一座桥梁完整的设计计算书.pdf
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1、word 整理版 学习好帮手 目录 第一部分桥梁设计 1 第一章水文计算 1 1.1 原始资料 . 1 1.2 水文计算 3 第二章方案比选. 6 2.1 方案一:预应力钢筋混凝土简支梁(锥型锚具) 6 2.2 方案二:钢筋混凝土箱形拱桥 10 第三章总体布置及主梁的设计 11 3.1 设计资料及构造布置 11 3.2 主梁内力计算 12 第四章预应力钢束的估算及其布置. 21 4.1 跨中截面钢束的估算与确定 21 4.2 钢束预应力损失计算 25 4.3 截面强度验算 28 4.4 预加内力计算 34 4.5 主梁斜截面验算 35 4.6 截面应力验算 41 4.7 主梁端部的局部承压验算
2、 46 第五章下部结构的计算. 50 5.1 盖梁的计算 . . 50 5.2 桥墩墩柱计算 57 5.3 钻孔灌注桩的设计计算 59 第二部分英文翻译 62 Reliability analysis :. 62 可靠性分析. 74 结束语 . 错误!未定义书签。 word 整理版 学习好帮手 第一部分桥梁设计 第一章水文计算 1.1 原始资料 1.1.1水文资料: 浑河发源于辽宁省新宾县的滚马苓,从东向西流过沈阳后,折向西南,至海 城市三岔河与太子河相汇, 而后汇入辽河。 浑河干流长 364 公里,流域面积 11085 平方公里。本桥位上游45 公里的大伙房水库,于1958 年建成,该水库控
3、制汇流 面积 5563 平方公里,对沈阳地区的浑河洪峰流量起到很大的削减作用。根据水文 部门的资料,建库前浑河的沈阳水文站百年一遇洪峰流量位11700 立方米 / 秒,建 库后百年一遇推算值为4780 立方米 / 秒。浑河没年 12 月初开始结冰, 次年 3月开 始化冻。汛期一般在7 月初至 9 月上旬,河流无通航要求。桥为处河段属于平原 区次稳定河段。 1.1.2设计流量 根据沈阳水文站资料,近50 年的较大的洪峰流量如下: 大伙房水库建库前 1935年5550 立方米 / 秒 1936年3700 立方米 / 秒 1939年 3270立方米 / 秒 1942年 3070立方米 / 秒 194
4、7年 2980立方米 / 秒 1950年 2360立方米 / 秒 1951年 2590立方米 / 秒 1953年 3600立方米 / 秒 1954年3030立方米 / 秒 大伙房水库建库后 1960年2650立方米 / 秒 1964年2090立方米 / 秒 1971年2090立方米 / 秒 1975年2200立方米 / 秒 1985年2160立方米 / 秒 根据 1996 年沈阳年鉴,浑河1995 年最大洪峰流量 4900 立方米 / 秒(沈阳 水文站)为百年一遇大洪水。1995 年洪水距今较近,现场洪痕清晰可见, word 整理版 学习好帮手 根据实测洪水位,采用形态断面计算1995 年洪峰
5、流量为 5095立方米/ 秒, 与年鉴资料相差在5之内。故 1995 年洪峰流量可作为百年一遇流量,洪 水比降采用浑河洪水比降0.0528。 经计算确定设计流量为Qs 4976.00 立方米 / 秒,设计水位 16 米。 1.1.3 地质资料: 一、自然地理 本桥址区地处浑河流域的冲击平原,地势较平阔。河水为季节性河流,主 要受底下径流或大气降水所补给。汛期每年七月下旬至八月下旬,近几年,尤其 是 2000 年河水位历史少见的下降, 以致影响工农业、 甚至民众生活用水。 本区于 北寒温带气候类型, 为类型冻土区, 冻结深度 1.40 1.45 米。冬季漫长,气候比 较干燥;春秋较短,稍较温湿,
6、宜植被生长。 二、大地构造 桥地区正位于走向北东、倾向北西二界沟断裂上,此断裂南西至营口,北 东至沈阳 40 公里,走向北东、倾向北西的抚顺营口断裂相交。这兩断裂均属郯 城庐江大断裂带系统。二界沟断裂最后一次活动时期为白垩纪。 三、地层及岩性 桥址区地层,上部为第四纪厚 611米的圆砾层,d2mm 为 7080; d20mm 为 3237,为卵石层。但通过桥位附近采砾场,从河底下67 米深挖采处的 砂砾中最大可达2535cm ,个别甚至达 40cm左右。从实际使用地址资料出发, d80-100mm 颗粒,一般未予计入百分含量内,且无代表性。 砾石颗粒,尤其稍大颗粒,岩石强度较高,无棱角,磨圆程
7、度良好。其岩 性或矿物成份由花岗岩类或砂页岩、石灰岩以及其他暗色矿物构成。砾石层底或 风化岩顶面标高自南而北为2.8 米4.9 米,由低而高坡形上升,高差2.1 米左 右,但由于钻孔间距较远,不知其间有无起伏。 砾石层下部为前震旦纪花岗岩,上部为全风化,下部为强风化或局部全风化。上 部为散体状,下部为碎石状且散装体。 1、圆砾:褐黄色或褐灰色, d2mm 为 7380,松散,其间含粗砾砂薄层。 砂砾颗粒强度较高, 软弱颗粒含量较少。 drp15.5mm ,d9573.1mm ,d100.77mm , CU=73.1,paK400 0 ,Kpa180 0 。 2、圆砾:褐黄色或褐灰色, d2mm
8、 为 7380,中密,其间夹含粗砾砂薄 层。 砂砾颗粒强度较高,磨圆或磨光程度良好。 drp15.5mm , d9574mm , d100.77mm , CU=67.1,paK550 0 ,Kpa250 0 。 3 混和岩:全风化,散体状,砂砾状或土状。paK350 0 ,Kpa70 0 。 4、混和岩:褐黄色,全风化或含强风化, 碎石状或局部为散体装, 砂砾状。 paK450 0 ,Kpa90 0 word 整理版 学习好帮手 5、混和岩:褐黄色,强风化,碎石状。paK600 0 ,Kpa120 0 6、混和岩:强风化,碎石状。paK1200800 0,Kpa1601000 7 、 混 和
9、岩 : 褐 黄 色 , 强 风 化 或 全 风 化 , 碎 石 状 或 散 体 状 。 paK800500 0 ,Kpa160100 0 8、混和岩:褐黄色,强风化,节理裂缝发育,岩石破碎,碎石状。 paK14001200 0,Kpa2802400 9、混和岩:褐黄色,强风化,节理裂缝发育,岩石破碎,碎石状,不能提 取岩芯。paK20001700 0 ,Kpa400240 0 10、混和岩:褐黄色,强风化,节理裂缝发育,岩石破碎,碎石状,不能 提取岩芯。paK23002200 0 ,Kpa460450 0 11、混和岩:褐黄色,强风化,节理裂缝发育,岩石较比破碎,碎石状, 不能提取岩芯。paK
10、2600 0 ,Kpa520 0 1.1.4 工程地质评价 1、工程地质条件良好,无不良工程地质现象或地段。 2、地下水位深 0.77 5.40 米,砂砾颗粒较大,地下水较丰富。钻孔过程中于标 高 36 米左右地段常常孔壁塌落, 有时越发严重, 以致钻孔无法继续钻进, 成为 废孔。由于采用膨润土同聚丙乙烯胺混和成浆糊流体护壁,才能得到有效控制。 1.2 水文计算 1.2.1 桥孔长度确定: a. 单宽流量公式 j L c s q Q 水流压缩系数 06. 0 1 )( c c h B K 次稳定河段1K0.92 则 228.1) 355.4 43.533 (92.0 06. 0 河槽平均单宽流
11、量 Cq014.8 43.533 4275 Bc Qc word 整理版 学习好帮手 最小桥孔净长 j L6.505 )014.8228.1 ( 4976 m b过水面积法 冲刷前桥下毛过水面积Wq )1(PVs Qs 式中:冲刷系数 P取 1.3 设计流速 VS=Vc 1.84 因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数0625.0 64 5 .2 jL6050 压缩系数1 Wq 2 2219 84.13 .1)0625.01(0.1 4976 m 净过水面积 Wj(1- 2 20802219)0625.01()mWq 桥孔净长61.477 355.4 2080 h W l j j m 1.2.
12、2 壅水计算 桥前最大壅水高度)( 2 0 2 VVmZ 河滩路堤阻断流量与设计流量的比值 tn Q572+129-45.9 655.1m %2.13 4976 1 .655 Qs Qtn 系数07.0 桥下平均流速 Vm m/s08.284.1 13.1 3. 12 1 2 sV p p 断面平均流速 V0=m/s255.1 031.3964 4976 sW QS 19.0)225.108.2(07.0 22 Zm 桥下壅水高度m095.019.0 2 1 Z 波浪高度 hb10.4728m VW=15m/s 平均水深 mh5 .2 ,良程 D810 2m 本桥设计水位: 16.0+0.09
13、5+m408.162 3 47.0 word 整理版 学习好帮手 上部结构底标高为17.73m 1冲刷深度 A 河槽的一般冲刷 一般冲刷后的最大水深 hp max 3 2 1 4 2 1 11 )1( h B B Q Q Ak mm Q1=Q2=4275m 3,B 1=B2=533.43m,k=1.04, 1.0 , 0.0625,hmax10.1m A单宽流量集中系数,A2843.1 355.4 43.533 15.015. 0 H B hp73.131.10 )0625.01(0.1 1 2843.104.1 66.0 90. 0 m B 河槽处桥墩的局部冲刷 桥位处的冲止流速 28.3
14、84.1 355.4 1.10 )0625.01 (0 .1 1 )1( 3 2 4 1 3 2 max 4 1 2 1 V H h B B VZ h=13.73m,d=3m,查表得: V00.9648m/s,V0 0.31 V0VzV0,k1.0 ,B4m , 2 1 9.04 .0 11.016.2 1 dd k(1.3919+0.0409 ) 1/2 1.1970 15. 0 2.0 0 )( 1 d V V 15.0 32 .0 9648.0 84.1 1 0.8588 hbkkB 0.6 (V0- V0 ) (V/ V 0) n =1.0 1.19704 0.6 (0.9648-0.
15、31 )( 1.84/0.9648 ) 0.8588 3.1349m 总冲刷深度 hshp+ hb13.73+3.13 16.86m 不考虑标高因素,总冲刷深度为16.86-16 0.86m 1.2.3 结论 百年一遇底设计流量为Qs 4976 立方米 / 秒,设计水位 16 米。计算最小桥 word 整理版 学习好帮手 孔净长Lj 505.6 米,实际最小桥孔净长为538.3 米。桥前最大壅水高度 19.0Z,桥下壅水高度095.0 Z米。 本桥设计水位: 16 米,上部结构标高为17.9 米。计算水位距上部结构底面最小 距离 1.9 米(按桥规最小距离为0.50 米) 。 以上标高均为假定
16、标高系统。 第二章方案比选 2.1 方案一:预应力钢筋混凝土简支梁(锥型锚具) 2.1.1 基本构造布置 (一)设计资料 1、桥梁跨径及桥宽 标准跨径: 40m (墩中心距), 全桥共: 480米,分 12 跨, 主梁全长: 39.96m, 桥面净空:净 9米,21.5 人行道, 计算跨径: 38.88m。 立面及平面图 上伯官高坎 图表 1 (二)设计荷载 汽20, 挂100, 人群荷载 3.5kN/m, 两侧人行道、栏杆重量分别为 3.6 kN/m 和 1.52 kN/m 。 word 整理版 学习好帮手 2.1.2 材料及工艺 本桥为预应力钢筋混凝土T 型梁桥,锥形锚具; 混凝土:主梁采
17、用40 号混凝土,人行道、栏杆及桥面铺装用20 号混凝土; 预应力钢筋:冶金部TB64 标准的 5 碳素钢丝,每束32 根。 横断面图如下: 图 2 主梁截面沿纵向的变化示例: 图表 3 简直梁的优点是构造、设计计算简单,受力明确,缺点是中部受弯矩较 大,并且没有平衡的方法,而支点处受剪力最大,如果处理不好主梁的连接,就 会出现行车不稳的情况 1.4 桥孔长度确定: word 整理版 学习好帮手 a. 单宽流量公式 j L c s q Q 水流压缩系数 06. 0 1 )( c c h B K 次稳定河段 1 K0.92 则228.1) 355.4 43.533 (92.0 06. 0 河槽平
18、均单宽流量 Cq014.8 43.533 4275 Bc Qc 最小桥孔净长 j L6.505 )014.8228.1 ( 4976 m b过水面积法 冲刷前桥下毛过水面积Wq )1(PVs Qs 式中:冲刷系数 P取 1.3 设计流速 VS=Vc 1.84 因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数0625.0 64 5 .2 j L6050 压缩系数1 Wq 2 2219 84.13 .1)0625.01(0.1 4976 m 净过水面积 Wj(1- 2 20802219)0625.01()mWq 桥孔净长61.477 355.4 2080 h W l j j m 1.5 壅水计算 桥前最大壅
19、水高度)( 2 0 2 VVmZ 河滩路堤阻断流量与设计流量的比值 tn Q572+129-45.9 655.1m %2.13 4976 1 .655 Qs Qtn 系数07.0 桥下平均流速 Vm m/s08.284.1 13.1 3. 12 1 2 s V p p word 整理版 学习好帮手 断面平均流速 V0=m/s255.1 031.3964 4976 sW QS 19.0)225.108.2(07.0 22 Zm 桥下壅水高度m095.019.0 2 1 Z 波浪高度 hb10.4728m VW=15m/s 平均水深mh5 .2,良程 D810 2m 本桥设计水位: 16.0+0.
20、095+m408.162 3 47.0 上部结构底标高为17.73m 1.6 冲刷深度 A 河槽的一般冲刷 一般冲刷后的最大水深 hp max 3 2 1 4 2 1 11 )1( h B B Q Q Ak mm Q1=Q2=4275m 3,B 1=B2=533.43m,k=1.04, 1.0 , 0.0625,hmax10.1m A单宽流量集中系数,A2843.1 355.4 43.533 15.015. 0 H B hp73.131.10 )0625.01(0.1 1 2843.104.1 66.0 90. 0 m B 河槽处桥墩的局部冲刷 桥位处的冲止流速 28.3 84.1 355.4
21、 1.10 )0625.01 (0 .1 1 )1( 3 2 4 1 3 2 max 4 1 2 1 V H h B B VZ h=13.73m,d=3m,查表得: V00.9648m/s,V0 0.31 V0VzV0,k1.0 ,B4m , 2 1 9.04 .0 11.016.2 1 dd k(1.3919+0.0409 ) 1/2 1.1970 word 整理版 学习好帮手 15. 0 2.0 0 )( 1 d V V 15.0 32 .0 9648.0 84.1 1 0.8588 hbkkB 0.6 (V0- V0 ) (V/ V 0) n =1.0 1.19704 0.6 (0.96
22、48-0.31 )( 1.84/0.9648 ) 0.8588 3.1349m 总冲刷深度 hshp+ hb13.73+3.13 16.86m 不考虑标高因素,总冲刷深度为16.86-16 0.86m 2.2 方案二:钢筋混凝土箱形拱桥 (1)方案简介 本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分八跨,每跨均采用标 准跨径 60m 。采用箱形截面的拱圈。桥墩为重力式桥墩,桥台为U型桥台。 (2)尺寸拟定 本桥拟用拱轴系数m=2.24,净跨径为 60.0m,矢跨比为 1/8 。桥面行车道 宽 9.0m,两边各设 1.5m 的人行道。拱圈采用单箱多室闭合箱,全宽11.2m,由 8 个拱箱组成,高
23、为1.2m。 拱箱尺寸拟定如图1-1: 8 8 8168108 1321612416 8 8108 1 0 8 2 0 8 4 6 8 2 0 1 0 2 1 2 0 8 图 4 1)拱箱宽度:由构件强度、 刚度和起吊能力等因素决定, 一般为 130160cm 。 取 140cm 。 2)拱壁厚度:预制箱壁厚度主要受震捣条件限制,按箱壁钢筋保护层和插入 式震动棒的要求, 一般需有 10cm ,若采用附着式震捣器分段震捣,可减少为 8cm, 取 8cm 。 word 整理版 学习好帮手 3)相邻箱壁间净宽:这部分空间以后用现浇混凝土填筑,构成拱圈的受力部 分,一般用 1016cm ,这里取 16
24、cm 。 4)底板厚度:614cm 。太厚则吊装重量大, 太薄则局部稳定性差且中性轴上 移。这里取 10cm 。 5)盖板:有钢筋混凝土板和微弯板两种型式,最小厚度68cm,这里取 8cm 。 6)现浇顶部混凝土厚度:一般不小于10cm ,这里取 10cm 。 7)横隔板:多采用挖空的钢筋混凝土预制板,厚68cm ,间距 3.0 5.0m。 横隔板应预留人行孔,以便于维修养护。这里取厚6cm 。 (3)桥面铺装及纵横坡度 桥面采用沥青混凝土桥面铺装, 厚 0.10m。 桥面设双向横坡,坡度为 2.0%。 为了排除桥面积水, 桥面设置预制混凝土集水井和10cm铸铁泄水管, 布置在拱 顶实腹区段。
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