1、- 1 -摘 要本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定,对高坎上官伯段的高坎大桥进行方案比选和设计的。对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则，本论文提出两种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土简支梁桥，方案二为 拱桥。经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥（锥形锚具）为推荐方案。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用利，采用整体的体积以及自重系数，荷载集度进行恒载内力的计算。运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向分布系数，并运用最大荷载法法进行活载的加载。进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各
2、种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的双墩柱，采用盆式橡胶支座，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。本设计全部设计图纸采用计算机辅助设计绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。还有，翻译了一篇英文短文“Reliability analysis” 。关键词：预应力混凝土、简支梁桥、钻孔灌注桩、锥形锚具、AutoCAD。1AbstractThis is a partial struct design of a flyover crossing that is over the railway in Gao
3、kanShangguanbo, according to designing assignment and the standard of road and bridge. For the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides two different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concrete continuous br
4、idge; the second one is double cantilever half through no-thrust arch bridge. After the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the first one is selected.In this design, The checking calculation of strength of main girder was preceded not only in prestressed
5、 statement but also in using statement, deflection,precamber and the assessment of reinforcing steel bar were checked too. The pier of the bridge was basing on digging pile, and adopted rubber pot bearing. According to the characteristic of the overpass bridge and spot condition, it adopted the meth
6、od that the cantilever job placing combined with bracket job placing.All of the design drawings were protracted by AutoCAD. Except that the thesis called A note on dynamic fracture of the bridge bearing due to the great HanshinAwaji earthquake was translated into Chinese, and made a report on. Keywo
7、rds: prestressed concrete、AutoCAD 、 simple supported beam bridge、cast-in-place pile、cone anchorage device。2目录第一部分 桥梁设计 .1第一章 水文计算 .11.1 原始资料 .11.2 水文计算 .3第二章 方案比选 .62.1 方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具） .62.2 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 .113.1 设计资料及构造布置 .113.2 主梁内力计算 .12第四章 预应力钢束的估算及其布置 .214.1 跨中截面钢束的估算与确定
8、.214.2 钢束预应力损失计算 .254.3 截面强度验算 .284.4 预加内力计算 .344.5 主梁斜截面验算 .354.6 截面应力验算 .414.7 主梁端部的局部承压验算 .46第五章 下部结构的计算 .515.1 盖梁的计算 .515.2 桥墩墩柱计算 .585.3 钻孔灌注桩的设计计算 .60第二部分 英文翻译 .63Reliability analysis :.63可靠性分析 .70结束语 .741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
9、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
10、 3700 立方米/秒1939 年 3270 立方米/秒1942 年 3070 立方米/秒1947 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
11、，2根据实测洪水位，采用形态断面计算 1995 年洪峰流量为 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 Qs4976.00 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 1.401.45 米。冬季漫长，气候比较干燥
12、；春秋较短，稍较温湿，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
13、圆程度良好。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，d 9573.1mm，d 100.77mm，C U=73.1, ，paK40pa180。2、圆砾：褐黄色或褐灰色，d2mm 为 7380，中密，其间夹含粗
14、砾砂薄层。砂砾颗粒强度较高，磨圆或磨光程度良好。drp15.5mm，d 9574mm，d 100.77mm，C U=67.1, ， 。pa50pa2503 混和岩：全风化，散体状，砂砾状或土状。， 。paK50pa704、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3状。 ，paK450pa905、混和岩：褐黄色，强风化，碎石状。 ，paK60pa1206、混和岩：强风化，碎石状。 ，1280K607、混和岩：褐黄色，强风化或全风化，碎石状或散体状。，paK8050Kpa1608、混和岩：褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状。，1420 280409、混和岩：褐黄色，
15、强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状，不能提取岩芯。 ，paK70Kpa4010、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。 ，230 65011、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。 ，paK60Kpa201.1.4 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 0.775.40 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
16、桥孔长度确定：a.单宽流量公式 jLcsqQ水流压缩系数 06.1)(chBK次稳定河段 0.924则 28.1)35.4(92.006.河槽平均单宽流量 Cq014.83.547BcQ最小桥孔净长 mjL6)01.82.(7b过水面积法冲刷前桥下毛过水面积 Wq )(PVss式中：冲刷系数 P 取 1.3设计流速 VS=Vc1.84因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数 0625.4.6050 压缩系数jL1Wq 2984.3)0625.1(.4976m净过水面积 Wj（1- 2081)065(q桥孔净长 m.7.hljj1.2.2 壅水计算桥前最大壅水高度 )(20VZ河滩路堤阻断流量与设
17、计流量的比值 572+129-45.9655.1mtnQ%2.134976.5Qstn系数 0.桥下平均流速 Vm m/s08.24.13.1sVp断面平均流速 V0= 5.0.9647WSm)25.8.(7Z桥下壅水高度 .1Z波浪高度 hb1 0.4728m V W=15m/s5平均水深 ，良程 D810 2mmh5.2本桥设计水位：16.0+0.095+ 408.1637.0上部结构底标高为 17.73m1冲刷深度A 河槽的一般冲刷一般冲刷后的最大水深hp max3214211)(hBQkmQ1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,1.0，0.0625，h ma
18、x10.1mA单宽流量集中系数，A 2843.135.4.015.0Hhp m7.10)625.01(.2843.106.90. B 河槽处桥墩的局部冲刷桥位处的冲止流速 28.3 84.135.0)62.01(.)1( 24132max412 VHhVZh=13.73m,d=3m,查表得：V 00.9648m/s，V 0 0.31V 0V zV 0 ， 1.0，B4m，k（1.3919+0.0409） 1/21.1970219.04.61dk 0.858815.02)(dV15.032648.hb k B0.6（V 0- V0 ） （V/ V 0） n=1.01.197040.6（0.964
19、8-0.31）（1.84/0.9648） 0.85883.1349m 6总冲刷深度 hsh p+ hb13.73+3.1316.86m不考虑标高因素，总冲刷深度为 16.86-160.86m1.2.3 结论百年一遇底设计流量为 Qs4976 立方米/秒，设计水位 16 米。计算最小桥孔净长 Lj505.6 米，实际最小桥孔净长为 538.3 米。桥前最大壅水高度，桥下壅水高度 米。19.0Z095.Z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） 。以上标高均为假定标高系统。第二章 方案比选2.1 方案一：预应
20、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 17（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。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
