桥梁上部结构设计毕业论文

桥梁上部结构设计毕业论文

1 概述

1.1 设计资料

桥孔布置为535m

⨯预应力混凝土简支桥梁，跨径为35m，桥梁总长为175m。

设计车速为80/

km h，整体式双向四车道。

路线等级：一级公路；荷载等级：公路-Ⅰ级荷载，人群荷载：2

kN m。

3.0/

桥面宽：

⨯++⨯+⨯=

行车道双黄线人行道防撞墙。

m m m m m

4 3.75()0.5()2 1.0()20.5()18.5

1.2 工程地质资料

该地区土质主要分5层：1、素黏土 2、砾石 3、亚黏土 4、粉砂 5、泥岩。

地下水类型为第四季孔隙水，水位埋深4m左右，含水层主要岩性为砾石，厚3m左右。地震烈度为四度。

1.3 水文及气候资料

桥梁位于市境，河流均为独流水域，流量随季节变化较大，平均水深0.5m左右，地表水体为沙河支流，属于季节性河流（勘察时无水），设计洪水频率百年一遇。

气候属北温带大陆性气候，冬寒夏热，昼夜温差大，年平均最低气温-23℃，历史最高气温为37.4℃，年平均气温为7℃。年平均降水量为450mm-550mm，无霜期为145-160天。

张海荣：沈阳至阜新公路桥上部结构设计

1.4 设计依据

《公路桥涵设计通用规》(JTG D60-2004)

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》（JTG D62-2004）

至公路桥设计资料

2 方案比选

2.1 方案比选的主要标准

桥梁设计的标准遵循以下原则：安全性、适用性、经济性、美观性，其中以安全性与经济性最为重要。桥型的选择应符合因地制宜、就地取材和便于施工与养护的原则。

2.2 方案编制

2.2.1 梁式桥

梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力（恒载和活载）的作用方向与桥梁结构的轴线接近垂直，因此与相同跨径的其他结构相比，桥梁产生的弯矩最大，因此需要用抗弯、抗拉能力强的材料来建造，适合标准跨径的中等跨径桥。这种桥结构简单、施工方便，且对地基承载力要求也不高。（图2-1）

图2-1 简支梁桥

Fig 2-1 Simple beam Bridge

2.2.2 刚架桥

桥跨结构主梁与墩台整体相连的桥梁称为刚架桥。由于梁和柱两者之间是刚性连接的，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，在柱脚处产生水平反力，梁部主要受弯，但其弯矩较同跨径的简支梁小，梁有轴力作用，因此，刚架桥的受力状态介于梁桥与拱桥之间，在竖向荷载的作用下，都会产生水平推力，为此，必须要有良好的地质条件或较深的基础，也可以用特殊的构造措施来抵抗水平推力的作用。（图2-2）

图2-2 刚架桥

Fig 2-2Rigid Frame Bridge

2.2.3 拱式桥

拱桥主要承重结构是主拱圈或拱肋，在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。同时，墩台向拱圈或拱肋提供水平反力，这将大大抵消拱圈或拱肋中的由荷载产生的弯矩。因此，与同跨径的梁式桥相比，拱桥的弯矩、剪力和变形却要小得多，拱圈或拱肋以受压为主。拱式桥不仅跨越能力大，外形也比较美观，在允许条件按下，修建拱桥往往是经济合理的。但而为了确保安全，下部结构（特别是桥台）和地基必须具备能承受很大水平推力的能力。（图2-3）

图2-3 拱式桥

张海荣：沈阳至阜新公路桥上部结构设计

Fig 2-3 Arch Bridge

2.3 方案比选

对上述三种桥梁结构形式的对比，经过对桥位所在附近地质的探测，包含其土壤的分层、物理力学性能、地下水等；调查和测量河流的水文情况（勘测时无水），包括河道性质，历年洪水资料等；当地有关气象资料：气温，雨量等。综合上述资料以及查得该地区地基承载力不是很高。

且当地盛产建筑材料（砂、石料等），水泥钢材运输也方便。

综合而言，预应力简支梁桥具有造价经济，施工工艺简单更成熟，施工工序相对简单，工期短，且最主要的是桥墩对基础承载能力要求不是很高，这样对于当地承载力不高的基础的要求就不大。故为使该桥做到结构先进可靠，施工方便，行车舒适，故推荐预应力简支梁桥方案。

3 主梁的设计

3.1 设计资料

3.1.1 技术设计标准

简支梁跨径：标准跨径35L m =，计算跨径34.02l m =；

桥面净宽：4 3.750.52 1.020.518.5m m m m m ⨯++⨯+⨯=；

荷载：公路-Ⅰ级荷载；人群荷载：23.0/kN m ；

安全等级为二级，结构重要性系数0 1.0γ=；

环境：严寒地区，Ⅱ类环境条件。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规（JDT D62-2004）》要求，按照A 类预应力混凝土构件设计此梁。

施工方法采用后法施工；预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型；钢绞线采用TD 双作用千斤顶两端同时拉；主梁安装就位后现浇30cm 宽的湿接缝。最后按1.5%施工沥青桥面铺装层。

3.1.2 材料

1)预应力钢筋：采用ASTM A416-97a 标准的低松弛钢绞线（17⨯标准型），抗拉强度标准值1860pk f MPa =，抗拉强度设计值1260pd f MPa =，公称直径15.2mm ，公称截面积

张海荣：沈阳至阜新公路桥上部结构设计

2139mm ，弹性模量51.9510p E MPa =⨯，锚具采用夹片式群锚。

2)非预应力钢筋：HRB400级钢筋，抗拉强度标准值400sk f MPa =，抗拉强度设计值330sd f MPa =；HRB335级钢筋，抗拉强度标准值335sk f MPa =，抗拉强度设计值280sd f MPa =。

3)混凝土：主梁采用C50，43.4510c E MPa =⨯，轴心抗压强度标准值32.4ck f MPa =，轴心抗拉强度标准值 2.65tk f MPa =；轴心抗压强度设计值22.4cd f MPa =，轴心抗拉强度设计值 1.83td f MPa =。

3.2 主梁截面尺寸拟定

3.2.1 横截面布置

图3-1 主梁跨中预制阶段截面尺寸

Fig 3-1 Pre-stage of the main beam under section size