大桥主桥施工图设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目： 大桥主桥施工图设计 课 题 类 别： 设计 R 论文 学 生 姓 名： 学 号： 班 级： 专业（全称）： 土木工程(桥梁工程)指 导 教 师： 一、本课题设计（研究）的目的：（1）熟悉桥梁设计的整个过程，加强对规范手册的了解和应用；（2）掌握桥梁的基本概念，增强综合运用各种所学知识的能力；（3）提高桥梁结构分析能力和运用电算能力，使用商业软件或者其他计算程序；（4）提高利用计算机辅助设计（CAD）水平；（5）培养独立解决实际问题的能力；（6）培养严肃认真，一丝不苟的学习态度和刻苦钻研，勇于创新的科学精神。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：2.1 梁桥2.1.1 预应力混凝土连续梁桥的现状：随着交通运输业特别是高等级公路的迅速发展,对行车平顺舒适提出了更高的要求，而多伸缩缝的悬臂梁和T型刚构桥均难以满足这个要求。超静定结构连续梁桥以其结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而得到了迅速的发展。普通钢筋混凝土连续梁桥的适用跨径在15-30米之间,当跨径进一步增大时，结构自重产生的弯矩迅速增大，混凝土开裂难以避免，于是预应力混凝土连续梁桥得到广泛的应用。近几十年来，连续梁结构体系已成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一，在40200m的范围内，与其他结构体系比较，常成为最佳桥型方案。国外，这种桥型的桥梁在整个预应力混凝土桥梁修建总数中，已从1948念的10%左右上升到目前的40%50%左右，可见它的强大生命力。国内，从70年代开始才采用这种桥型，起步虽较迟，但近年来开始迎头赶上，跨径已从开始的4070m发展到300m以上。2.1.2 预应力混凝土连续梁桥的发展趋势：连续体系梁桥属于超静定结构，在恒载和活载作用下，支点截面将产生负弯矩。由于负弯矩的存在抵消了部分跨中截面的正弯矩，使得跨中截面的弯矩减小，因而可 以减小建筑高度，提高了跨越能力。普通钢筋混凝土连续梁桥适应的跨径在15-30米之间，采用预应力混凝土连续梁时跨径可以进一步提高。当跨径在40-60米时，支点的负弯矩与跨中的正弯矩之差不大，可以采用等截面的形式。等截面连续梁桥可选用等跨和不等跨两种布置方式。等跨布置的跨径大小主要取决于经济分孔和施工的设备条件。高跨比一般为1/15-1/25，采用顶推施工时这个比值一般为1/12-1/17。当标准跨径较大时，有时为减少边跨正弯矩，将边跨跨径取小于中跨的结构布置，一般边跨与中跨跨长之比在 0.6-0.8 之间。等截面连续梁桥可以采用的施工方法有支架施工、逐孔架设、移动模架施工和顶推施工。当跨径进一步增大时，当主跨跨径接近或者大于 70m 时，由于支点截面的负弯矩将比跨中截面的正弯矩大很多，采用变截面的形式更符合受力要求，立面采用不等跨形式。但多于三跨的连续梁桥，除边跨外，其中间各跨一般采用等跨布置，以方便悬臂施工。对于多于两跨的连续梁桥，其边跨一般为中跨的0.6-0.8倍左右。当采用箱形截面的三跨连续梁时，边跨跨径甚至可减少至中跨的0.5-0.7。有时为了满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需增大中跨跨径时，可将边跨跨径设计成仅为中跨的0.5倍以下，在此情况下，端支点上将出现较大的负反力，故必需在该位置设置能抵抗拉力的支座或压重以消除负反力。支点截面的梁高一般取（1/16-1/18）L 不能小于 1/20L，跨中截面的梁高约为支点截面的 1/1.5-1/2.5 倍，变截面连续梁桥的施工方法主要有悬臂浇筑和悬臂拼装1。2.1.3 预应力混凝土连续梁桥的工程实例：湖南白沙大桥位于湖南省道 1831 线上的湖南益阳白沙大桥建成于 2002 年，主桥为四跨一联的预应力混凝土连续梁桥（50m+90m+150m+90m），桥全长 1584.0m。大桥桥面宽度为13m， 按汽-20、挂-100、人群荷载3.5 KN/m2 进行设计。白沙大桥主梁按两个“T”对称悬臂浇筑施工，0 号段长 500cm，其余 1-21 号梁段分段长为 5250cm+5300cm+11400cm，0 号、1 号梁段采用搭设托架浇筑完成，其余梁段采用挂篮悬浇。2.2 拱桥2.2.1 拱桥的现状：在我国公路桥梁系列中，拱桥作为一种古老的桥式以其跨越能力大、承载能力高、可用地方材料、造价经济、养护维修费用少、造型美观等特有的技术优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强。并且常盛不衰，不断发展的桥梁形式。虽然，近年来我国建造了不少具有世界级影响力的斜拉桥，悬索桥，但拱桥仍是我国大跨度桥梁中的主要桥型之一。2.2.2 拱桥的发展趋势：施工方法是大跨径拱桥最关键的技术。无支架施工是大跨径拱桥的发展方向。目前我国拱桥主要施工方法有：缆索吊装法、转体施工法、悬臂桁架法、刚性骨架和半刚性骨架法、拱架施工法。刚性骨架和半刚性骨架法：用型钢做成拱形骨架，围绕骨架浇注混凝土，形成拱圈。我国很少采用烈性骨架法，主要采用半刚性骨架，一般骨架合拢成拱后，分底、腹、顶板三层，自拱脚向拱顶浇注混凝土，为防止骨架失稳，需在拱顶区段压重，随混凝土浇注至拱顶区段而逐步卸载。万县长江大桥和邕宁邕江大桥，用半刚性骨架法施工，但其骨架角隅，加直径40cm的钢管，骨架合拢后，管内混凝土以加大骨架刚度。万县长江大桥采取了把每层混凝土分成6段，对称并同时浇筑，使骨架下挠均匀，避免了一般自拱脚向拱顶浇筑时反复变形较大、拱顶部位需压重及预拱度呈马鞍形等不利因素，是该法的一次重大改进。系杆拱、中承拱有较多采用的趋势：系杆拱由于是无推力结构，对墩台要求较低，整个桥型结构简便、轻巧，桥面视野开阔，广泛用于公路桥梁。在城市桥梁和平原地区通航河流上，中承拱往往颇受青睐。因为它可降低桥高，矢跨比大，可减少推力；桥面建筑高度小，可缩短桥长；造型美观，为城镇增添景色；造价也较低。目前发展趋势较快。钢管混凝土拱桥迅速发展：用钢管、或者钢管桁架架设成拱，在钢管内填充砼而形成的拱桥叫钢管砼拱桥。钢管混凝土作为钢混凝土组台材料的一种，一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用。提高了混凝土的抗压强度和延性，将钢材和混凝土有机组合起来。在施工方面钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，进度快，施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性，将这种结构用于以受压为主的拱桥是十分合理的。钢管混凝土的出现解决了拱桥材料和施工的两大难题。所以钢管混凝土拱桥目前在我国的发展势头迅猛。2.2.3 拱桥的工程实例丫髻沙大桥丫髻沙大桥是广州环城高速路西南环段跨越珠江主、副航道和丫髻沙岛的特大桥梁 。全长1084米，主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土系杆桁架拱桥，分跨为： 76m+360m+76m。边跨和主跨拱脚均固结于拱座，边跨设盆式橡胶支座，两边跨端部之间设钢绞线系杆，通过边跨半拱平衡水平推力。主拱肋采用悬链线无铰拱 ，矢高76.45m 矢跨比1/4.5。施工方法是在两岸平装钢管桁架，然后竖转至设计标高 ， 再平转合龙 ，竖转钢管桁架总质量为2058t，平转结构总质量为13685t 。 三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：3.1 桥梁概况拟建的青山界大桥位于怀化洪江大湾塘处。 桥梁原始依据及基本设计要求：(1) 桥位平面图、桥址断面图等原始资料；(2) 道路等级：一级公路；(3) 荷载标准：公路-I级，人群荷载3.5 KN/m2；(4) 桥面设置基本要求：双向四车道，两侧人行道净宽均为1m；(5) 地震烈度： VII度；(6) 桥面坡度：纵坡不大于3.5%，横坡1.5%。3.2 方案比选根据已有的水文地质资料，确定河床断面图、确定桥长、确定桥型、进行桥梁的分孔、桥梁横断面设计、上下部构造主要尺寸的拟订。根据设计任务要求，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，经初选后提出了150m下承式系杆拱桥、50m+50m+50m预应力混凝土连续箱梁桥两个比选桥型。按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较两个方案的优缺点。方案1. 150m下承式系杆拱桥怀化洪江大湾塘宽为150m，考虑景观及航运影响，主桥采用主跨150米一跨跨越运河。全桥布跨为：主桥为150米下承式系杆拱。主桥基础采用回旋钻机进行钻孔施工，现浇基础，主拱肋主梁均采用落地支架施工。图3.1 方案1 150m系杆拱桥方案2. 50m+50m+50m预应力混凝土连续箱梁桥本方案采用50+50+50米三跨等截面连续箱梁桥，主截面采用等截面箱梁。全桥连续，行车舒适；整体性好，利于抗震。采用满堂支架的施工方法，保证混凝土均能达到强度的要求，使主梁保持连续，这样保持了连续梁的无伸缩缝，行车平顺的优点。为满足通航条件，需要增加桥墩高度，在不改变桥梁纵坡的前提下，必须使桥梁的总长增加，从而加大投资。 跨径布置图车道布置：1m+0.5m+4x3.75m+0.5m+1m 截面布置图图3.2 方案2 50m+50m+50m连续梁桥方案比选表桥型150m单肋下承式系杆拱桥50m+50m+50m预应力混凝土连续梁桥适用性梁体为等截面形式，降低了桥面标高；施工工序多，且难度大全桥伸缩缝有四道，行车舒适；此桥考虑通航要求，跨径布置合理安全性施工阶段控制精度要求高；全桥后期运营维护要求高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，有较好的抗震能力美观性桥梁气势宏伟，非常符合运河桥梁景观建设方面的要求全桥梁线形简洁明快、流畅，与周围环境协调好，桥型美观经济型施工控制要求高，工序较复杂，受外界因素干扰大，整体费用较高满堂支架施工技术成熟，施工进程容易控制，整体费用较低比选后把50m+50m+50m三跨等截面连续箱梁桥作为主推荐设计方案，进行结构尺寸拟定。3.3 设计重点（1）方案比选（2）合理截面问题（3）施工过程连续梁桥的受力分析（4）连续梁桥恒载状态下的内力，位移计算（6）确定桥梁的预拱度（7）预应力混凝土配筋计算3.4 设计难点（1）结构尺寸的合理拟定（2）施工过程结构受力状态的正确模拟（3）每个阶段预应力筋的张拉及施工过程中的预应力损失（4）混凝土的收缩徐变（5）设计计算及其原理3.5 设计途径及技术路线（1）用桥梁计算软件Midas准确模拟整个施工过程及成桥状态（2）先计算成桥状态下的内力，确定所需的预应力的大小，钢筋的种类和布置的位置（3）在施工的每个阶段充分考虑混凝土的收缩徐变，预应力损失，温度应力等各方面的因素对成桥的影响（4）验算部分电算结果的正确性四、设计（研究）进度计划：（1）查阅资料、专业文献翻译（3周）；（2）收集资料、方案比选、推荐最有方案，完成开题报告（4 周）；（3）拟定结构尺寸，选取计算简图或内力计算（5周） ；其中包括：截面几何特性计算（4）内力计算或程序调试与基本数据准备（6 -8 周） ；其中包括：推荐方案上部结构内力计算，Madas软件计算（5）内力计算、作用效应组合和绘制包络图（8-10周）； 下部结构设计计算。（6）钢筋数量估算及布置（10-12周）； 其中包括：主钢筋的配筋计算；横向钢筋的配筋计算；顶层钢筋的配筋计算。（7）验算及计算书整理（12-14周）； 其中包括：强度验算；刚度验算；稳定性验算。（8）施工图绘制（15周）；（9）计算书、图纸修改、准备答辩（16周）；（10）毕业设计答辩（17 周）。五、参考文献：1 JTG B01-2003, 公路工程技术标准S. 北京：人民交通出版社，2004.2 JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范S. 北京：人民交通出版社，2004.3 CJTJ D61-2005, 公路圬工桥涵设计规范S. 北京：人民交通出版社，2005.4 JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S. 北京：人民交通出版社，2004.5 JTG D63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范S. 北京：人民交通出版社，20076 张建仁等. 结构设计原理M. 北京：人民交通出版社，2011.7 易建国. 桥梁计算示例丛书混凝土简支梁（板）桥M. 北京：人民交通出版社, 2006.8 周念先. 桥梁方案比选M. 上海：同济大学出版社, 1997.9 范立础. 预应力混凝土连续梁桥M. 北京：人民交通出版社，1996.10 邵旭东. 桥梁工程 M. 北京：人民交通出版社，201111 邵旭东. 桥梁设计百问M. 北京：人民交通出版社，200312 陈忠延. 土木工程专业毕业设