偏岩嘴大桥设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

本次毕业设计的课题为偏岩嘴大桥设计，全桥长380米左右，属于大桥范围，跨径也相对较大，故本设计要求我们对大跨度桥梁的设计有一定的认识和了解，并懂得通过拟定方案来了解各种桥型的结构特定、受理特定、目前的发展水平、经济性、还有各种桥型所适用的地形地貌条件和地质条件。首先我们需要根据桥孔跨径等原则来设计多种方案，本设计根据偏岩嘴大桥的地形以及桥孔跨径等原则设计了连续刚构桥、双塔双索面斜拉桥以及上承式拱桥三种方案，三种方案中以连续刚构桥和上承式拱桥最为适合，再经过经济对比确定最终方案。同时确定各种方案时我们需要阅读各种桥型的设计规范，并要求熟练使用cad进行绘图，同时需要掌握对各种桥梁结构的分析以及计算能力，理解并能熟练使用桥梁设计理论，并利用midas等桥梁设计软件对桥梁上下结构进行设计计算。同时本毕业设计还让我们通过一个实际的工程项目设计了解桥梁的整个设计过程，为以后的相关工作奠定基础。与此同时，我们进行设计的同时还对各种的专业知识进行了复习和巩固，尤其是桥梁工程，基础工程等专业课，我们需要将课堂上学习到的专业知识用到实际设计中，真正做到理论与实践相结合。此外，我们在进行设计时也培养了我们独立分析问题和解决问题的能力。

上面的论述中我已经提到了本次毕业设计偏岩嘴大桥的三种设计方案，分别为：115 150 115m预应力混凝土变截面连续刚构桥、90 180 90m双塔双索面斜拉桥以及80 250 50m上承式拱桥（两边为简支结构）。下面我会对上述三种桥型的国内外设计现状和发展趋势进行阐述。

（一）、连续钢构桥

2. 研究的基本内容与方案

基本资料：

一、 设计标准

1. 计算行车速度：80km/h;

2. 设计荷载：公路一Ⅰ级

3. 桥宽：上、下行分离，单边总宽12.5米（单向三车道）（净11.5 2×0.5m）；

4. 高程：黄海高程系统；

5. 地震烈度：基本烈度VI度，按VII度设防；

6. 桥面横坡：单向2%（半幅桥）。

二、 设计基本资料

1． 本桥位于湖北西部沪蓉国道主干线宜昌至恩施高速公路上，道路设计等级为山区高速公路。设计水位为110m，枯水位为102m，线路在桥址范围内为直线，两边的引道标高均为225m。桥中线与河槽方向正交。

2． 地质情况如下：全断面为1m左右的覆盖层，其下为2~3m的强风化灰岩和弱风化灰岩。

3． 温度变化：均匀升温23℃，均匀降温23℃。

4． 设计风速27.6m/s。

5． 材料：分析自定

6． 桥址处纵断面的数据见下表。(单位：m)

根据设计任务书中部分条件，对桥梁的基本尺寸（包括梁高、边跨与中跨比值等参数）进行选择、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。在参阅各种文献资料及相关规范后，综合考虑桥位的地质、地形条件，初拟定以下三种方案(由于该桥型要求上下行分离，故以下方案均只描述了一侧桥型布置，另一侧对称相同)：

方案一：115 150 115m预应力混凝土变截面连续刚构桥

①桥跨布置

根据相关规范可知连续梁的边跨主跨比可在0.5-0.8之间，又根据偏岩嘴大桥的地形地质等相关资料选取了边跨比为0.77，并布置为115 150 115m，总长为380m。具体如下图所示：

②截面尺寸

桥梁宽度11.5m 2×0.5m，故横截面选取的是单箱单室截面。

根据相关规范及经验拟定出箱梁截面的细部尺寸。超过60m跨径的桥梁一般采用变截面梁较实惠，根据已建成的桥梁资料分析，支点截面的梁高h_支约为（1/50～1/60）L(L为主跨长)（[7]p240），跨中梁高h_中约为（1/16～1/20）L。

故支点梁高选取7.5m，跨中梁高取h_中=3m。梁底曲线按照二次抛物线形式变化。在连续梁桥中，箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐增加至根部。根部底板厚度一般是1/10～1/12h_支，跨中底版厚度一般为0.22～0.28m。

故支点处底板厚75cm，跨中为25cm，以方便布置预应力钢筋截面。

跨径在100m以内的变截面连续梁桥，支点处腹板厚度与梁高之比1/15~1/20（[7]p240），且为后张法施工。

故支点处腹板厚度取80cm，所以腹板厚度在40~80cm之间变化；综合考虑预应力钢筋以及普通钢筋的布置，全桥顶板厚统一为50cm。

细部构造图如图所示。

支点截面图：

跨中截面图：

③施工方案：悬臂浇筑法施工。

（二）方案二：双塔双索面斜拉桥

①桥跨布置

桥梁全长384m。横截面布置采用C50单箱3室的箱形截面。全桥采用等截面形式。

跨径采用102m 180m 102m的形式。如下图所示：

②主要结构及主梁截面尺寸

索塔为双塔混凝土结构，桥面以上塔高46m，塔顶做成尖头，塔墩固结，塔梁分离.。斜拉索采用扇形布置，索距10m，采用密索布置。所有拉索一端锚固在钢主梁内部。根据经验，主梁高度取2.15m，梁截面顶宽16.5米，桥面宽为12.5米，顶板厚度采用23厘米，底板厚度15厘米。如下图：

③施工方案：下部结构采用钻孔灌注柱基础施工；上部结构采用斜拉悬臂挂篮施工。

（三）方案三：80m 250m 50m上承式拱桥设计方案

①桥跨布置

因拱肋恒载受力较均匀，拱肋轴线一般采用二次抛物线形，矢跨比在1/4~1/7之间（[7]p331）。 取矢跨比为1/5，梁高 2.5m，主墩数 2 个，且两边为简支结构。如下图所示：

②截面尺寸

主梁采用箱型拱截面。主梁高度取3.2m，梁截面顶宽12.5米，底板宽8米，箱梁顶板厚度采用41.5厘米，腹板厚度为60厘米，底板厚度50厘米。

主拱圈采用钢管混凝土结构，钢管壁厚 1cm，外直径 1m，内充 C50 混凝土。

简支梁的跨径为20m，拟定采用T型截面钢筋混凝土截面，根据经验初步拟定其细部构造图，如图所示：

③施工方案：岸跨及边跨采用有支架施工，主拱圈建成后，进行进行骨架下吊篮现浇施工。

方案比选表

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

1. 交通部标准 .公路桥涵设计通用规范(jtg d60—2004).人民交通出版社，2004.

2. 叶建龙,孙建渊,石洞等.梁拱组合柔性吊杆张拉力的确定及分析[j].城市道桥与防洪 1992（04）.

3. 李洪波,马玉全,于天龙等.基于影响矩阵的系杆拱桥合理成桥吊杆索力确定[j].科学技术与工程 2009（10）.