钢管溷凝土拱桥毕业设计

第1章设计资料

1.1 基本资料及设计依据

1.1.1 基本数据

课题内容：

一、勘察资料：

1．建桥理由

云南普洱市规划的需要，建桥后将大大减少市中区车流量，改善市区交通。该桥位于云南普洱市，跨越小黑江。

2．河流及水文情况

历史最高水位：1020.8米；通航水位： 995.5米；常年水位： 988.0米；低水位： 979.2米；

3．当地建筑材料情况

砂石、钢材均可供应。

4．气象情况

最高温度：41℃；最低温度：5.1℃；最大风速：43m/s；

5．地质情况

基岩以紫红色粉砂质泥岩和泥质砂岩为主，覆盖层5～12m。

二、桥位横断面地形资料

桩号地面标高桩号地面标高

K1

+212.69 1031.60 +328.22 976.02

+225.40 1021.40 +342.23 975.22

+228.44 1021.36 +346.23 975.02

+231.55 1017.87 +369.26 974.52

+236.45 1014.43 +372.26 973.02

+244.22 1005.68 +393.29 972.52

+249.90 1000.42 +414.62 971.52

+255.46 995.10 +422.92 979.02

+259.39 993.98 +424.90 981.50

+271.75 988.88 +426.19 982.08

+274.13 984.87 +428.55 983.43

+277.66 982.60 +432.02 987.12

+282.41 979.02 +441.74 994.03

+306.21 976.02 +457.50 999.19

+310.22 976.02 +465.3 1006.50

+473.50 1012.60

+481.20 1021.30

+489.70 1027.91

课题任务要求：

对沙塘坝大桥进行设计，其设计标准为：

1．设计荷载：公路—I级；

2．行车道宽：12m+2×1.5m（人行道）；

3．通航标准：内河通航标准四级；

主要参考文献（由指导教师选定）：

公路桥涵设计通用规范（JTG D60—2004）

公路圬工桥涵设计规范（JTG D61—2005）

公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62—2004）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63—2007）

公路桥涵设计手册——梁桥（上、下册）

公路桥涵设计手册——拱桥（上、下册）

公路桥涵设计手册——基本资料

公路桥涵设计手册——墩台与基础

桥梁工程（上册）——范立础编

桥梁工程（下册）——顾安邦编

桥梁施工与组织管理（上、下册）黄绳武编

12．桥梁毕业设计指导书

第2章桥型方案比选

2.1方案比选

桥型方案比选是初步设计阶段的工作重点，同时也为后续工作做铺垫。在此阶段先根据桥址处的河床断面、水文、地质、通航要求等拟定五个初选方案，将五个初选方案在米格纸上绘制在米格纸上。再对这五个方案进行比较，选出三个推荐方案，再对比三个推荐方案，根据材料用量，施工难易程度、运行养护条件、对通航的影响等最终选出最合适的桥型。

2.1.1 初选方案：（5个）

1.主桥为净跨径214.5m的中承式钢管混凝土拱桥，引桥为14.28m+14.88m的简支梁。

2.跨径组合为65m+115.6m+65m的三跨连续刚构桥。

3.跨径组合为65m+115.6m+65m的三跨连续梁桥。

4. 主桥为净跨径214.5m的中承式箱肋拱桥，引桥为14.28m+14.88的简支梁。

5.跨径组合为20m+205m+20m的三跨悬索桥。

2.1.2 比选方案：（三个）

方案比选主要依据施工难易、安全可靠、适用耐久、经济合理的原则，同时根据所在公路的作用、性质和将来发展的要求，按照美观和有利于环保的原则设计。桥型的选择要求在技术上是可靠的，在施工上是切实可行的。综上所述，本次设计的三个比选方案如下：

方案一：中承式钢管混凝土拱桥（图2.1）

（1）桥跨布置：主跨为计算跨径217m的等截面悬链线中承式钢管混凝土拱桥，净矢跨比为1/5，净矢高为43.4m，主跨左边为14.28m的单跨钢筋混凝土简支梁，主跨右边为14.88m的单跨钢筋混凝土简支梁。

（2）上部结构：主跨的上部结构采用两片四肢格构形的桁架腹杆拱肋通过K字横撑连成整体。拱肋高为4m，宽为2.5m，弦杆采用φ1000×22mm的钢管，内灌中交新C50混凝土，弦平联为φ500×10mm的钢管，内灌中交新C50混凝土，直腹杆和斜腹杆为φ500×10mm的钢管，弦杆、横联管、横撑、直、斜杆都为中交新Q345钢。吊杆横梁为钢筋混凝土横梁，桥面板为钢筋混凝土空心板梁。

（3）下部结构：拱座为重力式的台阶式拱座，拱上立柱为钢筋混凝土柱式立柱。简支梁的桥墩为双柱式，与主拱公用拱座作为基础，桥台为重力式桥台。

（4）受力特征：拱桥主要承受压力，由于水平推力的作用，使得拱圈中的弯矩大

大减小，同时恒载和活载所产生的内力主要由钢和混凝土组合截面承受。钢管对核心混凝土有套箍作用，既能受拉又能受压，同时核心混凝土增强了钢管壁的稳定性，使核心混凝土处于三向受力状态。

（5）施工方法：主拱圈采用悬索吊装施工，跨中合拢；横梁采用工厂预制，现场吊装，纵梁现场浇注；拱座采用明挖扩大基础的重力式拱座；引桥简支梁采用现场浇注，；桥台采用明挖扩大基础的重力式桥台。

表2.1主要工程数量表

项目材料

上部结构下部结构

合计拱肋+横

撑

吊杆横梁纵梁拱座

桥台+立柱

+交接墩

C50（m³）2020 636.39 947.792 5738.86 86.62 9430 C40（m³）994.59 994.59 钢筋（T）445.48 663.45 6886.63 754.74 8086.86 钢绞线(T) 52.452.4 钢板(T) 943934

（6）综合评价：中承式钢管混凝土造型独特，线形明晰，与当地地形很协调，同时此处有很高的通航要求，所以采用缆索吊装施工方法时，不会影响通航要求。还有采用钢管混凝土，可大幅节省材料：纵梁和横梁都在工厂预制，节约了施工时间；基础和拱座都采用明挖基础，节省了工程费用；同时在施工中钢管本身是耐侧压的模板，省去了支模、拆模等工序，也节约了时间。但是对于钢管混凝土拱桥的设计与施工都没有具体的规范指导，所以设计和施工中都存在一定的问题，譬如管内混凝土脱空，钢管焊接的问题，钢管的养护、管内混凝土开裂不易查不易补，组合截面受力分析存在误差等。