桥梁工程_毕业设计开题报告.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 磨磨 子子 沟沟 桥桥 施施 工工 图图 设设 计计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 刘俊驰刘俊驰 学学 号 号 201018020308201018020308 班班 级 级 桥梁桥梁 10031003 专业 全称 专业 全称 土木工程 桥梁工程 土木工程 桥梁工程 指指 导导 教教 师 师 余钱华余钱华 20142014 年年 3 3 月月 磨子沟大桥施工图设计 第 1 页 一 本课题设计 研究 的目的 一 本课题设计 研究 的目的 1 在设计过程中 综合运用所学的 桥梁工程 结构设计原理 等课程知识 系统地巩固基本理论和专业知识 2 培养和提高自己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 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 将来参加工作打下坚实的基础 二 设计 研究 现状和发展趋势 二 设计 研究 现状和发展趋势 我国改革开放以来 路 桥建设得到了飞速的发展 对改善人民的生活环境 改 善投资环境 促进经济的腾飞 起到了关键性的作用 桥梁工程在工程规模上约占道路总造价的 10 20 它同时也是保证全线通车 的咽喉 特别在战时 即便是高技术战争 桥梁工程仍具有非常重要的地位 随着科学技术的进步和经济社会文化水平的提高 人们对桥梁建筑提出了更高的 要求 经过几十年的努力 我国的桥梁工程无论在建设规模上 还是在科技水平上 均已跻身世界先进行列 本设计为磨子沟施工图设计 拟采用预应力混凝土变截面连续刚构桥 中小跨径公路桥梁或城市桥梁 大部分是钢筋混凝土或预应力混凝土梁式桥 这 两种桥梁具有能就地取材 工业化施工 耐久性好 适应性强 整体性好以及美观等 诸多优点 预应力混凝土梁桥更兼有降低梁高和跨越能力大的长处 特别是预应力技 磨子沟大桥施工图设计 第 2 页 术的采用 为现代装备式结构提供了最有效的接头和拼装手段 使建桥技术和运营质 量均产生了较大的飞跃 目前 预应力混凝土简支梁的跨径已达50 70m 世界上最大 跨径的连续钢构桥 石板坡长江大桥 已于2006 年建成通车 主跨330m 简支梁桥具有受力明确 构造简单 施工方便等优点 装配式简支梁桥具有建桥 速度快 工期短 模板支架少等优点而广泛应用 但是 普通钢筋混凝土和预应力混 凝土简支梁桥的经济跨径分别为20m 和40m 左右 当跨径超出此范围时 跨中恒载弯 矩和活载弯矩将会向迅速增大 从而导致梁的截面尺寸和自重显著增加 这不断因材 料耗用量大而不经济 并且也由于很大的安装质量给装配式施工造成较大的困难 与简支梁桥相比 悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在 是跨中正弯矩显著减小 故 可以减小跨度内主梁的高度 从而可以降低钢筋混凝土数量和结构自重 而这本身又 促进了横载内力的减小 悬臂梁桥在施工阶段和成桥运营阶段两者的受力状态是一致 的 非常适宜于悬臂施工法 钢筋混凝土的悬臂梁桥在指点附近负弯矩区段内 梁的上翼缘受拉 不可避免地 要出现裂缝 雨水易浸入梁体 从运营条件来看 悬臂梁桥和简支梁桥均不甚理想 悬臂梁桥在悬臂端与挂梁衔接处的挠曲线都会产生不利与行车的折点 并且伸缩缝装 置需经常更换 故这种桥型在目前我国已较少采用 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形 梁桥较多 其发展趋势为 减轻结构自重 采用40 60 号的高标号混凝土 随着建筑 材料和预应力技术发展 其跨径逐步增大 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 随着交通运输业特别是高等级公路的迅速发展 对行车平顺舒适提出了更高的要 求 而多伸缩缝的悬臂梁和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而得到了迅速的发展 普通 钢筋混凝土连续梁桥的适用跨径在15 30m 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 预应力混凝土连续梁桥一般采用中等跨径 以40 60m 为宜 这样可以使主梁构造简单 施工快捷 当连续梁的主跨径接近或大于70m时 若主跨仍采用等截面布置 在横载和 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 从受力上将就显 磨子沟大桥施工图设计 第 3 页 得不太合理且不经济 这时 采用变截面连续梁桥更符合受力要求 高度变化基本上 与内力变化相适应 同时 变截面布置适合悬臂法施工 施工阶段主梁的刚度大 且 内力与运营阶段的主梁内力基本一致 对于大跨径 高墩桥梁 一般采用预应力混凝土连续钢构体系 其结构构造特点 是 中间桥墩采用墩梁固结 下部结构一般采用柔性桥墩 以减少因主梁的预应力张 拉 温度变化 混凝土收缩 徐变等作用引起的变形受到桥墩约束后产生的次内力 连续刚构桥在桥墩抗弯刚度较小时其工作状态接近于连续梁桥 与连续梁桥相比较 它在采用悬臂法施工时和使用阶段 墩顶与梁一直保持固结状态 连续刚构桥的主要 优点在于可以减少大型桥梁支座和养护上的麻烦 减少桥墩及基础工程的材料用量 连续钢构桥的另一个特点是主梁保持连续 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 构不需设置大吨位支座的优点 同时避免了连续梁和T 构两者的 缺点 养护工作量小 此外 连续钢构施工稳定性好 减少或避免边跨搭架合拢的难 度 但连续钢构桥对地基承载力的要求更高 若地基发生过大的不均匀沉降 连续梁 可通过墩顶支座的高程 抵消下沉来补救 而连续钢构做不到 对于大跨度连续钢构 当其 主墩刚度过大时 中跨梁体会产生过大的温差拉力而对结构受力不理 此外 梁 墩联接处应力复杂也是连续钢构的一个缺点 磨子沟大桥施工图设计 第 4 页 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 磨子沟大桥施工图设计 设计原始依据及基本设计要求 设计指导书及桥位河床地质断面图 设计跨径 自行拟定 设计荷载 公路 I 级 桥面宽 2 5m 人行道 13m 两车道 2 5m 人行道 通航要求 无 桥面横坡为双向1 5 不考虑地震作用 1 方案比选 方案一 三跨预应力混凝土变截面连续梁桥 a 孔径布置孔径布置为 20 35 20 m 全长75m b 结构构造主桥采用变截面预应力混凝土连续梁结构 采用单箱单双截面形式 主梁支点截面梁高3m 跨中梁高2m 梁底立面按二次抛物线变化 c 主墩基础采用钻孔灌注桩基 采用双柱式桥墩 d 施工方案采用悬臂浇筑法进行施工 方案二 三跨预应力混凝土连续钢构桥 a 孔径布置孔径布置为 20 35 20 m 全长75m b 结构构造主桥采用变截面预应力混凝土连续钢构结构 采用单箱双室截面形 式 主梁支点处梁高2 5m 跨中梁高1 2m 梁底立面按二次抛物线变化 c 主墩基础采用钻孔灌注桩基 桥墩采用薄壁墩 d 施工方案采用悬臂浇筑法进行施工 方案三 四跨预应力混凝土等截面连续梁桥 a 孔径布置孔径布置为25 25 25m 全长75m b 结构构造主梁截面为箱形 单箱双室 梁高3m c 主墩基础采用钻孔灌注桩基 桩顶设系梁 采用双柱式桥墩 墩顶设横撑 d 施工方案采用顶推法施工 磨子沟大桥施工图设计 磨子沟大桥施工图设计 第 5 页 方案一 方案二 方案三 磨子沟大桥施工图设计 第 6 页 单箱双室截面 磨子沟大桥施工图设计 第 7 页 方案比选表方案比选表 方案序号 方案一 变截面连续 梁桥 方案二 连续钢构桥 方案三 等截面连续 梁桥 适用性 1 采用变截面方式 能较好地抵抗支点处 负弯矩和剪力 2 边中跨比为0 6 便 于悬臂施工 3 连续梁结构刚度 大 变形小 伸缩缝 少 行车平稳 1 墩梁固结共同参与 工作 由活载引起的 跨中弯矩比连续梁 小 可以降低跨中区 域的梁高 1 主梁构造简单 施 工快捷 2 伸缩缝少 行车平 稳 3 结构简单 受力计 算方便 4 跨径小 墩多 增 加了施工工期和经 费 安全性 1 主梁采用变截面箱 型断面 抗扭和抗弯 性能都较好 安全可 靠 2 施工采用悬臂浇 筑 施工阶段主梁的 刚度大 且内力与运 营阶段的主梁内力基 本一致 1 主梁采用变截面 箱型断面 抗扭和抗 弯性能都较好 安全 可靠 2 施工十分经济和方 便 3 若地基发生沉降 无法像连续梁一样通 过调整支座高程来补 救 1 跨径55m 在连续 梁的标准跨径范围 40 60m 内 结构安全 2 支点截面负弯矩比 较大 需要配置更多 预应力筋 3 后期支座养护维修 较多 经济性 连续梁刚度大 变形 小 伸缩缝少 能充 分利用高强材料的 特性 促使结构轻型 化 跨越能力强 多跨刚构桥保持了上部 构造连续梁的属性 跨 越能力大 施工难度小 行车舒顺 养护简便 造价较低 等截面连续箱梁桥采用 顶推法施工 造价较低 后期养护成本较低 美观性 主桥线性简洁 不影 响结构美观 主梁线性简洁 与周 围环境浑然天成 桥梁线性单调 美观 效果较差 结论 通过经济性 适用性 美观性 施工难易等方面的综合比较 我推荐第二 个方案 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 1 重点 1 方案比选 确定最优方案 2 拟定主要结构尺寸 3 选取计算简图 进行结构内力计算 磨子沟大桥施工图设计 第 8 页 4 配筋设计计算 5 强度 刚度 稳定性计算 6 施工图绘制 2 难点 1 正确选取计算简图 利用电算进行结构内力计算 2 配筋设计计算及复核 3 研究途径 1 广泛查阅文献资料 2 充分利用网络资源查阅相关内容 3 利用桥梁电算程序处理很分析数据 4 学习诸如桥梁博士等专业软件进行设计计算 5 请教老师 帮助解决疑难问题 四 设计 研究 进度计划四 设计 研究 进度计划 1 开题报告 方案比选 推荐最优方案 1 4 周 2 拟定结构尺寸 选取计算见图或内力计算 5 周 3 内力计算或程序调试与基本数据准备 6 周 4 内力计算 作用效应组合和绘制包络图 6 8 周 5 钢筋配置 9 10 周 6 验算及数据整理 11 12 周 7 绘制施工图 13 14 周 8 编写设计说明书 译文 英文摘要 15 周 9 整理 修改及交稿 16 周 10 毕业答辩及其准备 17 周 五 参考文献 五 参考文献 1 JTJ01 1997 公路工程技术标准 S 北京 人民交通出版社 1997 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 JTG D61 2005 公路圬工桥涵设计规范 S 北京 人民交通出版社 2005 4 JTG D62 2004 公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范 S 北京 人民交 通出版社 2004 5 JTG D60 1985 公路桥涵地基与基础设计规范 S 北京 人民交通出版 磨子沟大桥施工图设计 第 9 页 社 1985 6 张健仁 朱剑桥编 M 钢筋混凝土与砖石结构 7 邵旭东 桥梁工程 上 下册 M 北京 人民交通出版社 2004 8 颜东煌 李学文 桥梁电算 M 长沙 湖南大学出版社 1999 9 李传习 夏桂云 大跨度桥梁结构计算理论 M 北京 人民交通出版 社 2002 10 周念先 桥梁方案比选 M 上海 同济大学出版社 1997 11 王文涛 刚构 连续组合梁桥 M 北京 人民交通出版社 1995 12 范立础 预应力混凝土连续梁桥 M 北京 人民交通出版社 1999 13 林元