1、 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 桑田大桥 中承式钢管混凝土拱桥设计 专 业： 土木工程 学 号： 2010965232 姓 名： 张也 指导教师： 郭小刚 完成日期： 2014 年 5 月 21日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 桑田大桥 中承式钢管混凝土拱桥设计 学号： 2010965232 姓名： 张也 专业： 土木工程 指导教师： 郭小刚 系主任： 谭红霞 一、主要内容及基本要求 1 桥型方案比选 确定各种桥型的桥孔孔径；初拟各种桥梁图式；进行方案评比和优选；绘制方案图与编写说明书。 至少 3个方案 2 桥梁上部结构设计 上 部结构设计包括截面
2、尺寸的拟定；内力计算；内力组合；绘制内力包络图；配筋设计；应力验算；强度验算；施工验算。 3 桥梁下部结构设计 下部结构包括桥墩或桥台设计，也由类型选择、尺寸拟定、内力计算、强度验算、稳定性验算及抗震验算等几部分组成，对于钢筋混凝土和预应力混凝土墩台还应进行配筋设计。 4 施工组织设计 确定上下部结构的施工方法；绘制施工流程图。 5 工程概算 只需完成工程概算 一、 重点研究的问题 1、重点研究上部结构的计算问题。怎样通过设计，使结构受力更合理。 2、通过计算，使桥梁以相对最少的 用料量达到受力各方面要求。并且满足使用及耐久性等要求。 3、重点研究 Madis 的原理及使用。 三、进度安排 阶
3、 段 内 容 备 注 第一阶段 毕业实习 2014 年 2 月 21 日 3 月 7 日 毕业实习及提交开题报告（ 1 周左右） 毕业实习动员 （时间 2 月 25 日） 第二阶段 毕业设计成果撰写过程 2014 年 3 月 8 日 3 月 14 日 水文资料分析及计算 （ 1 周） 集中辅导 1 次 （指导老师 4 月 9 日 提交桥梁设计方案部分成绩） 2014 年 3 月 15 日 3 月 28 日 桥梁方案比选 （ 2 周） 2014 年 3 月 29 日 4 月 4 日 上、下部结构详细尺寸拟定 （ 1 周） 2014 年 4 月 5 日 4 月 25 日 桥梁上部结构设计及计算 （
4、 3 周） 集中辅导 2 次 （指导老师 5 月 14 日 提交桥梁结构计算部分成绩） 2014 年 4 月 26 日 5 月 9 日 桥梁下部结构设计及计算 （ 2 周） 2014 年 5 月 10 日 5 月 16 日 桥梁 施工组织设计 （ 1 周） 集中辅导 1 次 （指导老师 5 月 28 日 提交施工概算部分成绩） 2014 年 5 月 17 日 5 月 21 日 桥梁工程概算 （ 1 周） 第三阶段 毕业设计 答辩 2014 年 5 月 20 日 5 月 21 日 修改、完善所有毕业设计成果，准备毕业设计 答辩 指导老师 5 月 30 日提交参加第一次答辩学生名单。 不参加第一次
5、答辩者需提交书面申请。 2014 年 5 月 22 日 第一次毕业设计答辩 指导老师审查合格并同意参加答辩者方可参加答辩。 2014 年 5 月 28 日 第二次毕业设计答辩 第二次答辩通过者，成绩一律评为“及格”并在毕业设计鉴定表上注明： “该生第二次答辩合格”。 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号： 2010965232 姓名： 张也 专业： 10 级土木工程七班 毕业论文（设计）题目： 桑田大桥 中承式钢管混凝土拱 桥设计 评价项目 评价内容 选题 1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 2.难度、份量是否适当； 3.是否与生产、科
6、研、社会等实际相结合。 能力 1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力； 2.是否有综合运用知识的能力； 3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力； 4.是否具备一定的外文与计算机应用能力； 5.工科是否有经济分析能力。 论文 （设计）质量 1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析 处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何； 3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。 综 合 评 价 该同学的设计选题合理，难度适中，工作量足，符合土木工程
7、专业交通土建方向培养目标，达到了综合训练的目的。具备了查阅文献和综合归纳资料的能力，有综合运用设计规范和专业知识的能力，同时具有一定的外文与计算机应用能力。整个设计思路清晰，结构完整，计算过程全面，图表图纸完备、整洁，达到了土木工程专业本科毕业 水平。 评阅人： 年 月 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2010965232 姓名： 张也 专业： 10 级土木工程七班 毕业论文（设计说明书）： 155 页 图纸： 12 页 论文（设计）题目： 桑田大桥 中承式钢管 混凝土 拱 桥设计 内容提要：本设计为 桑田大桥 中承式钢管 混凝土 拱 桥初步设计方案 。由 所 提供的
8、基本资料，在方案 比选 设计中， 设计了三种桥型即：中承式钢管 混凝土 拱 桥 、自锚式 混凝土悬索桥和单塔斜 拉桥。通过对其经济性、安全性、实用性、耐久性和施工等 方面的比选，最终确定了中承式钢管混凝土拱桥这个方案，并对此方案进行了详细的 截面尺寸和施工方法的拟定。全桥 358 米长， 29.5 米宽，拱高 17.24 米 。 运用 Midas 软件 对 横 梁进行了 使用阶段的内力计算，据 此计算出预应力钢绞线的数量和布置形式 。 最后考虑主要次 内力，进行使用阶段的应 力检算。 另外 ，还根据桥址地质情况对桩基 的承载 力进行了验算。验算结果表明，所 选的 中 承式钢管混凝土拱桥方案是可
9、行的， 计算完成后进行施工图的绘制和设计说明书的编制。在设 计过程中，按照设计要求同 时进行工程图绘制和英文文献翻译。 指导教师评语 指导教师（签名）： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长（签名）： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任（盖章） 年 月 日 前言 本设计是在指导老师的悉心指导下完成的，题目是桑田大桥的设计，主要从桥梁方案的设计与 比较，桥梁的结构内力计算，预应力筋的配置设计，预应力损失的计算，截面强度、应力验算等几个方面进行。在桥梁方案比选时，首先根据地形地质条件，桥梁的总长，大体确定要选用的基本方案，通过比较分析，按照安全、实用、经济、美观、有利于环保的原则，
10、确定最终的方案。本设计考虑到水位情况、基础埋深、桥面宽度、施工方法等等因素，最终确定出桥型总体布置图，引桥采用跨径为 40 米的预应力混凝土 T型连续梁桥，主桥采用主跨为 72 米的中承式钢管混凝土拱桥。主跨拱肋采用钢箱形截面，边跨拱肋采用钢筋混凝土矩形截面形式。主跨拱肋采用钢管混凝土 截面可以增强截面刚度，减少截面结构尺寸，节约混凝土的用量，进而起到减轻桥梁自重，减少了恒载的重力，在一定程度上也可以减低桥梁造价。随着我国拱桥设计的不断发展，钢管混凝土拱肋也是目前较大跨径拱桥中最常采用的截面形式之一。如将 1989 年建成的四川省第一座跨径为 100 米的钢筋混凝土箱型拱肋与箱型板拱定型设计相
11、比，重力与水平推力分别减少小了 48%和 40%，相当于减小了下部结构圬工数量，从而降低了总造价。另外，在外观上，考虑到该设计为城市桥梁，钢管混凝土中承式拱桥拱桥线形清晰明快，轻盈美观，增加的城市的美观性，并且施 工也比较方便，本设计采用缆索吊装施工。由于，钢管混凝土拱桥的这些优点，目前在混凝土拱桥中已被普遍采用。其它结构的设计以及细部的处理都参照了相应的规范和手册进行。在计算时，通过手算和桥梁迈达斯软件计算相结合，进行了截面配筋、应力计算等工作。在模型的建立过程中，对于细部的处理，如何施加荷载、如何导入 CAD 截面等问题有了更清晰的认识，在整个设计的过程中，CAD 制图、桥梁电算、手算等能
12、力有了明显的提高，独立分析计算的能力得到了长足的发展。 本设计旨在通过合理的设计，达到安全、实用、经济、美观、有利于环保的目 的，同时，要达到学以致用、举一反一的程度。通过计算分析，结构的设计是安全可靠、合理的。通过毕业设计，收获很多、感触颇深，但由于本人能力和知识水平有限，错误之处在所难免，恳请各位老师批评、指正。 目录 摘要 1 Abstract: 1 第一章绪论 2 第二章设计资料 6 第三章方案比选 8 3.1 桥梁设计原则 8 3.2 方案比选 9 3.3 选定方案 14 第四章桥梁上部结构设计 15 4.1 主要结构尺寸拟定 15 4.2 拱肋截面特性的换算 15 4.3 汽车荷载
13、横向折减系数 16 4.4 汽车冲击系数的确定 16 4.5 计算模型 17 4.6 主拱内力计算 19 4.7 横梁内力计算 26 4.8 拱肋截面应力验算 128 4.9 拱肋挠度计算 129 第五章桥梁下部结构设计 132 5.1 桥台设计 132 5.2 桥墩墩柱设计计算 136 第六章施工组织设计 145 6.1 工程概况 145 6.2 建筑材料 148 6.3 下部结构施工 148 6.4 上部结构施工 149 6.5 其它主意事项 150 6.6 施工安排 150 第七章 工程概算 152 6.1 混凝土用量 152 6.2 钢绞线、波纹管和锚具用量 152 总结 153 参考文献 154 致谢 155
