桥梁毕业设计(论文)
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第一章绪论
第一节连续刚构桥概述
连续刚构桥也可称为具有墩梁固结的连续梁桥。桥梁中的墩梁固结部分通常在需要布置大跨、高墩时才采用。从结构适应位移角度看,刚构体系利用高墩的柔度来适应结构由预加力、混凝土收缩、徐变和温度变化等应起的纵向位移,即把高墩视为一种可摆动的支承体系。边跨桥墩因墩高较矮,相对刚度增大,当其不能起到摆动作用时,需在桥墩的顶部或底部设铰,以适应纵向位移。对长大桥梁,连续刚构体桥往往是刚构主体与连续梁的组合。
刚构桥一般是指桥跨结构和墩台整体相连的桥梁。其特点为:由于两者之间是刚性连接,在竖向荷载作用下,将在主梁端部产生负弯矩,因而将减少跨中正弯矩,跨中截面尺寸也相应的减小。刚构桥在竖向荷载作用下,支柱将承受压力外,还承受弯矩。支柱一般也由混凝土构件做成,其在竖向荷载作用下,一般都产生水平推力。刚构桥一般都做成超静定的结构形式,故混凝土收缩,温度变化,墩台不均匀沉降和预应力等因素都会在结构中产生附加内力。在施工过程中,当结构体系发生转换时,徐变也会引起附加内力。有时,这些附加内力可占整个内力相当大的比例。
第二节连续刚构桥的特点
一、连续刚构桥的主要特点
连续刚构桥的主要特点表现在以下几个方面:
1、墩梁固结有利于悬臂施工,且可以减少大型支座及其养护维修和更换;
2、在受力方面,上部结构仍表现出连续梁的特点,但必须计入由于桥墩受力及混
凝土收缩、徐变和温度变化应起的变形对上部结构的影响;因桥墩具有一定的柔度,与T型刚构桥相比,其根部所受的弯矩很小,而在墩梁结合处仍有刚架受力特点;
3、在构造方面,主梁常采用变截面箱形梁,桥墩多采用矩形和箱形截面的柱式墩
或双薄壁墩;在桥梁两端的伸缩装置应能适应结构纵向位移的需要,同时,桥台处需设置控制水平位移的的挡块,以保证结构的水平稳定性。
二、连续刚构桥的基本受力特点
连续梁的基本受力特点可归纳为:
1、随着墩高的增加,连续刚构的墩顶以及跨中弯矩趋近连续梁者;
2、墩的轴向力和墩底弯矩随墩高的增加急剧减少;
3、两墩之间的梁部所受到的轴向力随墩高的增加而急剧减少。
因此,连续刚构桥的梁的高跨比h/L 等设计参数可参照连续梁桥取值(适当偏小)。对带双薄壁墩的连续刚构桥,其梁部弯矩与双薄壁墩的截面尺寸和兼具有较大的关系,梁高选择时应考虑这一因素。
第二章 设计原则和主要技术标准
第一节 工程概况
兰州小西湖黄河大桥是兰州市小西湖黄河大桥工程的一部分。该工程由北滨河路立交、黄河大桥、中滨河路立交及西津东路立交等四部分组成,大桥北起黄河北岸的华夏灶具厂与北滨河路立交相连,南讫黄河南岸与中滨河路立交相接。兰州市小西湖黄河大桥是跨越黄河的一项枢纽工程,对兰州的经济发展具有战略意义。
第二节 自然条件、地质、水文、气象、地震
一、自然地理及气象
桥址处河床宽300m ,西侧(上游)500余米靠南岸有一沙洲,丛生树木,将主流挑向南岸,受南岸沙咀阻挡,主流拐向北岸。而于南侧河床形成较宽(宽约135m )的浅滩,低水位时露出卵石滩,高水位时被淹没。
桥位处最热月平均气温22.3℃;最冷月平均气温-6.4℃。极端最高气温39.1℃;极端最低气温-23.1℃.最大日较差30.2℃。基本风压值为500Pa 。历年最大风速17.0m/s ;历年极大风速27.6m/s 。平均相对湿度59.4%;最大冻结深度1.20m 。年最大降水量546.7mm ;历年月最大降水量236.2mm ;历年日最大降水量96.8mm 。
二、 地层岩性
(一)、地层结构及岩、土性质
1#、2#、3#
桥墩位于刘家堡隐伏活动断裂的北盘,表层堆积5.3~5.6m 厚的第四系全新统冲积(14a Q )卵石、漂石、河岸人工堤坝有3.6m 厚的填筑土;其下为上第三系中新统咸水河组中段棕红色、暗红色泥岩;其中2#桥墩在23.75m 以下为上第三系中新统咸水河组下段(1N X 1)淡黄色夹姜黄色疏松块状砂岩;4#桥墩位于刘家堡隐伏活动断裂南盘,表层有3.5m 厚的填筑土;其下为第四系全新统冲积(14a Q )卵石和中砂;再下为第四系下更新统冲积(11a Q )卵石。全新统地层与下更新统地层无明显界限,临近黄河,全新统地层一般厚6~9m 。其岩、土性质叙述与下:
1、填筑土(14m Q )
见于南北两岸,厚3.5~5.6m 。淡黄色或灰黑色,以粉土为主,含煤渣、砖块及卵砾
石,松散。
2、中砂(14a Q )
仅见于南岸4#桥墩Q 4卵石的底部,厚1.6m ,中密,饱和。Ⅰ级松土。
3、卵石(14a Q )
见于2#、3#、4#桥墩表层,卵石厚5.3~5.6m 。灰色,青灰色,为硬质岩石,潮湿至饱和,中密。卵石颗粒粒径80~40mm 居多,由北向南逐渐变细。Ⅲ级硬土。
4、卵石(11a Q )
仅见于4#桥墩的下部(14.9m 以下),灰白色、灰色,颗粒粒径分布不均,成份均为硬质岩石,中密至密实,饱和。Ⅲ级硬土。
5、漂石(11a Q )
仅见于北岸1#桥墩填筑土下部,厚5.3m ,灰白色、灰色,粒径大于200mm 约65%,余为卵砾石及杂砾等充填,中密,饱和,Ⅳ级软石。
6、泥石(1N X 2)
据钻探揭示,厚度大于23m ,棕红色、暗红色为主,泥质胶结,含钙质,岩芯一般为柱状,每段长30~50㎝,最长1.0m 。锤击成凹痕,不易破裂,浸水易崩裂,露于空气中易产生龟裂缝。上部3m 裂隙较发育,以下裂隙逐渐减少。成岩作用差,强风化层与弱风化层无明显界线,从节理发育程度判断,风化层厚度约3m 。风化线下Ⅳ级软石。
7、砂岩(1N X 1
)
仅见于2#桥墩,埋深23.75m ,顶面高程1488.25m ,淡黄色夹姜黄色,以中、细砂为主。泥质胶岩,胶结性很差,岩芯为10~30㎝长的柱状,手捏成松散砂粒,未见层理,为块状松散砂岩,岩层中含地下水。在侧限条件下不扰动其天然状态,很密实,强度较高。Ⅳ级软石。
岩、土参数的选用
重度γ、粘聚力C 、内摩擦角φ、桩尖处土的容许承载力[0σ]、天然湿度的岩石单轴极限抗压强度a R 、桩周土的极限摩擦力i τ
中砂 γ=19.0KN/3m ;00.36=φ;KPa i 50=τ
卵石 γ=23KN/3m ;00.42=φ;全新统卵石[0τ]=600 KPa 、KPa i 200=τ;下
更新统卵石[0σ]=700KPa 、KPa i 250=τ
泥岩 γ=22.1 KN/3m ;C=30 KPa ;035=φ ;强风化层:[0σ] =500 KPa 、
a R =1300KPa ;微风化层:[0σ] =700 KPa ;a R =1800 KPa