1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1、 目的及意义

桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构；下部结构包括桥台、桥墩和基础；支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。与此同时桥梁也是有史以来人类所建造的最古老、最壮观、和最美丽的建筑工程，它体现了一个时代的文明与进步。从远古时代的汀步桥到现在宏伟壮观的悬索桥，桥梁的形式经历了翻天覆地的变化，各种跨江、跨海大桥的陆续修建，从而使桥梁的跨度和承重满足人们的需要。特别是在现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键，而且随着公路等级的提高，其所占的比例还会加大。在国防上，桥梁还是交通运输的咽喉。随着时代的进步和社会的发展，道路桥梁资源在我们日常生活中发挥着举足亲重的作用。作为一名即将毕业于道路与桥梁专业的学生，一定要牢牢掌握、巩固我们所学到的专业知识，并将它们应用于实践中，为将来进行桥梁建设打下基础，为社会多做贡献，而现在毕业设计正好可以锻炼我们，培养我们的专业能力。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 、基本内容

（1）方案设计

熟悉毕业设计任务书，了解桥位地形、气候和地质特点。查阅相关文献，了解各桥型特点，完成桥型方案必选。尽量提出较多的可行性桥梁设计方案（至少三个），拟定桥型结构主要尺寸，通过比较，得出推荐方案，完成桥梁方案的布置图。

（2）内力分析

1、根据初步设计方案，利用桥梁结构分析软件，建立桥梁结构计算模型，根据桥梁截面尺寸计算一期恒载和二期恒载；根据设计荷载资料，计算可变荷载作用效应。分别按照承载能力极限状态和正常使用极限状态下进行荷载组合，计算各控制截面弯矩及剪力大小，完成结构内力计算、钢筋设计和截面验算。

2、利用Auto CAD软件绘制桥梁（主要为上部结构）的施工图纸，完成该桥型初步施工方案的设计工作。包括主体结构的一般构造图、主体结构的钢筋布置图。

（3）桥梁基础设计

根据上部荷载大小，确定基础形式，拟定基础尺寸大小。然后对基础进行安全验算和强度验算。绘制下部结构的一般构造图，钢筋构造图。

（4）完成设计资料的编写和外文翻译

毕业设计说明书的编写。完成毕业设计说明书的初稿，提交指导老师审阅，反复修改后形成最终定稿，并整理完善相关图纸，以及外文翻译。

2.2、 目标

根据已有的资料完成洞江大桥主桥体、基础、和各附属设施的设计工作。

2.3 、技术方案及措施

本课题拟采用的技术路线归纳如下：

（1）结合相关资料，提出设计方案，进行方案必选，产生推荐方案；

（2）完善桥梁总体布置图，完成技术设计；

(3)桥梁结构分析，选取计算简图，进行结构内力计算；

(4）钢筋的布置，配筋设计计算；

(5) 施工阶段的受力分析；

(6）强度、刚度、稳定性计算。

2.4、方案比选

2.4.1、设计资料

洞江江大桥起点桩号为ZK81 053至ZK81 543，跨径为490m，设计荷载为公路I级荷载。桥面设计宽度为13m。该桥位于从江县往洞乡九昔村境内，为路线跨越九昔一南北向深切山间沟谷而建设。桥梁东接九昔隧道出口，西接高坎隧道进口，轴线走向方位角266～272°，沿坡面展布。现有施工便道通往大桥处，交通条件较差。

桥址区属构造剥蚀、侵蚀中低山沟谷地貌，区内峰顶标高约740.0m，谷底标高约420m，相对切割深约320m。侵蚀沟谷陡坡地貌区，坡积层厚度较大，地形切割强烈，易形成滑坡、崩塌等不良地质作用。

桥址区气候属中亚热带湿热气候区，气候温和，雨量充沛，多年平均气温18.1℃，最冷月1月平均气温7.7℃，最热月7月平均气温27.1℃，极端最高气温39.5℃（1966年8月17日），极端最低气温-5.8℃（1963年1月15日），年平均无霜期310天，年均总日照1508.5小时，年均降水1629.1mm，平均相对湿度78%，年平均风速1.1m/s，年最大风速20.0 m/s，以NE风为主。

桥位区地表水较发育，地表水主要为九昔一带冲沟流水，实地调查表明，该冲沟最高洪水位远低于设计桥面标高，不会对拟建桥梁构成浸淹危害，对桥梁工程基本无影响。

根据《中国地震动参数区划图（1：400万）》（GB18306-2001），勘察区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，对应的地震基本烈度小于Ⅵ度。桥位区存在断裂构造 ，但无新近构造活动迹象，基本处于地质构造相对稳定的地质环境，适宜公路桥梁建设。

2.4.2、初拟桥型方案

依据设计资料和设计技术标准，综合考虑目前的造价控制以及高速公路施工企业桥梁施工的普遍水平，从总体布局、环境协调、技术先进性、施工可能性、景观要求和技术经济等多方面考虑后，按照“适用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，初步拟定以下三个桥型方案：

（1）三跨预应力混凝土连续钢构桥

（2）独塔混凝土斜拉桥

（3）中承式钢管混凝土拱桥

方案一：三跨预应力混凝土连续梁桥

（1）桥型介绍

三跨预应力混凝土梁桥是预应力桥梁的一种，其具有设计科学，大跨径，施工方便等特点，且造价较低。连续钢构桥美观且行车平顺，适合于跨越山谷沟壑等地形；但是，与此同时连续钢构桥属于高次超静定结构，宜建造于较好的地质条件处或者选用沉降较小的基础形式。

（2）尺寸介绍

1）跨径布置

全桥长度490米，初拟定55m 60m 80m 150m 80m 55m跨径组合形式。其中左半跨60 60m梁段为预应力简支梁，80 150 80m为三跨预应力混凝土连续刚构结构，右半跨60m为预应力简支梁。

图2.1 三跨预应力混凝土连续梁桥总体布置图

2）上部结构

桥面宽度13m，考虑大跨径连续刚构桥的受力特点，采用单室箱梁截面。箱梁顶板设置成倾斜2%，满足桥面板单向横坡排水要求。。为方便施工，腹板采用直立式腹板。引桥简支梁段采用预应力混凝土单箱单室简支梁。

3）下部结构

刚构桥桥墩采用实体双壁式桥墩，桥墩下部结构采用钻孔灌注桩基础。简支梁引桥采用圆形混凝土墩，桥墩下部结构采用钻孔灌注桩基础。

（3）施工方案设计

该桥采用平衡悬臂施工法进行施工，，取消了连续梁在施工转换体系时所采用的墩上临时固结措施。简支梁引桥采用装配式施工方法。

方案二：独塔混凝土斜拉桥

（1）桥型介绍

桥梁全长490m，可以考虑斜拉桥这一大跨径桥型，相比于传统的梁桥，斜拉桥由于通过斜拉索吊起主梁，大大减小了主梁的计算长度，因此可以大大减轻自重。对于本桥设计资料，地质条件较好，独塔斜拉桥这一方案比较合适。独塔斜拉桥只有一个主塔更加经济，不需体系转换，更有利于悬臂施工。

（2）尺寸介绍

1）跨径布置

桥梁全长490m，初拟定48 48 120 200 37 37m跨径组合形式，其中左半跨48 48m和右半跨37 37m为简支梁引桥，斜拉桥段主跨为200m。总体布置如图2.2所示。

图2.2独塔混凝土斜拉桥总体布置图

2）上部结构

由于桥面较宽且斜拉索采用双索面，因此截面设置为肋板式截面，简支梁引桥截面为采用预应力单室箱梁。：由于桥面较宽，采用双索面斜拉索，为增强抵抗横向水平荷载的能力，采用H型索塔，斜拉索采取双索平面布置，纵桥向采用扇形。

3）下部结构

本方案采用塔墩梁固接的刚构体系，因此主塔下的桥墩与索塔固接，由于墩高较高，墩的下部采用整体矩形墩，增加整体刚度，降低重心。简支梁段桥墩采用采用钢筋混凝土圆形墩。

（3）施工方法拟定

墩台基础的施工方式与方案一类似，桩基础采取钻孔灌注桩的施工方式，现浇大体积承台，浇筑时注意防止温度和收缩裂缝;塔柱施工采取爬模的方式，在浇筑倾斜塔柱时需要设置合理的横撑，塔柱间的横梁在下平台搭支架现浇。上部主梁采用挂篮法施工。

方案三：中承式钢管混凝土拱桥

（1）桥型介绍

拱桥作为我国的一种传统桥型，应用广泛。传统的圬工拱桥和钢筋混凝土拱桥受制于材料性质跨径较小，而钢管混凝土拱桥在受力、经济、施工、美观等方面表现出极大的优越性。对于该桥址所在的峡谷段，两岸山体陡峻，采用连续钢构和斜拉桥方案都不可避免地需要设计和建造高桥墩，为此再考虑一种上承式拱桥设计来减小下部结构的工程量，提供一种新的备选方案。

（2）尺寸介绍

1）跨径布置

采用预应力混凝土简支梁引桥加上承式钢管混凝土拱桥布置，跨径为51 40 40 300 30 24m，初拟拱桥净跨径为300m，净矢跨比取1/4，净矢高初拟为75m。总体布置如图2.3所示。

图2.3中承式钢管混凝土拱桥总体布置图

2）截面尺寸

选用析式拱肋，本桥拱肋截而采用四肢析式;对于有推力中承式拱桥，拱轴线常采取悬链线形式，参考我国跨径大于200m的有推力中承式钢管混凝土拱桥，本桥拱轴线采取悬链线。拱桥主梁采用单室箱梁，引桥采用预应力单室箱梁。立柱采用钢筋混凝土圆形墩。

（3）施工方案拟定

中承式拱桥常采用的施工方法有悬臂浇筑法、预制安装法、节段悬拼法、转体施工法等等，本中承式钢管混凝土拱桥采用斜拉悬臂施工方式。

2.4.3 方案比选

在满足各方案安全可靠的前提下，从经济、功能、美观、适用、环保等方面进行方案比选。各方案对比见下表。

根据以上造型，功能，施工，经济等指标的比较，最终决定将第一方案预应力混凝土

连续刚构桥作为推荐桥型方案，总结其优点有如下四点:

（1）三种方案造型各有特点，且都很符合山区特点，与山区景较协调。连续刚构桥以及斜拉桥相比于中承式拱桥，行车更加平顺，且刚构桥由于没有布置斜拉索以及吊索，视野更加开阔，更加利于行车。

（2）三种方案受力性能都比较优异，但是前两种方案都存在高墩的设计，尤其是斜拉桥，还需要考虑抗风等因素，设计分析过程比较繁琐，但是连续刚构桥由于国内外已有大量设计建造经验，设计方法科学成熟，更适合运用。

（3）连续刚构桥采取悬臂施工的方式，同样经验成熟，相对于斜拉桥以及钢管混凝土拱桥，难度小，虽然拱桥方案下部结构施工时间短，上部结构拱肋采取预制拼装的方式，工期缩短，但是拱桥的斜拉悬臂需要较大的施工场地，所以从施工的角度连续梁桥仍然是在山区建设预制场和安装设施难度较大。

（4）从工程数量来看，钢管混凝土拱桥由于结构形式的特点，混凝土钢绞线以及钢筋用量是最省的，连续梁桥和斜拉桥的工程数量基本一致。连续梁桥虽然工程量较大，但是结合施工来考虑，连续梁桥还是三个方案中最经济的。

综上本桥采用带引桥的三跨连续刚构桥方案。

3. 研究计划与安排

第1周（2月26日—3月4日） 熟悉毕业设计任务书，明确设计任务书及要求。

第2周（3月5日—3月11日） 了解桥位地形、气候和地址特点，查阅同地区类的参考方案，进行整理，并完成英文翻译。

第3周（3月12日—3月18日） 查阅相关文献资料，明确研究内容，熟悉相关专业知识，根据勘测资料及设计要求，完成开题报告和桥型比选。

第4周（3月19日—3月25日） 根据确定的最优方案，拟定桥梁结构尺寸，完成初步设计。

第5-6周（3月26日—4月8日） 建立桥梁结构计算模型。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]中华人民共和国交通部，公路工程技术标准（jtg b01—2014）北京:人民交通出版社，2014

[2]中华人民共和国交通部，公路桥涵设计通用规范（jtg d60—2015）北京:人民交通出版社，2015

[3]中华人民共和国交通部，公路圬工桥涵设计规范（jtg d61—2005）北京:人民交通出版社，2005