开题报告 -杨桃林6-10.pdf

毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 题目题目： 小林子冲桥施工图设计小林子冲桥施工图设计 课课 题题 类类 别：别： 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名：名： 杨桃林杨桃林 学学 号：号： 200818020121200818020121 班班 级：级： 桥梁桥梁 08010801 班班 专业（全称） ：专业（全称） ： 土木工程土木工程( (桥梁桥梁工程工程方向方向) ) 指指 导导 教教 师：师： 郝海霞郝海霞 20122012 年年 3 3 月月 一、本课题设计（研究）的目的： 1. 通过设计，使学生能综合运用所学课程，系统地巩固基本理论和专业知识； 2. 培养分析问题和解决问题的独立工作能力； 3. 提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术及计算机辅助设计计 算等基本技能，使学生了解生产设计的主要内容和要求； 4. 掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法和步骤； 5. 树立正确性设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风， 为桥梁建设事业服务。 二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述） 1。文献综述 1。1 桥梁的发展大致经历了以下三次飞跃： （1）19 世纪中叶钢材的出现，随后又出现高强度钢材，使得桥梁工程的发展获得了 第一次飞跃，跨径不断加大。 （2）20 世纪初，钢筋混泥土的应用以及 30 年代兴起的预应力混泥土技术，使得桥 梁获得了廉价、耐用、且刚度和承载力均很大的建筑材料，从而推动桥梁的发展发生 第二次飞跃。 （3）20 世纪 50 年代以后，随着计算机技术和有限元技术的迅速发展，使得人们能 够方便的完成过去不可能完成的大规模结构计算，这使桥梁工程的发展获得了第三次 飞跃。 1.2 梁桥的发展概况 梁式桥是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从 20m 直到 300m 之间。常用的 梁式桥形式有： 按结构体系分为：简支梁、悬臂梁、连续梁、T 型刚构、连续刚构等； 按截面型式分为：T 型梁、箱型梁（或槽型梁） 、衍架梁等。 1.简支 T 型梁桥 目前 T 形梁很少采用钢筋混凝土结构， 从 16m 到 50m 跨径， 都是采用预制拼装后 张法预应力混凝土 T 形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。 预应力混凝土 T 形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能 力较大等优点。其最大跨径以不超过 50m 为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济 上都不合理了。大于 50m 跨径以选择箱形截面为宜。 其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：高标号混凝土；T 形梁的翼缘板 加宽；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头 和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续” 结构。 2.连续箱形梁桥 箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。 因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；箱 梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；箱梁容许有最大细长 度；同 T 形梁相比徐变变形较小；并且它具有桥面接缝少、行车舒适、梁高小、刚度 大、整体性强，外形美观，便于养护等优点。 连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降 低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：支架就地现浇、预 制拼装（可以整孔、分段串联） 、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。常用悬臂 施工进行施工。悬臂施工是以桥墩为中心向两岸对称的，逐节悬臂接长的施工方法。 悬臂法的施工程序为：0 号块施工梁墩临时固结施工浇筑梁端混凝土结构体系 转换合龙段施工及施工控制。在以上程序中，挂篮的设计及结构体系转换是最关键 的两个步骤。 由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁 桥较多。中等跨径的预应力连续箱梁，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道 路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。 其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土 4060 号；随着建筑材料和预 应力技术发展，其跨径增大。大跨径连续箱粱要采用大吨位支座。 3.T 形刚构桥 将悬臂梁桥的墩柱与梁体固结后便形成了带挂梁或带铰的结构，是具有悬臂手里 特点的梁式桥。与简支梁桥相比较，T 形刚构桥具有较大的跨越能力，是我国 20 世纪 70-80 年代修建较多的一种桥型，非常适合悬臂施工方法。 T 型梁为主要承重结构的梁式桥。在桥上荷载作用产生正弯矩时，梁作成这样上 大下小的 T 形并在下缘配筋便充分利用了混凝土的抗压强度大和钢筋的高抗拉强度进 而比矩形梁桥节省了材料，减轻了自重。但其不适于荷载作用会产生较大负弯矩的情 况且抗扭刚度稳定性皆箱型梁桥低。 长期实践证明：T 构带挂梁的桥梁在混凝土的长期收缩徐变作用下和汽车荷载的 冲击力作用下，T 构悬臂端会发生下挠，而导致悬臂端与挂梁之间易形成折角，增大 冲击作用，使伸缩缝的处理和养护比较困难；在 T 构带铰的桥梁中，由于铰的存在， 使铰的左右两侧主梁变形不一致，难于调整，引起行车不通顺；施工过程中有时好还 需要迫合龙；加上剪力铰的构造与计算图式中的理想铰尚存在差异，难于准确的计算 出各种因素差生是次内力。因此，带挂梁和带铰的 T 形刚构目前均已很少使用。 4.连续刚构桥 连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。连续刚构可以 多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系。一联内无缝，改 善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯 矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了 T 形刚构和连续梁的优点。 连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减 小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏 压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。 当桥墩较矮时，这种桥型受到限制。我国的预应力混凝土连续刚构桥，几乎都采用悬 臂浇筑法施工。一般采用 5060 号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。 1.3 拱桥 石拱桥由于自重大，在料加工费时费工，大跨石拱桥修建较少。山区道路上的中、 小桥涵，因地制宜，采用石拱桥（涵）还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱 拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。 钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥，但因为钢筋混凝土拱桥造价低， 养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别是崇山峻岭的我国西南地区。 常用的拱桥施工方法有转体法，悬臂法和塔架斜拉索法。转体法包括平面转体，竖 向转体，平竖结合转体。转体法施工是将整个拱圈分为两个半跨，分别在河的两岸利 用地形或简单的支架灌注或预制装配形成半拱。然后利用动力装置将两个半拱转动至 桥轴线位置上或设计标高合龙成拱。 转体法施工可以减少大量的高空作业和临时支架， 可以减少对交通的影响，施工安全，质量可靠，具有明显技术和经济优势的桥梁施工 方法。 我国钢筋混凝土拱桥将向这拱圈轻型化，长大化以及施工方法多样化方向发展。 1.4 斜拉桥 我国斜拉桥的主梁形式：混凝土以箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极 钢箱为主，也有边箱中板式。现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混 凝土塔为主。塔型有 H 形、倒 Y 形、A 形、钻石形等。 斜拉桥的钢索采用自锚或地锚体系。目前也开始出现自锚和部分地锚相结合的斜 拉桥，地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中，可以使斜拉桥的跨径布置更能结 合地形条件，灵活多样，节省费用。 斜拉桥的施工方法：混凝土斜拉桥主要采用悬臂浇筑和预制拼装；钢箱和混合梁 斜位桥的钢箱采用正交异性板，工厂焊接成段，现场吊装架设。 斜拉桥发展趋势：跨径不断增大；结构类型多样化、不断趋于轻型化；从初期的 钢斜拉桥，发展为混凝土梁、结合梁和混合式斜拉桥；要加强斜拉索防腐保护的研究； 并注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。 1.5 悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一。在我国，悬索桥普遍采用钢箱作为加劲 梁。但有研究认为，采用正交异性板钢箱作为加劲梁，梁高矮，如同机翼一样，空气 动力性能好，横向阻力小，大大减小了塔的横向力；抗扭刚度大，顶板直接作桥面板， 恒载轻，主缆截面可以减小，从而降低用钢量和造价。 塔的材料，以钢筋混凝土为主，基础多为钻孔桩或沉井。锚碇一般以重力式和地 锚为主，少数地质条件好的采用了隧道锚。深水锚碇往往采用沉井或地下连续墙。悬 索桥结合地形、地质、水文可采用单跨悬吊、双跨不对称悬吊和三跨悬吊（简支和连 续体系） 。主缆的施工方法：空中纺线法（AS） ；索股法（PWS） 。 今后我国还会修建更大跨径的悬索桥：一般加劲梁仍用钢箱；塔、锚用混凝土， 但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加、悬索桥风动稳定性及钢箱梁桥面铺装 材料、钢箱除锈、清洁、铺装的粘结以及施工工艺等加大研究力度。 三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段） ： 1设计的重点与难点 重点： （1） 成桥状态下的结构分析； （2） 截面的钢筋配置； （3） 施工过程结构内力和位移的计算。 难点： （1） 结构尺寸的合理拟定； （2） 施工工艺的选择 （3） 施工过程结构受力状态的正确模拟。 2、拟采用的途径 设计手段: （1） 正确使用桥梁计算软件（Brcad、Midas、桥梁博士等） ； （2） 收集参考图（标准图、设计图） ； （3） 正确使用规范和手册。 技术路线： （1） 合理选择桥型，正确拟定结构尺寸； （2） 根据桥型特点和施工条件，设计合理的施工方案； （3） 用桥梁设计软件准确计算整个施工过程及成桥状态的受力； （4） 在施工的每一个阶段，充分考虑混凝土的收缩徐变、临时荷载等因素 对成桥的影响； （5） 计算活载和荷载组合，合理配置钢筋； 3、方案比选： 经参阅各种文献资料，从多方面考虑，准备拟定 3 个方案，分别是 350m 三跨 预应力混凝土简支梁桥、350m 三跨等截面预应力混凝土连续梁桥、主跨 39m 箱形 截面中承式拱桥。分别综述如下： 方案一：预应力混凝土简支梁桥 简支箱型板桥是静定结构，构造简单，内力不受基础不均匀沉降等附加变形影响， 对基础要求较低,设计计算方便，跨径不大。各梁受力较为独立。行车舒适，构造简单， 线形简洁美观。 简支箱型板桥可分为整体式和装配式两种结构。这里考虑采用装配式简支结构，其 具有建桥速度快、工期短、模板支架少等优点而应用广泛。箱型主梁是使用最普遍的 结构形式，其优点是制造简单、整体性好、接头施工也方便。同时做预应力结构适用 跨径为 8m30m 之间，符合此设计跨径要求。 方案二：等截面预应力混凝土连续梁桥 该桥全长48m,设计为316m的预应力混凝土箱梁。 梁高为跨径的1/15-1/25,取1m； 根据规定，人行道两侧各有 0.5m 防护栏，桥宽 26m。顶板厚度取 0.1m，底板厚为跨 径的 1/140-1/170,取 0.11m，腹板厚度取 0.3m。连续梁桥施工一般有顶推施工法，支架 施工法，移动模板施工法，逐孔架设施工法。但该桥只有三跨且桥距地面很低，故采 用满堂支架现浇施工方案更为经济方便。预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、 变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而 为最富有竞争力的主要桥型之一。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，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。 方案三：箱形截面中承式拱桥 该桥全长 52m，主拱净跨 38.81m。设计矢跨比为 1：6，拱肋采用无铰拱形式，拱 轴线采用二次抛物线形。吊杆采用柔性系杆，吊杆间距为 3 m。为了加强拱肋的横向 联系，设横向支撑。主梁采用单箱单室截面，桥型布置图见图。由于拱桥的承重结构 以受压为主，通常可采用抗压能力强的材料和钢筋砼来建造拱桥不仅跨越能力大，而 且外形美观，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的.但应当指出的是，为 了确保拱桥的安全，下部结构和地基必须能经受住很大的水平推力。此外，由于拱圈 在合龙前自身不能维持平衡，故在施工过程中的难度和危险性要远大于梁式桥。 方案比选 方案序号 设计方案一 设计方案二 设计方案三 桥型 简支梁桥 等截面连续梁桥 中承式拱桥 实用性 设计、施工技术成熟； 变形小，跨径较小，施 工方便，采用预制方 案，工期较短，结构构 造简单，利于养护。 整体性能好， 结构刚度大， 变形小，结构不发生体系 转换，预应力筋可一次布 置，集中张拉等优点，动 力性能好，主梁变形挠曲 线平缓， 有利于高速行车。 跨越能力较大，但自重也 大，增加了下部结构的工 程量，对地基的要求较 高；造价也高。 安全性 整体性较差， 结构刚度 小， 抗风抗震能力相对 较弱； 桥墩对地基要求 较低， 对地形的适应性 很强。 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且 施工较为简单。但墩台的 不均匀沉降会引起梁体各 孔内力发生变化。 箱形截面的中性轴大致 居中,抵抗正负弯矩的能 力大致相等,能适应正负 弯矩变化的需求。空心闭 合截面,抗弯抗扭刚度大, 整体性好。 美观性 跨径一般，线条明晰， 但比较单调。 全桥线条明快，周围环境 协调能力好，桥型简洁实 用。 桥梁的线型美观，富有动 感，景观效果较好。 分析结论: 通过分析方案，在经济上（工程费用，维修养护，运营费大小）的比 较，以及以桥梁结构的经济性、实用性、安全性、美观性和施工的难易程度为考虑因 素，综合个设计方案的优缺点，最终选定一个最优方案：方案一等截面预应力混凝土 简支梁桥。 四、设计（研究）进度计划： （1）文献翻译，方案比选，推荐最优方案。 （第三 四周） （2）拟定结构尺寸，选取计算简图。 （第五周） （3）上部结构设计计算。 （第六八周） （4）配筋计算。 （第九十周） （5）强度验算，刚度验算，稳定性验算。 （第十十一周） （6）下部结构设计计算。 （第十二十三周） （7）绘制施工图。 （第十三十五周） （8）编写设计说明书，英文摘要。 （第十六周） （9）整理，修改及交稿。 （第十七周） （10）准备答辩，毕业答辩。 （第十七周） 五、参考文献： 1邵旭东.桥梁工程M.北京：人民交通出版社，2005. 2叶见署.结构设计原理M.北京：人民交