望枫桥预应力混凝土简支T型梁桥设计-土木工程毕业论文开题报告.doc

+ 本科毕业设计（论文）开题报告题目：望枫桥预应力混凝土简支T型梁桥设计学生姓名何馥良学号201308010228教学院系土木工程与建筑学院专业年级土木工程2013级指导教师李福海职称副教授单位西南交通大学开题报告的主要内容：1设计（论文）的选题意义及国内外研究现状。2主要研究内容。3拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性分析论证等）。4设计（论文）的预期结果（成果）。5设计（论文）的工作进度安排。基本要求：1用A4幅面纸打印或碳素墨水书写。2不少于3000字。望枫桥预应力简支T型梁桥设计1.选题意义及国内外研究现状1.1. 毕业设计选题意义为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路等），必须修建各种类型的桥梁和涵洞，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分，特别是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上一般说来桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的1020%而且随着公路等级的提高，其所占比例还会加大。1.2.国内外研究综现状1.2.1.国内研究现状目前预应力混凝土已经成为国内外土建工程最主要的一种结构材料，而且预应力技术已经扩大应用到型钢、砖、石、木等各种结构材料，并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。近年来我国在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了极大进步。近二三十年来，我国预应力混凝土桥梁发展很快，无论在桥型跨度以及施工方法与技术等方面都有突破性进展，不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。近20年来世界上各国的桥梁工作者致力寻求桥梁结构的功能与经济、美学的辩证统一，创造出不少典型桥例推动了桥梁工程的发展。随着科技的发展，新材料的开发和应用，在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前，我国桥梁建设正在与国际接轨，开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。预应力混凝土T形梁是一种简支T形梁结构，具有吊装轻，结构简单，受力明确、节省材料、施工简单、架设安装方便、跨越能力较大等优点，现在已被越来越多的桥梁建设所采用。近年来，随着我国高速公路建设的迅猛发展，预制预应力混凝土T形梁在我国高速公路建设中得到了广泛应用。1.2.2. 国外研究现状近年来，世界各国采用先简支后连续方法建造的预应力混凝土连续箱梁桥的数量不断增多，甚至在与钢结构桥梁的竞争中处于上风。美国目前的多箱式桥梁大多采用钢板一钢筋混凝土的组合结构。2.主要研究内容2.1.比选方案2.1.1.方案一：预应力混凝土简支T型梁桥本方案采用一跨20m预应力混凝土T型简支梁桥，桥梁全长160米，桥墩为重力式桥墩，桥台为U形桥台。 桥梁立面图图如图1所示，桥梁横断面图如图2所示=图1预应力混凝土简支T型梁桥立面图图2.预应力混凝土简支T型梁桥横截面图2.1.2.方案二：斜拉桥 本方案采用80m+80m对称斜拉桥，为了减轻桥身重量，梁采用等截面箱型梁。全桥总长160米。桥立面图如图3所示，桥横截面图如图4所示图3.斜拉桥立面图 图4.斜拉桥横截面图2.1.3.方案三：预应力混凝土连续箱型梁桥本方案采用50m+60m+50m连续梁构造，梁采用箱梁，总长160米。立面图和横截面图如图5，图6。图5.预应力混凝土连续箱型型梁桥立面图图6.预应力混凝土连续箱梁桥横截面图2.1.4.方案四：预应力混凝土简支箱型梁桥本方案采取4*40m简支箱型梁，全长160米，立面图和截面图如图7，图8所示图7.预应力混凝土简支箱型梁桥立面图图8.预应力混凝土简支箱型梁桥横截面图表 1.桥梁方案比较表方案方案一（820m）预应力混凝土T型简支梁桥方案二（80+80m）斜拉桥方案三(50m+60m+50m)预应力混凝土连续箱型梁桥方案四(440)预应力混凝土简支箱型梁桥全桥长/m160160160160适用性适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况；跨越能力较小，常用的经济合理跨径不超过20米，所以适用于跨径再20米以下的桥梁设计中。可以不受桥下地形条件限制或通航限制，用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。通常斜拉桥适用于大跨度桥梁设计。而且斜拉桥具有较强的抗风稳定性，适用于再风速较大的地区。由于其施工复杂，技术要求很高，常适用于工期比较长的工程桥梁。预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从40到200多m的中等跨径和大跨径的桥梁。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都能适应其环境适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况；跨越能力较小，常用的经济合理跨径不超过20米，所以适用于跨径再20米以下的桥梁设计中。可以不受桥下地形条件限制或通航限制，用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。安全性预应力混凝土T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点墩顶设置有滑动支座时，温度变化，混凝土收缩对上下部结构产生的超静定内力较小，有较好的抗震能力且桥具有较好的整体性，安全性好斜拉桥也属于连续桥的一种，具有良好的力学特性，具有很大的刚度和抗扭性能，结构简单，受力明确，节省材料，整体性好，伸缩缝少行车舒适，相比于连续箱梁桥，斜拉桥抗风能力更高。两跨或者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下载作用，是内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，节省材料，且刚度大，整体性能好，超载能力大，安全性大。箱梁内部空出来让桥身更轻，减少了桥墩的沉降，节约了材料。简支结构架设安装很方便，属于静定结构，受温差和地基沉降影响较小，受力明确抗震性能良好，有很高的使用价值，适用任何土质。美观性梁桥建筑简洁明快，流畅，线条美观，大方，与周围环境协调好，桥型比较美观。通体具有现代气质，美观大方。能与环境相融合。采用的对称斜拉索满足人类的对称审美观点。结构简单，一目了然，让人感觉很轻盈。跨度很大，让人感觉感到很雄伟。连续梁桥跨度合适，整体美观。由于连续梁整体性很好，看着像一个整体。侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方。梁桥建筑简洁明快，流畅，线条美观，大方，与周围环境协调好，桥型比较美观。通体具有现代气质，美观大方。能与环境相融合。经济性及缺点施工方便，养护工程量小，造价相对而言较低。适用于这个长度的桥梁。造价在这四种桥中最贵，并且后期队塔索的养护塔索花费比较大。由于跨度较小，没必要选择斜拉桥。而且施工技术要求较高，施工控制和拉索索力调整也很复杂。等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度。但处桥身处在具有粉砂土层出，有沉降，对连续梁桥影响较大。需要做加固处理，从而造价上看比简支梁桥略高。施工方便，就地取材，一般采用现浇，施工方便，造价较低。但是自重较大，而且后期比较难养护。 2.2.3.方案点评综上所述，虽然斜拉桥具有很高的抗风能力，但是造价太高不予采纳；修建桥地质具有粉砂地质条件，所以桥墩处容易发生沉降，尽管我们可以采取加固措施，但是难免的沉降会使连续梁桥内力发生较大变化，出于安全性考虑不予以采纳连续梁桥。简支箱梁桥跨度过大，成本就比简支T梁更高。所以，决定采用经济比较实惠能适应地质条件的方案一：预应力混凝土T型简支梁桥。3拟采用的研究思路(方法、技术路线、可行性分析论证等)3.1.研究方法与技术路线研究方法。在列出了一些列初拟的不同比选方案后，结合地形再进行跨径安排的细部调整，在保证桥梁的受力合理，施工可行后选优出设计方案。技术路线。将桥梁的布置拆开成为每个小部分，从立面、横截面布置，平面设计，桥梁体系，下部结构中的墩台、基础形式分别考虑最终确定出初拟方案。（1）进行孔径、跨径的拟定，桥面标高、基础底面的标高、桥面纵坡的确定，进而初拟出立面布置；（2）由结构体系、跨长因素、荷载等级、施工方法、美观要求等因素，初拟出桥跨结构横截面；（3）考虑桥梁会不会受到两岸地形的限制，是否修建曲线桥、斜桥，本次采用的直线桥；（4）考虑采用的体系，是采用梁式、拱式、钢架，还是组合体系里的T型钢架、梁拱组合体系、斜拉桥；（5）从实体、柱式、柔性排架桩、空心薄壁、轻型桥墩等桥墩中选出本桥的实用桥墩；从实体、框架式、轻型、组合式等桥台中比选出适合本桥的；（6）根据地质条件、水文情况、上部构造的受力要求、施工设备等条件来考虑采用明挖基础，桩基础，还是沉井基础。3.2.研究的可行性分析论证1、设计基本资料位，进而计算出顺利宣泄洪水所需的最小过水面积，用以初拟桥台的台口位置，结合造价、地形、欲采用的基础以及其埋置深度、过水面积和流速引起的冲刷、桥前壅水高度、周围建筑、农田安全等因素综合拟定可行的桥台台口位置，可落实孔径；根据拟出的总孔径、通航要求、地形和地质条件、水文情况、技术经济条件及美观要求、孔数、施工技术与机械设备、维修难易程度、施工工期等因素可实现布置分孔。（2）桥面标高、基础底面的标高、桥面纵坡。因本桥属于非通航河流，仅需考虑漂流物、流冰的阻塞及淤积，且允许的建筑高度富裕，故桥面标高可以适当奔放；取决于地基的地质条件和河流冲刷深度的基础底面标高，因本桥址河流冲刷程度小、冻结深度不明，风华程度尚可等地质条件的缘故，在本桥中统一采用将基础嵌入基岩中，使基础与基岩连成整体，符合公路桥涵地基与基础设计规范第三章对于桩基础的规定；出于有利于排水及桥梁处于平原地区，在已满足桥下通航净空的要求下，为减少桥头引道的土方量，从而节省成本等方面综合考虑，可将本桥的桥面纵坡被统一为2.5%（3）横断面布置。按照已规定的桥宽28m，结合公路工程技术标准中给出的不同等级行车道净宽技术标准，决定采用上、下行两座独立桥梁。有不同体系其受力特点不同的因素存在，同时结合跨径和施工方法等因素，本桥的拟定方案中许用有T形截面，中承式拱桥的箱形肋式截面及箱形截面。（4）桥梁体系。由于拱式体系的主要承重结构是拱肋，以承压为主，对地基要求高、施工复杂；钢架体系同样是施工复杂，且保养频繁；而组合体系需进行体系转换，结构相较而言会变得更加复杂，故本桥终采用梁式体系，采用预应力混凝土连续梁。（5）下部结构。综合考虑了本桥的桥位，跨径，漂流物，气候，受力等因素可优选多柱式桥墩；结合桥台本身承受来至桥跨结构传来的竖向力和水平力，台背的土压力，本桥可采用钢筋混凝土重力式U型桥台；结合工期，造价和施工时的安全与整座桥的安全性考虑，本桥可从各种基础中优选桩基础，从打入桩、钻孔灌注桩、管桩等桩基础中的钻孔灌注桩。4设计（论文）的预期结果4.1开题论证阶段（1）进行开题调研，收集与题目相关的资料，包括：规范、标准、图纸、实物图片等；（2）完成开题论证报告的编写（A4纸打印、装订）；（3）2万字符以上的与毕业设计题目相关的英文资料的翻译；（4）参加开题论证报告答辩。4.2扩大初步设计阶段完成方案设计，并进行多个方案比较，对优选方案修改完善，满足任务书和有关规范、标准等的要求，功能合理，使用方便，造型美观，有个性，有一定的创新。采用适当比例计算机绘制：平面图、立面图和剖面图等。4.3设计阶段（1）立面布置、各部位截面尺寸的拟定；（2）结构内力计算：确定结构计算图式，恒载内力计算，活载内力计算，结构次内力计算，内力组合，绘制内力包络图；（3）预应力、非预应力钢束估算、布置；（4）钢束预应力损失计算与组合；（5）配束后主梁内力计算与内力组合；（6）强度、应力及变形验算；（7）施工方法要点及注意事项；（8）绘制结构主要施工设计图（不少于16张A3图）；（9）编制设计计算说明书（不少于1.5万个汉字）。4.4要求（1）方案确定：方案确定必须有比较，优选方案必须突出其优点。（2）设计计算：要求结构计算的基本原理、方法、计算简图完全正确；思路清楚，运算正确；计算书完整、系统性强，书写工整、便于审核；图文并茂。（3）图纸绘制要求布图合理，清楚、完整、正确、规范地表达，符合结施图设计编制深度的要求。（4）除图纸外，其他资料一律用A4纸打印，具体要求见西南石油大学本科毕业设计（论文）撰写规范（2010年05月修订）。4.5设计（论文）的工作进度安排。学生本人的计划乃先完成外文文献的翻译，进行开题调研，以便更好的拓宽对桥梁的所知视野；然根据任务书的基本资料去进行桥型设计的方案比选，构成开题报告的编写；进而拟定尺寸，步入桥梁设计的正轨，进行结构内力的计算、内力组合，估束、布束、调束，计算各预应力的损失、次内力，验算截面强度、刚度；最后编制计算书，绘制设计图，以待答辩。表 2. 工作计划安排表序 号设计（论文）各阶段内容起止日期1接收毕业设计任务书2017.01.092开题调研、开题报告、桥梁设计方案比选2017.02.12 2017.02.26（2.5周）3专业英