摘 要

本桥位于湖北西北部209国道主干线十堰郧县境内，道路设计等级为山区二级公路。设计水位为170m，枯水位为155.50m，线路在桥址范围内为直线，两边的引道标高均为182m。桥中线与河槽方向正交。

设计采用两个步骤：桥型方案比较与选择；择优方案设计，在老师指导下拟定3个桥型方案：1.钢管混凝土上承式拱桥；2.三跨连续梁桥；3.独塔斜拉桥。经过多方面内容的参照对比，最终决定选用第一个方案：钢管混凝土上承式拱桥，初始拟定数据：跨径为单跨104m桥面，净拱跨为99m。

桥梁全长设计为104m，桥面净宽为外侧1m人行道×2＋桥面宽净7.0m，桥面横坡双向2%，不设桥面纵坡。本桥上部为预制混凝土简支空心板加实体桥面板，下部为重力式实体桥台，没有引桥（由地形图可知）。

结构计算包含以下几个方面：立柱上部盖梁、立柱、哑铃型钢管混凝土拱肋，拟定桥梁结构以下尺寸：重力式桥台细部尺寸，防撞护栏尺寸。进行桥面布筋设计；基础采用沉井扩大基础。 

CAD作相关桥型及布筋图，以及桥梁施工进度图；Midas Civil建模进行相关内力计算。

关键词：方案比选；哑铃型钢管拱肋；CAD；Midas Civil；尺寸拟定；施工步骤。

Abstract

The bridge is located in the northwest of Hubei State Road 209 main line Shiyan Yunxian territory, the road design level for the mountain secondary road.The design water level is 170m, the dry water level is 155.50m, the line in the bridge site within the straight line, both sides of the roadway elevation are 182m. The midline of the bridge is orthogonal to the direction of the river.

The design adopts two steps: bridge type comparison and selection; merit design design, under the guidance of the teacher to develop three bridge-type program: 1. Steel pipe concrete arch bridge; 2. Three-span continuous beam bridge; Pull bridge. After a lot of content reference comparison, the final decision to use the first program: concrete-filled steel concrete arch bridge, the initial development of data: span for a single span of 104m bridge, net arch span of 99m.

The full length of the bridge is designed to be 104m, the width of the bridge is 1m on the outer side of the sidewalk × 2 bridge width of 7.0m, bridge cross slope 2%, no bridge slope. The upper part of the bridge is prefabricated concrete simply supported hollow plate plus physical bridge deck, the lower part of the gravity of the physical abutment, no bridge (seen from the topographic map).

The structure calculation includes the following aspects: Column upper cover beam, column, dumbbell concrete-filled steel tube arch ribs, the development of the bridge structure The following dimensions: gravity abutment detail, crash barrier size. The bridge bar design;

CAD for the relevant bridge and the bar graph, as well as the bridge construction schedule; Midas Civil modeling related internal force calculation.

Key words: scheme comparison; dumbbell-shaped steel pipe arch rib; CAD; Midas Civil; size development; construction steps.

目 录

第一章 方案拟定与比选 1

1.1设计背景介绍 1

1.1.1 工程概况 1

1.1.2 设计情况 1

1.2 工程主要技术标准 1

1.3 设计规范 1

1.4 设计方案介绍 2

1.4.1 概述 2

1.4.2 纵断面地形图绘制 2

1.4.3 设计方案一————上承式钢管拱桥 3

1.4.4 设计方案二————三跨连续梁桥 4

1.4.5 设计方案三————独塔斜拉桥 5

1.4.6 拟定方案（具体比较见表2） 6

第二章 钢管拱桥概述 8

2.1 钢管混凝土工作的基本原理 8

2.2 钢管混凝土拱结构特点 8

2.4 钢管混凝土拱桥发展概述 9

2.4 钢管混凝土拱细部结构 9

第三章 建模过程 11

3.1 桥梁结构主要尺寸拟定 11

3.1.1 跨径布置 11

3.1.2 简支混凝土空心板尺寸拟定 11

3.1.3 钢管拱肋尺寸拟定 11

3.1.4立柱与横向连接 12

3.1.5 盖梁的尺寸拟定 14

3.1.6 桥面构造 14

3.2 利用Midas Civil软件建模 14

3.2.1 材料的基本设定 14

3.2.2 截面的定义 15

3.2.3 节点的建立 18

3.2.4 单元的建立 19

3.2.5 边界条件的定义 21

3.2.6 荷载工况的定义 22

3.2.7 二期荷载的布置 24

3.2.8 温度荷载添加 25

3.2.9 自重转化为质量 26

3.2.10 荷载转化为质量 26

3.3 运行结果 26

第四章 配筋及验算 35

4.1 内力作用组合 35

4.2 冲击系数 35

4.3 主梁内力作用组合 35

4.4 桥梁布筋 36

第五章 支座计算 37

5.1 支座分类 37

5.2 对支座的技术要求 37

第六章 施工组织设计 39

6.1 桥台施工 39

6.2 钢管拱施工 40

6.3 立柱及盖梁施工 40

6.4 桥面系施工 40

致 谢 词 42

参考资料及设计规范 43

第一章 方案拟定与比选

1.1设计背景介绍

1.1.1 工程概况

本桥位于湖北西北部209国道主干线十堰郧县境内，道路设计等级为山区二级公路。设计水位为170m，枯水位为155.50m，线路在桥址范围内为直线，两边的引道标高均为182m。桥中线与河槽方向正交。

1.1.2 设计情况

（1）全断面上部有0.5m左右覆盖层，覆盖层下为1~3m强风化石灰岩和弱风化石灰岩，持力层强度≥1000MPa。

（2）温度变化：均匀升温28℃，均匀降温28℃。

（3） 设计风速5m/s。

1.2 工程主要技术标准

计算行车速度：80km/h;

设计荷载：公路-II级，人群3.0KN/m²

桥宽：净7 2×1.00m；

高程：黄海高程系统

地震烈度：基本烈度VI度；

桥面横坡：双向2%

1.3 设计规范

（1）《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）

（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）

（3） 《公路RC及PC 桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

（4） 《公路桥涵地基及基础设计规范》（JTG D63-2007）

（5）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）

1.4 设计方案介绍

1.4.1 概述

桥梁作为衔接不连续路面、使车辆行人等能顺利通行的重要道路组成结构物，在道路修筑中扮演着无法替代的作用。由于各处桥位所处位置的特殊性，每座桥梁的设计除了要考虑桥梁本身结构要求、桥梁所处地址的地质地貌情况等，还必须符合桥梁使用要求、交通发展要求。桥梁设计应该按照实用性、安全性、经济性、美观性原则设计。

桥梁的设计需要考虑多方面的影响.在建桥过程中，要力求做到桥梁与桥位环境和谐相存，这样不但能使桥梁避免或降低大自然灾害的侵袭，而且不会由于桥梁的建设引起自然环境发生不利的变化。从而达到可持续发展的目的。

1.4.2 纵断面地形图绘制

根据提供的桥址处纵断面数据表（见表1），在AutoCAD上据实绘制相应的实时断面图。

桥址处纵断面的数据见下表。(单位：m) 表1

并在断面图上设计相应的桥型，进行方案比选。断面图如图1.1所示，图中相邻桩号高程用直线连接。可以直观的看出该桥址处纵断面为“凹”型，桥梁两端道路桩号相距180m，考虑桥梁两端地质情况，桥梁设计总长大于100m，属于大桥。结合所学的桥型，综合考虑桥梁施工原则及相关地形，决定方案比选采用桥型为：1、钢管混凝土上承式拱桥；2、三跨连续梁桥；3、独塔斜拉桥。

图1.1 桥址处地形图

1.4.3 设计方案一————上承式钢管拱桥

钢管混凝土结构定义：由混凝土灌入薄壁钢管内形成的一种组合结构体系，混凝土的灌入不需要布置钢筋。基本原理：薄壁钢管对内部混凝土具有“套箍约束作用”，使钢管内混凝土处于三向受压状态，进而使钢管内混凝土拥有更高的抗压强度。钢管混凝土具有以下优越性能：重量轻、强度高、耐疲劳性能好、延性高、耐冲击等优越力学性能；使用钢管混凝土还具有节省工程、节省材料、拱架设轻便、施工快捷等优越施工性能。