任务书 发出时间

2020年1月20日

设计（论文）题目

惠兴高速公路打告大桥设计

设计（论文）起止时间

2020年03月23日——2020年05月30日

主要内容:

在了解、熟悉和掌握桥梁结构详细设计程序的基础上进行公路桥梁施工图设计。使学生应用所学专业理论知识，执行公路规范和技术标准，运用桥梁结构有限元分析软件进行计算分析，进行桥梁工程施工图设计；培养和训练学生的专业设计能力、独立解决综合问题的能力和计算机应用能力。在整个毕业设计过程中，需完成资料收集、处理数据、设计计算、绘制图纸、书写文字说明和编制数据表格（一律打印）。

本毕业设计为惠兴高速公路打告大桥设计，桥梁跨度布置以及施工方案已确定。毕业设计需运用桥梁结构有限元分析软件进行桥梁结构计算分析，利用绘图软件进行图纸绘制。主要内容有：

一、设计计算主要内容

1、桥梁截面尺寸拟定、建立有限元计算整体模型

2、施工阶段分析

3、成桥阶段分析

4、变形及预拱度设计

5、桥墩及基础设计（选作）

二、绘制桥梁构造及配筋图

设计图纸需采用计算机绘图（A3图6张），图纸包括如下内容（每个内容1张A3图）：

1、桥位平面图

2、桥型布置图

3、T梁一般构造图

4、预应力钢束布置图

5、非预应力筋布置图

6、上部结构施工顺序图

三、撰写设计计算文本

整理计算数据（提供有限元软件的模型及相应计算结果）、绘制设计图纸，撰写毕业设计文本（不少于60页）。

主要要求:（需提交的成果和完成的工作量）

一、设计基本资料

1、工程概况

（1）结构形式：主桥结构为先简支后结构连续预应力混凝土T梁桥，桥跨布置为左幅5x40m，右幅6x40m；

（2）设计荷载：公路—I级；

（3）桥面宽度：主桥双向共四车道。

（4）桥面纵坡: 桥面纵坡3.0%。

（5）桥面横坡：行车道双向2.0%；

（6）设计洪水频率：P=1/100；

（7）通航标准：无等级航道规划；

（8）地震作用：地震动峰值加速度系数0.05g，按7度设防；

（9）设计安全等级：一级；

（10）环境类别：Ⅱ类；

（11）计基准期：100年。

2、材料

（1）混凝土：

C50混凝土：预制T梁、端头封锚、现浇湿接缝、现浇横隔板及墩顶现浇连续段、桥面现浇层和支座垫石；伸缩装置槽口采用C50聚丙烯纤维混凝土；

C30混凝土：双柱式桥墩及其盖梁、桥台台帽、搭板、防撞护栏和桩基；

C25混凝土：台背；

C25片石混凝土：桥台前墙、侧墙及桥台扩大基础。

（2）预应力筋：

纵向预应力采用标准强度为fpk=1860MPa的低松弛高强度钢绞线，其强度指标应符合GB/T5224-2014标准；公称直径d=15.2mm；

（3）普通钢筋：

采用HRB400钢筋（标准强度为fsk=400MPa）和HPB300钢筋（标准强度为fsk=300MPa）；（主要采用HRB400钢筋）

（4）锚具：

采用符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T 14370-2015）标准的群锚张拉锚固体系；预制梁在墩顶处的负弯矩钢束采用扁锚；

（5）预应力束管道：

预制T梁正弯矩钢束管道采用圆形金属波纹管；预制梁在墩顶处的负弯矩钢束管道采用扁形金属波纹管。所使用的预应力管道波纹管必须符合有关标准的各项要求。

（6）支座：桥台及分联墩T梁端处支座采用四氟滑板支座，连续墩处采用普通橡胶支座，其材料和力学性能均应符合现行国家和行业标准的规定。；

（7）伸缩装置：桥台及分联墩设置伸缩缝，伸缩缝装置性能应符合《公路桥梁伸缩缝装置》（JT/T327-2004）的规定。

3、施工方法

结构连续一联上构施工顺序：主梁制梁场预制→运梁车运输、架桥机架梁，浇注墩顶现浇连续段及翼缘板、横隔板湿接缝，形成连续体系→张拉中墩顶T梁负弯矩钢束→浇筑桥面现浇层→浇筑沥青混凝土铺装及安装附属设施→成桥。

4、计算基本数据

（1）结构重要性系数：1.1。

（2）混凝土：重力密度γ=26.0kN/m3,弹性模量Ec=3.45x104MPa。

（3）沥青混凝土：重力密度γ=24.0kN/m3。

（4）预应力钢绞线控制张拉力：纵向预应力为k = 0.75fpk（建议根据模型计算自己设定），弹性模量Ep=1.95×105 MPa，松驰率ρ=0.035，松驰系数ξ=0.3。

（5）锚具：锚具变形、钢筋回缩按6mm（一端）计算；金属波纹管摩阻系数μ=0.25，偏差系数k=0.0015。

（6）温差梯度按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）的规定取值；

（7）基础沉降量为0.005m。

二、设计计算要求（针对各项主要内容）

1、截面性质计算、建立有限元计算整体模型

在建立模型时，模型的竖向位置应取在截面的形心处。

2、施工阶段分析

根据施工程序计算各施工阶段由恒载引起的内力及应力；

（1）确定各施工阶段的合理计算图式；

（2）施工阶段内力组合；

（3）将各施工阶段的内力进行累加，得到最终恒载内力。

（4）计算各施工阶段相应预应力束的预应力损失，并计算该阶段预应力钢束张拉、混凝土收缩、徐变等引起的次内力；

（5）将预应力引起的内力与（2）中得到的相应施工阶段的内力相组合；

（6）验算该施工阶段的正应力是否满足规范要求；

（7）将各施工阶段的应力进行累加，得到最终恒载应力。

3、成桥阶段分析

（1）持久状况承载能力极限状态计算

①正截面抗弯承载能力验算

②斜截面抗剪承载能力验算

（2）持久状况正常使用极限状态计算

①正截面抗裂验算―正截面混凝土拉应力验算

②斜截面抗裂验算―斜截面混凝土主拉应力验算

（3）正截面混凝土压应力验算

（4）预应力钢筋最大拉应力验算

（5）梁挠度验算

4、变形及预拱度设计

5、桥墩设计（选作）

包括墩台与基础

三、绘制桥梁构造及配筋图

设计图纸需采用计算机绘图（A3图6张），图纸包括如下内容：

1、桥位平面图

2、桥型布置图

3、T梁一般构造图

4、预应力钢束布置图

5、非预应力筋布置图

6、上部结构施工顺序图

预期目标:

1、了解预应力混凝土先简支后连续T梁桥的构造形式、结构特点及施工方法；

2、掌握桥梁结构计算方法，包括截面尺寸的拟定、恒载内力计算、活载内力计算（包括横向分布系数计算）、预应力次内力计算、温度梯度计算、混凝土收缩徐变计算、施工阶段内力计算、成桥阶段承载能力、抗裂与挠度验算等；

3、能够识读及绘制桥梁结构施工图。

计划进程:

第一周  收集相关资料、熟悉设计计算内容、理论以及计算软件；

第二周  桥梁结构各构件截面尺寸拟定，截面几何性质计算；

第三周-第五周 桥梁结构初步有限元建模，计算各种荷载作用下的结构内力；

第六周-第八周  预应力钢筋估算与配置，T梁强度、抗裂与变形验算；

第九周-第十一周 整理计算数据、绘制设计图纸，撰写毕业设计文稿

第十二周 准备PPT、毕业答辩、资料归档。

所需条件：

1、计算机；

2、Microsoft Office 办公软件；

3、Auto-CAD绘图软件；

4、MIDAS CIVIL、桥梁博士等有限元软件；

5、国家规范及行业标准。

主要参考文献:

[1]《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）；

[2]《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发〔2007〕358号)；

[3]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）；

[4]《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61—2005）；

[5]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D3362—2018）；

[6]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D3363—2019）；

[7]《公路工程抗震规范》（JTGB02—2013）；

[8]《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）；

[9]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；

[10]《公路桥梁板式橡胶支座》（JTT 4-2019）；

[11]《公路桥梁伸缩装置》（JT/T 327-2004）；

[12]《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B07-01-2006）。

[13] 范立础.桥梁工程（上册）[M].北京：人民交通出版社，2017．

[14] 刘效尧，徐岳.公路桥涵设计手册 梁桥[M].北京：人民交通出版社，2011．

[15] 江祖铭，王崇礼.公路桥涵设计手册 墩台与基础[M] .北京：人民交通出版社，1997．

[16] 范立础. 预应力混凝土连续梁桥[M]. 北京：人民交通出版社.1988.8.

[17] 胡肇滋. 桥跨结构简化分析. 北京：人民交通出版社，1996.

[18] 张树仁. 钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理. 北京：人民交通出版社，2004.

[19] 戴公连，李德建著．桥梁结构空问分析方法与应用．北京：人民交通出版社，200l.

[20] 贺拴海，谢仁物．公路桥梁荷载横向分布计算方法[M]．北京：人民交通出版社，1999.