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桥梁设计计算书桥梁设计计算书是桥梁工程设计的重要组成部分,用于详细记录和展示桥梁结构设计的计算过程、理论依据及结果分析。其主要内容包括设计参数的选择、荷载计算、结构受力分析、材料性能评估以及安全性与经济性的验证。
首先,设计计算书会明确桥梁的基本信息,如桥型、跨度、设计标准、使用环境等,并列出所依据的规范和标准。其次,根据桥梁的设计荷载(恒载、活载、风载、地震力等),结合结构力学原理进行内力计算,确定关键部位的应力分布和变形情况。此外,还需对主要构件(如主梁、桥墩、桥台)进行强度、刚度和稳定性验算,确保满足规范要求。
在材料选择方面,计算书会对混凝土、钢材等材料的性能参数进行说明眼科中心门诊综合楼工程施工组织设计,并通过对比分析选取最优方案。同时,还会考虑施工工艺对设计的影响,以保证设计方案的可实施性。最后,设计计算书会对整体结构的安全性、耐久性和经济性进行全面评价,为后续施工图设计提供科学依据。
总之,桥梁设计计算书不仅是设计工作的核心成果之一,也是连接理论与实践的重要桥梁,对于保障桥梁工程的质量和安全具有重要意义。
4. 主梁设计:计算主梁受力时,把桥梁上部的人行道、护栏等构件的自重平均分配到各主梁进行计算;钢筋配筋设计参考标准图进行钢筋设置;主梁钢筋设计为焊接钢筋骨架。
5. 盖梁设计时,没有考虑人群荷载的影响,只按车辆荷载的最不利布置进行荷载设计;钢筋配筋设计参考标准图进行钢筋设置。
6. 为减少负弯矩区桥面开裂,将墩顶桥面铺装层内钢筋加密。
7. 空心板跨中预拱度为:3.0cm,按抛物线设置。
8. 桥墩、桥台盖梁上均设置抗震挡块及抗震锚拴。
9. 桥台采用柱式桥台,桩直径1.2m。
10.桥墩采用柱式桥墩、桩基础,柱直径1.0m,桩直径1.2m。
11.下部结构配筋设计参考了标准图,按标准图设置钢筋。
(一) 桥梁结构方案比选
桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较,从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选,最终确定桥梁形式。
桥上应保证车辆和人群的安全畅通,并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限,并便于检查和维修[1]。
现代桥梁设计越来越强调舒适度,要控制桥梁的竖向与横向振幅,避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件,在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。
设计的经济性一般应占首位。经济性应综合考虑到发展远景及将来的养护和维修等费用。
桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设,应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备,以利于减少劳动强度,加快施工进度,保证工程质量和施工安全。
一座桥梁,尤其是坐落于城市上的桥梁应具有优美的外形,应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素,决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。
2.根据上述原则,对桥梁的综合评估
梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下,其支座仅产生垂直反力,而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确,理论计算较简单,设计和施工的方法日臻完善和成熟。
预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征:
a.混凝土材料以砂、石为主,可就地取材,成本较低
b.结构造型灵活,可模性好,可根据使用要求浇铸成各种形状的结构
c.结构的耐久性和耐火性较好,建成后维修费用较少
d.结构的整体性好,刚度较大,变性较小
e.可采用预制方式建造,将桥梁的构件标准化,进而实现工业化生产
f.结构自重较大,自重耗掉大部分材料的强度,因而大大限制其跨越能力
g.预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料,并明显降低自重所占全部设计荷载的比重,既节省材料、增大其跨越能力,又提高其抗裂和抗疲劳的能力
h.预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段,通过施加纵向、横向预应力,使装配式结构集成整体,进一步扩大了装配式结构的应用范围。
无论对钢筋混凝土还是预应力混凝土装配式板桥来说,跨径增大,实心矩形截面就显得不合理。因而将截面中部部分地挖空,做成空心板,不仅能减小自重,而且对材料的充分利用也是合理的。钢筋混凝土空心板目前使用范围在6—16m。空心板较同跨径的实心板重量小,运输安装方便,而建筑高度又较同跨径的T梁小,因此目前使用较多。相应于这些跨径的板厚,对于钢筋混凝土板为0.4—0.8m。
拱桥的静力特点是,在竖直力作用下,拱的两端不仅有竖直反力,而且还有水平反力。由于水平反力的作用,拱的弯矩大大减少。如在均布荷载的作用下,简直梁的跨中弯矩为,全梁的弯矩图呈抛物线形,而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零,拱只受轴向压力。设计合理的拱轴,主要承受压力,弯矩、剪力均较小,故拱的跨越能力比梁大得多[2]。由于拱是主要承受压力的结构,因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料,混凝土等来建造。石拱对石料的要求较高,石料加工、开采与砌筑费工,现在已很少采用。
由墩、台承受水平推力的推力拱桥,要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力,因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥,为防止其中一跨破坏而影响全桥,还要采取特殊的措施,或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。
软土地基上建造拱桥,存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力;预应力筋的寄体是系梁,即加劲纵梁,从而以梁式桥为基体,按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化,同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉,同时桥型美观,反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐,增加了城市的景观。
斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨,梁是多跨弹性支撑梁,梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关,而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁,现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过斜拉桥。
斜拉桥与悬索桥不同之处是,斜拉桥直接锚于主梁上,称自锚体系,拉索承受巨大的拉力,拉索的水平分力使主梁受压,因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连,增加了主梁抗弯、抗扭刚度,在动力特性上一般远胜于悬索桥。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点,发展非常迅速,跨径不断增大。但实际跨度不大,此方案不考虑。
对以上所论述桥型进行列表比较:
由上表可知,根据本桥的实际情况,结合桥梁设计原则,选择第一方案经济上比第二方案好;跨径上满足要求,景观与环境协调,比第二方案好;工期上较短,对整个工程进度来说不会受其影响;施工难度较小,针对当地地质情况,采用桩基,加强基础强度。所以选择第一方案作为首选。
(二)桥梁截面形式比选
桥梁截面形式考虑了箱形梁、组合箱梁、空心矩形板(梁)、T型梁等可采用的梁型。
连续单箱梁截面方案的结构整体性强,抗扭刚度大,适应性强。景观效果好。该方案需采用就地浇筑,现场浇筑混凝土及张拉预应力工作量大,但可全线同步施工同时技术要求也相对较高。
结构整体性强,抗扭刚度大,适应性强。箱梁预制吊装,铺预制板,重量轻。从预制厂到工地的运输要求相对较低,运输费用较低。也可在施工现场设置预制场地预制箱梁,成型后直接用吊车起吊安装。桥面板需要现浇施工,增加现场作业量,工期也相应延长。
3.空心矩形板(梁)截面
无论对钢筋混凝土还是预应力混凝土装配式板桥来说,跨径增大,实心矩形截面就显得不合理。因而将截面中部部分地挖空,做成空心板,不仅能减小自重,而且对材料的充分利用也是合理的。钢筋混凝土空心板目前使用范围在6—16m。空心板较同跨径的实心板重量小,运输安装方便,而建筑高度又较同跨径的T梁小,因此目前使用较多。相应于这些跨径的板厚,对于钢筋混凝土板为0.4—0.8m。空心板桥有形状简单,施工方便,建筑高度小等优点,因而在使用较广泛。
T型梁结构受力明确,设计及施工经验成熟,跨越能力大,施工可采用预制吊装的方法,施工进度较快。该方案建筑结构高度最高,由于梁底部呈网状,景观效果差。同时,其帽梁虽较槽型梁方案短些,但较其他梁型长,设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁,另外预制在吊装实施过程也存在着与其他预制梁同样的问题[3]。
相比之下,空心板桥有形状简单,施工方便,建筑高度小等优点,因而在使用较广泛,且施工技术成熟,造价适中。因此,结合工程特点和施工条件,选择空心板矩形板(梁)。空心板矩形板(梁)截面图如图(1)所示
外墙电动吊篮施工方案桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。
重力式实体桥墩主要依靠自身重力来平衡外力保证桥墩的稳定,适用于地基良好的桥梁。重力式桥墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑,截面尺寸及体积较大,外形粗壮。
空心桥墩适用于桥长而谷深的桥梁,这样可减少很大的圬工。
柱式桥墩是目前公路桥梁、桥宽较大的城市桥梁和立交桥及中小跨度铁路旱桥中广泛采用的桥墩形式。这种桥墩既可以减轻墩身重量、节省圬工材料,又比较美观、结构轻巧,桥下通视情况良好[4]。
轻型桥墩适用于小跨度、低墩以及三孔以下(全桥长不大于20m)的公路桥梁。轻型桥墩可减少圬工材料,获得较好的经济效益。在地质不良地段、路基稳定不能保证时,不宜采用轻型桥墩。
可拼装式桥墩提高施工质量、缩短施工周期、减轻劳动强度sh_t 3513-2019 立式圆筒形料仓施工及验收规范,使桥梁建设向结构轻型化、制造工厂化及施工机械化发展。适用于交通较为方便、同类桥墩数量多的长大干线中的中小跨度桥梁工点。
由上面的解释可知,柱式桥墩是最合适的墩型,与本桥的要求非常吻合。所以选择柱式桥墩。桥墩形式如图2示:
本设计经方案比选后采用五跨混凝土简支板(梁)结构,全长84.08m。根据桥下排洪要求,单跨跨径定为16m。上部结构设两个车道,采用6片箱型梁,其中边梁两片,每片宽1.6m,中梁四片,每片宽1.45m,桥面总宽9m,每侧设1人行道,桥面净宽为7m。