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武汉二七长江大桥引桥 0 毕业设计毕业设计( (论文论文) )开题报告开题报告 题目题目：武汉二七长江大桥引桥武汉二七长江大桥引桥 施工图设计施工图设计 课课 题题 类类 别：别： 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名：名：王志超王志超 学学号：号：200718030119200718030119 班班级：级：桥土桥土 0 07 7-01-01 班班 专业（全称专业（全称） ：土木工程专业（桥梁工程方向）：土木工程专业（桥梁工程方向） 指指 导导 教教 师：师：田仲初田仲初彭涛彭涛 20102010 年年 3 3 月月 武汉二七长江大桥引桥 1 1 1、本课题设计（研究）的目的：、本课题设计（研究）的目的： （1）掌握桥梁的基本概念，增强综合运用各种所学知识的能力； （2）培养学生分析问题和解决问题的独立工作能力； （3）提高桥梁结构分析能力和运用电算的能力，掌握一到两种商业软件对桥梁的计 算方法； （4）通过桥梁毕业设计,熟悉桥梁设计的整个过程，加强对规范手册的了解和应用； （5）提高计算绘图,查阅文献,使用桥梁规范和设计手册,填写技术文件,运用办公软 件等基本技能,树立正确的设计思想,逐步掌握设计原则,设计方法,设计步骤； （6）掌握设计的基本原则、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（CAD）等基本技能，为毕业后从事桥梁 技术工作打好基础； （7）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； （8）学习查阅外文文献并对其进行翻译； （9）熟悉论文的标准格式； （10 提高桥梁结构分析的分析能力和运用电算的能力，提高利用计算机辅助设计水 平，对利用大型商业软件解决工程实际问题有所了解和接触； （11）掌握各种桥型的区别； 武汉二七长江大桥引桥 2 2 2、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述） ： 2.12.1 梁桥概述梁桥概述 2.1.12.1.1 简支梁桥简支梁桥 简支梁桥是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥型。简支梁桥属于静定结构， 在竖向荷载作用下支点处只产生竖向反力没有水平推力，结构主要以受弯为主。简支梁 桥的优点在于它的受力和构造简单，在地基沉降，混凝土收缩徐变以及温度变化等因素 作用下在在结构内部不会产生次内力；但简支梁桥的跨越能力小，普通的钢筋混凝土简 支梁桥经济合理的跨径在 20 米以内，大于 20 米时，一般应采用预应力混凝土结构。目 前，我国已建成的预应力混凝土简支梁桥的最大跨径达到了 62 米，国外这类桥的最大 跨径达 76 米。但一般说来跨径超过 50 米后其经济性不佳。简支梁桥根据上部的结构形 式可以细分为简支板桥，简支肋梁桥。 2.1.1.1 简支板桥 简支板桥的优点是建筑高度小，适用于桥下净空受限制的桥梁，它的外形简单，制 作方便，既便于现场整体浇筑，又便于工厂成批的生产并且装配式的板桥构件质量小， 架设方便，但跨径小是其“软肋” 。 根据施工的方法简支板桥可以分为整体式简支板桥和装配式简支板桥。整体式的简 支板桥常用的跨径一般在 8 米以下，板厚和跨径的比值一般在 1/121/16 之间。实际 应用中其桥面跨度往往大于其跨径，在荷载作用下呈双向受力的状态，配筋时除配置纵 向受力钢筋外，还需根据计算配置横向的受力钢筋。主筋的直径不小于 10mm，间距不大 于 20cm，也不宜小于 7cm。分布钢筋直径不小于 8mm,间距不应大于 20cm，配筋的面积 一般不宜小于板的截面积的 0.1%。 装配式的简支板桥根据其截面形式可以分为实心板和空心板桥两种。实心板具有形 状简单，施工方便，建筑高度小等优点，跨径为 1.58m，板高在 0.16 到 0.36m 之间。 目前常用的桥面净空有净7 和净9 两种形式。空心板的常用跨径在 6 到 13m 之间， 板厚 0.40.8m，采用预应力空心板时跨径可以增大到 820m。 简支板桥由于其结构简单，受力明确，施工方便等优点在城市高架桥和高速公路小 跨径桥梁中应用广泛。 2.1.1.2 简支肋梁桥 简支肋梁桥具有受力明确，构造简单，施工方便等优点是中小跨径应用最广的桥型。 武汉二七长江大桥引桥 3 截面形式有 T 形，形和箱形。这类桥梁采用的主要施工的方法有整体现浇和预制装配 两种。 整体式简支肋梁桥具有整体性好，刚度大，易于形成各种复杂形状的优点，但其施 工速度慢，要耗费大量的支架模板，目前除弯、斜桥外，一般情况下采用较少。 装配式简支梁桥一般采用的截面形式有 T 形，形和箱形。其中 T 形截面的是目前 我国应用得最多的一种截面形式。T 形梁的翼板构成了桥梁的行车道板，同时它又是主 梁的受压翼缘，在预应力混凝土梁中，受拉的下翼缘部分做成加宽的马蹄形，以满足承 受预压应力和布置预应力钢筋的需要。 单片 T 形梁在运输的过程中和作为边梁时它的稳 定问题是我们需要特别注意的问题。在简支肋梁桥近年的应用中有一种小箱梁的截面形 式在高架桥中应用越来越多，它的优点在于它的抗弯抗扭性能良好，同时又比我们平常 所见的箱梁的自重小，对起重设备的要求不高，便于装配施工。 2.1.2 连续梁桥 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 1530 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 4060 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。 高跨比可取 1/151/25， 采用顶推施工时这个比值只能取 1/12 1/17。这一形式的连续梁桥，以等跨径布置为宜，也可产生不等跨径布置，取决于经 济分孔施工设备条件。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，由于支点截面的负弯矩将比跨中截面的正弯矩大很多，应采 用变截面的形式。支点截面的梁高一般取（1/161/18）L 不能小于 1/20L，跨中截面 的梁高约为支点截面的 1/1.51/2.5 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。 2.1.3 连续刚构体系桥 这种桥型是一种墩梁固结体系连续梁桥。受力特点：梁体连续，墩、梁、基础三者 固结为一个整体共同受力。恒载作用下，与连续梁的跨中弯矩和竖向位移基本一致采用 双肢薄壁墩时，墩顶的恒载弯矩较相同跨径的连续梁桥小。由于墩梁固结共同参与工作 使得由活载引起的跨中弯矩较连续梁小，因而跨径可以设计得比连续梁桥大些。 武汉二七长江大桥引桥 4 构造要点：主梁在纵桥向采用不等跨变截面布置，边跨和中跨的跨径的比值宜取在 0.50.692 之间。主梁采用箱型截面，支点截面的高垮比一般取 1/161/20，跨中截 面梁高通常为支点截面梁高的 1/2.51/3.5。 预应力混凝土连续刚构桥主要适用于高桥墩的情况。刚构桥属于高次超静定结构， 桥墩的水平抗推刚度过大，则因主梁的预应力张拉、收缩、徐变、温度变化等因素引起 的变形受到约束后，会产生较大的次内力，对桥墩也会产生较大的水平推力，对桥墩的 影响较大。因此，连续刚构桥桥墩的水平抗推刚度在满足桥梁施工运行稳定性要求的前 提下尽量减小。常采用的方式有双肢薄壁墩，单肢薄壁墩，V 形墩等形式。 梁桥的工程实例梁桥的工程实例 总的看来，梁式桥以其变化多样的构造形态和长久的生命力，在中小跨径桥梁的设 计中无疑为首选。下面简单展示几座现有工程实例。 1.1.1.1.洛阳黄河公路大桥洛阳黄河公路大桥 洛阳黄河公路大桥是跨越黄河的重要桥梁。 大桥位于黄河中下游交界处的河南 省洛阳 市北黄河孟津渡口和孟县之间。1974 年春，开始动工兴建，建设中时停时 建，于 1977 年 1 月 2 日建成，并胜利通车。大桥全长 3428.9 米，共有 69 孔，68 个桥墩，采用跨度为 50 米的预应力钢筋混凝土简支架架设桥面，桥面宽度为 11 米，行车道宽 9 米。它成为当时中国最长的公路桥。（见图一） 图一洛阳黄河公路大桥 武汉二七长江大桥引桥 5 2 2. .惠州大桥惠州大桥 大桥动工于 1986 年 7 月 8 日，竣工于 1989 年 5 月 30 日。长 1103.5 米，宽 2 0 米，其中两边人行道各 2.3 米，设计为个机动车道加个非机动车道。预应力 钢筋混凝土箱型变截面连续结构，最大跨度 124 米，荷载标准汽车 20 吨，挂车 1 00 吨。南桥头塑有“一帆风顺”桥标，南引桥是半径为 45 米是 8 跨单层圆环形， 长 188.5 米，面宽 18 米。（见图二） 图二惠州大桥 3 3. .湖南白沙大桥湖南白沙大桥 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 3.5kN/m.m 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 5*250cm+5*300cm+11*400cm，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。 （见图三） 武汉二七长江大桥引桥 6 图三 湖南白沙大桥 2 2、设计方案比选、设计方案比选 2 2.1.1 设计的技术标准设计的技术标准 谭家桥 （01 号桥） 桥位处地形平坦， 桥面设计标高与地面线标高的最大的差值为 25m； 适宜作为持力层的弱风化钠长岩层最大的埋深约为 18m， 其上的地层类型主要有碎石土、 砾石层、卵石层以及强风化的钠长岩层，总的来说地质条件良好；桥下无通航和通车要 求；设计的荷载标准为汽车荷载公路级，全桥宽度 24.00m（防撞栏杆 0.5m） 。 2.2.2 方案比选的原则方案比选的原则 桥梁设计的方案比选一般应从桥梁设计的基本原则着手： 1）安全性：这里的安全性是指保证桥梁自身在施工过程中、使用年限内的安全； 保证桥上、桥下的行人和车辆在施工和运营过程中的安全。前者是桥梁规划设计的重中 之重，是后者的必要条件和保障。 2）适用性：应从施工的难易程度，对设备条件的要求，行车的舒适性等方面对这 一指标进行比较。 3）美观要求：桥梁的设计不仅仅要满足安全性，技术性等的要求，还要尽可能的 是桥梁美观，使得桥梁与环境协调。 4）施工的难易程度 3.33.3 方案比选方案比选 比选方案主要采用预应力混凝土连续梁和连续刚构形式。根据安全、适用、 经济、美观的设计原则，初步拟定了三个方案。 2.2.1 方案一：连续梁桥（1042m） 武汉二七长江大桥引桥 7 图 2.2.1 1042m 连续箱梁桥立面图 图 2.2.2 1042m 连续箱梁桥截面面图 2.2.2 方案二：八跨等截面 T 梁桥 上部构造采用 8x52.5 变截面 T 梁桥,梁高为 2.6 米。 武汉二七长江大桥引桥 8 图 2.2.3 1042mT 梁桥立面图 图 2.2.4 1042mT 梁桥截面面图 武汉二七长江大桥引桥 9 2.2.3 方案三：连续梁桥（670m） 上部构造采用670m变截面连续箱桥，箱梁采用单箱单室截面，截面梁为3.8米。 图 2.2.5 670m 连续梁桥梁桥立面图 图 2.2.6 670m 连续梁桥梁桥截面图 难易方面方案一的难度最大， 对施工单位的要求最高， 方案二、 三施工简单且快速。 综上所述，方案三优势明显，是我这次设计中的推荐方案。 2.3 方案比较 武汉二七长江大桥引桥 10 表表表表 2-3-12-3-12-3-12-3-1 方案比选表方案比选表方案比选表方案比选表 桥型方案连续梁（1042m） (第一方案) （852.5）T 梁桥(第 二方案) （670）跨等截面连续梁桥 (第三方案) 经济性成本较低上部结构采用简明的 T 梁结构， 易于预制安装， 模板少，造价低；成本 较低。 经济费用相对较大；悬臂拼 接施工的技术已经成熟，施 工速度快；要求施工单位具 备相应的机械设备。 安全性采用移动模架的 施工方法；能安全 建成，质量可靠， 全桥后期营运养 护费用少；行车舒 适。 采用移动模架的施工方 法；能安全建成，质量 可靠，全桥后期营运养 护费用少；行车舒适。 全桥跨度适中，采用熟练的 悬臂施工技术能安全的建 成，但在施工过程中需大量 大型机械设备，质量可靠， 工期较短；全桥后期营运养 护费用少；行车平顺舒适。 美观性线性流畅，美观线条简洁，明了线条简洁，明了 适用性下部结构施工量 大。跨越能力小， 安全可靠；运营养 护成本较低 行车舒适性差跨越能力强，在平原地区使 用可以减少下部结构工程。 3 设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段） ： 3.1 设计重点 本次设计由于桥位处的地质条件良好， 主要考虑的是施工的难易程度， 我一直试图 寻找一种施工简单，同时又能满足跨径要求的梁桥形式。 3 3.2.2 设计难点设计难点 第一次做一座桥梁的设计，碰到了几个难题： （1）合理截面问题（截面的形式；主梁高度；板厚） ； （2）跨径的布置； （3）桥台的选择； （4）方案比选； （5）施工图的绘制（施工图的绘制比例，绘制的断面图） 。 武汉二七长江大桥引桥 11 3 3.3.3 拟采用的途径拟采用的途径 方案确定的阶段碰到的难题我主要采用了如下几个途径进行解决：1）参考已建桥 梁的资料、桥梁工程方面的书籍，如截面设计的问题我主要参考了邵旭东主编的桥梁 工程 【4】 ，邵旭东主编桥梁设计百问 【5】 ，陈家洲大桥的设计图，铁路坡大桥的设计 图；2）查阅相关的规范手册，方案确定阶段我查阅的相关规范有公路工程技术标准 【6】 ， 公路桥涵设计通用规范 【7】 ，公路桥涵设计手册墩台与基础 【8】 ；3）参考了相关的论文 文献，如曾江大桥方案设计比选 【9】 ；龙盘特大桥方案设计比选与研究 【10】 。 武汉二七长江大桥引桥 12 4 4、设计（研究）进度计划：、设计（研究）进度计划： 毕业设计计划安排如下： 4.1 第一阶段 第 1 周第 3 周 （1）熟悉毕业设计的任务和要求； （2）调研； （3）撰写开题报告； （4）准备好上机条件。 4.2 第二阶段 第 3 周第 5 周 （1）收集资料； （2）方案比选； （3）拟订推荐方案的结构尺寸； （4）交比选方案报告； （5）交方案图纸。 4.3 第三阶段 第 5 周第 9 周 （1）推荐方案上部结构设计计算； （2）电算。 4.4 第四阶段 第 10 周第 11 周 配筋计算。其中包括：主钢筋的配筋计算；钝角处钢筋的配筋计算；横向 钢筋的配筋计算；顶层钢筋的配筋计算。 4.5 第五阶段 第 11 周第 12 周 （1）强度验算； （2）刚度验算； （3）稳定性验算。 4.6 第六阶段 第 12 周第 13 周 下部结构设计计算。其中包括：桥墩的设计计算；桥台的设计计算；基础 的设计计算。 4.7 第七阶段 第 13 周第 15 周 绘制施工图。 4.8 第八阶段 第 16 周 专业文献翻译。 4.9 第九阶段 第 17 周 （1）整理资料； （2）汇总成果； （3）准备答辩。 4.10 第十阶段 第 17 周 答辩 武汉二七长江大桥引桥 13 5 5、参考文献：、参考文献： 1