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沈丘沙河大桥施工组织设计

沈丘沙河大桥施工组织设计

本课题名称为“沈丘沙河大桥施工组织设计”,该工程位于河南沈丘县境内,含引道路线设计长240米,其中东西引道110米,桥梁130米。桥梁宽20.5米,组成为:0.3米(栏杆)+1.95米(人行道)+2×8米(行车道)+1.95米(人行道)+0.3米(栏杆)。

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详细描述

沈丘沙河大桥施工组织设计
一、本课题的主要工作内容
(一)课题名称及其概况
本课题名称为“沈丘沙河大桥施工组织设计”,该工程位于河南沈丘县境内,含引道路线设计长240米,其中东西引道110米,桥梁130米。桥梁宽20.5米,组成为:0.3米(栏杆)+1.95米(人行道)+2×8米(行车道)+1.95米(人行道)+0.3米(栏杆)。
(二)设计(研究)的重点与难点,拟采用的途径(研究手段)
 1.设计步骤   
 1.1根据给定的毕业设计任务书和平面图路况基本情况,通过比较各种桥型的结构特点、受力特点以及根据现行公路桥梁设计规范,确定桥梁总跨径、桥孔分孔,初拟桥梁图示、基础以及墩台的形式、桥梁横断面尺寸的设计、上下部构造主要尺寸的拟订,得出1-2套可行方案。对基本尺寸的选择进行探究(包括梁高、边跨与中跨比值等参数)、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。根据设计任务要求,参阅各种文献资料,依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件,桥梁东西走向,桥台两边接道路,主桥与之字河斜交,角度为13°。桥面宽度20.5m,双向8车道,人行道宽度2×1.95m。桥梁总长130m,西引桥长54m,东引桥长56m,结构均为小跨径的连续板梁。引桥板梁分两幅,均为现浇实心板,板厚0.5m,中间设1㎝的缝;桥外立面具有古典式现代风格的桥梁造型。
1.2 技术设计标准  
    1)荷载等级:公路—Ⅱ级荷载; 
2)设计洪水频率:1/100; 
3)设计安全等级:二级; 
4)环境类别:Ⅱ级; 
5)计算行车速度:60km/h;
6)公路等级:公路—Ⅱ级,二车道。
    1.3  计算阶段
(1)确定计算图式
(2)内力计算
a)恒载内力计算 
b)活载内力计算 
c)附加内力计算 
d)结构次内力计算
(3)内力组合,包括承载能力极限状态和正常使用极限状态
(4)配筋设计
(5)应力验算
(6)强度验算
    1.4下部结构的设计
    1.5施工图绘制
    1.6设计计算书的编写阶段
2  设计重点
(1)上部结构尺寸的确定; 
(2)利用桥梁电算程序计算主梁截面特性; 
(3)主梁内力的计算; 
(4)配筋计算以及钢筋的布置; 
(5)施工图的绘制
3  拟采用途径:
 (1)用桥梁计算软件桥梁博士准确模拟整个施工过程及成桥状态 先计算成桥状态下包括二期恒载的内力,确定所需的预应力的大 小、预应力钢筋的种类和布置位置,并通过手算和电算的对比,确定合适的状态。
 (2)在施工的每一个阶段,充分考虑混凝土的收缩徐变、预应力的损失、
温度应立即支座的沉降等各方面的因素对成桥的影响。 
二、文献综述
(一)引言
随着我国基本建设飞速发展及社会主义市场经济体制和法制建设的不断完善,施工组织设计的编制与审核越来越重要。我国公路建设近年来发展迅速,桥梁设计由初期中、小桥到大型斜拉桥、悬索桥,结构体系和施工工艺都有很大发展,大跨径梁桥、吊桥、斜拉桥的设计、施工水平不断提高,但中等跨径桥梁的设计、施工水平发展相对缓慢,结构形式仍然以简支空心板和简支T梁为主,一些中小跨径大桥采用先简支后连续箱梁和支架现浇连续梁。简支梁桥设计、施工简便,工期短。但桥面伸缩缝较多,行车条件差;跨中弯矩大而墩顶弯矩为零,结构受力不合理;梁高仅受跨中截面弯矩控制,其它截面材料不能得到充分利用同时伴随着全球交通业的快速发展,桥梁建造业也随之迅速发展。新的桥梁结构
形式不断地被创造和应用。通过科研单位,设计单位和施工单位的共同努力,这些新型结构桥梁的设计及施工工艺正在不断完善。就目前来说,桥梁设计方面的问题相对较易得到解决,但施工阶段和混凝土生成过程方面是和整个工程质量管理体系的落实、完善分不开的,必须从施工人员素质、 技术、工艺上等各方面提高。
(二)本课题设计(研究)的目的:
  (1)通过毕业设计系统地巩固基本理论知识和专业知识,能综合运用所学课程自主创新,培养学生分析问题和解决问题的能力; 
   (2)掌握设计原则、设计方法、步骤,提高计算、绘图、查阅文献、使用桥梁规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能,从而深入了解公路预应力混凝土桥梁在桥式方案比选、结构计算及施工架设等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容和要求,为毕业后从事桥梁技术工作打好基础; 
   (3) 通过桥梁毕业设计,使大家运用所学的课程知识,系统地训练和分析,以便掌握桥梁的基本理论,基本知识,基本的计算方法; 
   (4) 通过桥梁毕业设计,不断提高计算、绘图,查阅文献(包括外文文献),使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能,了解生产设计的主要内容和要求,掌握设计原则、设计方法、设计步骤;
 (三)桥梁的认识
  1.连续梁桥的特点
    两跨或两跨以上连续的梁桥,属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下,产生的支点负弯矩,对跨中正弯矩有卸载的作用,使内力状态比较均匀合理,因而梁高可以减小,由此可以增大桥下净空,节省材料,且刚度大,整体性好,超载能力大,安全度大,桥面伸缩缝少,并且因为跨中截面的弯矩减小,使得桥跨可以增大。连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构,预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式,它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点,在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。而横张预应力混凝土技术在T型梁、箱型梁、空心板桥三座常规跨径简支梁桥中的应用,取得了明显的技术经济效益。为拓宽横张预应力技术的应用范围,将其应用到更大跨度的连续梁桥中就显得尤为必要了。
  2.预应力混凝土梁桥
   预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种,它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟,施工质量和施工工期能得到控制,成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m以内,上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。
   预应力混凝土桥梁有强大的竞争能力,主要的因素有:
  (1)预应力混凝土充分发挥了高强材料的特性,具有可靠的强度,刚度及抗裂性能。结构在车辆运行中噪音小,维修工作量少。
  (2)预应力混凝土桥梁的施工方法已达到很先进的水平,现代化技术的应用已使它的施工周期大大缩短,显示出巨大经济效益。
  (3)预应力混凝土桥梁适用于各种结构体系,而且还在不断创新出体现预应力技术特点的新型结构体系。
  (4)预应力混凝土桥梁可充分利用材料可塑的特点,在建筑上有丰富、多采的表现潜力。
   3.预应力混凝土连续梁桥
3.1连续梁桥简介
两跨或两跨以上连续的梁桥,属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下,产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用,使内力状态比较均匀合理,因而梁高可以减小,由此可以增大桥下净空,节省材料,且刚度大,整体性好,超载能力大,安全度大,桥面伸缩缝少,并且因为跨中截面的弯矩减小,使得桥跨可以增大。
  3.2简支转连续桥发展
   简支转连续梁桥作为一种特殊的连续梁桥,综合了简支梁桥与连续梁桥的优点,具有造价低、整体性好、桥面接缝少、工期短等优点,已在高速公路上广泛使用。近年来,由于预应力体系的不断更新,新技术的应用,新的施工工艺的完善,吊装能力的不断提高,使得简支转连续梁桥更经济适用。该结构较之于简支梁桥具有变形小、刚度大、伸缩缝少、行车平顺等特点,能适应高速公路的行车要求,而且桥墩上由两排支座减少为一排,结构中的钢束数基本相当;较之于现浇连续梁具有受力明确,受混凝土收缩徐变、支座沉陷等影响较小的特点,施工简便,不需搭脚手架,施工质量容易控制,而且可以不阻断桥下交通。其主梁可以在下部结构施工的同时进行预制、成批生产,缩短施工周期,有效提高建桥速度。因此,简支转连续施工的桥梁在高速公路中等跨径的桥梁中得到了广泛的应用,其结构的合理性和施工的快速已得到工程界的认可。
  随着高等级公路的迅速发展,大量中等跨径的预应力混凝土连续梁桥方案常常作为优胜方案而被采用。为了适应中等跨径长桥的建设需要,出现了全跨径长度的梁或板的预制构件,形成了将整跨梁或板架设于支座就位后“拼装"成连续梁的逐孔施工方法。这种整跨梁预制、架设就位后,在支座处通过现浇接头、待混凝土强度达到规定值后张拉预应力实现结构连续的施工方法,即是我们常说的“先简支后连续施工方法。为了与常规的施工方法形成的连续梁结构体系区分开来,我们把这种施工方法形成的结构体系称为“先简支后连续结构体系。随着中等跨径桥梁建设的需要,和先简支后连续施工方法所固有的优点,因而受到了设计者和施工者的欢迎。
  3.3先简支后连续梁桥
   采用预制装配施工的连续梁桥,同其它体系的桥梁相比,先简支后连续结构体系在实际工程中它具有许多优点:
  (1)由于采用预制构件,因而可以在预制场内批量生产,这样则便于统一生产管理并严格控制预制构件的尺寸。采用标准构件时更有利于技术操作、提高预制速度、节省模板费用。
  (2)由于在下部结构施工的同时便可进行上部构件的预制,因而节省了施工时间,加快了施工速度,有利于提高经济效益。
  (3)整片梁的吊装就位仅需要吊装设备,简支梁的预应力筋张拉可在工厂进行,而负弯矩的布置或张拉可在梁上进行,因而减少了旌工设备,又可避免造成地面障碍,在拥挤的市区或风景区以及城市立交桥等一些要求旌工中不能中断交通的工程中特别适用。
  (4)避免采用大量的脚手架,可保护环境,节省费用。
  (5)同其它方法施工的连续梁一样,这种方法施工形成的连续梁同样具有刚度大、收缩缝少、变形小的优点,可提高车速,使行车舒适。
  (6)由于是在工厂预制,首期预应力的张拉至浇筑接缝、后连续预应力的张拉时己有相当的龄期,因而减少了混凝土的收缩、徐变对结构体系的影响,而简支梁的预应力筋对结构不产生次力矩,可使结构设计简便。
  (7)基础沉降对结构的影响小。由于这种结构体系是梁的恒载按简支梁传力,而仅仅是活载和二期恒载(桥面铺装、栏杆、安全带)是按连续梁结构传力,因而结构的受力性能优越,适合于软土上的建设。
近几年国内所修建的高等级公路的大、中桥几乎都是采用此方法施工的。在交通运输工程事业蓬勃发展的今天,推广此方法必将收到良好的经济和社会效益,也使标准化桥梁设计前进了一大步。
3.4箱梁的优点
我国公路建设近年来发展迅速,大跨径梁桥、吊桥、斜拉桥的设计、施工水平不断提高,但中等跨径桥梁的设计、施工水平发展相对缓慢,结构形式仍然以简支空心板和简支T梁为主,一些中小跨径大桥采用先简支后连续箱梁和支架现浇连续梁。简支梁桥设计、施工简便,工期短。但桥面伸缩缝较多,行车条件差;跨中弯矩大而墩顶弯矩为零,结构受力不合理;梁高仅受跨中截面弯矩控制,其它截面材料不能得到充分利用。目前,在中小跨径桥梁的设计和施工中多采用先简支后连续箱梁和支架现浇连续梁,但这两种形式都有一定的不足。装配式连续梁桥是将预制梁与现浇梁相结合的全新结构形式,这种结构形式综合了其他两种形式的优点,弥补了它们的不足,是中等跨径梁桥设计与施工的新理念、新方法。 简支箱形截面梁以其优良的力学特性-具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单,受力明确、节省材料、架设安装方便,跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。建筑高度较低,易保养和维护,桥下视觉效果好。受力明确等截面形式,可大量节省模板,加快建桥进度,简易经济。构造简单,线形简洁美观桥梁的上、下部可平行施工,使工期大大缩短;无需在高空进行构件制作,质量以控制,可在一处成批生产,从而降低成本。适用于对桥下视觉有要求的工程,适用于各种地质情况;用于对工期紧的工程;对通航无过高要求的工程。
三、本课题的工作方案
(一)根据任务书中的时间进度安排制定以下详细的工作步骤:
1.完成开题报告并交指导老师审阅
 (1)熟悉施工图纸;收集相关的规范、文献资料;
 (2)按照任务书要求编写开题报告。
   2,.拟定具体方案,结构尺寸,内力计算。
   3.钢筋配置
   4.验算以及数据的整理。
   5.绘制施工图,包络图。
   6.编写设计说明书。
(二)本工程的方案流程图见下图:

四、预期成果
1、施工组织设计书1份(A4打印,标准装订文件);
2、施工进度计划图(A3打印,网络图和横道图各1张);
3、主体工程施工阶段平面布置图1张(A3打印,比例1:200)
4、脚手架安全计算书、部分工程量计算书1份;
五、课题进度安排
序号 进 度 安 排 要 求 起止时间
(周次月日)
备   注
1 毕业实习、课题调研、资料收集,熟悉和审核施工图纸。 1~5周
(2015.12.23-2016.2.29)
 
2 完成开题报告,编写工程概况,确定施工部署。 6周
(3.14-3.20)
 
完成开题报告,交指导教师审阅
  计算主要分部分项工程的工程量 7周
(3.21-3.27)
完成工程量计算书
3 确定临时性生活、生产设施,编制施工准备工作计划及各种资源需要量计划 8
(3.28-4.3)
 
4 编写主要分部分项工程施工方法,目标保证措施。 9~10周
(4.4-4.17)
期中检查
5 脚手架安全计算,编写专项施工方案 11周
(4.18-4.24)
 
6 施工平面布置图设计;绘制施工平面布置图、绘制施工进度计划图 12~13周
(4.25-5.8)
初稿审核,修改
7 毕业设计成果排版、打印、装订并准备答辩 14周
(5.9-5.14)
格式审查,修改,成果评阅

六、主要参考文献
[1] 中华人民共和国行业标准,建筑施工组织设计规范.(GB/T 50502—2009)[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 中华人民共和国行业标准,混凝土结构工程施工规范.(GB 50666—2011)[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
[3] 中华人民共和国行业标准,建筑工程施工质量验收统一标准.(GB50300-2013)[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[4] 中华人民共和国行业标准,建设工程劳动定额(建筑工程).LDT72.1-11-2008[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[5] 中华人民共和国行业标准,《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.
[6] 沈蒲生,土木工程专业毕业设计指南(桥梁工程)[M]. 北京:人民交通出版社, 2002
[7] 徐岳,预应力混凝土连续梁桥设计 [M]. 北京:人民交通出版社,2000.
[8] 叶见曙,结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2005.
[9] 其他有关法规、规范、教材与资料.

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