毕业设计开题报告 范荣.pdf

毕业设计毕业设计 论文论文 开题报告开题报告 题目题目 容桂容桂容桂容桂大桥大桥大桥大桥西西西西引桥施工图设计引桥施工图设计引桥施工图设计引桥施工图设计 课课 题题 类类 别 别 毕业设计毕业设计 学学 生生 姓姓 名 名 范荣范荣 学学号 号 200718030401200718030401 班班级 级 桥梁桥梁 07 0407 04 班班 专业 全称专业 全称 桥梁工程桥梁工程 指指 导导 教教 师 师 殷新峰殷新峰 20112011 年年 3 3 月月 7 7 一 本课题设计 研究 的目的一 本课题设计 研究 的目的 1 11 1 该设计对毕业生的要求该设计对毕业生的要求 据教育部指示 毕业设计是高等工科学校本科培养计划中最后一个重要教学环节 目的使 学生在完成培养计划所规定的理论基础课 技术基础课以及各类必修和选修的专业课程之后 通过毕业设计这一环节 较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论 基本知识和基 本技能 分析问题解决问题的实际能力 具体来说通过此次毕业设计 我们要达到以下几点要 求 1 通过毕业设计 系统地巩固专业知识和基本的理论知识 增强运用所学知识的能力 能理论 联系实际以及培养学生分析问题解决问题的能力 2 熟悉桥梁设计的整个过程 加强对于规范的理解以及运用 3 进一步明确变截面连续箱梁桥的设计思想方法及施工流程 4 通过桥梁毕业设计 熟练掌握相关软件 提高桥梁结构分析能力和运用电算能力 5 树立正确的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 储备大 中桥 等常见跨度桥梁的设计能力 为桥梁建设事业服务 1 21 2 工程使用要求工程使用要求 1 设计荷载 公路 级 2 人群荷载 3 5KN m 3 桥梁全长 210m 4 桥面宽度 18 0m 横向布置为 2x2 0m 人行道 14 0m 行车道 5 设计洪水频率 百年一遇 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 1 1 跨河桥的发展概况跨河桥的发展概况 1 1 跨河桥的作用 跨河桥是为跨越江河水流障碍而修建的桥梁 故在为社会带来巨大效益的同时也给河流两 侧居民的交往带来了一定的便利 而且它对河道行洪纳潮 河势变化等有很大的影响 跨河桥 能创造较舒适的行车环境 各种桥型的美观得体 桥型地差异 色彩地变换 与环境的协调搭 配能消除高速行车中司乘人员的疲劳 有助于行车安全 这就是技术与艺术的统一 除此之外 它还能成为一个城市的景观标志 1 2 跨河桥的基本形式 跨河桥的跨度不一 其造型发挥余地很大 应尽量采用新设计方法与理念 并结合施工的 新工艺新方法 尽量采用结构美观大方 合理新颖 体现时代气息的新型上跨大桥 箱梁桥可 以是变高度 也可以是等高度 从美观上看 有较大主孔和边孔的二跨箱梁桥 用变高度箱梁 是较美观的 多跨桥 三跨以上 用等高箱梁具有较好的外观效果 1 3 跨河桥的设计特点 跨河桥应因地制宜 充分与地形和自然环境相结合 在桥型的选择时 一方面从 轻型 着手 以减少圬工体积 另一方面结合当地的资源材料条件 以满足就地取材的原则 随着社 会和经济的发展 生态环境越来越受到人们的关注与重视 跨河桥将作为一种人文景观 与自 然相协调将会带来 点石成金 的效果 跨河桥是一种标志性建筑物 桥型本身具有的曲线美 能够与周围环境优美结合 如果桥两端地势较低 主要采用梁式桥 略高的则主要采用中承式 拱肋桥 更高的则宜采用斜腿刚构 双向坡拱等形式 跨河桥的建筑高度选取除保证必要的桥 下净空外 还需结合地形以减少桥头接线挖方或填方量 最终再谈到经济实用的目的 1 4 跨河桥的景观要求 跨河桥在结构合理 施工方便的前提下 尽量使桥型美观大方 桥型多样化 体现时代气 息 并在主体工程验收后进行适当的美化装饰 在结构合理 施工方便的前提下 应尽量使桥 型美观大方 多样化 以体现时代气息 并在运营前进行美化装饰 可大大提高行车安全及舒 适感以提高城市两岸的社会效益 而司机视野内空间感觉对行车安全 舒适起很大作用 为能 创造较舒适的行车环境 除适量的绿化点缀外 各种桥型的美观得体 桥型的差异 色彩的变 换 与环境的协调搭配给司乘人员以美的享受 2 2 梁桥的发展概况梁桥的发展概况 2 12 1 梁桥的发展历史梁桥的发展历史 梁桥作为最简单实用地桥型 在桥梁史上出现最早 在中国古代曾被拱桥地光环所湮没 但却是现代桥梁的始作俑者 中国的预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥在二十世纪八十年代以后得到了广泛采用 成为 长桥和大跨径桥梁地主要桥型 二十世纪八十年代以来 预应力混凝土连续梁桥成为中国公路桥梁的重要桥型 1984 年建 成的湖北省沙洋汉江桥是首座跨径超过 100 米的连续梁桥 跨径 100 米以上的连续梁桥还有广 东省广州大桥 江门外海桥 惠州东江桥 湖南省常德沅江桥 贵州省思南乌江桥 天津市永 定新河华北桥 湖北省宜城汉江桥 宜昌乐天溪桥 江苏省南京长江第二大桥北汊桥等 其中 南京长江第二大桥北汊桥的最大跨径达到 165 米 外海桥的连续长度达到 880 米 2 22 2 各种体系梁桥比较各种体系梁桥比较 随着交通运输特别是高等级公路的发展 社会对对土建行业提出了更高的要求 行车的平 顺舒适越来越被人们所关注 预应力结构通过敢抢钢筋对混凝土预压 不仅充分发挥了高强材 料的特性 而且提高了混凝土的抗裂性 促使结构轻型化 因而预应力混凝土具有比钢筋混凝 土更加大的跨越能力 而多伸缩缝的悬臂梁桥和 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得到了迅速发展 普 通混凝土连续梁桥的适用跨径在 15 至 30 米之间 当跨境进一步增大时候 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的应用得以广泛推广 2 32 3 连续箱梁桥的运用连续箱梁桥的运用 连续箱梁桥在构造 施工和使用上优点 近年来建成预应力混凝土连续箱形梁桥多 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 也不是太经济的 当连续梁主跨跨径 接近 70 米时 若主梁仍采用等截面连续梁布置形式 在恒载和活载 作用下主梁支点截面的负弯矩将比跨中截面的正弯矩大得多 受力不够合理经济上也不经济 这是采用变截面连续箱 梁更符合受力要求 高度变化基本上与内力变化相一致 从一系列的 工程实例和理论分析中我们都会发现 当加大靠近支点附近的粱高做成变截面梁时 还能进一 步减小跨中的设计弯矩 可见采用变截面连续梁结构不仅使得桥梁外形美观 还可以节省材料 并增大桥下净空高度 同时采用变截 面布置适合悬臂施工 悬拼或者悬浇 施工阶段主梁 刚度大 且内力与运营阶段主梁的内力基本一致 而且加大支点附近的粱高是合理的 因为这 样既对恒载引起的界面内力影响不大 也与桥下通航的净空无什影响 并且还能适应抵抗支点 处剪力很大的要求 这也是连续体系梁桥比简支梁桥甚至比悬臂粱能跨越更大跨径的原因 变截面形式的大跨境预应力混凝土梁桥 立面一般采用不等跨布置 对于多于两跨的连续 梁桥 一般边跨与中跨的跨径比为 0 6 0 8 左右 但多于三跨的连续梁桥除边跨外 其余中间 各跨一般采用等跨布置 以方便悬臂施工 有时候为了满足城市桥梁或者跨线桥的交通要求而 需要增大中跨跨径时 可将边跨跨径设计成中跨的 0 5 倍甚至以下 但在此情况下端支点上将 出现较大的负反力 故需要在该位置设置能抵抗拉力的支座或者压重以消除负反力 在不受总体设计中建筑高度限制的前提下 连续箱梁的粱高宜做成变高度的 其底面曲线 可采用二次抛物线 折线和介于二次抛物线与折线之间的 1 5 1 8 次抛物线变化形式 抛物线 的变化规律与连续梁的变化规律基本接近 采用折线型截面变化形式可以使桥梁的构造简单 施工方便 预应力混凝土连续刚构是连续梁桥与 T 型刚构的组合体系 也称墩粱固结的连续粱桥 该 桥型的受力特点是粱体连续 墩 粱 基础连接为一个整体共同受力 在恒载作用下 连续刚 构和连续梁桥的跨中弯矩及竖向位移基本一致 由于墩粱固结共同参与工作 连续刚构由活载 引起的跨中弯矩较连续梁小因而可以降低跨中区域的粱高 并使恒载内力进一步降低 预应力混凝土的特点在该桥型中也得到充分的应用 如果桥墩抗推刚度大 则因主梁的预 应力张拉 收缩 徐变 温度变化等因素所引起的变形收到桥墩的约束后 会在主梁内产生较 大的次拉力 并对桥墩也产生较大的水平推力 从而会在结构混凝土产生裂缝 降低结构的使 用寿命 混凝土连续刚构主要适用于高墩的情况 大跨度连续刚构的桥墩不仅应满足施工和运 营等各个阶段支撑上部结构重量和稳定性的要求 而且桥墩的柔度应适应温度变化 混凝土收 缩 续编 制动力等因素引起的水平位移 以尽量减小这些因素对结构产生的次内力 2 4 连续箱型梁桥的发展趋势 箱形截面能适应各种使用条件 适合于预应力混凝土连续梁桥 变宽度桥 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 应力值 g p 较低 重心轴不偏一 边 同 T 形梁相比徐变变形较小 箱梁截面有单箱单室 单箱双室 或多室 早期为矩形箱 逐渐发展成斜腰板的梯形箱 箱梁桥可以是变高度 也可以是等高度 它具有桥面接缝少 梁 高小 刚度大 整体性强 外形美观 便于养护等 70 年代我国公路上开始修建连续箱梁桥 到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥 如一联长度 1340m 的钱塘江第二大桥 如下图 从 美观上看 有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥 用变高度箱梁是较美观的 多跨桥 三跨以上 用等高箱梁具有较好的外观效果 随着交通量的快速增长 车速提高 人们出行希望有快速 舒适的交通条件 预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要 图 1钱塘江第二大桥 公路桥 三 设计的重点与难点 拟采用的途径 三 设计的重点与难点 拟采用的途径 1 1 设计的主要内容 设计的主要内容 中 英文摘要 全桥基本情况介绍 桥型方案比选 推荐最优方案 桥型布置 结构各部分拟定 永久 作用的计算 可变作用的计算 荷载组合 绘出内力 位移 应力包络图 钢筋的配置 主要结构的强度 刚度 稳定性计算 2 2 设计的重点与难点 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 施工过程结构受力状态的正确模拟 3 3 拟采用的途径 拟采用的途径 设计手段 1 正确使用桥梁计算软件 桥博 Midas 等 2 收集参考图 标准图 设计实例 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 6 通过适当的手算来检验电算结果的正确性 4 4 桥型方案比选 桥型方案比选 方案一方案一预应力混凝土连续箱型梁桥预应力混凝土连续箱型梁桥 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 在顶推施工的等截面连续箱梁中粱高 H 与顶推跨径 L0的比一般为 1 12 1 17 本方案为等截 面预应力混凝土连续梁桥 桥梁全长 210m 孔跨布置为 5x42m 属于较为经济的跨径 主梁采用 单箱单室直腹板箱型粱 粱高 2 5m 高跨比为 1 16 8 箱梁腹板取 50cm 厚 大于规范规定的单箱单室箱梁的一般最小厚度 35cm 规范规定 的底板厚度与跨径之比为 1 140 1 170 之间 底板厚度取 40cm 该项比值为 1 150 翼板长 度取 2m 翼缘端部厚度为 20cm 行车道部分顶板厚度取 30cm 并在顶板与腹板接头处和底板 与腹板接头处分别设置 1 1 的倒角 以避免应力集中现象的出现 桥型布置与横断面图见附图 1 方案二方案二变截面连续刚构桥变截面连续刚构桥 国内外已建成的连续刚构桥 边跨与主跨的比值在 0 5 0 692 之间 大部分在 0 55 0 58 之 间 该方案的桥跨构成为 55m 100m 55m 边跨与主跨比值为 0 55 大跨境的主粱一般采用变截 面箱型粱 箱梁根部的高跨比一般为 1 16 1 20 跨中截面粱高一般为支点附近粱高的 1 2 5 1 3 5 略小于连续梁的跨中粱高 本方案采用变截面箱型粱 支点处粱高 5m 高跨比为 1 20 跨中粱高为 2 0m 为支点处高度的 1 2 5 桥型布置图见附图 2 方案三方案三拱桥拱桥 国内外已建成的中承式拱桥 主跨已达到 550m 当跨径大于 100m 小于 300m 时 边跨与 主跨的比值在 0 25 0 5 之间 该方案的桥跨构成为 40m 130m 40m 失跨比为 1 5 f 28m 桥 型布置图见附图 3 4 24 2 方案比选方案比选 方案预应力混凝土连续梁桥 方案 预应力混凝土变截面连续刚 构桥方案 中承式拱桥方案 经济型 一般来说连续梁桥造价最 低 但需要大吨位的支座 该桥跨度适中 钢筋混凝土箱型 粱节省材料 造价较低 墩粱固 结节省了大吨位支座 拱桥水平推力大 需要采 用复杂的措施 增加造 价 主桥后期的营运和养 护费用较高 适用性 主跨 42 米 属于中等跨径而 且是比较经济的跨径 由于 桥位处不通航 且桥下净空 不大 该孔跨布置比较适合 行车较舒适 主跨 100 米 跨径适中 但是考 虑到地面标高和桥面标高之差较 小 不具备修高墩的条件 强风 化地质较弱 该桥型适用性较差 伸缩缝少 行车舒适 该桥地处洪水灾害地区 对地质的要求高 跨度相 对而言不大 造价高 适 用性不强 伸缩缝多 行 车舒适 安全性 该桥跨度适中 施工工艺成 熟 地质条件明确 桥墩不 高 采用工艺成熟的支架现 浇施工安全可靠 腹板与顶 板和地板一次浇筑成型 安 该桥采用工艺成熟的悬臂施工工 艺向跨中对称施工 节约了大量 临时装置 但桥墩的高度较小使 得墩的刚度相应增大 这对桥梁 整体变形很不利 易产生较大次 主桥跨度适中 拱式结构 刚度大 承载潜力大 采 用预制装配施工 工期较 短 质量容易控制 全程度高内力和裂缝 基础的不均匀沉降 会危及全桥安全 美观性 等截面箱型粱施工简易 与 周围环境协调好 桥下净空 大 视野开阔 美观性好 变截面箱型粱整体线条明快 与 周围环境协调好 桥下净空大 视野开阔 美观性好 桥型美观 气势宏伟 与 周围景观协调一致 3 33 3 最终方案最终方案 综合经济性 安全性 适用性和美观性等方面的要素 最终确定方案一 即预应力混凝土 变截面连续梁桥为最佳方案 四四 设计研究进度计划设计研究进度计划 第 1 7 周结构计算 计算软件学习 第 3 4 周方案比较 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 周完成修改进行论文答辩 五五 参考文献参考文献 1 公路桥梁设计通用规范 JTGD60 20