1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1.目的及意义
桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。涵洞，是指在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠且不妨碍交通，设于路基下修筑于路面以下的排水孔道。在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中，为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路等），必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分，而且往往是保证全线早日通车的关键。
在经济上，桥梁和涵洞的造价一般来说平均占公路总造价的10%-20%。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动的现代战争中，它具有十分重要的地位。此外，为了保证已有公路的正常运营，桥梁的养护和维修工作也十分重要。因此建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。
2. 研究的基本内容与方案
2.1．基本内容
1．认真阅读毕业设计任务书，了解桥位地形、气候和地质特点，查阅同地区类似地形的可参考的设计方案；
2．查阅相关文献，了解各类桥型特点，完成桥型方案比选。尽量提出较多的可行性桥梁设计方案（至少三个），通过比较，得出推荐方案，完成桥梁方案的布置图；
3．根据初步设计方案，利用桥梁结构分析软件Midas，建立桥梁结构计算模型，完成结构内力计算、钢筋设计和截面验算；
4．利用Auto CAD软件绘制桥梁（主要为上部结构）的施工图纸，完成该桥型初步施工方案的设计工作，包括主体结构的一般构造图、主体结构的钢筋布置图；
5．查阅相关资料，所涉及参考文献不少于10篇，其中外文文献不少于2篇，翻译与设计任务相关的英文文献1-2篇；
6．编写设计说明书，复核材料，准备答辩。
2.2．技术方案
2.2.1．设计资料
1．路线资料
线性在桥梁范围内为直线。桥位平面地形及接线图见附图1。
2．桥址纵断面图
详见附图2。
3．设计水位
黄陵洞大桥桥址位于清江隔河岩水电站水库某支流。根据清江公司隔河岩水电站水库提供的资料，水库大坝设计水位203.13m（吴松标高）为千年一遇。校核水位为204.40m，为5000年一遇。桥位距大坝约50KM。在认真分析了上述资料后认为将设计水位定为201.000m，通航水位定为200.000m。
4．桥位工程地质
场区内发现的地质构造可分三类：a、断裂构造；b、褶皱构造；c、裂隙构造。分述如下：
断裂构造：场区内断裂构造不发育，仅见一平推逆断层，以水平位移为主，水平错距近35m左右，升降位移较小仅10m左右，断层面平缓紧闭，断层面上见有磨擦痕及错动阶梯。产状：倾向160°,倾角70°，对桥墩、台基础无影响；
褶皱构造：褶皱构造类型为复式背向斜，分布于西岸南侧7-30m范围内，均为短轴背向斜，轴向近东西，向西倾伏，轴线延长最长160m左右，波及范围宽80-120m，背斜轴部出现层间裂隙（f1）之剥落现象，形成溶洞，洞高0.4m，宽5m，延深仅2m，对桥台基础影响不大；
裂隙构造：两岸由于七十年代人工开挖过一次，形成一些人为的节理裂隙，加速了裸露基岩的风化作用，两岸主节理裂隙均近似垂直河流流向，两岸基岩虽沉积年代不同，但其微构造特征极为相近，进而说明两岸间沟谷水下基岩无断裂构造存在，属连续正常层位。
综上所述：
主桥及引桥台，墩基础持力层均选定未风化之基岩层。西岸持力层均为条带状灰岩：fk=5000kpa，最大极限fk=5100kpa，ζ=0.70。
东岸持力层为白云质灰岩层：fk=7000kpa，最大极限fk=7900kpa，ζ=0.67。
主桥墩台要求桩基穿过f1、f3、f5裂隙可靠的锚固在整体未风化的基岩上。
对东岸桥台f4组裂隙，应清除地表碎石和未风化基岩，在用高压水冲洗，以30号钢筋砼填实。
桥址地质纵断面图详见附图2。
5．气象资料
桥位处于亚热带,属于大陆性气候。历年平均气温20.2℃，最热月平均气温为28.5℃，极端最高气温可达38.6℃，最冷月平均气温为9.4℃，极端最冷气温为－2.6℃。全年无霜期310天。年平均阵雨量1820～2100mm。
6．其他资料（见技术图纸和设计资料说明）
7．技术标准
设计荷载：公路-Ⅰ级；
桥面宽度：净7 21.0米人行道，桥宽9.0米；
设计洪水频率：1/100，设计水位201.00米；
通航标准：内河Ⅵ级航道，通航净空306米，最高通航水位200.00米；
地震烈度：按6度设防；
桥面纵坡：双向2.0%。
2.2.2．初拟桥型方案
依据设计资料和设计技术标准，从总体布局、环境协调、技术先进性、施工可能性、景观要求和技术经济等多方面考虑后，按照“适用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，初步拟定以下三个桥型方案：
方案一：钢筋混凝土拱梁组合体系方案
1) 总体布置
本方案采用主跨为上承式箱形拱桥的拱梁组合体系，跨度为420m工形梁 152m箱形拱 20m工形梁，主桥全长252m，由于地形高度差较大,为了避免做成太陡的拱,给拱圈的砌筑和混凝土的浇筑带来困难,因此主跨做成152m的上承式箱形拱桥,净矢跨比为1/6.5，净矢高23.385m，拱轴系数m=3.142，拱轴线采用等截面悬链线，总体布置图如下：
2) 结构尺寸
①主拱：主拱圈为单箱三室的等截面悬链线拱，拱箱宽8.0m，高2.35m，顶底板厚0.24m，侧壁和中腹板厚0.30m。主拱圈截面横剖图（单位：cm）如下：
②拱上建筑：共有十排立柱，每排两根，中-中距离4.50m，靠每侧交界墩的两排高立柱断面尺寸为1.0m1.0m，其余六排立柱断面尺寸为0.9m0.9m，全桥拱上建筑为十孔跨度为12.5m的工字梁与预制平板组合的简支梁桥。其中除去靠拱顶实腹段两端的两孔为一端简支一端与实腹段固结外，其余八孔皆为结构简支、桥面连续。
③下部结构：由于地质条件影响，主跨的墩台，不仅要受承受强大的竖向荷载作用，还要承受水平推力，因此，其墩台设计尺寸较大，增加了下部结构的工程量，引桥两端设计成简单的Ｕ形重力式桥台，可由石块,混凝土砌筑,并用就地浇筑法施工。
方案二：地锚式悬索桥方案
1） 总体布置
该设计中，桥址属于构造溶蚀深切陡峭斜坡地区，桥梁跨越一条U形沟架通两岸。本方案采取跨径为52m 180m 52m，桥梁全长为284m的地锚式悬索桥。且垂跨比为1/10，塔数为2，总体布置图如下：
2） 结构尺寸
①主梁：采用单箱四室混凝土主箱梁，主梁高1.80m，为主跨的1/100，顶板厚度30cm，腹板厚度30cm，底板厚度30cm。主梁横剖面图（单位：cm）如下：
②索塔：双塔混凝土结构，桥面以上塔高45m，横桥向宽3.00m，纵向桥长4.00m，塔顶做成尖头。
③下部结构：参照上部结构受力与地形设计桥墩、桥台。
方案三：单塔非对称式斜拉桥方案
1） 总体布置
本方案采用单塔非对称式斜拉桥的形式，主跨为168.00m，两侧引桥用标准跨径为20m的连续梁，跨径组成为4×20m 2×20m，总体布置图如下：
2） 结构尺寸
①主梁：采用单箱六室钢主箱梁，主梁高 1.96m，为主跨的 1/86，顶板厚度 20mm，腹板厚度 30mm，底板厚度30mm。主梁横剖面图如下：
②索塔：单塔混凝土结构，塔尖做成方形，出于美观和安全考虑，索塔采用A型混凝土塔，可提高结构的总体刚度和抗风稳定性，整个塔柱气势恢弘，与此高差悬殊的地形相呼应。
③斜拉索：斜拉索的可靠与耐用是斜拉桥长期安全运营的关键，本桥斜拉索采用较为耐久和方便施工的高强钢绞线体系，布置为双索面扇形密索体系。
④下部结构：参照上部结构受力与地形设计桥墩、桥台。
2.2.3．方案比选
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| 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 主桥桥型结构 | 钢筋混凝土拱梁组合体系 | 地锚式悬索桥 | 单塔非对称式斜拉桥 |
| 主桥结构特点 | 造型美观,气势宏伟，钢筋混凝土拱桥自重小，承载能力大，耐久性好，泄洪能力强，但伸缩缝多，行车舒适性一般 | 跨度大，可以使用比较少的物质跨越比较长的距离，建造时无需在桥中心建立暂时的桥墩，比较灵活，但坚固性不强，悬索锈蚀后不宜更换 | 将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上，可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料 |
| 施工方法和难易程度 | 采用转体施工、劲性骨架施工方法，占地面积较大，但技术较成熟，技术难度较小 | 岸跨及边跨采用有支架施工，主塔建成后，进行主缆架设，主缆架设采用空中送丝法（AS法），技术难度较大 | 索力调整控制复杂，主梁悬臂施工，索塔爬模施工技术成熟，工期较短；引桥用预制架设，质量高，工期短 |
| 养护维修工作量 | 小 | 较大 | 较大 |
| 经济性 | 上部结构造价相对来说较低，而且后期维护费用少 | 上部结构造价高，而且后期维护费用也较高，该桥型适合大跨径桥梁 | 上部结构造价较高，而且后期维护费用也较高，该桥型适合大跨径桥梁 |
| 方案比选结果 | 推荐方案 | 比选方案 | 比选方案 |
经过以上技术、经济比较，将方案一作为推荐方案
2）
3. 研究计划与安排
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| 时间节点 | 任务要求 |
| 第1周（2月24日-3月1日） | 熟悉毕业设计任务书，明确设计任务要求 |
| 第2周（3月2日-3月8日） | 了解桥位地形、气候和地质特点，查阅类似地区桥型设计资料方案作为参考 |
| 第3周（3月9日-3月15日） | 查阅相关文献，了解各桥型特点，选择至少三种可行方案进行比较，得出推荐方案 |
| 第4周（3月16日-3月22日） | 查阅设计规范，查找所选桥型参考资料及图纸，掌握桥型设计要点，编写开题报告并提交 |
| 第5周（3月23日-3月29日） | 根据指导老师意见修改开题报告并最终提交，拟定采用方案桥梁结构尺寸，完成初步设计 |
| 第6周（3月30日-4月5日） | 学习桥梁设计计算软件Midas |
| 第7-8周（4月6日-4月19日） | 建立桥梁结构计算模型，完成结构内力计算 |
| 第9-10周（4月20日-5月3日） | 进行结构配筋设计 |
| 第11-12周（5月4日-5月17日） | 完成结构截面验算及复核 |
| 第13周（5月18日-5月24日） | 完成桥梁设计施工图绘制 |
| 第14-15周（5月25日-6月7日） | 整理设计资料，编写设计说明书，准备答辩 |
4. 参考文献（12篇以上）
1） 中华人民共和国交通运输部，《公路工程技术标准》（jtg b01—2014）北京:人民交通出版社，2014
2） 中华人民共和国交通运输部，《公路桥涵设计通用规范》（jtg d60—2015）北京:人民交通出版社，2015
3） 中华人民共和国交通运输部，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（jtg d62—2012）北京:人民交通出版社，2012
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