廖喜高开题报告.pdf

长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 1 页 共 14 页 毕业设计毕业设计 论文论文 开题报告开题报告 题目题目 长沙河西交通枢纽市政配套工程长沙河西交通枢纽市政配套工程 F F 匝道第三联施工图设计匝道第三联施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 廖喜高廖喜高 学学号 号 202010180203261018020326 班班级 级 桥土桥土 1010 0 03 3 班班 专业 全称专业 全称 土木工程 桥梁工程方向 土木工程 桥梁工程方向 指指 导导 教教 师 师 夏桂云夏桂云 2014 年 03 月 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 2 页 共 14 页 一 本课题设计 研究 的目的 毕业设计是大学阶段最后一个也是最重要的一个环节 是我们对大学四年里所学到的专业 知识地运用 全面提升自己专业水平的过程 在毕业设计的过程当中 要努力掌握好桥梁的基 本概念 增强自己运用所学的知识的运用能力 通过毕业设计 应使自己能比较熟练使用各种 规范手册 并加强对其的理解和运用 能综合运用所学课程 系统地巩固基本理论和专业知识 提高对桥梁结构的分析能力及电算能力 能够熟练应用计算机进行施工图绘制 处理文档 编 写设计文件等 努力培养自己查阅技术文献和资料及独立解决实际问题的能力 以及与同学团 结合作 共同攻克难题的能力 更重要的是通过对本桥的设计 能够培养自己独立思考 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 但按照资料和任务书上的要求 此桥长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道桥 如采用悬 索桥 则因该桥的跨度不大 采用地锚式悬索桥明显不经济 如采用自锚式悬索桥 因其技术 要求过高 施工复杂 不予推荐 所以悬索桥不在考虑范围之内 如采用斜拉桥 因其施工工 艺复杂 要求设备多 造价比较高 维修费用也较高 所以不适宜修建 若采用拱桥 其施工 工艺较复杂 且地势比较平坦 矢跨比较大 下部工程较为繁琐 不予推荐 而无推力的拱桥 技术要求较高 施工设备的要求很高 与梁式桥相比较 明显不经济 不合理 所以 在本设 计中 板桥 梁桥及刚构桥为首选的方案 对其特点和发展趋势叙述作简要的分析 方案一 预应力混凝土空心板桥 发展趋势 文件综述 发展趋势 文件综述 板桥因它在建成后再外形上像一块薄板 故习惯称之为板桥 板桥在于它的建筑高度小 使用于桥下净空受限制的桥梁 它外形简单 制作方便 既便于现场的整体浇筑又便于工厂成 批生产 并且装配式板桥构件的质量小 架设方便 从结构静力体系来看 板桥可以分为简支 板桥 悬臂板桥 和连续板桥三种 整体式板桥一般做成实体式等厚度的矩形截面 一般为了减轻自重 我们也可以做成肋板 式截面 一般在城市的高架桥比较常见 钢筋混凝土整体式板桥的常见跨径一般在 8 米以下 板厚与跨径之比一般为 1 2 1 6 其桥面宽度往往大于跨径 因此在荷载的作用下 板桥实 际上呈双向受力状态 即板的纵向产生弯矩外 横向也产生较大的弯矩 所以在桥面比较宽的 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 3 页 共 14 页 时候除了配置纵向受力钢筋之外 还要计算配置板的横向受力钢筋 整体式板行车道的主钢筋 直径应不小于 10cm 间距不大于 20cm 一般也不宜小于 7cm 分布钢筋直径不小于 8cm 间距 不大于 20cm 并且在单位板长的截面面积一般不宜少于板的截面面积的 0 1 装配式板桥的横截面形式主要有实心板和空心板 实心板具有形状简单 施工方便 建筑 高度小的优点 一般使用跨径在 1 5 8 米 板高 0 16 0 36 米 但跨径增大时宜采用空心板截 面 它不仅能减轻自重 还能充分利用材料 空心板的外空率大 质量小 但是横向要配置横 向的受力钢筋来承担荷载作用 其常用的跨径为 6 13 米 板厚 0 4 0 8 米 预应力混凝土空 心板桥跨径一般在 8 20 米 板厚 0 4 0 8 米 空心板的顶板和底板不应小于 80mm 空洞端部 应予填封 来保证施工质量和承载要求 而整体式空心板则常用于 15m 至 30 米的连续梁 板 厚一般 0 8 1 5m 亦有用支架现浇为主 预应力混凝土空心板桥跨径可以达到 8 10 13 16 20 25 30 米 主要是采用高强度 钢筋 可以节约 20 40 的钢筋用量 预应力也可以大幅度的提高梁的抗裂性能和耐久性能 利用高标号的混凝土可以减小截面尺寸 梁自重的减轻也增大桥梁的跨越能力 也利于施工运 输和架设 由于混凝土的全面受压 充分发挥了混凝土的抗压性能优势 提高梁的刚度 方案二 方案二 装配式装配式预应力混凝土简支预应力混凝土简支 T T 梁桥梁桥 发展趋势 文件综述 发展趋势 文件综述 简支梁桥是梁式桥中应用最早 使用最广泛的一种桥型 简支梁桥是静定结构 结构内力 不受地基变形等的影响 因而适宜在地基较差的桥位上建桥 钢筋混凝土简支梁桥经济合理的 常用跨径在 20m 以下 大于 20m 时 一般采用预应力混凝土结构 我国预应力混凝土简支梁桥 的标准跨径在 40m 以内 已建成的最大跨径达到 62m 世界上预应力混凝土简支梁桥最大跨径 达 76m 其发展趋势为 采用高强 低松弛钢绞线群锚 混凝土标号 40 60 号 T 形梁的翼缘 板加宽 25m 是合适的 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 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关于混凝土简支梁桥的计算 我们通常要特别考虑横向分布 系数 以下简单说明 根据各种梁式桥不同的宽度 横向连接构造和截面位置建立计算模型 有以下几种荷载横 向分布影响线的计算方法 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 4 页 共 14 页 杠杆原理法 把横向结构 桥面板和横隔板 视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁 偏心压力法 把横隔梁视作刚性极大的梁 铰接板法 把相邻板 梁 之间视为铰接 只传递剪力 刚接梁法 把相邻主梁之间视为刚性连接 即传递剪力和弯矩 比拟正交异性板法 将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性 平板来求解 方案三 连续方案三 连续梁梁 发展趋势 文件综述 发展趋势 文件综述 连续梁是一种古老的结构体系 它具有整体性能好 变形小 结构刚度好 养护简单 抗 震性能好 特别是主梁变形挠曲线平缓 桥面伸缩缝少等特点 成为最富有竞争力的主要桥型 之一 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 40 200m 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 年的 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 20 世纪 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 当跨径为 40 60m 时 一般采用预应力等截面连续梁桥 当连续梁桥的主跨跨径接近或大于 70m 时 一 般采用预应力变截面连续梁桥 预应力混凝土连续梁桥常用的横截面形式有板式 包括空心 板 T 形梁式 包括宽肋梁 和箱形梁式 板式和 T 形梁式横截面只适用于跨径小于 40m 的连 续梁桥 当连续梁桥的跨径超过 40 60m 时 主梁多采用箱形截面 箱梁的横截面形式存在以 下几种典型的对比 单箱单室与单箱多室 宽翼板箱梁与窄翼板箱梁 外侧直腹板与斜腹板 连续梁桥主要的施工方法有支架施工法 逐孔施工法 顶推施工法 悬臂施工法等 其发展趋 势为 减轻结构自重 采用高标号混凝土 40 60 号 随着建筑材料和预应力技术发展 其跨 径增大一般 250m 左右的连续箱梁桥比较合理 超过这一跨径 也是不太经济的 箱梁混凝 土及钢绞线的用量大大减少 从而使得预应力结构设计更趋合理 经济 若采用以往的钢质锥 形锚具 预应力混凝土连续梁的跨越能力大多在 100m 左右 随着 1860MPa 钢绞线和大吨位预 应力锚固体系的应用 建桥施工技术的发展 目前 我国连续梁桥的最大跨径已达 165m 预应力连续箱梁桥在修建时需要考虑到箱梁的扭转 畸变 剪力滞效应 温度变化 混凝 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 5 页 共 14 页 土的收缩徐变影响以及基础沉降等这些方面 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 一 设计的重点与难点 一 设计的重点与难点 1 重点 1 板桥的截面形式以及钢筋配置 2 施工过程结构内力和位移的计算以及施工过程中的体系转换计算 2 难点 1 结构尺寸的合理拟定 2 成桥状态下的结构分析 3 施工过程结构受力状态的正确模拟 4 混凝土收缩徐变 预应力损失的估算 3 拟采用的途径 设计手段 1 正确使用桥梁计算软件 如 Midas 桥梁博士 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 midas 桥博等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 正确使用规范和手册 计算活载和恒载组合 合理配置钢筋 采用 auto cad 绘图 6 通过适当的手算来检验电算结果的正确性 二 二 桥型方案桥型方案 根据给定的毕业设计任务书和河床断面图 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 确定出桥梁的总跨径及桥型 合理进行桥梁的分孔 确定基础以 及墩台的形式 桥梁横断面设计 上下部构造主要尺寸的拟定 桥面基础以及墩台标高的确定 得出 2 3 套可行方案 1 桥梁设计原则 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 6 页 共 14 页 桥梁是公路 铁路和城市道路的重要组成部分 特别是大 中桥梁的建设对当地政治 经 济 国防等都具有重要意义 因此 桥梁工程的设计应符合技术先进 安全可靠 使用耐久 经济合理的要求 同时应满足美观 环境保护和可持续发展的要求 桥梁建设应遵循的各项原 则分述如下 1 技术先进 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术 在因地制宜的前提下 尽可能采用成熟的新结构 新设备 新材料和新工艺 以利于减少劳动强度 加快施工进度 保证工程质量和施工安全 提高我国的桥梁建设水平 2 安全可靠 桥梁结构在强度和稳定方面有足够的安全储备 对于地震区的桥梁 采用防震措施 对于 河床易变迁的河道 应设计好导流设施 防止桥梁基础底部被过度冲刷 对于通行大吨位船舶 的河道 除按规定加大桥孔跨径外 必要时设置防撞构筑物等 对于交通繁忙的桥梁 应设计 好照明设备 并有明确的交通标志 两端引桥坡度不宜太陡 以避免发生车辆碰撞等引起的车 祸 防撞栏杆也应具有足够的高度和强度 人与车流之间应做好防护栏 防止车辆撞入人行道 或撞坏栏杆而落到桥下 3 适用耐久 保证桥梁在 100 年的设计基准期内正常适用 桥面宽度要满足当前以及今后规划年限内的 交通流量 包括行人通道 桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝 桥梁 结构在不同的环境下 都要有足够的耐久性 桥跨结构的下方要有利于泄洪 通航 跨河桥 或车辆 立交桥 和行人的通行 早桥 两端要便于车辆的进入和疏散 而不致产生交通堵塞 4 经济合理 设计的经济性应综合桥位的选择 桥梁的长度 桥型的选择及将来的养护和维修等费用 应尽量促进该地区的经济发展 产生最大的经济效益 尽可能快回收投资 5 美观 一座桥梁具有优美的外形 应与周围的景致相协调 结构布置必须精炼 并在空间上有和 谐的比例 合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素 结构细部的美学处理也很重要 施工的 质量对于桥梁的外形美观也有重大的影响 6 环境保护和可持续发展 桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求 包括桥位选择 桥跨布置 基础方案 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 7 页 共 14 页 墩身外形 上部结构施工方法 施工组织设计等方面 采取必要的工程控制措施 并建立环境 监测保护体系 将不利影响减至最小 2 方案拟定 第一方案 第一方案 预应力混凝土空心板桥预应力混凝土空心板桥 本方案为 4 25m 的预应力混凝土空心板桥 采用整体式板梁 本设计全桥 4 车道 全桥 采用 C50 预制预应力混凝土空心板 空心板宽 19m 高 120cm 本桥采用钻孔灌注桩双柱式桥 墩 桩与柱的直径均为 1 2m 桩与柱直接相连 采用移动支架现浇的施工方法 这样在施工 过程中就没有简支变连续的体系转换过程 便于施工 整体布置图见图 3 1 所示 横断面图见图 3 2 所示 第二方案 第二方案 装配式装配式预应力混凝土简支预应力混凝土简支 T T 梁桥梁桥 本方案为 4 25m 的预应力混凝土简支 T 梁桥 主梁间距为 2 2m 其预制宽度为 1 6m 吊装后接缝宽为 60cm 主梁高 2 2m 主梁肋宽度 20cm 且做成马蹄形 马蹄全高 42cm 全 宽 50cm 桥面板采用变厚形式 翼缘根部的厚度为 25cm 边缘厚度为 15cm 桥面板的横向 连接采用 C50 混凝土湿接接头 除设端横隔梁外 跨内设置 4 道横隔梁 端横隔梁做成与梁同 高 内横隔梁与马蹄的斜坡下端齐平 其中部挖空 横隔梁的厚度为 15 18cm 做成上宽下 窄和内宽外窄的楔形 横隔梁的横向连接采用扣环连接 本桥采用钻孔灌注桩双柱式桥墩 桩 与柱的直径均为 1 2m 桩与柱直接相连 主梁在预制场采用后张法预制 采用龙门架起吊运 输 梁式架桥机架设的施工方案 第三方案 预应力混凝土等截面连续箱梁桥第三方案 预应力混凝土等截面连续箱梁桥 本方案采用三跨等截面预应力混凝土连续梁桥 跨径布置为 3 35m 主梁采用双悬臂矩 形双箱单室的箱形截面 全截面梁高 3m 箱梁顶宽 19m 悬臂长度为 3 5m 箱梁顶板厚度采 用 28cm 腹板厚度为 45cm 底板宽 9 5m 厚度为 30cm 顶板与腹板连接处的承托选用 1 3 的 比例 底板与腹板的连接处的承托选用 1 1 的比例 各跨箱梁在中支点和边跨支点截面各设一 道横隔板以抗畸变变形 在墩身下设一承台 采用钻孔灌注桩 施工方法采用移动模架法施工 整体布置图见图 3 5 所示 横断面图见图 3 6 所示 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 8 页 共 14 页 图 3 1四跨预应力混凝土空心板桥示意图 高程单位 m 其它单位 cm 图 3 2 横断面图 单位尺寸 cm 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 9 页 共 14 页 图 3 3装配式预应力混凝土简支 T 梁桥示意图 高程单位 m 其它单位 cm 图 3 4横断面图 尺寸单位 cm 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 10 页 共 14 页 图 3 5三跨等截面连续梁桥示意图 高程单位 m 其它单位 cm 图 3 6横断面图 尺寸单位 cm 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 11 页 共 14 页 3 方案比选 各桥型主要优缺点比较表 方案序 设计方案一设计方案二设计方案三 桥型预应力混凝土空心板桥预应力混凝土简支 T 梁桥 预应力等截面连续箱梁桥 孔径布置4 25m4 25m3 35m 适用性 1 受力明确 结构 构造简单设计 施工技 术成熟 变形小 跨径 较小 模板支架少 2 施工方便 采用 移动支架现浇方案 3 建筑高度小 外 形简单 制作方便 构 件质量小 1 受力明确 结构构 造简单设计 施工技术成 熟 变形小 跨径较小 模板支架少 2 施工方便 采用预 制方案 大量节省支架模 板 工期短 且不受季节 性影响 3 全桥伸缩缝较多 1 全桥连续 行车舒 适 整体性好 利于抗震 2 全桥只在两岸桥台 处各有一伸缩缝 3 由于支点负弯矩的存 在 使跨中正弯矩值明显减 少 从而减少材料用量及结 构自重 安全性 1 全桥跨度适中 预制空心板梁 质量可 靠 2 自重轻 减轻了 主体竖向构件的荷载和 地基基础荷载 3 制作工艺成熟 安装方便 1 全桥跨度适中 预 制 T 梁 质量可靠 2 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 3 后期营运养护费用 较高 1 采用移动模架法 施工 施工技术成熟 且 不需要支架 模版可重复 利用 2 行车平顺舒适 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 12 页 共 14 页 经济性 空心板充分利用材料 经济性高 造价较高造价高 美观性 桥梁整体美观 从 桥下看是一个整体 线型流畅 桥型美观 主梁线条简洁 与 周围环境协调较好 桥 型美观 分析结论 通过对比 从受力合理 安全适用 经济美观的角度综合考虑 方案一 预应力 混凝土空心板桥为最佳推荐方案 此方案 采用预应力混凝土空心板 结构简单 节省材料 经济合理 采用移动支架施工方法 施工方便 周期短 而且桥型流畅美观 四 设计 研究 进度计划四 设计 研究 进度计划 第 1 2 周 桥梁工程实习 第 3 4 周 方案比选 提交开题报告 第 7 9 周 结构计算 成桥阶段计算 第 10 周 施工方法设计 第 11 周 成桥阶段设计分析 第 12 13 周 荷载组合承载能力分析 第 14 周 绘制图纸 第 15 周 英语翻译 完成设计提交修改 第 16 周 完成修改进行答辩 长沙河西交通枢纽市政配套工程 F 匝道第三联施工图设计 第 13 页 共 14 页 五 五 参考文献 参考文献 1 JTG D60 2004 公路桥涵设计通用规范 S 北京 人民交通出版社 2004 2 JTG D62 2004 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范