清水江大桥设计（含设计图纸）

摘  要

　　清水江大桥是贵广高速公路榕江格龙至都匀段的重点控制性工程，桥长458米，桥最大高度69米，最大墩高43米。桥梁共7跨，其中2号、3号墩位于清水江中，2号主墩桩基钻孔深度达40米，其水下作业对清水江的水质保护提出了严峻的考验。

　　这座大桥，是厦蓉高速公路格都段重点控制性工程之一。其中，2号主墩桩基施工是全桥的关键，钻孔深度达40米，也是该工程环保的难点和重点，其水下作业对清水江的水质保护提出了很高要求。

　　清水江大桥设计荷载为公路Ⅰ级，采用分离式路基，路基宽12.5m,桥梁宽12.5m,由3×2.50m中梁+2×2.50m边梁组成。斜度为00 地震烈度为6度。

　　关键词：钻孔，分离式，地震烈度

Abstract

　　Qingshui river bridge is your wide highway rongjiang lattice of dragon to DouYun on the bridge, the maximum height of phrynichus meters, the bridge piers and maximum 69 43 meters high. Bridges across all 7, no. 2, 3 piers located in qingshui river, 2 main pier pile drilling depth of 40 meters, the underwater operations of the qingshui river water quality protection proposed severe tests.

　　The bridge is tall, rong highway for every frame is one of the key projects. Among them, 2 main pier foundation construction is the key to the whole bridge, drilling depth of 40 meters, is the key, and the difficulty of environmental protection of the underwater operations of the qingshui river water quality protection proposed high requirements.

　　Liangshuijing Bridge consists of five girders and the height of precast beam is 2.6 meters. The space between gliders is 2.5 meters, the length of precast beam of side span is 49.48 meters and midspan is 49.10 meters. Girders are designed on the basis of partially prestressed concrete A structural member.

　　Key words: drilling, separate, seismic intensity

目 录

　　前  言

　　桥梁（bridge）是一种功能性的结构物，但自古以来，人类从未停止过对桥梁美学的追求，很多桥梁被建成为令人赏心悦目的艺术品，具有鲜明的时代特征，至今仍为人们所赞叹。随着时代的变迁。"桥梁"也不再仅仅是一个工程词汇，同时也演变成一个具有浓郁文学色彩的词汇。桥梁就是供车辆、行人等跨越障碍物的工程构造物，体现在"跨越"这个关键词上，由此表现出不同于其他土木工程建筑的结构特征。桥梁工程（bridge engineering）是指有关桥梁勘测、设计、施工、养护、检测、维修与加固以及与桥梁相关的科学研究和工程技术的总称。因此"桥梁工程"一词，应该有两个方面的含义：（1） 桥梁建筑的实体；（2） 建造桥梁所需要的相关科技知识，包括基础理论和科学研究，以及桥梁的规划、设计、施工、运营、管理和养护维修等。

　　桥梁工程在学科上属于土木工程的分支，是土木工程的一个重要组成部分；在功能上是交通工程的咽喉。桥梁是道路交通系统中的重要组成部分，而道路交通系统对于一个国家国民经济、人民生活水平的改善和发展具有重要且深远的意义，曾记得伟大的先行者孙中山这样说过："道路者文明之母也，财富之脉也，试观今日文明之国，即道路最多之国。"我国在改革开放后，随着国民经济持续、稳定、高速地发展，道路交通建设蓬勃向上，正处在一个前所未有的建设高潮中，高速公路及城市道路上迂回交叉的大型立交桥、高架桥、跨海大桥不断涌现，随着科技的进步和社会需求的不断提高，人们对桥梁建筑也提出了更高的要求。纵观我国道路交通建设的发展，不难看出在新的历史时期，我国道路交通建设不断面临新的挑战，同时在国民经济持续高速增长及城市化进程不断加快的过程中，各类城市均面临着重建、改造、扩展和再规划，也给道路交通建设带来了前所未有的机遇，桥梁已成为我国当前道路交通和未来城市发展的关键环节之一。

　　第一章 设计资料及构造布置

　　1.1 比选方案

　　1.1.1 比选方案的主要标准

　　桥梁方案比选有四项主要标准：安全，功能，经济与美观，其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够，现在航运事业飞速发展，桥下净空往往成为运输瓶颈，比如南京长江大桥，其桥下净空过小，导致高吨位级轮船无法通行，影响长江上游城市的发展。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。

　　1.1.2 方案比选
 

　　纵观桥梁的发展，以及经过上述方案的比较，决定采用预应力混凝土T形梁桥。

　　1.2 设计资料及构造布置

　　1.2.1 设计资料

　　1.桥梁跨径及桥宽

　　标准跨径：40m;

　　主梁全长：39.5m;

　　计算跨径：38.8m;

　　桥面净空：12.23m.

　　2.设计荷载

　　公路-Ⅰ级。

　　3.材料及工艺

　　（1）预应力混凝土预制梁采用C50混凝土，封锚段采用C50混凝土，现浇混凝土桥面板采用C50混凝土。

　　水泥：采用符合国家标准的硅酸盐水泥或普通水泥。

　　（2）预应力钢绞线采用ASTMA416-98标准270级低松弛钢绞线，公称直径15.24mm,公称面积140mm?.

　　预制梁锚具采用XXM15系列锚具，管道采用预埋镀锌金属波纹管成型。

　　（3）桥面铺装及现浇桥面板：现浇桥面板采用厚度10cm的C50混凝土，桥面铺装为厚度10cm沥青混凝土。

　　（4）砂、石、水及外加剂的质量要求均按《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000的有关条文办理。砂必须采用中粗砂，不得采用细砂。

　　1.2.2 横截面布置

　　1.主梁间距与主梁片数

　　主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2500mm,由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（b=1600mm）和运营阶段的大截面（b=2500）。

　　2.主梁跨中截面主要尺寸拟订

　　（1）主梁高度

　　预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25,标准设计中高跨之比约在1/18~1/19.当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计取用2400mm的主梁高度是比较合适的。

　　（2）主梁截面细部尺寸

　　T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本算列预制T梁的翼板厚度取用120mm,翼板根部加厚到200mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。

　　在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般又布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15.本设计腹板厚度取200mm.

　　马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%~20%为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按2层布置，一层最多排三束，同时还根据《公预规》9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为500mm,高度300mm,马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度200mm,以减小局部应力。

　　按照以上拟订的外形尺寸，就可绘出预制梁的结构尺寸图如下。

　　（3）计算截面几何特征

　　将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算见下表：

　　1.2.3 横截面沿跨长的变化

　　如图所示。本设计主梁采用等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端2100mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。

　　1.2.4 横隔梁的设置

　　模型试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点和四分点、支点处设置五道横隔梁，其间距为9.7m.端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为200mm;中横隔梁高度为2100mm,厚度为200mm.

　　第二章 主梁作用效应计算
　　2.1 永久作用效应计算
　　2.1.1 预制梁自重（边梁）
　　2.1.2 预制梁自重（中梁）
　　2.1.3 二期永久作用
　　2.2 可变作用效应计算
　　2.2.1 冲击系数和车道折减系数
　　2.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数
　　2.2.3 车道荷载的取值
　　2.2.4 计算可变作用效应
　　2.3 主梁作用效应组合

　　第三章 预应力刚束的估算及其布置
　　3.1 预应力钢筋截面面积估算
　　3.2 预应力钢筋布置
　　3.2.1 跨中截面预应力钢筋的布置
　　3.2.2 锚固面刚束布置
　　3.2.3 其他截面刚束位置及倾角计算
　　3.2.4 非预应力钢筋截面积计算及布置
　　第四章 主梁截面集合特性计算

　　第五章 钢束预应力损失估算
　　5.1 预应力钢筋张拉（锚下）控制应力
　　5.2 钢束应力损失
　　5.2.1 预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失
　　5.2.2 锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失
　　5.2.3 预应力钢筋分批张拉时混泥土弹性压缩引起的应力损失
　　5.2.4 钢筋松弛引起的预应力损失
　　5.2.5 混泥土收缩、徐变引起的损失
　　第六章 持久状态截面承载力极限状态计算
　　6.1 正截面承载计算
　　6.2 斜截面承载力计算

　　第七章 应力计算
　　7.1 短暂状况的正应力验算
　　7.2 持久状况的正应力验算
　　7.3 持久状况下的混泥土主应力验算
　　7.3.1 以跨中截面进行计算
　　第八章  抗裂性验算
　　8.1 作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算
　　8.1.1 正截面抗裂验算取跨中截面进行
　　8.2 作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算
　　8.2.1 主应力计算

　　第九章 主梁变形（挠度）
　　9.1 荷载短期效应作用下主梁挠验算。
　　9.2 预加力引起的上拱度计算
　　9.3 预拱度的设置
　　第十章 横隔梁的内力计算
　　10.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用
　　10.1.1 绘制弯距影响线
　　10.1.3 截面内力计算：

　　第十一章 行车道板的计算
　　11.1 永久作用
　　11.2 可变作用
　　11.3 作用效应组合

　　参考文献
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　　[14] 赵明华主编。桥梁地基与基础[M].北京：人民交通出版社，2004
　　[15] 邵旭东主编。桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2004

　　致  谢

　　本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师张涟英老师。张老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是张老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩张老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校--贵州大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！

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