2019橋梁工程畢業設計指導書

2021-03-04 09:52:46 字數 4389 閱讀 2918

橋梁畢業設計指導

書(供土木工程交通土建方向用)

許燕編揚州大學建築科學與工程學院

交通工程系

二○一四年十二月

第一章畢業設計的總要求

根據教育部所批准的工科學校四年制本科生培養計畫,畢業設計安排在第

七、八學期進行,共20周,據此,畢業設計要求主要完成以下方面的內容:

⑴、橋梁方案比選;

⑵、橋梁結構設計;

⑶、橋梁施工設計。

一、方案比選

方案比選是橋梁設計過程中的乙個極其重要的內容。只有通過詳細的優選,才能產生出乙個良好、完美的設計方案。

在畢業設計階段,學生應在教師的指導下,完成方案比選中的下述內容:

⑴、確定橋孔孔徑;

⑵、初擬橋梁圖式;

⑶、方案評比和優選;

⑷、繪製方案圖與編制說明書。

上述方案比選的工作都應整理成說明書。說明內容應包括:設計任務、編制方案的根據與原則、橋梁孔徑計算、方案評比的論證說明、工程材料的估算和依據等。

說明書應言簡意賅,其中引用的文獻資料名稱以及冗繁的計算過程均應列入附錄備查。

二、結構設計

本階段的設計計算完成後,學生必須繪製結構詳圖(一般構造圖和鋼筋構造圖等)數張,內容包括上部結構(橋跨結構)、下部結構(橋墩和橋台)和基礎。

結構詳圖必須用cad上機畫。

本部分的設計計算書,應在平時編寫、整理和及時列印。

三、施工設計

這部分設計約佔全部畢業設計時間的10%,目的是培養學生正確了解設計和施工的關係,學會正確處理理論和實際,圖紙和現實問題的方法,因此,該階段的工作是實踐性很強的環節,要求學生既能借鑑一些常用的成功的施工方法和經驗,又要具有一定的想象力,因此,有關這方面的知識,應當通過畢業實習環節來學習、積累。

在做完上述三個內容的設計之後,須對全部設計計算說明書做全盤的系統整理,做到有目錄、有正文和附錄。所有頁次與圖號都應編碼,最後須裝訂成冊交指導教師審閱,準備答辯。

畢業設計的答辯,每個學生必須參加,答辯方式可根據題目的型別和內容、人數多少而靈活多樣,通常可採用大組集中答辯和小組分散答辯的形式進行。

第二章橋梁畢業設計的實施

第一節橋梁結構的總體布置和初步方案擬定

一、立面布置

㈠、孔徑的擬定

㈡、跨徑的擬定

㈢、橋面標高的確定

㈣、基礎底面標高的確定

基礎底面標高主要取決於地基的地質條件和河流的沖刷深度。

1、地基的地質條件

2、河流的沖刷深度

3、凍結深度

㈤、橋面縱坡的確定

二、橫截面布置

橫截面設計主要包括橋面布置和上部承重結構的橫截面設計。

㈠、橋面布置

㈡、橫截面設計

三、平面設計

大、中橋梁的線型,一般為直線,當橋面受到兩岸地形限制時,允許修建曲線橋,也允許修建斜橋,其斜度一般不大於45°,通航河流上不宜大於5°(橋墩沿水流方向的軸線與通航水位的主流方向交角)。

小橋涵的線型及其與公路的銜接,可按路線的要求布置。

四、橋梁體系

常用橋梁的結構體系有樑、拱、剛架、吊橋及組合體系。

五、下部結構

㈠、常用墩台型別

1、橋墩

⑴、重力式橋墩

⑵、樁(柱)式橋墩

2、橋台

⑴、重力式橋台

⑵、框架式橋台

⑶、樁式橋台

⑷、組合式橋台

㈡、基礎形式

基礎一般是橋梁建設中最困難的部分,往往影響工期和造價、施工時的安全與結構整體的安全性,因此基礎型式的選擇必須慎重。

基礎型式的選擇主要根據地質條件、上部構造受力要求、水文情況、施工裝置等條件來考慮。下面是幾種常用的橋梁基礎型式。

1、剛性擴大基礎

2、樁基礎

3、沉井基礎

六、初擬方案

考慮方案時,通常先考慮主孔要求,再考慮邊孔或引橋。橋長不大時,往往不將正橋和引橋分別考慮,而是統籌全長來設計。

第二節橋梁結構設計方案比選

一、比選的標準

比選標準主要依據安全、功能、經濟與美觀。其中以安全與經濟為重。至於橋梁美觀要視經濟與環境條件而定。

㈠、安全

㈡、功能

㈢、經濟

評價一座橋的經濟可行性可從造價(由概預算確定)、工期及養護維修等幾方面進行。

㈣、美觀

第三節結構設計的內容、方法和步驟

結構設計應包括上部結構、下部結構及基礎設計三大部分。上部結構設計的主要內容有:截面尺寸的擬定,內力計算,配筋設計,施工階段和使用階段的應力驗算,最終承載能力極限狀態強度驗算,剛度驗算。

下部結構及基礎設計的主要內容有:橋墩、橋台及其基礎的設計計算。最後是結構總體施工方案說明。

畢業設計的過程也是學生熟悉和應用設計規範的過程,在此階段要求遵循現行《公路橋涵設計規範》進行橋梁設計,並達到熟悉、掌握的程度。

一、上部結構設計

㈠、截面尺寸的擬定

在方案設計階段只是初步選定了截面的形式和輪廓尺寸(如梁高、翼緣寬度等),其餘的細部尺寸(如箱梁的頂板厚度、底板厚度、腹板厚度、加腋尺寸等)尚未最後決定。細部尺寸的確定可參考已建成的相同橋型,相近跨徑、橋寬、荷載標準的橋梁的截面尺寸;亦可根據設計方案的具體情況進行設計。設計時要考慮以下幾方面因素:

⑴、結構的受力

⑵、構造要求

⑶、施工要求

㈡、內力計算

內力計算包括永久作用內力和可變作用內力計算,如果是超靜定結構則還應計算由於溫度變化、混凝土收縮、徐變,墩台不均勻沉降等引起的次內力,如果是超靜定預應力結構則應計算預加力引起的次內力等。

㈢、內力組合

應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩種組合進行設計。承載能力極限狀態計算是以塑性理論為基礎,採用荷載分項安全係數進行荷載組合,規範根據不同的荷載組合,給出不同的荷載安全係數;而正常使用極限狀態是以彈性或彈塑性理論為基礎,對結構在使用期間的變形及裂縫進行控制,保證結構能正常工作。在《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》(jtg d62—2004)給出了按承載能力極限狀態設計時的作用組合方式及作用安全係數。

按正常使用極限狀態進行荷載組合時,作用安全係數全部取1.0。對預應力混凝土結構應該注意到:

按承載能力極限狀態設計時,預加力不作為荷載考慮,預加力所採用的預應力鋼筋可為結構抗力的一部分;而在正常使用極限狀態計算時,預加力就作為荷載的一部分。

㈣、繪製內力包絡圖

在內力組合的基礎上就可以繪製包絡圖。包絡圖有彎矩包絡圖和剪力包絡圖,它們是配筋設計的依據。當同一截面有多片主梁時可選用其最大值。

由於計算了兩種極限狀態的內力組合值,因此彎矩和剪力各有兩個包絡圖。

㈤、配筋設計

截面的配筋設計可根據結構設計原理或橋梁工程教材中提供的公式進行,同一截面的預應力筋(或鋼筋)可按正常使用極限狀態和承載能力極限狀態的最大組合內力配置,然後取其大值。在預應力結構中為了防止預留管道在施工過程中堵塞,設計時應多留3~4個孔道。

在正彎矩區,如果需要調整束數,則當截面承受負彎矩時,截面下部需多配n束,則上部也要相應地增配n束才能滿足σ上≥0的條件。同理,在承受正彎矩時,截面上部需多配n束,則下部也要相應地增配n束。

㈦、應力驗算

應力驗算主要指正常使用階段的應力計算。對於鋼筋混凝土結構主要進行變形和裂縫寬度的驗算,可參照"橋規"第四章第二節的規定進行;預應力混凝土結構主要驗算在使用荷載和預加力作用下,混凝土和預應力鋼筋的應力,變形及b類構件裂縫寬度,可參照"橋規"的規定。值得注意的是,在進行變形計算時,不論構件處在開裂或不開裂狀態,都假定是理想的彈性體,只是構件的剛度要進行折減,鋼筋混凝土構件的剛度折減及預應力混凝土構件的剛度折減見"橋規"有關條文。

㈧、強度驗算

可參見規範提供的計算公式及有關規定。

二、下部結構設計

下部結構包括橋墩、橋台和基礎。它們的設計與上部結構設計一樣,也有結構選型、尺寸擬定、內力計算、強度驗算、穩定性驗算及抗震驗算等。對於鋼筋混凝土和預應力混凝土墩台還應進行配筋設計。

對於不同型別的墩台及基礎,其計算方法不同,這部分內容可參考公路橋涵設計手冊《礅臺與基礎》第

二、三章中的設計與計算部分。

三、施工設計

正規的施工設計應包括施工程式設計、施工裝置的設計、施工組織設計、繪製施工進度表、場地布置及綜合概預算。

第四節畢業設計說明書的編寫

一、內容

畢業設計說明書是畢業設計的重要書面檔案,應能全面反映學生的設計思想、對基本理論和專業知識掌握的深度和廣度、對規範了解及熟悉運用的程度、文字的組織能力和書面表達能力。說明書內容應包括:

目錄;中文()、外文摘要;

畢業設計任務書;

結構設計計算書;

一篇關於橋梁設計的外文翻譯;

設計參考文獻;

設計的總結和體會。

二、要求

畢業設計說明書要求步驟清晰、字跡工整、文字簡潔流暢,對每一步驟的設計思想和設計依據要交代清楚,並附以必要的計算圖紙(如計算圖式、內力包絡圖等),能夠用圖表說明問題的地方盡量採用圖表,應採用通用的國際計量單位,採用統一的設計用紙(a3、a4),最後應按統一規格裝訂成冊。

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