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在我國塑料工業(yè)發(fā)展中,計算機的應用起到了重要作用。計算機技術在模具設計領域的應用,大大縮短了模具設計時間,尤其計算機輔助工程(CAE)技術的大規(guī)模推廣,解決了塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設計及產(chǎn)品加工中的薄弱環(huán)節(jié)。更在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等方面體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的優(yōu)越性。但是現(xiàn)代技術并不能替代專業(yè)設計人員的經(jīng)驗,在塑料模具設計時制品材料的選擇是決定模具設計時模具材料選用的重要因素。怎樣選用合適的材料,是模具設計中一個重要的問題。
一、塑料制品材料的選用對模具設計的影響
一般來說,并沒有不好的材料,只有在特定的領域使用了錯誤的材料。因此,設計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能,并仔細測試這些材料,研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結晶性塑料。這兩類材料在分子結構和受結晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說,半結晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件,而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲,則常被應用于外殼。這是材料選用的大框,其次,還要根據(jù)填料和增強材料繼續(xù)選擇。
(一)根據(jù)填料和增強材料進行選擇的分析
熱塑性塑料可分為未增強、玻璃纖維增強、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強度、堅固度和提高應用溫度;礦物和玻纖則具較低的增強效果,主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工,尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以,玻璃纖維增強材料不能被未增強熱塑性塑料或低含量增強材料來替代,而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定,這將引起部件機械強度的變化。試驗(從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條,并在同一個拉力測試儀上對它們的機械性能進行了比較)表明,對添加了30%玻璃纖維增強的熱塑性聚酯樹脂,其橫向的拉伸強度比縱向(流動方向)低了32%,撓曲模量和沖擊強度分別減少了43%和53%。
在綜合考慮安全因素的強度計算中,應注意到這些損失。
在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱,更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術建議。以選用最為合適的材料。
(二)考慮濕度對材料性能影響
一些熱塑性材料,特別是PA6和PA66,吸濕性很強。這可能會對它們的機械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進行設計時,應特別注意這種性能,考慮其對產(chǎn)品性能的影響。模具材料的選用取決于制品材料,細致分析制品材料后,才能在模具設計時選用最為合適的模具材料。
(三)塑料制品模具材料選用
細致分析塑料制品使用的材料后,選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有:非合金型塑料模具鋼(即碳素鋼)、滲碳型塑料模具鋼、預硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時,根據(jù)制品材料是否改性和增加填充劑,添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如:制作形狀復雜的大、中型精密塑料制品時,其模具材料可選用預硬型塑料模具鋼;制造復雜、精密且生產(chǎn)時間較長,需要高壽命模具時刻采用時效硬化型塑料模具鋼。具體選用時主要還是要針對塑料制品的材料和模具預計使用情況選取。適宜的材料加上合理的設計將極大的提高模具使用周期,同時也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
二、壁厚及相關注意事項對產(chǎn)品性能的影響
在工程塑料零件的設計中,還有一些設計要點要經(jīng)常考慮,其中對于壁厚的設計尤為重要,壁厚設計的合理與否對產(chǎn)品影響極大,改變一個零件的壁厚,對以下主要性能將有顯著影響:零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產(chǎn)周期、模塑零件的剛性、公差、零件質(zhì)量,如表面光潔度、翹曲和空隙等。
(一)塑料模具設計工藝中的基礎要求
在設計的最初階段,有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中,要得到流程長、而薄,則聚合物應具有相當?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃尤劢猓┦欠浅1匾摹榱松钊肓私饩酆衔锶刍瘯r的流動性能,可以使用一種特殊的模具來測定流程。
增加壁厚不僅決定了機械性能,還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設計中,很重要的一點是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性,根據(jù)零件剛性不同,這將導致嚴重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的,模制品的厚壁部分應設置模心。此舉可防止形成空隙,并減少內(nèi)部壓力,從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔,將使橫截面變窄,內(nèi)應力升高,有時還存在切口效應,從而大大降低其機械性能。不同壁厚塑料制品的模具設計時,模腔的要求也不同,根據(jù)制品的要求,設計模具的模腔及脫模斜度,斜度要與塑膠制品在成型的分模或分模面相適應;是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。
(二)熱塑性塑料設計中的指標分析
熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性,不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴格的范圍。設計者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關鍵作用,合理且不影響產(chǎn)品性能的、縮小公差,較少成本是可以實現(xiàn)的。一般商業(yè)上可接受的產(chǎn)品與標準尺寸的偏差不高于0.25-0.3%,但這還需要與應用時的具體要求相結合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差,從而降低制品成本。因此,模具精密度對制品生產(chǎn)廠家具有重要意義。
三、塑料模具設計時對收縮值的考慮
為了不對塑料部件制定過分嚴格的范圍,必須要注意一些影響塑料制品尺寸準確性的因素。模具制造的標準必須嚴格遵守,同時要特別注意脫模斜度的重要性,因為它決定了脫模容易與否及防翹曲性能。
還有一個與產(chǎn)品設計相關的重要問題是,當成型品是由不同材料或不同壁厚制成時,其模后收縮值與方向和厚度相關如果復雜的成型對加工的要求非常嚴格,必須要獲得模具原型有關收縮值和翹曲行為的準確數(shù)據(jù)玻璃增強材料的這一性質(zhì)最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮,從而導致尺寸不準確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響,進而影響到產(chǎn)品的性能,這也是設計者值得關注的一點。因此在此類制品模具設計時要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產(chǎn)品要求尺寸,否則因制品模后收縮值的影響,極有可能導致產(chǎn)品尺寸不符合標準。
結論:
與產(chǎn)品模后性能相關問題還有許多,設計人員可以參考手冊進行設計。總之,在塑料制品模具設計時要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素,綜合利弊,選用適合的材料,合理的設計,才能保證產(chǎn)品的性能。
參考文獻
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李海龍.注塑模具設計[J].模具前沿,2005,12.
肖海燕.模具設計之材料選用[J].西安機械設計,2006,1.
當今的企業(yè)競爭日趨白熱化,而市場開發(fā)又站在了風口浪尖;一個企業(yè)經(jīng)營的好壞,首先從市場開發(fā)的力度和市場占有的份額便可“窺一斑而知全豹”!
在工程開發(fā)任務當中,招投標里的施工組織設計又占有相當重要的位置。它是投標書的重要組成部分,是為獲取工程承包權而編制的,它的主要作用不是用于指導施工,而是在以下兩個方面:一是論證作用;二是承諾和要約作用。
一、施工組織設計的創(chuàng)新
在今天開發(fā)任務緊張而又繁重的同時,各種制度、規(guī)定卻越來越完善,越來越苛刻,在編寫施工組織設計當中,一個小小的錯誤可能導致廢標或者中標后巨大的經(jīng)濟損失。
因此編寫施工組織設計以前必須完成的幾項重要工作:現(xiàn)場考察、材料調(diào)查和圖紙學習。
1.寫施工組織設計可靠的依據(jù),提高真實可靠性。
2.新技術、新工藝在本次工程中的合理運用。
3.沒有調(diào)查就沒有發(fā)言權,這是信息收集的重要渠道。
二、公路工程施工組織設計編制所存在的一些問題
1.由于規(guī)范及范本對施工組織設計的編制只是建議書類型,而業(yè)主在招投標過程中對編寫施工組織設計的格式要求又各不相同,再加上編制施工組織設計人員的水平參差不齊,使得施工組織設計在格式和內(nèi)容上,深度和廣度上千姿百態(tài),極其混亂,嚴重制約著施工組織設計作用的發(fā)揮。
2.編制的施工組織設計只是單純側(cè)重技術管理制度以及各種施工方案、方法的堆砌,它主要追求施工效益而很少考慮管理效益,對中標后的各種管理保證措施只是單純套用格式,簡單幾條敷衍了事,以至在實施過程中不講成本,盲目追求經(jīng)濟效益的目標。
3.編制中對所積累的施工技術資源不能有效、充分的應用,對早已有的成功經(jīng)驗不進行借鑒,所編制的內(nèi)容缺乏新技術、新工藝,沒有起到提高效率、降低資源消耗的作用;編制中只是對技術規(guī)范進行照抄,而未對具體工程的特點進行有針對性的規(guī)劃和設計,沒有起到指導施工的作用。
4.編制的施工組織設計必須對每個工程逐個進行編寫,以適應不同工程的特點,但不同編制人員對同類型的施工工藝在進行編制工作的同時,作了大量不必要的重復勞動,降低了工作效率。
5.編制的施工組織設計只是簡單的剪貼,各相關內(nèi)容的堆砌,經(jīng)常是設計與實施分離,不能充分利用計算機極其網(wǎng)絡系統(tǒng)對其進行優(yōu)化組合,同時更缺乏新技術、新工藝等的詳細論述和編制,以至造成施工組織設計只是個形式,沒有真正起到指導施工的作用。
6.編制的施工組織設計為了迎合業(yè)主及招標文件的要求,把企業(yè)最好的或者全部的都編寫上去,結果中標后人員或者設備不能到場而受罰;一定要根據(jù)實際情況來挖掘企業(yè)資源,來滿足投標要求。
三、提高公路施工組織設計的智能化編制,以及計算機及其網(wǎng)絡在施工組織設計中的應用
首先,具有市場競爭力的施工組織設計應由核心部分和骨架部分組成,核心部分必須根據(jù)該工程特點,結合自己的實際情況,編制出施工組織設計的閃亮點,特別是關于新技術、新工藝的內(nèi)容;骨架部分由工程概況、施工、質(zhì)量保證等構成,寫出它的輕重緩急來,從而賦予它生命活力和競爭力。
1.可以加快編制速度,提高編制質(zhì)量,有利于及時修改。
2.可以優(yōu)化、檢查、控制施工組織設計的編寫。
3.可以及時獲取、處理和利用各種有用信息。
具體實施辦法如下:
(1)運用系統(tǒng)的觀念和方法,建立施工組織設計編制工作的標準。工程管理部門對建筑工程中的項目施工組織設計進行收集,經(jīng)過分析和歸納,整理并,則能使先進的施工組織設計更具效益,減少編制人員重復勞動,而且能推廣先進經(jīng)驗。
(2)施工組織設計的內(nèi)容就是根據(jù)不同工程的特點和要求,根據(jù)現(xiàn)有的和可能創(chuàng)造的施工條件切實出發(fā),決定各種生產(chǎn)要素的結合方式。
(3)施工組織設計內(nèi)容應簡明扼要,突出目標,結合實際、滿足招標文件的需要,要具有競爭力,體現(xiàn)企業(yè)的勢力和信譽。
(4)實行施工組織設計的模塊化編制,更多的運用現(xiàn)代化信息技術,選擇以前投標中施工方案作為大框架模塊,以便進行積累、分組、避免重復應用,通過各個模塊的優(yōu)化組合,減少無效勞動。
(5)努力貫徹國家質(zhì)量管理體系標準,走質(zhì)量效益型發(fā)展道路,建立并完善科學的、規(guī)范的體系。逐項地編制質(zhì)量保證計劃,與施工組織設計工作同時進行,并努力使二者有機結合起來。
(6)施工組織設計應擴大深度和范圍,對設計圖紙的合理性和經(jīng)濟性做出評估,實現(xiàn)設計和施工的一體化,擴大技術積累,加快技術轉(zhuǎn)化,使新的技術成果在施工組織設計中得到應用。
四、結束語
從以上論述我們可以看到,公路工程項目施工組織設計規(guī)范化是當前公路建設項目管理工作中迫切需要解決的問題。通過規(guī)范化,使施工組織設計和施工項目管理規(guī)劃能有序、有章可循地進行,能真正起到指導施工全過程各項施工活動的作用,從而取得最佳的社會效應,而不是為了應付發(fā)包人和監(jiān)理工程師的監(jiān)督。
參考文獻:
<bodybgcolor="color">
其中的"color"表示不同的顏色,可以用各種不同的顏色表示方法,比較常用的有直接用顏色的英文名稱,如blue、yellow、black等等,還可以用顏色的十六進制表示方法,如#0000FF、#FFFF00、#000000等等,此外還可以用百分比值法和整數(shù)法,其效果都是一樣的。
顏色背景雖然比較簡單,但也有不少地方需要注意,如要根據(jù)不同的頁面內(nèi)容設計背景顏色的冷暖狀態(tài),要根據(jù)頁面的編排設計背景顏色與頁面內(nèi)容的最佳視覺搭配等等。
2.沙紋背景
沙紋背景其實屬于圖片背景的范疇,它的主要特點是整個頁面的背景可以看作是局部背景的反復重排,在這類背景中以沙紋狀的背景是為常見,所以我們將其統(tǒng)稱為沙紋背景。
初學主頁制作者都有這樣的經(jīng)歷,當試圖把自己的照片作為頁面的背景是,卻發(fā)現(xiàn)瀏覽器上顯示出來的不僅僅是一個照片,而是同一照片在水平和豎直方向上的反復排列。這就是瀏覽器處理圖片背景時的規(guī)律方法,利用這一規(guī)律我們可以用一小塊圖片作為頁面背景,讓它自動在頁面上重復排列,鋪滿整個頁面,從而使網(wǎng)頁的體積大大減小。
讀者到現(xiàn)在恐怕都已經(jīng)知道了沙紋背景的原理和實現(xiàn)方法,就是找一個小的圖片,越小越好,但注意要使最后的背景看起來要像一個整體,而不是若干圖片的堆砌。其實現(xiàn)的HTML語法如下:
<bodybackground="picture">
其中的"picture"表示背景圖片的URL路徑。
3.條狀背景
條狀背景與沙紋背景是比較相似的,它適用于頁面背景在水平或豎直方向上看是重復排列的,而在另一方向上看則是沒有規(guī)律的。它也是利用瀏覽器對圖片背景的自動重復排列,與沙紋背景所不同的是它只讓圖片在一個方向上重復排列。
以在豎直方向上排列為例,首先用圖像處理軟件做一個從左到右為藍白漸變的水平條狀圖片,其長度與頁面的寬度相當。也通過
<bodybackground="picture">
將其設為頁面背景,經(jīng)瀏覽器顯示后,就成為整個頁面從左到右藍白漸變的分欄顏色背景。當然,也可以用類似的方法實現(xiàn)條狀背景在水平方向上的重復排列。
4.照片背景
把自己或朋友的照片作為頁面的背景讓大家看到,是有點令人激動的事情,但瀏覽器對圖片的自動重復排列卻使這一愿望難以實現(xiàn)。怎么辦呢?只有想不到的,沒有做不到的,這里我們用上一點簡單的CSS。在網(wǎng)頁文件的<head>……</head>之間加入下面的CSS語句:
<styletype="text/css"><!--body{background-image:url(myphoto.jpg);background-repeat:no-repeat;background-attachment:fixed;background-position:50%50%}--></style>
這樣,在網(wǎng)頁頁面中,就可以看到你的照片位于頁面的正中間,而且在拉動瀏覽器窗口的滾動條時,照片仍然位于頁面的正中間而不隨頁面內(nèi)容一起滾動。如果你覺得照片位于頁面的正中間不滿意,你也可以隨意地調(diào)整它在頁面中的位置,只需要調(diào)整"background-position"的值就可以了。5.復合背景
如果你在練習上面的“照片背景”時“不小心”也設置了<body>標簽里的顏色背景,那么你看到了什么?顏色背景還起作用嗎?對,你能看到你的照片浮于你設的顏色背景之上,二者能夠同時正常地顯示出來。這就是復合背景的魅力,更為吸引人的是,當你所設置的圖片背景因為某種不可知的因素而不能正常顯示的時候,瀏覽器能夠自動用你所設置的顏色背景取而代之。它的設計方法,就不用我再多說了吧!
6.局部背景
前面我們所說的背景都是整個頁面的背景,能不能在頁面上為某個局部的內(nèi)容設置屬于它自己的背景呢?回答是肯定的。
最為常見的是在表格的設計當中,我們可以為表格設置一個不同于頁面的背景,甚至在不同的表格單元中,我們也可以設置各個表格單元自己的背景。請看下面這個表格例子:
<tableborder="1"width="240"height="101"bgcolor="#C0C0C0">
<tr>
<tdwidth="80"height="46"bgcolor="#00FFFF"></td>
<tdwidth="80"height="46"></td><tdwidth="80"height="46"bgcolor="#00FF00"></td>
</tr>
<tr>
<tdwidth="80"height="47"bgcolor="#FFFF00"></td>
<tdwidth="80"height="47"bgcolor="#FF0000"></td>
<tdwidth="80"height="47"bgcolor="#FF00FF"></td>
</tr>
</table>
在瀏覽器中的顯示效果如圖所示,可以看到,不但對于表格整個來說有不同于頁面的背景,就是每一個單元格也可以設置各不相同的背景。
除此之外,我們還可以單獨為某個文字段落設置背景,甚至為這個文字段落中的某幾個文字設置自己的背景,是不是有點相當不錯,這也需要用上一些CSS。請先看一下下面的這個例子:
<HTML><HEAD><TITLE>不僅僅是頁面的背景</TITLE><STYLETYPE="text/css"><!--BODY{BACKGROUND:#FFFFDD;COLOR:red}div{BACKGROUND:red;COLOR:white}--></STYLE></HEAD><BODY><PSTYLE="BACKGROUND:blackurl(../images/bg.jpg);COLOR:black}">
一、項目概況
靈山高架橋是龍(游)-麗(水)高速公路龍游改建段上的一座高架橋,位于龍游縣靈山鄉(xiāng)。龍麗高速公路是在龍麗一級公路的基礎上改建。由于一級公路改高速后,對一級公路實施時占用的50省道靈山段必須恢復。通過多種方案論證比較后決定采用全線高架橋跨越50省道,橋下的50省道按二級公路標準修建。高架橋上部構造為(45×25)m部分預應力砼組合小箱梁,先簡支后連續(xù),全橋分8聯(lián)。該橋左右幅分離,單幅橋梁寬度為11.75m,全橋長1130m。橋址處地質(zhì)巖層較淺,巖性單一,屬片麻巖。橋位處屬亞熱帶季風氣候,極端最高氣溫41.8℃,極端最低氣溫-11.4℃,年平均氣溫在16.3~17.3℃。
二、設計標準
1.公路等級:高速公路;
2.設計荷載:公路-I級;
3.計算行車速度:80km/h;
4.橋梁橫斷面:整體式路基寬24.5m,橋梁比路基兩邊窄0.25m,橋梁左右幅分離,單幅橋梁寬度為11.75m,橫斷面布置為0.5m(鋼筋砼防撞護欄)+10.5m(行車道)+0.75m(波形鋼護欄);
5.地震動峰值加速度系數(shù):0.05g,重要性修正系數(shù)1.3,抗震構造措施按七度設防。
三、總體設計
橋址處地形平坦,兩邊為靈山鄉(xiāng)村民居住區(qū),人員比較密集。已建成的龍麗一級公路為雙向四車道,交通量較大。要求施工過程中不能中斷龍麗一級公路、50省道的通行,因而橋梁規(guī)模、施工難度都比較大。橋型方案設計,力求做到技術可靠、經(jīng)濟合理、施工方便、施工周期短、維護費用低,并且盡量減少對相關工程正常運營的影響。結合初步設計專家評審意見,上部構造選擇預制的預應力砼組合小箱梁,先簡支后連續(xù)。
橋跨布置為:(6×25+5×25+3×(6×25)+2×(5×25)+6×25)m,墩臺均按法向布置。全橋分為8聯(lián),左右幅布跨相同。下部構造為:矩形墩、肋式臺,矩形挖孔灌注樁基礎。
四、上、下部結構設計
1.上部結構
本橋上部結構采用25m部分預應力(A類)混凝土組合小箱梁,5~6孔為一聯(lián),采用多箱單獨預制,簡支安裝,現(xiàn)澆連續(xù)接頭的先簡支后連續(xù)的結構體系。梁高140cm,頂板厚18cm,底板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm,腹板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm。半幅橋每孔布置4片箱梁,箱梁梁間距為285cm,懸臂長160cm,箱梁之間設18cm厚橫向濕接縫。箱梁連續(xù)處設1道厚35cm的中橫梁,邊跨梁端設1道厚25cm的端橫梁。小箱梁采用C50混凝土預制。
2.下部結構
下部結構的特點是橋墩類型多,是本橋設計的難點,也是本文要重點介紹的內(nèi)容。為了保證橋下50省道的通行凈空要求,本橋采用二柱或者三柱式橋墩。二柱式墩有37個,其中柱間距為14m的有35個,柱間距為12.4m的有1個,柱間距為15.2m的有1個;三柱式墩有7個。全橋合計有10種不同類型的橋墩。
橋墩蓋梁統(tǒng)一采用矩形截面,高為200cm,寬為180cm。其中預應力蓋梁設計又是本橋最復雜的部分。蓋梁采用C50混凝土,按全預應力砼構件設計。采用ASTMA416/A416M-98標準的低松馳鋼鉸線,其標準強度1860MPa,直徑15.24mm,公稱面積140mm2,彈性模量Ey=1.95×105MPa,所使用的預應力錨具應符合國家標準GB/T14370—2000中規(guī)定的I類錨具要求。管道采用預埋金屬波紋管成型。
橋墩墩身采用等截面矩形實心墩,墩高為600~700cm。兩柱式和三柱式中墩的墩身截面尺寸為:180cm(橫)×150cm(縱);三柱式邊墩為:150cm(橫)×150cm(縱)。墩柱按普通鋼筋砼構件設計,采用C30混凝土。
為了加快施工進度和減少施工過程中對龍麗一級公路、50省道正常運營的影響,建設單位要求設計單位對橋墩下部樁基進行優(yōu)化設計。橋址處弱風化巖層比較淺,如果按嵌巖樁設計,樁長只有15~25米,完全可以采用人工開挖。采用這種施工方法每個橋墩之間互相獨立不受影響,作業(yè)面廣,可以同時大面積施工。經(jīng)過綜合分析比較,橋墩下部樁基并沒有采用以往通常的做法:群樁加承臺;而是采用等截面大尺寸矩形挖孔灌注樁。兩柱式和三柱式中墩的樁基截面尺寸為:240cm(橫)×180cm(縱),三柱式邊墩為:180cm(橫)×180cm(縱);采用C25混凝土。橋墩構造見圖1和圖2。
圖1二柱式橋墩一般構造
圖2三柱式橋墩一般構造
五、結構計算
1.組合小箱梁
小箱梁內(nèi)力計算采用平面桿系有限元程序橋梁博士3.0進行計算,荷載橫向分配系數(shù)采用剛接板(梁)法計算,并用梁格法進行檢算,橋面板計算按單向板和懸臂板計算。本設計為部分預應力(A類)混凝土結構,故跨中底板和支點處頂板根據(jù)承載能力極限狀態(tài)設置受力鋼筋。此種結構在高速公路上比較常用,有較成熟的設計、施工方法,本文不再贅述。
2.蓋梁橋墩蓋梁施工及運營階段的內(nèi)力計算采用橋梁博士3.0進行計算。預應力混凝土現(xiàn)澆蓋梁施工工藝流程為:下部樁基、立柱施工完成后,搭設支架澆筑蓋梁砼;蓋梁砼達到設計強度后張拉第一批鋼束;然后進行上部小箱梁的架設,再張拉第二批鋼束;最后進行橋面系施工。按此流程分4個主要工況計算結構各截面內(nèi)力、應力和位移。成橋運營計算包括恒載、活載、支點沉降和溫度等工況,按規(guī)范進行最不利荷載組合。溫度荷載按體系升溫5°C及降溫5°C計算;不均勻沉降按10mm計算。
計算結果:在最不利荷載組合下,蓋梁上緣最小應力為壓應力1.2MPa,蓋梁上緣最大應力為壓應力5.5MPa,蓋梁下緣最小應力為壓應力0.5MPa,蓋梁下緣最大應力為壓應力6.6MPa,均滿足規(guī)范要求。
3.蓋梁與墩柱連接方式對比計算
一般橋墩蓋梁與墩柱都是采取直接固結的連接方式,本橋設計中兩柱式橋墩也是采用這種方式,見圖1。但是在三柱式橋墩蓋梁計算中,發(fā)現(xiàn)離中柱距離比較大的邊柱如果采用梁柱固結,計算很難滿足規(guī)范要求,因此采取蓋梁與墩柱之間設置單向活動盆式支座,見圖2。
為弄清2種連接方式對蓋梁的影響,在設計中,針對梁柱設置支座和固結2種情況進行對比計算。取5號墩蓋梁靠邊墩的部分單元在運營階段的截面應力進行比較,其結果見表1。
單元號
截面號
下緣應力(MPa)
表1說明梁柱之間設置支座可有效增加截面下緣的壓應力,對預防蓋梁下緣開裂有明顯的作用。因此,在該橋設計中,對三柱式橋墩蓋梁均設置有盆式支座。其中3、4、39和40號墩兩側(cè)邊柱設盆式支座,5、6和38號墩單側(cè)邊柱設盆式支座。
六、結語
靈山高架是龍麗高速公路上的控制性工程之一,施工工期短、施工場地受限制、下部橋墩構造復雜是該橋的特點也是設計和施工的難點。通過精心設計,努力創(chuàng)新,大膽采用新技術、新工藝,使該橋上下部結構尺寸合理、比例協(xié)調(diào),全橋氣勢宏大,莊重沉穩(wěn)又不失輕盈美觀,符合安全、經(jīng)濟、適用、美觀的原則。本工程對類似高架橋工程日后的設計和施工具有一定的參考價值。
參考文獻
在設計中,運用了橋梁設計軟件Midas建立橋梁模型,并對橋梁恒載、活載及徐變內(nèi)力進行分析計算,得出預應力鋼束的預估值。最后對主梁的應力、變形等進行驗算。經(jīng)分析比較及驗算表明該設計計算方法正確,內(nèi)力分布合理,符合設計任務的要求
關鍵詞 橋梁設計; 預應力混凝土; 箱梁; 變截面連續(xù)梁 ;Midas橋梁模型
Abstract: The design is based on the requirements of the design task and "Highway Bridge Regulation". The design of the bridge is carried out in the eight-character principle of "safety, pratically, economically and aeshetic" by comparing and choosing the best one. The first program is continous prestressed concrete grider bridge, the second one the beam combination of arch bridge,and the third one is the suspension bridge.Accdoding to the above principles and construction factors, the prestressed conous bridge is chosen to the ultimate.
The continous prestressed concrete girder bridge is divided into three inters, (30m+50m+30m), with the main span of 50m, and 30m-symmetry one. Prestressed concrete box grider is used as the main beam; the beam depth in the mid-span is 1.5m, while at the support bearing it is 2.8m.The sectional depth is changed in the form of parabolic.The net width of the deck is 7+2x1.5m,and the design load is for the highway-I.
In the design, the bridge design software MIDAS is used to get the calculation model. By analyzing and computing the dead load, live load and internal force, the estimated value of the prestressed strand is got. Finally, checking calculation is carried out to the stress and deformation of the main beam. The results of the analysis and checking calculation show that the design calculation method is correct , and the internal force distribution is reasonable to the design task.
Key words: bridge design; prestressed concrete; box-girder; non-uniform continuous beam; MIDAS bridge model
目 錄設計原始資料…………………………………………………………………………….1
第一章 方案比選 ………………………………………………………………………2
第二章 上部結構形式及尺寸擬定 …………………………………………………5
一.主跨徑的擬定 …………………………………………………………………… 5
二.順橋向梁的尺寸擬定 …………………………………………………………… 5
三.橫橋向的尺寸擬定 ……………………………………………………………… 5
四.橋面鋪裝 ………………………………………………………………………… 6
五.本橋主要材料 …………………………………………………………………… 6
第三章 橋面板的計算 …………………………………………………………………8
一.橋面板的設計彎矩 ……………………………………………………………… 8
二.懸臂板的內(nèi)力計算……………………………………………………………… 11
三.橋面板的配筋…………………………………………………………………… 12
第四章 主梁內(nèi)力計算…………………………………………………………………14
一.全橋節(jié)段的劃分………………………………………………………………… 14
二.恒載活載內(nèi)力計算……………………………………………………………… 17
第五章 主梁配筋計算…………………………………………………………………32
一.預應力筋的估算原理…………………………………………………………… 32
二.預應力筋的估算………………………………………………………………… 34
三.預應力筋布置…………………………………………………………………… 38
四.非預應力鋼筋截面積估算及布置……………………………………………… 45
第六章 截面承載能力極限狀態(tài)計算………………………………………………47
一.正截面承載力計算……………………………………………………………… 47
二.斜截面承載力計算……………………………………………………………… 47
第七章 鋼束預應力損失計算……………………………………………………… 50
第八章 應力驗算………………………………………………………………………… 56
一.短暫狀況的正應力驗算………………………………………………………… 56
二.持久狀況的正應力驗算………………………………………………………… 57
第九章 抗裂性驗算……………………………………………………………………… 59
一.正截面抗裂性…………………………………………………………………… 59
二.斜截面抗裂性…………………………………………………………………… 61
第十章 主梁變形計算…………………………………………………………………… 62
參考文獻 ………………………………………………………………………………… 63
英文翻譯 ………………………………………………………………………………… 64
致謝 ……………………………………………………………………………………… 90
致 謝 首先感謝何建老師在此次畢業(yè)設計中認真輔導了我設計的每一個環(huán)節(jié),何建老師對待學生認真負責、和藹耐心的態(tài)度和對待工作一絲不茍的作風給我留下了深刻的印象,為我今后的學習工作樹立了榜樣。此外還有學多老師給予了耐心的指導和點拔,令我受益匪淺。在此對各位老師的敬業(yè)表示真摯的感謝。
通過這次畢業(yè)設計,我比較系統(tǒng)的串連了我大學本科四年所學的知識,深感我們這門專業(yè)系統(tǒng)的博大精深,覺得自己存在的差距還很大。但是,在這炎炎夏日工作的幾十天,我的收獲也是很大的。在畢業(yè)設計的反復修改,一遍一遍的看書,和同學一次又一次的討論,一次又一次的請教老師的過程中,通過集中的畢業(yè)設計和專業(yè)系統(tǒng)的培養(yǎng),我提高了自己綜合運用所學的基礎理論,基本知識和基本技能,分析解決問題的能力。在老師的指導下,通過獨立系統(tǒng)的完成一個工程項目的設計,比較具體的了解了一個工程設計的全過程,鞏固已學課程的基礎上,培養(yǎng)了自己考慮問題,分析問題,解決問題的能力,同時接觸到和掌握一些新的專業(yè)知識和技能。這次畢業(yè)設計為自己提供了一次很好的實踐機會,為我將來的學習工作做了很好的鋪墊,是我人生中很重要的一次經(jīng)歷。
最后,感謝學院的領導和老師在百忙之中為我們細心指導設計,我衷心的感謝各位老師!
南華大學船山學院本科生畢業(yè)設計(論文)開題報告 設計(論文)題目 寶石路5號橋 設計(論文)題目來源 設計(論文)題目類型 起止時間 2008.12.1~2008.12.12 一、設計(論文)依據(jù)及研究意義:
橋梁的形式可考慮連續(xù)梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。對此三種橋型作比較,從安全、適用、經(jīng)濟、美觀等方面比選,最終確定橋梁形式。
二、設計(論文)主要研究的內(nèi)容、預期目標:(技術方案、路線)
本橋的設計是根據(jù)設計任務書的要求和《公路橋規(guī)》的規(guī)定,本著“安全、實用、經(jīng)濟、美觀”的八字原則,提出了三種不同的橋型方案進行比較和選擇。方案一為預應力混凝土連續(xù)梁橋,方案二為梁拱組合體系橋,方案三為懸索橋。經(jīng)由以上原則以及設計施工等諸多方面考慮后,確定預應力混凝土連續(xù)梁橋為最終設計方案。
三、設計(論文)的研究重點及難點
計算量大,工程量大,繪制上部結構的一般構造圖、鋼筋構造圖及施工示意圖很復雜
四、進行設計(論文)所需條件:
《結構設計原理》土木工程專業(yè)畢業(yè)設計指南—橋梁工程分冊
《預應力混凝土連續(xù)梁橋設計》 《橋梁工程》 《基礎工程》 《橋涵水文》 《橋梁計算示例集》《橋梁上部結構計算示例(二)》
橋梁美學設計。美學是人們對于美和丑的認識,雖然不同人擁有不同的看法,但是美學還是有其一般性的規(guī)律。在橋梁美學設計當中,首先介紹了東西方美學的哲學基礎,提出了橋梁美學的五個基本原則———“多樣與統(tǒng)一”“、比例與勻稱”“、平衡和和諧”以及“韻律與協(xié)調(diào)”。并針對橋梁,提出了概念設計中的美學考慮和處理方法。最后,介紹了橋梁美學設計的實例。
設計構思和總體布置。設計構思和總體布置是《橋梁概念設計》中最為關鍵的環(huán)節(jié),是生成概念方案所必須有的過程。設計構思主要是分析橋位處的自然條件、技術條件、人文條件、社會條件,進而對橋梁總體設計進行設計。①自然條件。自然條件主要包括河勢、水文、氣象氣候、地形地貌、地質(zhì)水質(zhì)和地震這七個方面。在概念設計階段,這些資料的應用一般有兩個方面:一方面,在理解消化這些資料的基礎上,抓住核心要素和控制條件,形成構思和布局的雛形;另一方面,用于總體和關鍵構件的宏觀、控制性的計算和分析,來驗證和調(diào)整先前的構思和布置。②技術條件。經(jīng)過近200年的發(fā)展,橋梁的上部結構和下部結構已發(fā)展形成了一些較為成熟的形式,在當今技術條件下,這些不同類型的上部結構和下部基礎都有著各自的適用范圍,在橋梁概念設計的初始階段,我們應當盡可能地根據(jù)橋梁所處的自然條件,選擇最為合適的上部結構和下部基礎。③人文條件。人文條件主要是指橋梁所處地區(qū)的歷史文化背景和該區(qū)域的橋梁使用者對于美的訴求。橋梁作為一種永久建筑物,除了跨越功能之外,其景觀功能也是其功能的一個重要方面,在某些情況下,尤其是城市橋梁當中,橋梁的景觀功能可能是其最為重要的一個方面。只有在這些準備工作做好之后,才能夠根據(jù)“變化與統(tǒng)一”、“比例與勻稱”、“平衡與和諧”,“韻律與協(xié)調(diào)”這些基本的美學基本原則,設計出滿足人們?nèi)宋脑V求和美學要求的美的橋梁。④社會條件。社會條件主要是指橋梁的使用功能、橋梁的經(jīng)濟性。使用功能包括交通功能、航運功能。交通功能方面,對于公路橋梁、鐵路橋梁和城市橋梁,其荷載標準和建筑界限不同;不同的航道等級和通航標準對應的通航凈空也不相同。經(jīng)濟性方面,不同的橋型、總體布置、基礎方案和施工方案對于橋梁的經(jīng)濟性能均有影響。
4.結構安全驗證。在結構安全驗證中,介紹了橋梁的荷載,講解了結構分析的一般方法和結構的強度、剛度、穩(wěn)定性、動力特性的驗算,然后介紹了橋梁耐久性設計的一般原則和耐久性驗算的方法。5.工程案例分析。通過分析《橋梁概念設計》的工程實例,來完整的介紹橋梁概念設計的流程,以及各個步驟當中應當注意的問題,使學生在掌握全局的同時不忽略細節(jié)。
概念設計教學特色
同濟大學橋梁系在國內(nèi)土木工程專業(yè)首先開展了概念設計的課程,作為橋梁工程教學改革的一部分,這門課程嘗試了一些新的教學方法。具有以下幾個方面的特點。
1.強調(diào)橋梁創(chuàng)新和美學設計。通過概論,首先強調(diào)《橋梁概念設計》中創(chuàng)新的重要性,從總體布局、結構體系和局部構造三個層次引入創(chuàng)新理念。并分別配以工程實例,深入淺出,強化了創(chuàng)新和美學設計在橋梁設計中的重要性,引導學生在創(chuàng)新和美學方面進行思考。如在講解從總體布局的角度創(chuàng)新橋梁設計時,列舉了某高新區(qū)中央島的橋梁概念設計。由于該區(qū)域是交通道路上的重要視覺節(jié)點,連島的兩座橋梁需要表現(xiàn)出磅礴的氣勢和很好的視覺沖擊力,常規(guī)橋梁無法表現(xiàn)這一特征。雖然可以通過大跨度懸索橋、斜拉橋凸顯氣勢,但是橋位處沒有大跨度斜拉橋的要求,同時,大跨度橋梁經(jīng)濟上也不合理。通過總體布局的創(chuàng)新,采用建筑學上借勢造景的技法,將一座常規(guī)大跨度橋梁一分為二,分別放在南北兩個河道處,中間道路形成虛擬的橋梁中跨,遠處觀看,如同一座十分宏偉的大跨度懸索橋,既凸顯了氣勢,又滿足了經(jīng)濟合理的要求。
2.注重講解概念性的原理。傳統(tǒng)的橋梁工程注重從力學計算方面推導出一些公式,通過公式里的參數(shù)分析來講解橋梁工程中的基本力學原理。在《橋梁概念設計》的教學當中,復雜的力學計算不是重點,因為其與概念設計注重概念的理念背道而馳。相反,概念性的原理才是重中之重,一方面,概念性的原理便于理解性記憶;另一方面,如果概念設計不合理,將直接導致后續(xù)力學計算結果出現(xiàn)問題,進而需要返工或者通過額外措施解決出現(xiàn)的問題。例如,在講解橋梁結構體系對于橋梁受力性能的影響時,列舉了作者設計的昆山玉峰大橋的外部約束、內(nèi)部鏈接和剛度分配處理方法的例子。%%昆山某區(qū)域需建立一座城市橋梁,通過概念分析,擬建立一座斜靠拱橋。由于該區(qū)域為軟土地基,無法承擔水平推力。因此,主拱圈采用無水平推力的系桿拱(外部連接),主拱圈承擔主要的恒載,主拱圈斜靠拱共同承擔活載(剛度分配),進而解決了軟土地基的問題。在講解主拱圈和主梁之間的內(nèi)部連接方式時,同樣也采用了重視概念、簡化計算的教學思路。由于主梁為雙邊箱鋼箱梁主梁,在縱橫梁上搭設混凝土預制橋面板,橋面板之間通過現(xiàn)澆段和橫縱梁上的剪力釘連接,因此在拱梁交接處存在著負彎矩區(qū)段,會導致橋面板開裂。為了解決這個問題,主拱圈和主梁之間采用鉸接的連接方式,釋放了負彎矩;同時,等主梁支架拆除后再澆筑現(xiàn)澆段,通過讓混凝土橋面板和鋼主梁在不同的階段參與受力,也減小了拱梁連接處的橋面板拉應力,防止了橋面板開裂。由于一般的系桿拱橋主梁為混凝土箱梁,可以張拉預應力,因此拱梁交接處主梁拉應力不是設計的關鍵因素,但是在玉峰橋中,在混凝土橋面板中張拉預應力較為困難,因此采用了釋放拱梁之間彎矩的鉸接的連接方式。
3.教學結合工程實際。以上兩個例子,只是《橋梁概念設計》課程教學當中所舉的眾多例子的一個縮影。為了改變傳統(tǒng)橋梁工程教學時,學生只知其然,不知其所以然的狀況,在《橋梁概念設計》教學中加入了眾多的工程實例,講解出原因,讓學生加深理解,加深印象。例如,在介紹懸索橋抗風問題時,列舉了著名的“塔科馬大橋風毀”事故,并從懸索橋的計算理論發(fā)展的角度,解釋了塔科馬大橋發(fā)生風毀的背景。在線彈性理論當中,不考慮結構變形對于平衡的影響,因此主梁高度很大;隨著撓度理論的誕生,人們發(fā)現(xiàn)主梁的剛度對于懸索橋的整體剛度貢獻不大,最終,從曼哈頓橋到金門大橋,懸索橋主梁高度越來越小。到塔科馬大橋時,主梁高跨比只有1/350,主梁形式為抗扭性能差的雙邊主梁開口斷面,最終導致主梁發(fā)生風致顫振破壞。這種結合工程事故發(fā)生的理論發(fā)展背景的講解思路,讓學生的理解更為深入。
4.整合知識體系。通過一個完整的橋梁概念設計流程,學生明白了本科所學課程在橋梁概念設計中的作用以及各個課程之間的關系,進而達到了整合學生的知識體系的目的;同時,概念設計當中歷史文化、美學訴求方面的人文內(nèi)涵需要學生提高綜合素質(zhì),耐久性、環(huán)保以及全壽命設計思想要求學生進一步學習相關知識,從這個角度來說,概念設計也起到了引導學生學習方向的目的。
5.注重學習與實踐相結合。讓學生更深入地理解《橋梁概念設計》,最好的方式是讓學生參與到真實的橋梁概念設計當中。在教師指導下,學生參加橋梁方案競賽是一個很好的方式。從同濟大學橋梁系開設《橋梁概念設計》課程以來,歷屆學生分別參加了廣東省虎門二橋、北京長安街西延永定河橋、北京通州運河區(qū)北運河橋和通惠河橋的國際方案競賽。在參與競賽的過程中,學生對橋梁概念設計的流程有了更深入地理解,同時也增強了實踐能力。下面介紹了長安街西延永定河橋梁的概念設計。橋位位于首鋼工業(yè)改造區(qū),該區(qū)域規(guī)劃功能定位為北京西部綜合服務中心和后工業(yè)文化創(chuàng)業(yè)產(chǎn)業(yè)區(qū)。橋位北部為被譽為“燕都第一仙山”的石景山,西岸為門頭溝濱水商務區(qū),功能以商業(yè)服務,文化娛樂為主。
大橋跨越永定河蓮石湖,該湖注水后,形成湖濱綠色生態(tài)走廊。概念設計當中,石景山、永定河和首鋼是不可或缺的三個元素,橋梁應當與這三個元素相互融合,構建出“一山、一水、一橋,一部鋼鐵史”的和諧篇章。①跨徑布置。橋位處控制橋梁跨徑的主要因素有:路線與河道及兩側(cè)道路斜交53度;東側(cè)跨越豐沙鐵路和東濱河路(紅線寬度40米);西側(cè)跨越河堤路(紅線寬度30米);河堤處不能設置橋墩。因此,采用東側(cè)一跨跨越豐沙鐵路、東濱河路和東河堤,西側(cè)采用一跨跨越西河堤及西河堤路,最小跨徑均為120米。河道中橋墩設置不受通航影響,但需要考慮排洪的作用,橋位處上下游橋梁跨徑均為40米左右。②橋型選擇。
橋型選擇考慮結構的外形與周邊環(huán)境相符,控制結構的高度,是的結構與石景山和山下的首鋼廠區(qū)高度協(xié)調(diào),不遮擋永定河自南向北的視覺走廊。根據(jù)跨徑布置,梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋都是可行的。③橫斷面布置。橋位處道路規(guī)劃紅線寬度為80米,若采用單層橋面布置,橋面寬度約為60米;若采用雙幅橋面布置,橋型選擇限制較多,如采用橫向四片拱肋的拱橋,景觀效果不佳;如采用雙層橋邊,可以使橋?qū)捵優(yōu)?0米左右,同時具有許多優(yōu)點。非機動車道、人行道和車行道分離,為互通立交的實現(xiàn)提供了很好的條件;雙層橋面的下層人行道、非機動車道可以與東濱河路實現(xiàn)平交,方便了行人。④概念生成圖3創(chuàng)新總體布局的懸索橋效果
(a)效果圖
(b)結構簡圖
圖4玉峰橋與選擇。梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋都是可選橋型,根據(jù)上述分析,概念生成了十四個比選方案。從安全適用、結構布置的合理性與經(jīng)濟性、與環(huán)境的協(xié)調(diào)和美觀、可設計性和可施工性、耐久環(huán)保五個方面進行綜合比選打分,最終概念選擇了五跨連續(xù)桁架拱橋方案、斜拉橋和梁橋組合方案、斜拉橋和拱橋組合方案,進行下一步的設計。以下為三個方案———錦繡河山(五跨連續(xù)桁架拱橋方案)、日月同輝(斜拉橋和梁橋組合方案)、龍鳳呈祥(斜拉橋和拱橋組合方案)的效果圖。⑤概念設計。下面簡略介紹錦繡河山方案極其概念設計。
美學處理方面,五跨連續(xù)桁架拱橋方案主梁和拱肋均采用鋼桁架形式,厚實的金屬質(zhì)感讓人們感受到首鋼改造區(qū)曾經(jīng)輝煌的鋼鐵文化。橋面以上主拱圈的高度近似按照黃金分割比設計,猶如連綿起伏的山巒,突出了錦繡河山的主題。橋頭堡外形也同樣進行了美學優(yōu)化,參照石景山上寶塔的形象進行了處理。主橋為采用雙層橋面的梁拱組合體系,各跨拱腳均采用固定鉸支座約束。主梁寬度為32.6m,高度為6.5m。上下橋面每隔6m設置一道橫梁,梁高1.5m。采用正交異性鋼橋面板,主梁上吊桿間距為6m。除拱肋的風撐與弦桿,腹桿與弦桿采用高強螺栓連接外,其他鋼構件采用焊接連接。基礎采用鉆孔灌注樁。
永定河大橋概念設計是國際方案競賽,有六家國際知名設計單位的十八個方案參加競爭,最終有六個方案入圍。作者指導學生所完成的三個方案均得以入選。部分競爭者的方案因采用大跨、奇異的造型來標新立異而被淘汰,而學生們所完成的方案思路清晰、考慮的因素較為全面,創(chuàng)新性、經(jīng)濟性均較好,設計方案外形也比較優(yōu)美,因此得以入圍。在前面提到的另外兩個國際比賽中,學生們的方案也獲得了第二和第一名。參加比賽既提高了學生的學習積極性,也達到了《橋梁概念設計》的教學目的。
學生反應
2橋梁的加固設計
本文針對其出現(xiàn)的橋臺整體沉降的病害提出了兩個具體加固方案。
2.1方案一
a)在原兩側(cè)橋臺前1.35m加設雙柱式橋墩,形成(1.7+12.6+1.7)m跨徑的雙懸臂板結構,橋臺的支撐作用慢慢消失,新的柱式墩主要起支撐主梁作用,b)鏟除后期養(yǎng)護逐年增加的瀝青混凝土,以減輕上部恒載,利用液壓頂升設備將空心板抬升,恢復原橋面的設計標高。c)在墩頂原鋪裝層增設一層直徑25mm的鋼筋網(wǎng)用以承擔墩頂負彎矩。d)墩蓋梁達到設計強度后,頂升主梁,落梁于墩頂支座上,形成雙懸臂結構,完成體系轉(zhuǎn)換。e)將原橋的背墻和側(cè)墻均相應進行加高,原橋臺基礎周圍需做防水封閉處理,以防止其繼續(xù)滲水下沉。
2.2方案二
a)先采用直徑為127mm的鉆頭鉆孔,鉆孔按梅花型布置,孔間距為1m,鉆孔深度為7m,要求鉆孔必須穿透原橋的擴基底部,用直徑為127mm的PVC管做護壁。b)通過PVC管將直徑為110mm,長度為8m鋼管樁垂直擊打到原橋擴大基礎底以下8m處,利用鋼管樁加固原有橋位處的地基,通過樁土復合作用共同承擔橋梁的上部荷載。c)為了減輕上部的自重,鏟除原橋面瀝青混凝土鋪裝25cm,利用液壓頂升設備將主梁進行頂升,梁下墊增高度為25cm焊接好的槽鋼,同時更換原橋支座。d)待主梁放下與支座緊密結合好后,需對橋臺處進行橋面連續(xù)的施工,澆筑鋼筋混凝土和瀝青混凝土,重新攤鋪瀝青混凝土鋪裝層。e)原橋臺基礎周圍需做防水封閉處理,以防止其繼續(xù)滲水下沉。
3設計方案比對
針對前述橋梁病害以及現(xiàn)行橋梁規(guī)范,為徹底消除隱患,保證現(xiàn)有橋梁的正常使用,本文擬定了兩個加固設計方案。
一、項目概況
靈山高架橋是龍(游)-麗(水)高速公路龍游改建段上的一座高架橋,位于龍游縣靈山鄉(xiāng)。龍麗高速公路是在龍麗一級公路的基礎上改建。由于一級公路改高速后,對一級公路實施時占用的50省道靈山段必須恢復。通過多種方案論證比較后決定采用全線高架橋跨越50省道,橋下的50省道按二級公路標準修建。高架橋上部構造為(45×25)m部分預應力砼組合小箱梁,先簡支后連續(xù),全橋分8聯(lián)。該橋左右幅分離,單幅橋梁寬度為11.75m,全橋長1130m。橋址處地質(zhì)巖層較淺,巖性單一,屬片麻巖。橋位處屬亞熱帶季風氣候,極端最高氣溫41.8℃,極端最低氣溫-11.4℃,年平均氣溫在16.3~17.3℃。
二、設計標準
1.公路等級:高速公路;
2.設計荷載:公路-I級;
3.計算行車速度:80km/h;
4.橋梁橫斷面:整體式路基寬24.5m,橋梁比路基兩邊窄0.25m,橋梁左右幅分離,單幅橋梁寬度為11.75m,橫斷面布置為0.5m(鋼筋砼防撞護欄)+10.5m(行車道)+0.75m(波形鋼護欄);
5.地震動峰值加速度系數(shù):0.05g,重要性修正系數(shù)1.3,抗震構造措施按七度設防。
三、總體設計
橋址處地形平坦,兩邊為靈山鄉(xiāng)村民居住區(qū),人員比較密集。已建成的龍麗一級公路為雙向四車道,交通量較大。要求施工過程中不能中斷龍麗一級公路、50省道的通行,因而橋梁規(guī)模、施工難度都比較大。橋型方案設計,力求做到技術可靠、經(jīng)濟合理、施工方便、施工周期短、維護費用低,并且盡量減少對相關工程正常運營的影響。結合初步設計專家評審意見,上部構造選擇預制的預應力砼組合小箱梁,先簡支后連續(xù)。
橋跨布置為:(6×25+5×25+3×(6×25)+2×(5×25)+6×25)m,墩臺均按法向布置。全橋分為8聯(lián),左右幅布跨相同。下部構造為:矩形墩、肋式臺,矩形挖孔灌注樁基礎。
四、上、下部結構設計
1.上部結構
本橋上部結構采用25m部分預應力(A類)混凝土組合小箱梁,5~6孔為一聯(lián),采用多箱單獨預制,簡支安裝,現(xiàn)澆連續(xù)接頭的先簡支后連續(xù)的結構體系。梁高140cm,頂板厚18cm,底板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm,腹板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm。半幅橋每孔布置4片箱梁,箱梁梁間距為285cm,懸臂長160cm,箱梁之間設18cm厚橫向濕接縫。箱梁連續(xù)處設1道厚35cm的中橫梁,邊跨梁端設1道厚25cm的端橫梁。小箱梁采用C50混凝土預制。
2.下部結構
下部結構的特點是橋墩類型多,是本橋設計的難點,也是本文要重點介紹的內(nèi)容。為了保證橋下50省道的通行凈空要求,本橋采用二柱或者三柱式橋墩。二柱式墩有37個,其中柱間距為14m的有35個,柱間距為12.4m的有1個,柱間距為15.2m的有1個;三柱式墩有7個。全橋合計有10種不同類型的橋墩。
橋墩蓋梁統(tǒng)一采用矩形截面,高為200cm,寬為180cm。其中預應力蓋梁設計又是本橋最復雜的部分。蓋梁采用C50混凝土,按全預應力砼構件設計。采用ASTMA416/A416M-98標準的低松馳鋼鉸線,其標準強度1860MPa,直徑15.24mm,公稱面積140mm2,彈性模量Ey=1.95×105MPa,所使用的預應力錨具應符合國家標準GB/T14370—2000中規(guī)定的I類錨具要求。管道采用預埋金屬波紋管成型。
橋墩墩身采用等截面矩形實心墩,墩高為600~700cm。兩柱式和三柱式中墩的墩身截面尺寸為:180cm(橫)×150cm(縱);三柱式邊墩為:150cm(橫)×150cm(縱)。墩柱按普通鋼筋砼構件設計,采用C30混凝土。
為了加快施工進度和減少施工過程中對龍麗一級公路、50省道正常運營的影響,建設單位要求設計單位對橋墩下部樁基進行優(yōu)化設計。橋址處弱風化巖層比較淺,如果按嵌巖樁設計,樁長只有15~25米,完全可以采用人工開挖。采用這種施工方法每個橋墩之間互相獨立不受影響,作業(yè)面廣,可以同時大面積施工。經(jīng)過綜合分析比較,橋墩下部樁基并沒有采用以往通常的做法:群樁加承臺;而是采用等截面大尺寸矩形挖孔灌注樁。兩柱式和三柱式中墩的樁基截面尺寸為:240cm(橫)×180cm(縱),三柱式邊墩為:180cm(橫)×180cm(縱);采用C25混凝土。橋墩構造見圖1和圖2。
圖1二柱式橋墩一般構造
圖2三柱式橋墩一般構造
五、結構計算
1.組合小箱梁
小箱梁內(nèi)力計算采用平面桿系有限元程序橋梁博士3.0進行計算,荷載橫向分配系數(shù)采用剛接板(梁)法計算,并用梁格法進行檢算,橋面板計算按單向板和懸臂板計算。本設計為部分預應力(A類)混凝土結構,故跨中底板和支點處頂板根據(jù)承載能力極限狀態(tài)設置受力鋼筋。此種結構在高速公路上比較常用,有較成熟的設計、施工方法,本文不再贅述。
2.蓋梁橋墩蓋梁施工及運營階段的內(nèi)力計算采用橋梁博士3.0進行計算。預應力混凝土現(xiàn)澆蓋梁施工工藝流程為:下部樁基、立柱施工完成后,搭設支架澆筑蓋梁砼;蓋梁砼達到設計強度后張拉第一批鋼束;然后進行上部小箱梁的架設,再張拉第二批鋼束;最后進行橋面系施工。按此流程分4個主要工況計算結構各截面內(nèi)力、應力和位移。成橋運營計算包括恒載、活載、支點沉降和溫度等工況,按規(guī)范進行最不利荷載組合。溫度荷載按體系升溫5°C及降溫5°C計算;不均勻沉降按10mm計算。
計算結果:在最不利荷載組合下,蓋梁上緣最小應力為壓應力1.2MPa,蓋梁上緣最大應力為壓應力5.5MPa,蓋梁下緣最小應力為壓應力0.5MPa,蓋梁下緣最大應力為壓應力6.6MPa,均滿足規(guī)范要求。
3.蓋梁與墩柱連接方式對比計算
一般橋墩蓋梁與墩柱都是采取直接固結的連接方式,本橋設計中兩柱式橋墩也是采用這種方式,見圖1。但是在三柱式橋墩蓋梁計算中,發(fā)現(xiàn)離中柱距離比較大的邊柱如果采用梁柱固結,計算很難滿足規(guī)范要求,因此采取蓋梁與墩柱之間設置單向活動盆式支座,見圖2。
為弄清2種連接方式對蓋梁的影響,在設計中,針對梁柱設置支座和固結2種情況進行對比計算。取5號墩蓋梁靠邊墩的部分單元在運營階段的截面應力進行比較,其結果見表1。
單元號
截面號
下緣應力(MPa)
表1說明梁柱之間設置支座可有效增加截面下緣的壓應力,對預防蓋梁下緣開裂有明顯的作用。因此,在該橋設計中,對三柱式橋墩蓋梁均設置有盆式支座。其中3、4、39和40號墩兩側(cè)邊柱設盆式支座,5、6和38號墩單側(cè)邊柱設盆式支座。
六、結語
靈山高架是龍麗高速公路上的控制性工程之一,施工工期短、施工場地受限制、下部橋墩構造復雜是該橋的特點也是設計和施工的難點。通過精心設計,努力創(chuàng)新,大膽采用新技術、新工藝,使該橋上下部結構尺寸合理、比例協(xié)調(diào),全橋氣勢宏大,莊重沉穩(wěn)又不失輕盈美觀,符合安全、經(jīng)濟、適用、美觀的原則。本工程對類似高架橋工程日后的設計和施工具有一定的參考價值。
參考文獻
一、項目概況
靈山高架橋是龍(游)-麗(水)高速公路龍游改建段上的一座高架橋,位于龍游縣靈山鄉(xiāng)。龍麗高速公路是在龍麗一級公路的基礎上改建。由于一級公路改高速后,對一級公路實施時占用的50省道靈山段必須恢復。通過多種方案論證比較后決定采用全線高架橋跨越50省道,橋下的50省道按二級公路標準修建。高架橋上部構造為(45×25)m部分預應力砼組合小箱梁,先簡支后連續(xù),全橋分8聯(lián)。該橋左右幅分離,單幅橋梁寬度為11.75m,全橋長1130m。橋址處地質(zhì)巖層較淺,巖性單一,屬片麻巖。橋位處屬亞熱帶季風氣候,極端最高氣溫41.8℃,極端最低氣溫-11.4℃,年平均氣溫在16.3~17.3℃。
二、設計標準
1.公路等級:高速公路;
2.設計荷載:公路-I級;
3.計算行車速度:80km/h;
4.橋梁橫斷面:整體式路基寬24.5m,橋梁比路基兩邊窄0.25m,橋梁左右幅分離,單幅橋梁寬度為11.75m,橫斷面布置為0.5m(鋼筋砼防撞護欄)+10.5m(行車道)+0.75m(波形鋼護欄);
5.地震動峰值加速度系數(shù):0.05g,重要性修正系數(shù)1.3,抗震構造措施按七度設防。
三、總體設計
橋址處地形平坦,兩邊為靈山鄉(xiāng)村民居住區(qū),人員比較密集。已建成的龍麗一級公路為雙向四車道,交通量較大。要求施工過程中不能中斷龍麗一級公路、50省道的通行,因而橋梁規(guī)模、施工難度都比較大。橋型方案設計,力求做到技術可靠、經(jīng)濟合理、施工方便、施工周期短、維護費用低,并且盡量減少對相關工程正常運營的影響。結合初步設計專家評審意見,上部構造選擇預制的預應力砼組合小箱梁,先簡支后連續(xù)。
橋跨布置為:(6×25+5×25+3×(6×25)+2×(5×25)+6×25)m,墩臺均按法向布置。全橋分為8聯(lián),左右幅布跨相同。下部構造為:矩形墩、肋式臺,矩形挖孔灌注樁基礎。
四、上、下部結構設計
1.上部結構
本橋上部結構采用25m部分預應力(A類)混凝土組合小箱梁,5~6孔為一聯(lián),采用多箱單獨預制,簡支安裝,現(xiàn)澆連續(xù)接頭的先簡支后連續(xù)的結構體系。梁高140cm,頂板厚18cm,底板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm,腹板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm。半幅橋每孔布置4片箱梁,箱梁梁間距為285cm,懸臂長160cm,箱梁之間設18cm厚橫向濕接縫。箱梁連續(xù)處設1道厚35cm的中橫梁,邊跨梁端設1道厚25cm的端橫梁。小箱梁采用C50混凝土預制。
2.下部結構
下部結構的特點是橋墩類型多,是本橋設計的難點,也是本文要重點介紹的內(nèi)容。為了保證橋下50省道的通行凈空要求,本橋采用二柱或者三柱式橋墩。二柱式墩有37個,其中柱間距為14m的有35個,柱間距為12.4m的有1個,柱間距為15.2m的有1個;三柱式墩有7個。全橋合計有10種不同類型的橋墩。
橋墩蓋梁統(tǒng)一采用矩形截面,高為200cm,寬為180cm。其中預應力蓋梁設計又是本橋最復雜的部分。蓋梁采用C50混凝土,按全預應力砼構件設計。采用ASTMA416/A416M-98標準的低松馳鋼鉸線,其標準強度1860MPa,直徑15.24mm,公稱面積140mm2,彈性模量Ey=1.95×105MPa,所使用的預應力錨具應符合國家標準GB/T14370—2000中規(guī)定的I類錨具要求。管道采用預埋金屬波紋管成型。
橋墩墩身采用等截面矩形實心墩,墩高為600~700cm。兩柱式和三柱式中墩的墩身截面尺寸為:180cm(橫)×150cm(縱);三柱式邊墩為:150cm(橫)×150cm(縱)。墩柱按普通鋼筋砼構件設計,采用C30混凝土。
為了加快施工進度和減少施工過程中對龍麗一級公路、50省道正常運營的影響,建設單位要求設計單位對橋墩下部樁基進行優(yōu)化設計。橋址處弱風化巖層比較淺,如果按嵌巖樁設計,樁長只有15~25米,完全可以采用人工開挖。采用這種施工方法每個橋墩之間互相獨立不受影響,作業(yè)面廣,可以同時大面積施工。經(jīng)過綜合分析比較,橋墩下部樁基并沒有采用以往通常的做法:群樁加承臺;而是采用等截面大尺寸矩形挖孔灌注樁。兩柱式和三柱式中墩的樁基截面尺寸為:240cm(橫)×180cm(縱),三柱式邊墩為:180cm(橫)×180cm(縱);采用C25混凝土。橋墩構造見圖1和圖2。
圖1二柱式橋墩一般構造
圖2三柱式橋墩一般構造
五、結構計算
1.組合小箱梁
小箱梁內(nèi)力計算采用平面桿系有限元程序橋梁博士3.0進行計算,荷載橫向分配系數(shù)采用剛接板(梁)法計算,并用梁格法進行檢算,橋面板計算按單向板和懸臂板計算。本設計為部分預應力(A類)混凝土結構,故跨中底板和支點處頂板根據(jù)承載能力極限狀態(tài)設置受力鋼筋。此種結構在高速公路上比較常用,有較成熟的設計、施工方法,本文不再贅述。
2.蓋梁橋墩蓋梁施工及運營階段的內(nèi)力計算采用橋梁博士3.0進行計算。預應力混凝土現(xiàn)澆蓋梁施工工藝流程為:下部樁基、立柱施工完成后,搭設支架澆筑蓋梁砼;蓋梁砼達到設計強度后張拉第一批鋼束;然后進行上部小箱梁的架設,再張拉第二批鋼束;最后進行橋面系施工。按此流程分4個主要工況計算結構各截面內(nèi)力、應力和位移。成橋運營計算包括恒載、活載、支點沉降和溫度等工況,按規(guī)范進行最不利荷載組合。溫度荷載按體系升溫5°C及降溫5°C計算;不均勻沉降按10mm計算。
計算結果:在最不利荷載組合下,蓋梁上緣最小應力為壓應力1.2MPa,蓋梁上緣最大應力為壓應力5.5MPa,蓋梁下緣最小應力為壓應力0.5MPa,蓋梁下緣最大應力為壓應力6.6MPa,均滿足規(guī)范要求。
3.蓋梁與墩柱連接方式對比計算
一般橋墩蓋梁與墩柱都是采取直接固結的連接方式,本橋設計中兩柱式橋墩也是采用這種方式,見圖1。但是在三柱式橋墩蓋梁計算中,發(fā)現(xiàn)離中柱距離比較大的邊柱如果采用梁柱固結,計算很難滿足規(guī)范要求,因此采取蓋梁與墩柱之間設置單向活動盆式支座,見圖2。
為弄清2種連接方式對蓋梁的影響,在設計中,針對梁柱設置支座和固結2種情況進行對比計算。取5號墩蓋梁靠邊墩的部分單元在運營階段的截面應力進行比較,其結果見表1。
單元號
截面號
下緣應力(MPa)
表1說明梁柱之間設置支座可有效增加截面下緣的壓應力,對預防蓋梁下緣開裂有明顯的作用。因此,在該橋設計中,對三柱式橋墩蓋梁均設置有盆式支座。其中3、4、39和40號墩兩側(cè)邊柱設盆式支座,5、6和38號墩單側(cè)邊柱設盆式支座。
六、結語
靈山高架是龍麗高速公路上的控制性工程之一,施工工期短、施工場地受限制、下部橋墩構造復雜是該橋的特點也是設計和施工的難點。通過精心設計,努力創(chuàng)新,大膽采用新技術、新工藝,使該橋上下部結構尺寸合理、比例協(xié)調(diào),全橋氣勢宏大,莊重沉穩(wěn)又不失輕盈美觀,符合安全、經(jīng)濟、適用、美觀的原則。本工程對類似高架橋工程日后的設計和施工具有一定的參考價值。
參考文獻
1.組織者因各種原因沒有投入充足的時間。由于學生多,指導老師較少,師生比例較小,一般情況下一個指導老師要同時指導10多個學生,加之很多老師同時面臨著上課、科研、兼職輔導員或班主任以及評定職稱等壓力,所以就不可避免地會出現(xiàn)指導時間不足的缺陷。
2.考核評定方法不夠科學嚴謹。畢業(yè)設計考核評定方法過于程式化,一般來說都會分為開題、中期和答辯三個階段,這看起來還算比較合理,但實際運用中,往往存在三期脫節(jié)的現(xiàn)象,即開題后,學生思想很容易放松、拖沓,轉(zhuǎn)眼中期即至,許多人還沒有像樣的成果可以報告,而中期后,又有很多學生面臨找工作和考研復試等事情,所以到了答辯往往是應付了事。看似有用的三期匯報,其實并沒有起到真正的監(jiān)督作用。而在給予考核成績時,都是以優(yōu)、良、中等、及格和不及格來斷定,其中老師的主觀判斷和個人感情有時會影響打分,學生則大多并不清楚成績劃分優(yōu)良的判別標準。
3.軟件等客觀因素。對道橋方向的學生來說,設計時經(jīng)常會用到一些專業(yè)設計軟件,比如緯地、橋梁博士等。從頭開始學習新軟件需要一段時間,另外因這些軟件版本大都是學生在網(wǎng)上自行下載的破解版,因與系統(tǒng)存在不兼容問題只有少部分學生才能安裝上,且輸出的設計圖表顯示不規(guī)范,需要大量的修改和后期處理工作。更嚴重的是,使用盜版軟件將會面臨被追究侵權的法律責任。
(二)執(zhí)行者方面存在的問題
1.對指導老師的依賴性太強。這可能也是我國學生從小面臨的問題,學習與否,怎樣學習,都是老師教出來的,缺乏主觀能動性,很少有學生主動提出選題方案或想法,都是在等老師的組織和安排,匯報則像考試一樣突擊和應付的情況嚴重。一旦老師不給出圖紙或者下一步的思路,則停滯不前或消極對待。
2.資料準備不足,專業(yè)課程實踐的綜合應用能力差。有些學生平時成績還可以,到畢業(yè)設計綜合運用的時候卻往往缺少思路,無從下手。這說明學生的知識面不夠,創(chuàng)新思維受到限制,而對學過的各門專業(yè)課程又不能靈活地綜合運用,所以造成實際分析和解決問題的能力薄弱,又因為沒有施工經(jīng)驗而對計算模型和實際模型之間的轉(zhuǎn)化的施工方法、結構要求及規(guī)范等不夠熟悉和了解。很多學生查閱資料的能力不足,往往找不到適合自己的文獻材料,不能很好地利用學校數(shù)字圖書館及文本文獻,這些都一定程度地影響了設計圖表完成和說明書編制等環(huán)節(jié)的進度。
3.設計內(nèi)容多而不精,工作量偏大。本校道橋方向畢業(yè)設計時間一般安排為13周,雖然看似設計時間充足,但道橋方向畢業(yè)設計任務書要求內(nèi)容較多,主要包括:確定選題方向、方案選擇、方案設計及軟件出圖、計算書編制、專題設計、專業(yè)文獻翻譯、匯集材料答辯等,應該說,整個過程的工作量較大,不少學生因此感到時間倉促,以至部分學生的畢業(yè)設計質(zhì)量不理想。
4.執(zhí)行者的個人因素。畢業(yè)設計的持續(xù)時間段一般為3月份到6月份,而這段時間往往也是未落實就業(yè)單位的應屆畢業(yè)生找工作的繁忙階段,要參加大小招聘會、面試等,考上研的學生也在該期間準備及參加研究生復試,實際真正用來做畢業(yè)設計的時間又被壓縮掉幾周。再者,因為一學期的設計時間基本全由學生自由支配,學生不能夠很好地把握設計進度并按照開題時擬定的進度按時完成,往往前松后緊,指導教師進行階段性檢查前再臨時突擊進度。
二、解決措施
(一)組織管理方面的措施
1.與施工單位結合,努力克服選題不當或單一。選題對畢業(yè)設計來說無疑代表著一個好的開始,選題一定不能倉促,對于組織者來說,應該鼓勵學生加強與企業(yè)、施工單位的聯(lián)系,多與工程實踐相結合,題目不用太大,可以僅完成工程項目的分支,這樣,真題真做,再由施工方管理人員給予實際施工指導。這對于即將畢業(yè)的道橋方向?qū)W生來說具有很重要的意義,這無疑是書本知識和實際施工的有利結合,為他們走向工作崗位打下了基礎。
2.組織者時間上的保證。畢業(yè)設計期間,組織者應以指導學生畢業(yè)設計為主要任務,一定要統(tǒng)籌安排好自己的時間,不要讓過多的其他任務影響了自己在時間上對學生及時輔導的保障。其他任務可提前在畢業(yè)設計之前或者之后來集中完成,必要時應增加指導教師的人數(shù)。
3.量化考核成績,減少主觀因素的影響。考核成績應針對設計題目的難易有區(qū)別地對待,比如對不同難度的題目分別給出最高分數(shù)的限制,或者首先針對不同難度的題目給出一個權衡指數(shù),最后的成績與權衡指數(shù)相乘來確定最終分數(shù)。這一點非常重要,既可以提高自主選題的主動性,也使學生對自己的成績由來有一個清楚的認識,并且還對“都能及格”這一大眾化消極觀點給予了強有力的回擊,真正做到客觀、公正。
4.做好軟件準備等后勤保障工作。組織者應加強與學院或?qū)W校方面的聯(lián)系,由學院或?qū)W校牽頭,對經(jīng)常用到的畢業(yè)設計軟件應盡量提供正版,或者期限較長的試用版,再由專業(yè)人員進行安裝指導,對于無法滿足提供正版或長期試用版的軟件,要由組織者經(jīng)試用后把最優(yōu)版本提供給學生使用,必要時應提供安裝等方面的指導。
(二)執(zhí)行者方面采取的措施
1.加強文獻檢索能力和資料查找能力,對所學內(nèi)容靈活運用。對于即將踏上工作崗位或新的學習研究階段的畢業(yè)生來說,四年來他們所學的內(nèi)容也許并不少,但具體運用能力還沒有得到鍛煉,當然,這也與缺少工程實踐有關,而學習實踐之余,學生不愛動腦、得過且過的缺點也暴露無疑,且缺少專業(yè)知識的延伸,對于相關文獻資料的查找能力有限,在遇到困難時往往找不到解決途徑。此時,我們可以借鑒研究生階段的方法,由指導老師加以引導,對所學專業(yè)知識進行綜合,并由組織者或已經(jīng)成為師哥師姐的研究生在實踐工作和文獻查找等方面進行專題指導,以此提高學生的檢索技能和知識運用能力。
2.進行時間優(yōu)化和設計內(nèi)容優(yōu)化。對于已具規(guī)模的較大的畢業(yè)設計,在第七學期末這一階段,提前交給學生設計任務書或圖紙,對于自主命題的學生提前給出選題標準和要求,這樣就有效延長了畢業(yè)設計的壽命,使大的綜合設計題目得以較為細致地完成,并有利于在施工單位做設計的同學提前確定好設計方向,可不必要對大規(guī)模工程做整體設計,而是進行切塊設計。
3.執(zhí)行者個人時間的靈活掌握。對于要找工作和考研復試的同學,應及早做好時間上的安排,而不能以任何理由來應付和消極對待畢業(yè)設計,這就需要每個執(zhí)行者對自己的時間做出及早的安排,督促自己把時間限定在計劃內(nèi),既不影響畢業(yè)設計進程,也不影響其他必要的時間安排。
1.1變截面連續(xù)梁橋方案
主橋采用3跨預應力混凝土連續(xù)梁橋,孔徑布置為:35+60+35m,引橋采用30m跨徑現(xiàn)澆箱梁。主橋上部結構采用變截面預應力混凝土閉合箱梁斷面,主梁支點全高3.5m,跨中高度1.7m。橋墩采用花瓶型墩,設分離式承臺。每個橋墩設置9根直徑為1.5m的樁基礎。方案特點:本方案緊密結合橋址區(qū)微丘的特征,結構上、下部比例協(xié)調(diào),簡潔明快,下部結構采用的花瓶型橋墩,于樸實的整體形態(tài)之中蘊藏變化,給人以沉穩(wěn)大度、剛勁通透的視覺效果,主橋與引橋配合流暢,并且可以通過細部景觀設計來提高橋梁總體景觀效果。主梁采用的變截面混凝土現(xiàn)澆箱梁,是同等跨徑最為經(jīng)濟的橋型,設計、施工經(jīng)驗豐富,有利于保證橋梁的設計、施工、后期養(yǎng)護維修質(zhì)量。
1.2下承式系桿拱橋方案
主橋采用下承式系桿拱,孔徑布置為:1×70m,引橋采用30m跨徑現(xiàn)澆箱梁。主橋上部結構采用縱橫梁體系,整體橋面板,以提高結構的整體剛度。全橋設3道直徑80cm圓形鋼管混凝土拱肋。橫梁與系桿固結,吊桿采用預應力高強鋼絲,拱肋間設3道鋼結構橫撐。主跨橋墩采用柱式橋墩,樁基礎,樁基礎頂設整體式承臺,每個橋墩設置9根直徑為150cm樁基礎。方案特點:系桿拱橋造型美觀,其結構具有拱橋的一般特征,又有自身的特點。它由拱與梁兩種結構形式共同承受荷載,充分發(fā)揮梁受彎、拱受壓的結構性能,拱端的水平推力由拉桿承擔,使拱端支座不產(chǎn)生水平推力。拱與弦之間用豎桿聯(lián)結而成。系桿拱橋內(nèi)部為超靜定體系,外部則為靜定體系,因此不會對墩臺不均勻沉降產(chǎn)生影響。本橋型方案主橋景觀效果突出,但與30m跨徑引橋配合效果一般,施工難度較大且工期長,造價比普通梁橋要高,后期養(yǎng)護需定期更換豎桿等部件,維護費用較高。
1.3無背索豎琴式獨塔斜拉橋方案
主橋采用無背索豎琴式獨塔斜拉橋,孔徑布置為:70+35m,引橋采用30m跨徑現(xiàn)澆箱梁。本橋為兩跨連續(xù)剛構體系,塔梁墩固結。主梁采用鋼箱梁,梁高2.8m。索塔采用預應力混凝土箱形斷面,塔高65m,水平傾角65°,斜拉索共布置12根,單面平行布置。索塔基礎采用前后肢型式,鋼筋混凝土深基礎,直徑均為4m,深30m。主橋連續(xù)梁下橋墩采用花瓶墩,樁基礎。方案特點:無背索獨塔斜拉橋是一種造型新穎的橋梁結構型式,它打破了傳統(tǒng)直塔斜拉橋設計理念。該種橋型利用塔柱向一側(cè)傾斜來平衡另一側(cè)索的索力,不設背索,整體效果像一把豎琴,造型獨特、視覺沖擊力強,建成后必將成為該地區(qū)的標志性建筑。本橋型方案景觀效果突出,與引橋配合效果也較好,但施工難度較大且工期長,造價偏高,后期養(yǎng)護需定期更換斜拉索等部件,維護費用較高。
1.4主橋橋型方案比選
3個方案的綜合比較詳從方案比較表可以看出,無背索豎琴式獨塔斜拉橋造型別致,景觀效果最突出,但不足是施工難度大,工期長,造價高且后期維護難度大、費用高。下承式系桿拱橋方案主橋造型美觀,但與引橋配合效果一般,施工難度較大,工期長,造價高且后期維護難度大、費用高;相比之下,變截面連續(xù)梁橋方案不僅結構簡單,施工難度小,工期短,造價較低,而且其景觀效果可以通過優(yōu)化細部景觀設計得到提高。綜合以上因素,并結合地方相關意見,推薦主橋采用變截面連續(xù)梁橋方案。
2方案設計
2.1總體布置
全橋共分4聯(lián),左右分幅、對稱布置。橋跨組合方式為:3×30+(35+60+35)+3×30+2×30,共長377m,左右幅橋之間設1m空隙。
2.2上部結構
主橋上部結構采用變截面預應力混凝土箱梁斷面,單幅橋?qū)?8.5m。從左到右依次設置2.5m(人行道)+3.5m(非機動車道)+1.0m(機非分隔帶帶)+11.0m(機動車道)+0.5m(防撞護欄)。在人行道及機非分隔帶道板下預留了管線通道。主梁支點全高2.8m,跨中高1.7m。引橋采用等截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,梁高1.7m。主橋上部結構橫斷面。
2.3下部結構
橋墩采用柱式花瓶型墩,設整體式承臺,每個橋墩設置4根直徑為1.5m的樁基礎,橋臺采用肋板臺,
2.4結構計算
(1)上部結構計算采用橋梁綜合程序按照平面桿系理論,對箱梁進行內(nèi)力和應力分析計算。
(2)縱向計算按實際的橋面寬度,計算橫向車道數(shù)量,按車道荷載計算,根據(jù)規(guī)范橫向折減,考慮沖擊系數(shù)和1.15的橫向偏載系數(shù)。
(3)連續(xù)箱梁設計計算時考慮溫度梯度引起的效應,梁頂最大不均勻升溫25℃,梁頂最大不均勻降溫25℃。
(4)橋墩按集成剛度法進行水平力分配,鉆孔樁按摩擦樁設計,樁身內(nèi)力按m法計算。
(5)基礎不均勻沉降按1.0cm考慮,設計時按其最不利情況進行組合。
2.5橋梁細部景觀設計
本橋為城市跨線橋,對景觀要求較高。主橋推薦方案采用的變截面連續(xù)梁,線條流暢,上、下部結構比例協(xié)調(diào),與引橋30m現(xiàn)澆箱梁搭配相得益彰,同時下部結構橋墩采用花瓶型墩,既顯得沉穩(wěn)又賦予變化,橋下視覺效果通透,能與周圍環(huán)境相融合。除此之外,方案還考慮了橋面景觀設計。首先,在橋上左右幅機非分隔帶處分別設置一弧線拱小品,拱型簡潔明快,猶如一對展翅飛翔的鳥兒,為本橋增添了幾分生動。其次,人行道外側(cè)欄桿設計成弧線形,增強橋梁整體效果。同時加強橋上照明設計,在欄桿外側(cè)設置夜景照明燈柱,增強橋梁夜間景觀效果。
3施工期間保通措施
本橋跨越現(xiàn)狀長株高速公路,主橋、引橋采用搭設滿堂支架或門架現(xiàn)澆施工,為保障施工期間長株高速正常通行,必須做好保通措施。具體措施有:
(1)跨越長株高速段采用搭設門架現(xiàn)澆施工,在上部結構施工時需搭設防落物網(wǎng),防止施工器具、材料等掉落到長株高速上,影響車輛正常行駛;
(2)做好安全防護和安全告知措施,距離施工區(qū)域2km、1km設置施工標志,距離“前方2km施工預告標志”300m和200m位置處,分別設置80km/h、60km/h分級限速標志;
(3)在施工之前與交警和相關運營部門協(xié)調(diào)溝通,做好施工運營期間運營秩序的維護;
(4)建立好相關安全生產(chǎn)管理制度,配置相關的交通指揮人員和安全巡視人員,明確安全職責。