海子沟大桥设计任务书
2020-02-20 18:27:16
1. 毕业设计(论文)主要内容:
中承式系杆拱-连续梁组合桥具有结构刚度大、外部推力小、受力合理等特点,同时造型独特,故在城市公路桥梁得到了较广泛应用。
系杆拱和梁的组合,将拱和梁两种结构协调在一起,一方面充分发挥拱结构全截面受压,结构材料利用率高的特点,另一方面梁作为桥面系主要的传力结构,同时承担拱结构推力、主梁受拉,能发挥钢系杆的抗拉强度。若从中承式系杆拱-连续梁组合桥整体来看, 当拱轴线采用二次抛物线时,与均布荷载作用下的连续梁弯矩图十分吻合,拱的轴向压力与梁的轴向拉力组合成为最佳的抗弯方式,两者的截面应力近似均匀分布,是一种良好的组合结构形式。对这种组合类型桥梁设计,如何选取相应的设计参数,如边中跨取是那么样的比例、各跨采取什么样的矢跨比、系杆采取多大的预压力才能平衡各跨的不平衡推力,中承式方案的主梁和拱肋的相对位置、拱肋和主梁之间采取多大的刚度比才能使得拱肋和主梁的受力更合理等等诸多问题,都需要对其主要的设计参数开展进一步的探讨。本题结合某实际五跨中承式系杆拱-连续梁组合桥设计,拟从多个设计参数上开展数值模拟探讨,以其得到有益的启发,对今后设计提供参考作用。
1. 项目概况
海子沟大桥是内蒙运煤专线上的一座特大型桥梁,该桥起点桩号K24 916.50,终点桩号K25 243.50,桥梁全长327m。
2. 技术标准
n 设计荷载:公路I级。
n 桥面宽度: 0.5 m(外侧护栏) 11.5 m(行车道) 0.5 m(内侧护栏) 1.0 m(中央分隔带) 0.5 m(内侧护栏) 11.5 m(行车道) 0.5 m(外护栏),全宽26m。
n 设计洪水频率:1/100,流量496m3/s。
n 温度荷载:箱梁体系温度-14.0~19.1℃,设计合拢温度2~6℃。
n 风 荷 载:设计风速33m/s。
n 支座沉降:中支点2.0cm,边支点1.5cm
n 地震烈度:按6度设防。
n 桥面纵坡:双向2.0%。
3. 路线资料
线性在桥梁范围内为直线。桥位平面地形及接线图见附图1(另附)。
4. 桥址纵断面图
桥址地质纵断面图详见附图2(另附)。
5. 桥位地形、地貌
桥址区属阴山山地单元,属集宁周围察哈尔熔岩台地地形,台地地貌形态变化较大,台地因受长期剥蚀作用,台面起伏不平,轮廓不完整,并有被深切割沟谷所分隔而形成面积不等的桌状山和剥蚀残山,一般可见3~4级台面的熔岩台地;一级台地高程1350~1600米,相对高度85~335米,台地轮廓完整,台边有浅沟切割,二级台地高程1480~1820米,相对高程185~555米,台面起伏不平,被沟谷切割成面积不等的桌状方山。海子沟大桥桩号为K24 916.50~K25 243.50,海子沟河属峡谷型河段,两岸山体较为陡峭,基岩外露,最大高差69.8米,河床断面呈“V”型,河面较窄,有水时水流较急。
6. 桥位工程地质
n 该桥址位于内蒙古乌兰察布高原察哈尔岩溶台地低山丘陵西缘,地层主要为第三系老粘土及玄武岩。桥址处地势险峻,沟谷较深,从山顶到沟底高差约60多米。两岸均为悬崖峭壁,并出露大块玄武岩及破碎岩块,裂隙较为发育。南岸坡度约70°,北岸坡度约40°~50°,坡面为大块堆积物及节理、裂隙较发育的大块状玄武岩露头,二者界限不甚明确。坡面堆积物最大直径约2米。该沟谷径流纵坡较大,河沟中堆积物较厚,以第四系洪积物为主,并有较多巨型漂石,岩性为玄武岩。
n 根据桥址处的地形条件及本次钻探揭露,水文地质条件如下: 桥址处地势险峻,冲沟极深,山涧为呼和乌素河,蜿蜒伸入上游山谷中。河沟中常年有小股流水,河水清澈,主要为上游的岩层裂隙水、泉水汇集而成。在雨季,上游雨水汇集,泄洪量较大。地下水主要埋藏于河沟中心的砾、卵石层中,为第四系潜水。水面随雨量大小,集流多少而变化,并不稳定。
n 桥址区地质、构造及稳定性:桥址区地势险峻,冲沟深土,贵乌拉断层、九龙湾断裂构,本次勘探过程中未见其有活动迹象,以上两个断裂与本桥的距离均较远,对桥梁不会造成影响。
n 综合评价,桥址区属相对稳定场地。
7. 气候特点
桥址所在地区属中温带干旱半干旱、大陆性季风气候,部分地区兼有高原气候,山地气候的若干特点,本地区气候特点为气候干燥,降雨量小、风沙大、湿度小、温差大,年降雨量340~415毫米,年蒸发量1992~2186毫米。其主要气象指标如下:
集宁气象特征值如下:
年平均气温: | 3.6℃ |
极端最高气温: | 36℃ |
极端最低气温: | -30.8℃ |
历年七月份平均最高气温: | 18.1℃ |
历年一月份平均最低气温: | -14.0℃ |
年降水量: | 379毫米 |
年蒸发量: | 2180毫米 |
集中降雨季节: | 6-8月份 |
冰冻期: | 11-3月份 |
最大冻结深度: | 191厘米 |
平均风速: | 5.0米/秒 |
最大风速: | 西北风33米/秒 |
最大积雪厚度: | 30厘米 |
本题结合内蒙实际项目,开展方案比选和结构设计,并提交工程图纸。
2. 毕业设计(论文)主要任务及要求
主要任务:
1.收集了解并熟悉中承式系杆拱-连续梁组合桥的结构特点和有关建模软件分析的案例;
3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排
第1周 调查收集系杆拱-连续梁组合桥的结构特点资料,掌握专用分析软件
第2周 结合背景项目设计文件,阅读了解该类桥的主要受力特征,掌握该类桥梁的结构构造和尺寸
第3周 根据本题的要求,对系杆拱-连续梁组合桥计算模型进行合理地简化,提取主要结构设计参数,整理本题研究思路,编排后续研究进度,提出开题报告
4. 主要参考文献
1.李宝春主编. 桥梁工程[m],人民交通出版社,2013.
2.范立础主编. 桥梁工程(上下)[m],人民交通出版社,2010.
3. 李传习,夏桂云. 大跨度桥梁结构计算理论[m]. 北京:人民交通出版社,2002.