跨径30m、40m预应力砼T梁设计任务书

-ms-text-justify: inter-ideograph;'>　打入桩：预制后打入；

　钻孔灌注桩：直径一般采用0.8～1.5ｍ，配筋率主要根据受力要求配置，一般不需要通长配筋，仅在嵌固于岩石中的桩，有此要求，截面配筋在拟定方案时，可在0.5～0.8％之间选择。

　管桩：一种用来代替深层沉井的深桩基础，或利用管桩深入地基持力层以大大减少沉井的下沉速度。

3.沉井基础：是一种深基础。

（六）初拟方案

初拟方案时，只要满足孔径要求，暂不管经济、美观是否，但结构体系和地质地形条件要相符。初拟方案先画一个桥址断面图，然后复以透明纸随手勾出草图方案即可。跨河桥要标出常水位、设计洪水位、通航水位与线路设计标高；跨线桥则应画出桥下净空的范围。

考虑方案时，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔或引桥。桥长不大时，往往不将正桥和引桥分别考虑。

桥梁结构设计方案比选

　　各评比方案均要求画一张布置图，包括立面布置图。平面布置图和典型横截面布置图。图面要严格服从三视图的制图要求。立面和平面图应按同一比例，横截面图可以放大比例。每张立面图上要求标明地质情况、设计洪水位、设计通航水位、低水位、通航净空、桥梁总长、各孔的跨径、桥梁纵坡、桥面竖曲线半径、桥面标高、梁底标高、承台顶面标高、基础底面标高（或桩底标高），在横截面上要求标明总宽度、车行道、人行道、分隔带宽度、桥面横坡、主梁外形尺寸、盖梁、桥墩、承台和基础的外形尺寸，平面图上可一半画桥面布置，另一半把桥面拿掉，以便表示墩台和基础的平面布置和轮廓尺寸。此外在总体布置图上应有说明部分，说明内容包括图上的尺寸单位，图上高程所属系统等必需交代清楚的内容。

从安全、功能、经济、养护与维修几个方面进行比较。

主要结构设计内容、方法

一、上部结构设计

　　（一）截面尺寸拟定

除方案阶段的梁高、翼缘宽度等外，还包括细部尺寸，可参考已经建成的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸。主要考虑因素：

　　受力：例如梁式体系桥截面主要受弯，顶底板的厚度应有拉压压力控制，腹板厚度由剪应力控制，梁式桥首先要计算桥面板。拱式体系桥的主拱圈主要承压，因此其截面一般是对称的，截面尺寸除了要满足压应力的要求外，还应具有一定的抗弯能力。

　　构造：钢筋混凝土截面受拉区混凝土仅起保护作用，可以取小些，满足保护层最小值就可以，预应力混凝土就必需考虑预应力管道的布置要求，在锚固截面需要考虑锚垫板的尺寸大小以及锚头所占的最小尺寸、千斤顶的工作要求等。

（二）内力计算

内力计算包括恒载、活载内力计算，如果是超静定结构还需要计算混凝土收缩、徐变、温度变化、墩台沉降产生的次内力，预应力混凝土超静定结构还需要计算预应力张拉引起的二次力矩。

(1)恒载内力计算：包括自重、二期恒载（铺装层、灯柱等），恒载内力与施工方法有关；

(2)活载内力计算：主要包括汽车、人群活载内力；

(3)附加内力计算：风力和离心力产生的内力；

(4)结构次内力计算：主要包括混凝土收缩、徐变、温度变化、墩台沉降以及预应力张拉产生的结构二次内力。

（三）内力组合

根据《公路桥涵通用设计规范》JTG D60-2004进行组合，主要包括承载能力极限状态和正常使用极限状态两种组合方式，要考虑持久和短暂状况。

（四）绘制内力包络图

根据内力计算结构进行弯矩和剪力的包络图绘制。

（五）配筋设计

截面的配筋设计可根据结构设计原理或桥梁工程教材、规范提供的公式进行，同一截面的预应力（或钢筋）可按正常使用极限状态和承载能力极限状态的最大组合内力配置，然后取其最大值。在预应力结构中为了防止预留管道在施工中堵塞，设计时应多留3～4个孔道。

在正负弯曲区，如果需要调整束数，则当截面承受负弯矩时，截面下部需要多配n束，则上部也要相应地配置n束才能满足σ上≥0的条件。同理，在承受正弯矩时，截面上部需要多配n束，则下部也要相应地配置n束才能满足σ下≥0的条件。

（六）施工验算

按照实际施工步骤加荷载进行计算。

（七）应力验算

应力验算主要是指正常使用阶段的应力计算，对于钢筋混凝土结构主要进行变形和裂缝宽度的验算；预应力混凝土结构主要验算在使用荷载和预应力作用下，混凝土和预应力钢筋的应力，变形及Ｂ类构件裂缝宽度。可参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004相应条款。

（八）强度验算：参照规范。

二、下部结构设计

包括桥墩、桥台和基础设计，主要由类型选择、尺寸拟定、内力计算、强度验算、稳定性验算以及抗震验算等几个部分组成，对于钢筋混凝土和预应力混凝土墩台还应进行配筋设计，可参考公路桥涵设计手册和《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007。

三、施工方法设计

包括施工程序设计、施工设备的设计、施工组织设计、绘制施工进度表、场地布置及综合概预算，在此仅要求施工方法设计并绘制施工流程图。

施工图绘制

一、工程设计图的内容

　　桥梁工程设计图包括桥梁基础；下部结构的承台、桥墩、桥台；上部结构主梁、栏杆、分隔带、伸缩缝等；桥头引道工程；附属设施；以及说明结构概貌、施工方法等特征的设计说明书。

定位轴线（细点划线）－表示建筑物的主要结构位置；

剖面的剖切线（粗实线）－表示剖面的剖切位置和剖视方向。剖切线的编号是根据剖视方向注写于剖切线的一侧；

中心线（细点划线、中粗点划线）－表示建筑物或构件的中心线；

引出线（细实线）－对图纸上的某一部分作文字说明；

尺寸线（细实线）－表示各部分的实际尺寸；

折断线（细实线）－省略不必要的部分；

虚线（细线、中粗线）－表示建筑物看不见的背面和内部的轮廓或界线。

一套桥梁施工图按其结构的复杂程度不同，可以由几张图甚至上百张图纸组成，为清晰地表达结构图的层次，设计人员往往按照图纸内容的主次关系系统地编排图纸顺序，一般遵循的原则为：基本图在前，详图在后；总图在前，局部图在后；主要部分在前，次要部分在后；布置图在前，构件图在后。

桥梁结构施工图一般常用的排列顺序是：图纸目录、设计总说明，总平面图，结构总体布置图，基础图，承台图，桥墩、桥台图，上部承重结构图，桥面系图，附属构件图。

毕业设计阶段施工图的组成和内容：

结构总体布置图－表明桥梁结构的总体。

　　基本组成：反映结构外观，上部承重结构形式、河道通航净孔、行车净孔，栏杆分隔带形式的立面图、立剖面图、横断面图、平面图及基础平面图。

工程地质剖面图（柱状图）－描述钻孔钻进深度范围内土层、土质类别的分布。

　　基本组成：各图层的土质类别、标高、地下水位标高、钻孔编号、孔口标高、钻孔深度。

基础立面布置图－反映基础底部与持力层的相对位置关系。

　　基本组成：工程地质剖面图、基础立面布置、基底标高。

基础构造配筋图－反映基础的具体构造布置和配筋情况。

　　基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量。

承台构造配筋图－反映基础、承台、桥墩的相互关系及承台的具体构造布置和配筋情况。

基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量。

桥墩构造配筋图－反映桥墩的具体构造布置和配筋情况以及桥墩与上部结构支承（支座）的相互关系。

　　基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量，桥墩与支座的相互关系图。

桥台构造配筋图－反映桥台的具体构造布置和配筋情况以及桥台与上部结构、引道的相互关系。

基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量，桥台与上部结构、引道的相互关系图。

主梁构造图－反映上部承重结构的构造布置及施工方法有关的设计细节。

　　基本组成：准确反映具体构造布置和配筋布置的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图。

主梁普通钢筋配筋图－根据主梁构造图及结构受力情况配置的钢筋。

　　基本组成：主梁的主要构造，准确反映配筋情况的各个相关立面、平面、侧面、细部剖面图及材料工程数量。

主梁预应力钢束布置图－反映预应力钢束的布置情况。

　　基本组成：主梁的主要构造，准确反映预应力钢束布置及张拉顺序（前期束，后期束，合拢束、备用束，顶板束、腹板束、底板束）的各个相关立面、平面、剖面、细部剖面图及材料工程数量。

施工顺序图－反映结构的整个施工过程。

六、论文工作

除设计图纸外，毕业论文应包括以下主要内容：

(1)设计任务、基本资料。

(2)毕业设计中、英文摘要。

(3)与设计题目相关的设计理论和技术的简况。

(4)详细的计算、设计过程说明，包括计算公式、数据及必要的图表以及自编程序清单等。

(5)施工方案和步骤。

(6)简单的工程概算（工程数量估算）。

(7)对本次设计的总结，包括自己的收获、感想及毕业设计中存在的问题等内容。

(8)毕业实习报告。

(9)若未撰写英文摘要，则应附英文专业文献的中文翻译稿。

七、时间及进度安排

本届毕业设计总时间为13周，本学期第1～13周进行毕业设计的相关工作，具体安排如下：

表1　毕业设计进度安排

华东交通大学理工学院

毕  业  设  计  任  务  书

班    级             学生姓名             学号              

发题日期：2017年12月3日   完成日期：毕业当年学期的第13周

题    目                                                     

一、分组题目

二、设计主要技术指标

1、 线路等级：一级公路；

2、 设计荷载：公路-I级；人群荷载3.5kN/m² ；

3、 桥面坡度：桥面纵坡，单向0.0％；车行道双向横坡为2.0％；人行道横坡1.0%；

4、 桥面净宽：净B米（行车道）+2×0.25米（栏杆）；

5、 桥面铺装：车行道铺10cm厚C40防水砼+5cm粗粒式沥青砼+4cm细粒式沥青砼，人行道比车行道高30cm；

6、 桥轴平面线型：直线；

7、 地震设防烈度：6度；

8、 通航等级：无；

9、 施工方法：各组自定；

三、设计参考规范

1.《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2015

2.《公路工程技术标准》JTJGB01-2014

3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004

4.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86

5.《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）

6.《公路路线设计规范》JTG D20-2006

7.《公路路基设计规范》JTG D30-2004

8.《公路排水设计规范》JTJ018-97

9.《公路勘测规范》JTG C30-2002

10《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007

11《公路工程地质勘察规范》　JTJ06498

四、设计参考书目

1.《钢筋混凝土及预应力混凝土设计原理》     （人民交通出版社，张树仁编著）

2. 桥梁计算实例集《混凝土简支梁（板）桥》   （人民交通出版社，易建国编）

3.《桥梁工程》       （人民交通出版社，范立础编）

4.《混凝土桥》       （西南交通大学出版社，李乔编）

5.《结构设计原理》   （人民交通出版社 ，叶见曙等编）

6.《基础工程》       （人民交通出版社，凌治平等编）

五、主要设计内容要求

桥梁结构总体布置和初步方案拟定

（一）立面布置

（１）总孔径的拟定

桥梁孔径的拟定主要根据泄洪的要求。首先根据《公路工程技术标准》JTJGB01-2003确定桥梁的设计洪水频率，再到当地水文站调查得到相应这些设计频率的流量和水位，最后根据桥位的河床断面计算出顺利宣泄设计洪水需要的最小过水断面积，从而确定桥台的位置。

（２）跨径的拟定

总孔径确定后，需要确定分孔情况，即多跨还是一跨过桥。分孔的主要依据是通航要求，地形和地质、水文状况、技术经济条件和美观的要求。

桥梁的分孔和造价有很大的关系，跨径和孔数不同时，上部结构和墩台的总造价是不同的，跨径越大，孔数越少，上部结构的造价就越大，而墩台的造价就越小。反之，墩台的造价可能较上部结构的大。当遇到水深或河床地质不良的河流，其基础的设计和施工均较复杂，造价就高，跨径宜选择大一些；反之对于宽浅河床，水深不大，而且河床地质较均匀的河流，桥墩和基础的造价就低，跨径就可以选小些。一般认为最经济的造价就是要是总造价最低。

对于通航河流，则首先应满足通航要求。将通航孔布置在主航道位置，其余的桥孔跨径选用经济跨径，但对于变迁性河流，考虑通航可能发生变化，则需要多设几个通航孔。

从结构受力合理和用材经济出发，连续梁体系的分跨布置要考虑合理的跨径比例。

桥墩位置的选择还应取决于墩位处的河床地质条件，应置于稳定可靠的地基上，避免设在岩石破碎带或断层等不良地质地基上。跨径的选择还与施工能力有关。

（3）桥面标高的确定

桥面标高或在路线纵断面设计中已定，或根据设计洪水位。桥下通航需要的净空来确定。

对于非通航河流，梁底一般应高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于0.5ｍ，高出最高流冰水位0.75ｍ支座底面高出设计洪水位不小于0.25ｍ，高出最高流冰水位0.5ｍ，对于无铰拱，拱脚允许被设计洪水位淹没。对于有漂流物和流冰阻塞以及易淤积的河床，桥下净空应根据情况适当加高。

在通航及通行木筏的河流上，桥跨结构之下，自设计通航水位起算，应能满足通航净空的要求。当允许建筑高度富裕时，可考虑上、中、下承式的各种桥型；如果建筑高度限制很严，多半要采用下承式或超静定结构。

（4）基础底面标高的确定

基础底面标高主要取决于地质条件和河流的冲刷深度。

1.地基的地质条件

(1)岩石地基。当覆盖土层较薄（包括风化层）时，通常将基础直接修建在清除风化层后的岩面上；当风化层很厚时，埋深应按风化层的风化程度、冲刷程度及相应的允许承载力来确定；当岩层表面倾斜时，应避免将同一基础的一部分置于岩层，另一部分置于非岩层上，以防止结构物出现不均匀沉降而倾斜或破裂。

(2)非岩石地基。对匀质土层，基础埋深可按荷载大小和地基土的承载力来确定，当多层土交错时，为避免不均匀沉降，各基础应放在相同的持力层上。

2.河流冲刷深度

(1)小桥涵基础。无冲刷时，基础埋深应在地面或河床以下（岩石地基除外）至少1ｍ；有冲刷时埋深应在局部冲刷线以下不小于1ｍ；如河床上有铺砌层时，埋深宜在铺砌层顶面以下至少1ｍ。

(2)大、中桥基础、有冲刷时，其埋深应按《公路桥涵地基与基础设计》选用。

（5）桥面纵坡的确定

桥面设置纵坡首先有利于排水，同时，在平原地区，还可以在满足桥下通航净空要求的前提下降低墩台标高，减少桥头引道土方量，从而节省工程费用。桥面的纵坡，一般都做成双向纵坡，在桥中心设置竖曲线，纵坡一般不超过3％为宜。

（二）横截面布置

1.桥面布置

桥面的宽度取决于桥上交通的需要，在《公路工程技术标准》表3.0.2中，给出了不同公路等级的行车道净宽标准。桥上人行道与行车道的设置，应根据需要而定，并与前后线路布置配合，自行车道与行车道之间，必要时应设适当的分隔设施。

2.横截面设计

(1)设计原则

桥跨结构横截面形式与结构体系、跨长、荷载等级、施工方法等因素有关。

（ａ）结构体系：梁式桥主要以抗弯为主，同时要保证它的抗剪，因此要求用最经济的截面积以提供最大的抗弯截面惯性矩。拉区混凝土满足构造即可，压区保证受压面积。

（ｂ）跨长因素：跨度小的桥梁20ｍ以下，考虑形状简单，施工方便，板式多；20ｍ～40ｍ由于自重内力大，且要求截面抗力大，因此Ｔ型、Ｉ型等截面多；再大的跨径采用箱型截面。

（ｃ）施工因素：桥梁的施工方法很多，有整孔安装、支架施工、缆索吊装、顶推法、劲性骨架施工、悬臂施工等。

(2)截面形式：板式、肋式、箱型、钢管圆形等。

（三）平面设计

大、中桥梁的线形，一般为直线，当桥面受到两岸地形限制时，允许修建曲线桥或斜交桥，其斜度一般不大于45°，通航河流上不宜大于5°（桥墩沿水流方向的轴线与通航水位的主流方向交角）。小桥涵的线形及其与公路的衔接，可按路线的要求布置。

（四）桥梁体系

桥梁体系分为梁式、拱式、刚架、吊桥和组合体系等。

梁式体系：分为简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等

拱式体系：无铰拱、两铰拱、三铰拱等，以受压为主。

刚架体系：介于梁、拱之间的一种结构形式，由受弯的上部结构与受压的下部整体结合在一起的结构。整个体系是压弯受力体系，也是有推力的结构，施工复杂，一般用在跨径不大的城市桥、高架桥和立交桥。

组合体系：

（ａ）Ｔ型刚构：分为带挂梁和不设挂梁的，目前用的不多；

（ｂ）梁、拱组合体系：系杆拱、桁架拱、刚架拱鞥。利用梁的受弯与拱的承压特点组成组合结构。

（ｃ）斜拉桥：由承压的塔、受拉的索和受弯的梁体组合起来的一种结构体系，可以在人行桥、立交桥上采用。也可以用于大跨径公路桥、铁路桥、城市桥。

（五）下部结构

　　（一）墩台类型

1.桥墩

实体桥墩：又称重力式桥墩，主要靠自身的重量平衡外荷载，墩身自重大、稳定性好，一般用于地基承载力强的桥位或流冰、漂流物较多的河道中，在多跨拱桥的设计中，由于推力的存在，也常用实体墩。

柱式桥墩：有单柱式、双柱（多柱）式，哑铃式和混合式四种。

柔性排架桩墩：由成排的预制钢筋混凝土打入桩或钻孔灌注桩桩顶连以钢筋混凝土盖梁组成。墩高5ｍ以上时要采取多排。

空心薄壁墩：空心薄壁墩特别适宜高墩，60ｍ以上的高墩大部分采用空心墩，但在流速大并夹有大量泥沙的河流以及可能有船只和漂流物冲击的河流中，不宜采用空心薄壁墩。截面形式有圆形空心、双圆孔空心、圆端形空心、菱形空心、矩形空心、双矩形空心等。

2.桥台

实体桥台：主要靠自身重量平衡台背土压力，分为Ｕ型、埋置式八字式和拱形桥台等。

框架式桥台：是一种配用桩基础的轻型桥台，适用于地基承载力较低，台身高度大于4ｍ，跨径大于10ｍ的桥梁。

轻型桥台；组合式桥台等

桥梁体系分为梁式、拱式、刚架、吊桥和组合体系等。

　　（二）基础形式

基础形式的选择主要根据地质条件、上部结构受力要求、水文情况、施工设备等条件来考虑。

1.明挖基础：在具有较好持力层且基础埋置深度浅时，采用明挖基础是经济的，选择明挖基础方案必须注意开挖时的排水可能性。埋深在5ｍ以内时，明挖基础方案较为经济，但当地下水与渗流速度较低，坑壁稳定时，甚至埋深10ｍ时都是经济的。

2.桩基础：分为摩擦桩、端承桩。