闫明朝开题报告.pdf

新庄 1 号大桥施工图设计 第 1 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 新庄新庄 1 1 号大桥施工图设计号大桥施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 闫明朝闫明朝 学学号 号 201018020105201018020105 班班级 级 桥梁桥梁 10 0110 01 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 颜东煌颜东煌袁明袁明 20142014 年年 3 3 月月 新庄 1 号大桥施工图设计 第 2 页 一 本课题设计 研究 的目的 1 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 1 2 培养分析问题和解决问题的独立工作能力 1 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 1 4 掌握大 中型桥梁的设计原则 设计方法和步骤 1 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 2 1 桥梁概述 桥梁是为道路跨越障碍物而修建的一种功能性结构物 概括地说 桥梁由四个部分组成 即上部结构 下部结构 支座和附属设施 上部指 主要承重结构和桥面系 下部结构包括桥台 桥墩和基础 支座是设在墩 台 顶 用于支承上部结构的传力装置 附属设施包括桥面系 伸缩缝 桥头搭板 锥形护坡 导流工程等 2 2 梁桥的现状与发展 鉴于对本次设计的实际调查和持有资料 重点分析梁式桥 我国最大的简支梁桥 是 1997 年建成的昆明南过境干道高架桥 跨径 63m 进入 20 世纪 80 年代 对称平衡悬臂法施工的大跨度预应力混凝土箱型截面连续 梁得到迅速发展 1991 年建成的云南六库怒江大桥 主桥跨径为 85m 154m 85m 预应 力混凝土连续梁桥 2001 年 7 月建成通车的南京长江第二大桥北汊桥 主桥跨径为 90m 30 165m 90m 也是我国跨度很大的预应力混凝土连续梁桥 连续刚构桥特点是梁保持连续 墩梁固结 这样既保持了连续梁无伸缩缝 行车 平顺的优点 又保持了 T 形刚构不设支座的优点 因而在我国发展很快 1988 年建成的广东番禹洛溪大桥是我国第一座大跨径连续刚构桥 跨径组合为 新庄 1 号大桥施工图设计 第 3 页 65m 125m 180m 110m 采用双肢箱型薄壁墩 箱高墩顶处 10m 跨中处 3m 1996 年又建成湖北黄石长江大桥 主跨为 245m 主桥连续长达 1060m 特别是 1997 年建 成的广东虎门辅航道桥 跨径组合为 150m 270m 150m 主桥位于 R 7000m 的平曲线上 建成时跨径居同类桥世界首位 梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下 其支座仅产生垂直反力 而无水平推力 的桥梁 它是一种高度刚性 横跨在两端支架上的水平结构 在结构上如同一根横梁 用以支援交通运输 它是直接传承自独木桥 现在一般使用 型钢 箱梁 强化水泥 或预拌混凝土建造于浅滩上 它是一种常用的行人天桥及公路交流道和高架桥 如同 它的早期样式 这种桥在结构上是众多桥梁种类中最简单的一种 对于中小跨径桥梁 目前在公路上应用最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁 新庄 1 号大桥施工图设计 第 4 页 桥 这种桥施工方便 简支梁对地基承载力的要求也不高 其常用跨径在 25m 以下 当跨径较大时 需采用预应力混凝土简支梁桥 但跨度一般不超过 50m 2 3 梁桥分类 从承重结构截面形式上分类 可分为板桥 肋梁桥和箱型梁桥 从受力特点上看 分为简支梁桥 连续梁桥和悬臂梁桥 按施工方法分类 又可分为整体浇注式梁桥和 预制装配式梁桥两类 2 3 1 简支梁桥 主梁以孔为单元 两端设有支座 是静定结构 一般适用于中 小跨度 结构简 单 制造 运输和架设均甚方便 多做成标准设计 以便于构件生产工艺工业化 施 工机械化 提高质量 降低造价 如洛阳黄河桥 67 孔跨径 50 米 全长 3429 米 1977 年建成 2 3 2 连续梁桥 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 由此可以增大桥下净空 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 并且因为跨中截面的弯矩减 小 使得桥跨可以增大 主梁若干孔为一联 连续支承在几个支座上 是超静定结构 当跨度较大时 采用连续梁较省材料 更适合用悬臂拼装或悬臂灌筑 纵向拖拉或顶 推法施工 连续梁一般用于地基条件较好 跨径较大的桥梁上 1966 年建成的美国亚 斯托利亚桥 是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥 它的跨径为 376 米 2 4 梁式桥施工方法 当桥墩及基础施工完毕后 为了将梁体结构落在设计位置上 通常采用两种主 要的施工方法 即就地浇筑法和预制安装法 2 4 1 就地浇筑法它是通过直接在桥跨下面搭设支架 作为工作平台 然后在其上面 立模板浇筑梁体结构 这种方法适用于两岸桥墩不太高的引桥和城市高架桥 或靠岸 边水不太深且无通航要求的中小跨径桥梁 其主要优缺点是 1 优点 它不需要大型的吊装设备和开辟专门的预制场地 梁体结构中横 桥向的主筋不用中断 故其结构的整体性好 2 缺点 支架需要经常转移 使工期加长 如全桥多跨一次性立架 则 新庄 1 号大桥施工图设计 第 5 页 投入的费用又将大大增加 2 4 2 预制安装法 当同类桥梁跨数较多 桥墩又较高 河水又较深且有通航要求时 通常便将桥跨 结构用纵向竖缝划分成若干个独立的构件 放在桥位附近专门的预制场地或者工厂进 行成批制作 然后将这些构件适时运到桥孔处进行安装就位 通常把这种施工方法称 作预制安装法 它的优缺点恰与上一种方法相反 即 1 优点 桥梁的上 下部结构可以平行施工 使施工工期大大缩短 无需在 高空进行构件制作 质量容易控制 可以集中在一处成批生产 从而降低工程成本 2 缺点 需要大型的起吊运输设备 此项费用较高 由于构件与构件之间存 在拼接纵缝 例如简支 T 形梁之间的横隔板接头 施工时需要搭设吊架才能操作 故比较麻烦 显然 拼接构件的整体工作性能就不如就地浇筑法 2 5 方案设计 2 5 1 设计标准 1 设计跨径 自行拟定 2 设计荷载 公路 I 级 3 桥面净宽 25m 4 桥上纵坡为单向 1 5 5 通航等级 无 6 不考虑地震及漂流物撞击作用 2 5 2 方案比选 方案一 预应力混凝土等截面连续箱梁桥 3 50m 1 构造特点 该桥采用跨径组合为 3 50m 三跨等截面预应力混凝土连续梁桥 分左右两幅 两幅之间间隙 2m 单幅桥面布置为 0 5m 护栏 11 5m 快车道 0 5m 护栏 桥面设置 2 横坡 主梁为矩形箱梁 梁高一般为跨径的 1 12 到 1 17 取梁高为 3m 两侧悬臂长与两腹板间距之比为 1 2 5 3 5 时受力状态较好 取悬臂长度为 2 4m 当腹板间距为 3 0 10 0m 时 顶板厚度可取 175mm 300mm 顶板厚度取 30cm 支点 处底板厚度一般为主跨的 1 140 1 170 底板厚度取 25cm 主跨为 50m 腹板内有预应 力筋束管道布置时 最小厚度为 25cm 30cm 跨中腹板厚度取 50cm 下部采用双柱式 新庄 1 号大桥施工图设计 第 6 页 桥墩 桥墩直径 1 8m 两桥墩之间设置两道横系梁 桩基础采用直径为 2 0m 的钻孔 灌注桩 主梁采用满堂支架法施工 预应力钢筋采用后张法超张拉工艺 纵截面图 横断面图 方案二 预应力混凝土先简支后连续 T 梁桥 5 30m 简支 T 梁桥是静定结构 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 T 梁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 T 形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 新庄 1 号大桥施工图设计 第 7 页 方便 同时做预应力结构适用跨径为 20m 50m 之间 符合此设计跨径要求 纵截面图 平面图 新庄 1 号大桥施工图设计 第 8 页 T 梁截面图 方案三 采用 45 60 45m 三跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥 该桥跨径组合为 45 60 45m 三跨预应力混凝土连续梁桥 边中跨之比为 0 75 分左右两幅 两幅之间间隙 2m 单幅桥面宽 12 5m 布置为 0 5m 护栏 0 5m 安 全道 11 5m 快车道 前面横坡设置为 2 箱梁根部截面的高跨比一般为 1 16 1 20 最大跨径为 60m 根部主梁高度取值范围为 3 3 75m 支点处梁高取 3 5m 跨中处截面梁高通常为支点处截面梁高的 1 1 5 1 2 5 跨中截面主梁高度取值范 围为 1 4 2 33m 跨中截面梁高取 2m 梁高从跨中的 3 5m 渐变至根部的 2m 变化轨 迹为二次抛物线 箱梁两侧悬臂板长 2 5m 底板宽 7 5m 支点处底板厚度一般为 主跨的 1 120 1 170 主跨为 60m 所以底板的取值范围为 35 3cm 50cm 底板厚 度取 40cm 跨中处底板厚度可按布置预应力筋的构造要求确定 主梁采用挂篮悬臂 浇筑法施工 纵断面图 新庄 1 号大桥施工图设计 第 9 页 横断面图 方案比选表 桥型实用性经济性美观性 方案一 预应力混凝土 等截面连续箱 梁桥 3 50m 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 等截面梁尺寸 较大 但桥墩 无须按抗弯设 计 节省了钢 筋用量 等截面梁 线 型不够美观 新庄 1 号大桥施工图设计 第 10 页 方案二 预应力混凝土 先简支后连续 T 梁桥 5 30m 桥面连续不易 开裂 整体性 好 内力不受 基础不均匀沉 降等附加变形 影响 等截面连续 T 梁变形小 伸 缩缝少 工厂 预制质量可 靠 工期有保 证 线形简洁 方案三 三跨变截面预 应力混凝土连 续箱梁桥 45 60 45m 跨越能力大 悬臂施工 施 工技术成熟 行车平顺舒 抗震能力强 高度变化基本 上与内力变化 相适应 降低 了跨中的设计 弯矩 需要一定数量 的模板 支架 费用 但省去 了大型机其中 具费用 后期 养护维修费用 较低 箱梁底部平整 美观 与周围 环境相协调 桥型美观 综上所述 采用预应力混凝土等截面连续箱梁桥 3 50m 方案为设计桥型 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 1 设计重点与难点 重点 1 拟定主要结构尺寸 2 主梁恒载活载内力计算 3 截面的钢筋配置 4 CAD 图纸的绘制 难点 1 混凝土的收缩徐变 2 施工过程结构受力状态的正确模拟 2 拟采用的途径 1 在老师的指导下 正确拟定结构尺寸 2 充分利用使用规范和手册 借鉴设计参考图 3 利用桥博士软件对结构进行计算 4 选择合理的施工方案 四 设计 研究 进度计划 新庄 1 号大桥施工图设计 第 11 页 1 第 3 至 4 周翻译 开题报告 方案比选 推荐最优方案 2 第 5 周拟定结构尺寸 选取计算简图或内力计算 3 第 6 周内力计算或程序调试与基本数据准备 4 第 6至 8 周内力计算 作用效应组合和绘制包络图 5 第 9至 10 周钢筋数量估算及布置 6 第 11 至 12 周验算及资料整理 7 第 13 至 14 周绘制施工图 8 第 15 周编写设计说明书 整理译文 英文摘要 9 第 16 周整理 修改及交稿 10 第 17 周毕业答辩及其准备 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 JTJ022 85 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 S 北京 人民交通出版社 2004 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 叶见曙 结构设计原理 M 北京 人民交通出版社 2005 6 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 7 周念先 桥梁方案比选 M 上海 同济大学出版社 1997 8 范立础 预应力混凝土连续梁桥 M 北京 人民交通出版社 1996 9 邵旭东 桥梁工程 M 北京 人民交通出版社 2006 10 邵旭东 桥梁设计百问 M 北京 人民交通出版社 2003 11 陈忠延 土木工程专业毕业设计指南 桥