范守旭开题报告.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 银厂沟大桥引桥施工图设计银厂沟大桥引桥施工图设计银厂沟大桥引桥施工图设计银厂沟大桥引桥施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 范范 守守 旭旭 学学号 号 200918020331200918020331 班班级 级 桥土桥土 09030903 班班 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 袁袁明明颜东煌颜东煌 20132013 年年 3 3 月月 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 1页 共 10 页 一 本课题设计 研究 的目的 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 及比选方案 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 及比选方案 一 设计现状和发展趋势 一 设计现状和发展趋势 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 桥梁按受力体系可分为以下几种 1 1 梁式桥梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构 由于外力 恒载和活载 的作用方向与承重结 构的轴线接近垂直 因而与同样跨径的其他结构相比 梁桥内产生的弯矩最大 通常需用抗弯 抗 拉能力强的材料来建造 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 简支梁桥 施工方法有预制装配和现浇两种 这种梁桥的结构简单 施工方便 简支梁对地基承载 力的要求也不高 1 1 简支 简支 T T 型梁型梁 T 形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了 从 16m 到 5Om 跨径 带马蹄形而未加宽的 T 型截 面适用跨径在 30m 以内 底部加宽的 T 型截面适用跨径在 30 50m 以内的预应力混凝土桥梁 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 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 2 2 连续箱形梁桥 连续箱形梁桥 等截面箱形连续梁桥的适用跨径以 40 60m 为宜 当主跨跨径接近或大于 70m 时 宜采用变截 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 2页 共 10 页 面连续梁桥 另外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 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 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 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 葡萄牙已建成 250m 的连续箱梁桥 超过这一跨径 也不是太经济的 大跨径连续箱粱要 采用大吨位支座 如南京二桥北汊桥 165m 变截面连续箱梁 盆式橡胶支座吨位达 65O0kN 这种样 大吨位支座性能如何 将来如何更换等一系列问题有待研究 2 2 拱式桥拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋 拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋 拱结构在竖 向荷载作用下 桥墩和桥台将承受水平推力 同时 根据作用力和反作用力原理 墩台向拱圈 或 拱肋 提供一对水平反力将大大抵消在拱圈 或拱肋 内由荷载所引起的弯矩 因此 与同跨径的 梁相比 拱的弯矩 剪力和变形都要小得多 鉴于拱桥的承重结构以受压为主 通常采用抗压能力 强的圬工材料和钢筋混凝土来建造 拱桥不仅跨越能力很大 而且外形酷似彩虹卧波 十分美观 在条件许可的情况下 修建拱 桥往往是经济合理的 一般在跨径 500m 以内均可作为比选方案 但应当注意 为了确保拱桥的安 全 下部结构和和体积 特别是桥台 必须能经受住很大的水平推力作用 此外 与梁式桥不同 由于拱圈 或拱肋 在合拢前自身不能维持平衡 因而拱桥在施工过程中的难度和危险性要远大于 梁式桥 根据近年的实践 钢筋混凝土拱桥自重较大 跨越能力比不上钢拱桥 但是 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 3 3 刚构桥刚构桥 刚构桥的主要承重结构是梁 或板 与立柱 或竖墙 整体结合在一起的刚架结构 梁和柱 的连结处具有很大的刚性 以承担负弯矩的作用 在竖向荷载作用下 柱脚处具有水平反力 梁部 主要受弯 但弯矩值较同跨径的简支梁小 梁内还有轴压力 因而其受力状态介于梁桥和拱桥之间 刚架桥跨中的建筑高度可做到很小 但普通钢筋混凝土修建的刚架桥在梁柱刚结处较易产生裂缝 需在该处多配钢筋 刚架桥一般均需承受正负弯矩的交替作用 横截面宜采用箱形截面 连续刚构 桥主梁受力与连续梁相近 横截面形式与尺寸也与连续梁基本相同 1 1 T T 型刚构型刚构 这种结构体系有致命弱点 从 60 年代起到 80 年代初 我国公路桥梁修建了几座 T 形刚构桥 如著名的重庆长江大桥和沪州长江大桥 80 年以后这种桥型基本不再修建了 这里不赘述 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 3页 共 10 页 2 2 连续刚构桥 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 由于连续刚构受力和使用上的特点 在设计大跨径预应力混凝土桥时 优先考虑这种桥形 当 然 桥墩较矮时 这种桥型受到限制 近年来 我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥 如广东洛溪大桥 主孔 180m 湖北黄石长江大桥 主孔 3 245m 广东虎门大桥副航道桥 主孔 270m 为目前世界同类桥中最大 跨径 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 50 60 号高标号 混凝土和大吨位预应力钢束 4 4 悬索桥悬索桥 悬索桥 也称吊桥 是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构 在桥面系竖向荷载作用 下 通过吊杆使缆索承受很大的拉力 缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中 为了承受巨大的缆索拉 力 锚碇结构需做的很大 重力式锚碇 或者依靠天然完整的岩体来承受水平拉力 隧道式锚碇 缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力 因而悬索桥也是具有水平反力 拉力 的结构 现代悬索桥广泛采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆 以充分发挥其优良的抗拉性能 悬索桥的承 载系统包括缆索 塔柱和锚碇三部分 因此结构自重较轻 能够跨越任何其他桥型无法达到的特大 跨度 悬索桥的另一特点是 受力简单明了 成卷的钢缆易于运输 在将缆索架设完成后 便形成 了一个强大的结构支承系统 施工过程中的风险相对较小 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一 可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型 从目前已建 成桥梁来看说是唯一桥型 但从发展趋势上看 斜拉桥具有明显优势 但根据地形 地质条件 若能采用隧道式锚碇 悬索桥在千米以内 也可以同斜拉桥竞争 根据理论分析 就目前的建材水 平 悬索桥的最大跨径可达到 3500m 左右 当然还有规划中更大跨径的悬索桥 悬索桥跨径增大 如上所述当跨径达 3500m 时 动力问题将是一个突出的矛盾 所以 对特大跨桥梁 已提出用悬索 桥和斜拉桥相结合的 吊拉 桥型 5 5斜拉桥斜拉桥 斜拉桥由塔柱 主梁和斜拉索组成 它的基本受力特点是 受拉的斜索将主梁多点吊起 并 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 4页 共 10 页 将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱 在通过塔柱基础传至地基 塔柱基本上以受压为主 跨 度较大的主梁就像一条多点弹性支承 吊起 的连续梁一样工作 从而使主梁内的弯矩大大减小 由于同时受到斜拉索水平分力的作用 主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件 斜拉桥属于高次 超静定结构 主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关 存在着一定最优的索力分布 使主梁 在各种受力状态下的弯矩 或应力 最小 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一 目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有 3O 余座 仅次于德国 日本 而居世界第三位 而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一 我国一直以发 展混凝土斜拉桥为主 近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥 如武汉长江第三大桥 主 跨 618m 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 未来的桥梁将向更长 更大 更柔方向发展 也将更加注重桥梁美学及环境保护 新中国桥 梁建设水平取得了突飞猛进的发展 公路铁路两用桥向着大跨度 重荷载 高时速方向发展 二 二 方案比选方案比选方案比选方案比选 设计标准 1 设计跨径 5 40m 2 设计荷载 公路 I 级 结构重要性系数 1 1 3 桥面净宽 24 5m 4 桥上纵坡为单向 2 无竖曲线及平曲线 5 通航等级 无 6 不考虑地震及漂流物撞击作用 比选原则 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 必须认真 学习国内外的先进技术 充分利用最新科学技术成就 把学习和创新结合起来 淘汰和 摒弃原来落后和不合理的东西 A 所设计的桥梁结构在强度和稳定方面要有足够的安全储备 B 防撞栏杆应具有足够 的高度和强度 适用耐久 应保证桥梁在设计基准期内正常使用 桥梁设计应遵循因地制宜 就地取材和方便施工的原则 桥的外形从任何角度看都应该是优美的 结构布置必须精练 并在空间有和谐的比例 桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 5页 共 10 页 方案一方案一 5 5 4040 m m 预应力混凝土预应力混凝土 T T 梁桥 先简支后连续 梁桥 先简支后连续 本引桥上部结构为五跨 5 40 m 预应力混凝土连续 T 型梁桥 采用先简支后连续施工方法 主梁横截面采用 T 型截面 梁高 2m 桥面宽 24 5m 分两幅 每幅桥宽 12m 每幅 5 片梁 全桥攻设 9 道横隔板 其各部尺寸如图所 示 施工方法 1 预制 T 梁 吊装到位 2 浇筑墩顶连续段接头混凝土 达到设计强度后 张拉负弯矩区预应力钢束并压注 水泥浆 3 拆除临时支座 完成体系装换 4 完成主梁横向接缝浇筑 5 最后进行防撞栏及桥 面铺装施工 图 1 5 40 m 预应力混凝土 T 梁桥桥型布置图 单位 cm 图 2主梁横断面布置图 单位 cm 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 6页 共 10 页 图 3T 梁横断面图 单位 cm 方案二方案二 5 5 4040 m m 预应力混凝土等截面箱梁桥预应力混凝土等截面箱梁桥 本方案采用等高度预应力混凝土连续箱梁桥 孔径布置为 5 40m 全长 200m 无通航要求 符合地形地质条件 水文条件 技术经济和美的要求 预应力混凝土连续梁桥是一种以受弯为主 在竖向荷载作用下无水平反力的结构 它在荷载作 用下 支点截面产生负弯矩 从而大大减小了跨中的正弯矩 跨越能力大 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压 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 因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力 桥面宽 24 5m 分两幅 每幅桥宽 12m 横截面布置采用 C50 双悬臂矩形单箱单室的箱形截面 箱梁顶宽 12 米 底板宽 8 米 箱梁顶板厚度 30 厘米 腹板厚度为 40 厘米 底板厚度为 30 厘米 在支点 跨中截面各设一道横隔板以抗畸变变形 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 7页 共 10 页 图 4 5 40 m 预应力混凝土等截面箱梁桥桥型布置图 单位 cm 图 4主梁 跨中 支点 截面图 单位 cm 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 8页 共 10 页 方案比选表方案比选表 方案设计方案一设计方案二 适用性 无桥下通航要求 200m 设 5 跨 跨 径适宜 简支梁的预应力筋对结构不产 生次力矩 可使结构设计简便 基础沉 降对结构的影响较小 单孔 40 米桥跨跨越主车道 与车道适应性 较好 路边填挖方较少 伸缩缝较少 桥面连续 美观性构造简单 线条简洁 比较美观主梁线条简洁 不影响桥型的美观 安全性 具有刚度大 收缩缝少 变形小 的优点 可提高车速以及行车的舒适 性 结构简洁安全合理 主桥跨度适 中 T 梁式结构施工方便 工期较短 收缩 徐变对结构体系的影响较小 主梁采用等截面箱型断面 抗扭和抗弯性 能都较好 安全可靠 施工采用支架现浇施工 施工要求较低 对支架要求较高 运营养护成本较低 中间无伸缩装置 行车较平顺舒适 经济性 等截面形式能大量节约模板 结 构简洁安全合理 施工简单方便 造 价经济节省 工期短 工程造价加运营养护成本相对较低 比较 经济 结论结论 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 设计的主要内容 1 在熟悉设计任务的前提下 阅读大量文献资料并撰写文献综述 2 根据设计任务的要求进行桥型方案比较 通过对比选方案的分析 比较 阐明 选择这个设计方案的原因以及采用方案的特点 3 说明采用方案的设计思路和进程计划等 并按要求撰写开题报告 4 对推荐的设计方案进行纵 横断面设计和平面布置 绘制桥型布置图 5 拟定结构各部分尺寸 选取计算简图 按 04 桥规 进行结构内力计算 钢筋 配置及验算等 6 按要求编写设计计算说明书 7 绘制全桥主要结构的施工图 8 根据指导教师的要求阅读并翻译至少一篇英文短文 由老师指定 2 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 3 难点 银厂沟大桥引桥施工图设计 第 9页 共 10 页 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 4 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 四 设计 研究 进度计划四 设计 研究 进度计划 1 翻译 开题报告 方案比选 推荐最优方案 1 4周 2 拟定结构尺寸 选取计算简图或内力计算 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 钢筋数量估算及布置 9 10周 6 验算及资料整理 11 12周 7 绘制施工图 13 14周 8 编写设计说明书 整理译文 英文摘要 1