS 14512011);19 公路桥梁盆式橡胶支座(JT3912009);20 公路工程混凝土结构防腐蚀技术规程(JTG/T B07012006);21 关于进一步加强桥梁预应力施工质量管理通知(浙交【2012】125号);2 总体设计:2.1混凝土:预应力混凝土连续T梁
17、均采用C50混凝土;桥面铺装:沥青结构层:改性沥青混凝土AC-16C厚4cm+改性沥青混凝土AC-20C厚6cm;预制板梁顶板桥面设置有现浇调平层,10cm厚C50钢筋混凝土;伸缩缝处混凝土采用C50聚丙乙烯纤维混凝土;墩台帽、立柱、柱间系梁、护栏座、防撞墙均采用C30混凝土;钻孔桩注桩、承台、桩间系梁、撘板均采用C25混凝土;按照公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)的要求,结合公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范(JTG/TB07-01-2006)对不同的受力构件根据环境分类及作用等级分类,控制混凝土的最大水灰比、最小胶凝材料用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量、最大碱含量等见下表
18、。耐久性设计要求表结构部件最大水胶比最小胶凝材料用量(kg/m)最大氯离子含量(%)最大碱含量(kg/m)预应力混凝土T梁、空心板0.364200.063墩身、钢筋混凝土盖梁0.453800.33桥台、桩基0.553200.33桥台护坡在设计水位以下的部位采用M7.5浆砌片石防护,路上桥梁和位于设计水位以上的部分采用空心六角混凝土块植草防护。2.2 钢材:钢束采用预应力混凝土用钢丝(GB/T 5224-2003)标准的高强度低松驰钢绞线,直径为S 15.2mm,面积为A=139m,抗拉强度标准值fpk=1860MPa,1000h后应力松驰率不大于2.5%,钢绞线的弹性模量Ep=195000MP
19、a。普通钢筋:采用R235光圆钢筋、HRB335带肋钢筋两种。钢筋直径10mm者为R235钢筋,直径10mm为HRB335钢筋。钢筋标准应符合GB 1499.1-2008和GB 1499.2-2007的规定,凡需要焊接的钢筋均应满足可焊要求。弯钩设置长度应不低于设计要求,同时应符合规范要求长度。预应力钢材.钢绞线采用PC高强度低松弛(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17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=1.95105MPa松
20、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预应力锚具:必须采用成品锚具及其配套设备,并应符合中华人民共和国国家标准预应力筋用锚具、夹具和连接器(GB/T 14370-2007)、中华人民共和国交通行业标准公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规格(JT 329.2-97)等技术要求。本设计文件中出现的所有锚具代号,仅作为构造示意,不作为指定要求,施工时可选用质量可靠、各项性能指标符合要求的锚具。预应力体系:符合国际预应力混凝土协会(FIP)后张应力体系的验收建
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