兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）
前言
随着我国社会的发展与进步和人民的生活水平的日益提高，交通的便利程度和安全性得到了人们的广泛关注，桥梁又是现代交通中不可缺少的组成部分，于此同时，桥梁建设得到了迅猛发展，我国桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界先进行列。各种功能齐全、造型美观桥梁开始频繁的出现在人们的生活中，给人们带来方便的同时很多桥梁也逐渐成为城市的标志性建筑。
本设计为XX河大桥下部结构设计，是根据《公路桥涵设计手册》系列丛书，以及依照交通部颁发的有关公路桥涵设计规范（JTG系列）拟定设计而成。在设计过程中，我们还参考了诸如桥梁工程、土力学、基础工程、桥涵水文、桥梁结构力学、材料力学、专业英语等相关书籍和文献。
设计中考虑了各种尺寸与材料的选用符合规范中对强度、应力、局部承压强度的要求，并且产生在规范容许范围内的变形，使桥梁在正常使用的情况下能够达到安全，稳定和耐久的标准。在可预期偶然荷载下仍能达到基本正常使用的标准。设计时还充分考虑XX河大桥所处区域的地质和水文条件，既保证符合规范要求，同时保证因地制宜并且便于施工和维护，并且兼顾桥梁本身的美观性与社会经济性，既要设计合理，又要起到良好的社会经济效益。
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1 原始资料及方案比选
XX河大桥位于葫芦岛寺缸线上，桥孔布置为5×35m的预应力混凝土T型简支梁桥，桥梁全长165m。本桥上部为预应力混凝土T型梁，下部结构为钻孔灌注桩墩台。
1.1 技术设计标准
1）桥面净宽：4×3.75m+0.5m=15.5m； 2）荷载等级：公路-Ⅰ级荷载； 3）设计洪水频率：1/100； 4）设计安全等级：二级； 5）环境类别：Ⅱ级； 6）计算行车速度：60km/h； 7）公路等级：公路—Ⅱ级，二车道。
1.2 主要设计依据
1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； 3）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）； 4）《公路桥涵设计手册——墩台与基础》； 5）《公路桥梁墩台设计与施工》；
1.3 工程地质资料
根据地质勘察，得出地形、地貌及地层的特征如下：
1）地形地貌：XX河大桥位于葫芦岛市缸屯镇钢东村北侧，勘察场地较平坦，属河谷、洪积相地貌。
2）地层特征：地层由上至下主要划分为三层：①.圆砾、②.强风化花岗岩、③.中风化花岗岩，各岩层特征分述如下：
（1）圆砾：黄褐色，松散—中实，以稍密为主，由辉岩、砂岩、安山岩、花岗岩等卵、砾及长石、石英质砂砾组成，卵、砾呈中风化、次圆状，级配中等，厚度3.4—3.7m，基层标高92.21—93.26m，分布普通。
（2）强风化花岗岩：太古界，黄褐色，花岗结构，块状构造，由长石、石英、云母等矿物组成，结构部分破坏，风化裂隙发育，岩石较软，属软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。控制层厚2.0—3.8m，层底标高88.41—91.26m，分布普遍。
（3）中风化花岗岩：黄褐色，花岗结构，块状构造，结构少部分破坏，风化裂隙较
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发育，矿物成分主要为长石、石英和云母，岩石硬度较大，岩芯呈短柱状，属较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级，岩石质量指标RQD较好。控制层厚3.6—4.5m，层底标高84.81—86.76m，分布普遍。
3）地下水状况：拟建场地地下水主要赋存于圆砾层中，水量较丰富，属第四季孔隙式潜水类型，地下水对钢结构有弱腐蚀性，对钢筋混凝土无腐蚀性。
4）该区域地震基本烈度为Ⅵ度，标准冻层深度为1.10m。 5）岩土层承载力（表1-1）
表1-1 岩石承载力
容许承载力
图层编号
岩（土）层名称
[?o] 400 500 1200
水下钻孔灌注桩
极限侧阻力标准值
（qsik） 130 140 200
极限侧阻力端准值
（qpk）
1800 2800
① ② ③
圆砾 强风化花岗岩 弱风化花岗岩
注：单位：KPa
1.4 水文资料
桥位滩面广阔，主河槽沟形不太明显，相对较窄，河道弯曲。测量时水面宽约5.0m，水深约0.5m。设计洪水频率为1/100，设计流量为3895.00m3s，设计水位为100.501m，桥址上游汇水面积542km2/s。
1.5 气候资料
该地区地处严寒地区，年平均最高气温为30℃，年平均最低气温为-14℃，本区地震基本烈度为Ⅵ度。
1.6 桥型拟定
从桥梁受力体系可以将桥梁分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥和刚架桥，从安全、适用、经济和美观四个方面分析。同时，桥型的选择应充分考虑施工及养护维修的便利程序。根据水文、气象、地质等条件，初拟桥型方案有三种。
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方案一：斜拉桥
图1-1斜拉桥示意图
方案分析：斜拉桥抗风能力较大，且跨越能力较强，做成变截面时，外形也很美观；但是它风险较大，塔也过高，支架昂贵，维修费用高，多适用于城市桥梁。
方案二：预应力混凝土连续T型梁桥
图1-2预应力混凝土连续T型梁桥
方案分析：预应力连续梁的技术先进，工艺要求比较严格，需要专门设备和专门技术熟练的队伍，但预应力梁的反拱度不容易控制。从使用效果方面看，该结构属于超静定结构受力较好，无伸缩缝，行车条件好，养护方便，但是该方案机具耗用多，前期投入大，成本较多，成本回收难。
方案三：预应力混凝土简支T型梁桥
图1-3预应力混凝土简支T型梁桥
方案分析：简支梁受力明确，构造简单施工方便，可便于装配施工，省时省工，适用于本设计的规模。简支梁属于静定结构，受力不如连续梁，同时伸缩缝多，养护麻烦，但是造价低廉劳动力耗用少，工作量小，经济，中小型桥尤其适用。
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1.7 比选结果
综上所述：结合XX河大桥的地质、水文条件进行比选，本着安全、经济、适用、美观的桥梁建造原则以及未来使用条件，XX河大桥不是城市的标志性建筑，故不用过多考虑美观性因素。方案一由于造价昂贵，虽然桥型美观，但是女儿河大桥不是城市道路桥梁，因此，可不考虑美观性因素。方案二属于超静定结构，施工比较复杂，同时造价也比较高。而方案三的简支T型梁桥具有结构造型灵活、整体性好、重量轻、用料省、造价低、耐久性强、行车舒适、外形美观等特点，其跨径较小，可便于装配施工，省时省工，适用于本设计的规模。方案三虽然在工期上会比方案一长，但在从安全角度看，更具有优势，而且方案三中混凝土材料以砂、石为主，对于本设计可就地取材，更加经济合理。
1.8 墩台比选
1.8.1 桥墩比选
方案一：双柱式钻孔灌注桩桥墩：它由分离的两根桩柱所组成。外形美观、圬工体积小、重量比较轻、施工便利、速度快、工程造价低。最重要的是它能减轻墩身重力节约圬工材料，还能配合各种基础，设计灵活多样。它也是目前运用最广泛的桥墩结构之一。
方案二：重力式桥墩：它是靠自身重量来平衡外部作用、保持稳定。墩身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于承受作用值较大的大、中型桥梁或流水、漂浮物较多的河流中，或在砂石方便的地区，小桥也可以采用。它的缺点就是圬工材料数量多、自重大，因而要求地基承载力高。另外，阻水面积也较大。
1.8.2 比选结果
综上，着重从经济、安全的立足点出发，结合本设计联系的相关地质条件情况。方案二虽然有着承载能力强、配用钢筋少的优点，但是其所用的圬工材料巨大、地基承载力要求也高。不是很符合本设计的经济和安全的立足点原则，而方案一能够节省材料，节约成本。所以，选择方案一。
1.8.3 桥台比选
方案一：重力式桥台：适用于填土高度为4-10m的单孔及多孔桥。它的结构简单，基础底承压面积大，应力较小。但圬工体积较大，两侧墙间的填土容易积水，除增大土压力外还易受冻胀而使侧墙裂缝。
方案二：轻型桥台：轻型桥台体积轻、自重小，它借助结构物的整体刚度和材料强度承受外力，从而可以节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围。
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