《道桥工程综合设计-I》任务书

《道桥工程综合设计-I》任务书
1教学目的
本课程是面向土木工程专业道路桥梁方向的实践环节课，是一门重要的专业设计基础课，起着承上启下的作用。

本课程包括梁桥结构形式和拱桥拱轴线的选择和构造布置、受力分析和强度、稳定验算等，混凝土实体中墩与刚性扩大基础设计，不等跨桥梁桩柱式过渡中墩设计，并进行施工图的绘制训练。

通过本课程的学习，熟悉桥梁设计规范，掌握简支梁桥结构和简单体系上承式拱桥结构以及简单的墩台与基础的基本计算理论和方法，具有桥梁结构与基础设计的初步能力。

为后续专业课《毕业设计》以及今后工作中遇到各种交通工程结构物的设计奠定必要的基础。

2设计内容
道桥工程综合设计-I主要根据基本设计资料，包括设计跨径、桥面宽度、荷载等级等来拟定截面尺寸，从而进行后续的截面校核，结构内力计算、内力组合以及结构验算。

这样可以将前述单独的知识点进行整合，起到知识点融会贯通的作用。

另外，设计过程要求按照各桥梁规范的指导进行计算，因而可以使学生掌握桥梁设计过程中需要遵守哪些原则，为日后的工作打下坚实的基础。

本设计的主要流程及相关提交内容如下:
2.1梁桥上下部结构设计部分：
这一部分包括钢筋混凝土简支T梁桥设计+桩柱式过渡中墩及基础设计：
1、梁桥结构设计部分：
①根据布置的梁桥设计资料，即梁桥跨径、桥面宽度、荷载等级等拟定主梁截面高度和宽度及总体布置；
②按照比例（例如1：1000）绘制立面图和横断面图；
③主梁截面几何要素计算，并验算主梁截面是否合适，例如A、y、I、r等；
④主梁横向分布系数的计算；
⑤主梁截面内力计算：恒载内力计算、活载内力计算(汽车和人群)、荷载组合；
⑥弯起钢筋的布置；
⑦主梁截面正截面强度验算：正截面受弯强度验算、正截面受剪强度验算；
⑧主梁截面斜截面强度验算：斜截面受弯强度验算、斜截面受剪强度验算。

2、不等跨桥梁桩柱式过渡中墩设计：
①盖梁、墩柱和桩尺寸拟定；
②柱顶受力计算：恒载和活载计算，分别考虑竖向力Ｎmax组合和Ｎmin组合。

荷载组合分别按容许应力法和极限状态法组合；
③单桩轴向承载力验算：确定桩长时，根据地质条件分别考虑桩长可定时和桩长不可定时情况；
④桩身内力计算：计算参数确定；判断刚性桩与弹性桩；将桩顶水平力、弯矩换算到局部冲刷处；计算桩身内力并画出弯矩图得到桩身最大弯矩Ｍmax及其位置、相应的轴向力Ｎmin；
⑤配筋计算：按圆形截面偏心受压构件计算钢筋面积，并确定根数；按弯矩图用试算法确定需配置相当于Ｍmax的一半根数钢筋面积的位置；进行桩身最大裂缝宽度验算。

2.2拱桥上下部结构设计部分：
这一部分包括空腹式圬工拱桥设计+实体中墩与刚性扩大基础设计：
1、拱桥上下部设计部分：
①根据布置的拱桥设计资料，即拱桥跨径、矢跨比、桥面宽度、荷载等级等拟定主拱圈截面高度和宽度及拱上建筑尺寸和布置；
②按照比例（例如1：1000）绘制立面图和横断面图；
③主拱圈截面几何要素计算，例如A、y、I、r等；
④确定拱轴系数；
⑤计算拱圈弹性中心及弹性压缩系数；
⑥主拱圈截面内力计算：恒载内力计算、活载内力计算(汽车和温度)、荷载组合；
⑦主拱圈截面正截面强度验算：正截面受压强度验算、正截面受剪强度验算；
⑧主拱圈稳定性验算；
⑨拱圈的强度及稳定性验算：弹性中心的弯矩和推力、截面内力、裸拱圈的强度及稳定性验算。

2、混凝土实体中墩与刚性扩大基础设计：
①墩帽平面尺寸拟定；
②墩身及基础竖向标高确定：根据水文计算结果及地质条件，结合构造要求确定墩帽顶、墩身顶、基础顶、基础底面的标高；
③基础尺寸确定：要注意各控制参数的取值，尤其要注意刚性扩大基础如何用刚性角控制其平面尺寸；
④确定验算截面位置；
⑤荷载计算与组合：由于地基土是砂砾，属透水性土，应考虑浮力的影响。

活载计算要同时考虑汽车和挂车。

按验算内容要求进行双跨和单跨布载。

按规范要求进行荷载组合；
⑥验算内容：墩帽局部受压验算、墩身底截面强度和偏心距验算、刚性扩大基础承载力
验算、基础底截面合力偏心距验算、基础的稳定性验算、沉降量计算和墩顶水平位移验算。

3提交内容
采用一人一题的方式进行设计，根据给定的桥面宽度、桥梁跨径、荷载等级，按照案例设计内容中所提到的顺序进行设计计算，课程设计结束时，要求学生提交的成果包括：
1、按规范规定条文要求进行的计算过程和计算结果，梁桥上下部结构与拱桥上下部结构的计算内容装订成册；
2、按比例绘制的图纸，即梁桥立面图和横断面图。

①简支T梁桥设计：桥型布置图(其中桥台可绘制示意图)(A3图纸1张)；梁桥的立面图、平面图、横断面图(A3图纸1张)；弯起钢筋构造图(A3图纸1张)；普通钢筋断面图及钢筋用量表(A3图纸1张)；下部结构的立面图、平面图、横断面图(A3图纸1张)；桩基础配筋图(A3图纸1张)。

②圬工拱桥设计：桥型布置图(其中桥台可绘制示意图)(A3图纸1张)；拱桥的立面图、平面图、横断面图(A3图纸1张)；下部结构的立面图、平面图、横断面图(A3图纸1张)。

4时间安排
序号实践项目主要教学内容教学天数1发放设计任务书，布置设计任务，讲解设计题目1
2梁桥设计
拟定主梁截面，确定横向分布系数
4
主梁内力计算
弯起钢筋的布置
主梁的强度验算
桩柱式过渡中墩桩
柱设计
确定尺寸，计算荷载
4
确定桩长，计算桩身内力与变位并进行配筋验算
3拱桥设计
确定拱轴系数m
5
计算结构自重作用下的拱的内力
计算汽车和人群荷载作用下的拱的内力
计算裸拱内力以及均匀温变和拱脚变位的内力
主拱的强度验算以及稳定性验算
混凝土实体中墩与
刚性扩大基础设计
确定尺寸，计算荷载
4
截面强度验算以及基础稳定性验算
4收计算书、答辩2合计20
5考核方式
道桥工程综合设计-I成绩分四部分：设计计算书和计算书占50％，制图占20％，答辩占20％，平时表现占10%。

6参考资料
[1]中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》(JTG B61-2014),人民交通出版社，2014；
[2]中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015),人民交通出版社，2015；
[3]中华人民共和国行业标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005),人民交通出版社，2005；
[4]中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018),人民交通出版社，2018；
[5]中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007),人民交通出版社，2007；
[6]中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011),人民交通出版社，2011；
[7]中华人民共和国行业标准《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》(JTG3830-2018),人民交通出版社，2018；
[8]中华人民共和国行业标准《公路工程预算定额》(JTG3832-2018),人民交通出版社，2018；
[9]桥梁计算示例集《拱桥》第二版，人民交通出版社，2000.10；
[10]范立础主编，《桥梁工程》(上册)(第三版)，人民交通出版社，2017；
[11]顾安邦，向中富主编，《桥梁工程》(下册)(第三版)，人民交通出版社，2017；
[12]陈宝春，陈友杰，赵秋主编，《桥梁工程》(第三版)，人民交通出版社，2017；
[13]邵旭东主编，《桥梁工程》(第五版)，人民交通出版社，2019；
[14]叶见曙主编，《结构设计原理(第四版)》，人民交通出版社，2018；
[15]盛洪飞主编，《桥梁墩台与基础工程》(第二版)，人民交通出版社，2015。

PS：具体分组情况见附表1，要求每位同学在相应基本条件上勾划自己对应设计内容的基本条件。

下部结构涉及到的水文地质条件参见附表2。