邹雪文 开题报告.pdf

裕门江大桥施工图设计 92 一 本课题设计 研究 的目的 一 本课题设计 研究 的目的 根据我们本科生教学安排 毕业设计是我们在本科阶段最后一个环节 而我们 做好我们的毕业设计 可以让我们达到以下的目的 掌握桥梁的基本概念 增 强综合运用各种所学知识的能力 培养我们熟练运用设计原则 设计方法 步 骤 提高计算 绘图 查阅文献 使用桥梁规范和手机手册 填写技术文件 运用办公软件等基本技能 培养我们分析问题和解决问题的能力 为毕业后从事 桥梁技术工作打好基础 提高桥梁结构分析能力和运用电算的能力 掌握一至两 种商业软件对桥梁的计算方法 通过桥梁毕业设计 熟悉桥梁设计的整个过程 加 强对规范手册的了解和应用 培养一丝不苟 严肃认真的学习态度和勇于创新的 科学精神 这次毕业设计 我们根据设计使用的原始依据和技术标准 技术规范 以及其他参考资料 进行方案比选 进行纵 横断面及平面设计 绘制桥型总体 布置图 拟定主要结构尺寸 选取计算简图 进行结构内力计算 成果汇总 配 筋设计 绘制全桥主要结构施工图 最后给出设计文件中英文摘要 点算流程图 计算书 专业文献翻译 成果汇总 总结 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 一 设计现状和发展趋势 1 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 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 外形十分美观 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 裕门江大桥施工图设计 93 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 二 方案比选 1 比选原则 a 施工上的要求 技术先进 在因地制宜的前提下 尽可能采用成熟且先进的新结构 新设备 新材料和新工艺 b 结构上的要求 安全可靠 强度和稳定性 足够的安全储备 刚度 挠度在合理范围之内 控制 变形 c 使用上的要求 适用耐久 保证桥梁在 100 年的设计及准期内正常使用 桥面宽度能满足当 前以及今后规划年限内的交通流量 包括行人通行 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 应考虑不同的环境 类别对桥梁耐久性的影响 在选择材料 保护层厚度 阻锈等方面满足耐久 性的要求 桥跨结构的下面有利于泄洪 通航 跨河桥 或车辆和行人的通 行 旱桥 桥梁的两端方便车辆的进入和疏散 不至产生交通堵塞现象等 考虑综合利用 方便各种管线 水 电气 通信等 的搭载 d 经济上的要求 合理的经济 选择造价和养护费用综合最省的桥型 遵循因地制宜 就地取 材和方便施工的原则 桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距 促进该地区 的经济发展 产生最大的效益 对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车辆通 过 达到尽可能快回收 投资的目的 e 美学和景观上的要求 着经济的发展 人们生活水平的提高 桥梁美学越来越受到重视 f 环境保护和可持续发展 多方面考虑环境要求 采取必要的工程控制措施 建立环境监测保护体系 将不利影响减至最小 2 比选方案 方案一 预应力混凝土变截面连续箱梁桥 1 桥梁跨径 288m 桥型总体布置 84m 120m 584m 如图 1 所示 3 跨预应力混凝土变截面连续梁桥 边跨与主跨的比值为 0 7 2 截面形式及尺寸拟定 C50 双悬臂矩形单箱单室的变高度箱型截面 箱梁顶宽 17 0m 底板宽 13 0m 支点处梁高 7m 跨中梁高 3m 梁底 立面及箱梁低板厚度均按二次抛物线变化 箱梁顶板厚度采用 30cm 腹板分别厚度采用 70cm 40cm 如图 2 所示 中跨箱梁在支点 L 4 跨中各设一道横隔板以抗畸变变形 预应力体系 悬浇箱梁采用三向 预应力 主桥下部结构 主墩为圆端形实体墩 尺寸为 半径 0 8m 裕门江大桥施工图设计 94 3 主桥桥面设计 2 5m 人行道 0 75m 3 75m 行车道 3m 中央分隔 带 3 75m 行车道 0 75m 2 5m 人行道 横坡 双向 2 图 1 变截面连续梁桥桥型布置图 图 2 箱型变截面截面图 施工方法及施工步骤 采用悬臂浇筑法 首先在主墩上浇筑零号块件 并 用预应力筋及临时垫块将梁体与墩身作临时锚固 然后采用施工挂篮向桥 墩两侧分节段进行对称平衡悬臂施工 对于边跨不对称的部分梁段则采用 有支架施工 然后 边跨合拢 当边跨合拢以后 先拆除中墩临时锚固 然后便可拆除支架和边跨的挂篮 接着实行中跨合拢 最后拆除合拢段的 挂篮后上二期恒载 达到合理成桥状态 方案二 等截面预应力混凝土连续梁桥 1 桥梁全长 279m 桥型总体布置 38 5m 48 5m 五跨等截面等跨连续梁桥 2 截面型式及尺寸拟定 C50 混凝土等截面连续梁 翼扳间留有 0 08m 的横 向湿接缝 边梁外翼板间设等厚现浇板 全桥在桥台以及主引桥间设伸缩 缝 边 中梁预制断面相同 腹板厚度 40cm 通过调整悬臂长度来满足 平面线线形要求 为方便护栏施工 边梁翼板悬出护栏外 5cm 主梁预制 长度为 46 5m 墩顶现浇段纵向长度 1 5m 上设 17cm 后整体化混凝土 5cm 裕门江大桥施工图设计 95 厚沥青混凝土桥面铺装 墩顶纵向现浇湿接缝为实心断面 3 主桥桥面设计 2 5m 人行道 0 75m 3 75m 行车道 3m 中 央分隔 带 3 75m 行车道 0 75m 2 5m 人行道 横坡 双向 2 无通航 要求 无地震作用 桥型布置图以及截面构造图分别如下图 3 4 所示 图 3 等截面连续梁桥桥型布置图 图 4 等截面箱型截面图 施工中的难点 顶推法施工 技术难度大 对施工的要求高 方案三 上承式混凝土箱型拱桥 1 主桥 采用净跨径为 146m 净矢高为 24 18m 矢跨比为 1 6 的钢筋混 土箱型拱桥 引桥部分 3 32m 左 和 42 36m 右 箱梁 主拱圈 截面尺寸如图 6 示 采用预制拼装架设 单箱双室的箱型截面 纵向划 裕门江大桥施工图设计 96 分为 14 个节段 待拱肋拼装成拱后 再在箱壁间用现浇混凝土把各箱 肋连成整体 形成主拱圈截面 2 主桥桥面设计 2 5m 人行道 0 75m 3 75m 行车道 3m 中央分隔 带 3 75m 行车道 0 75m 2 5m 人行道 横坡 双向 2 无通 航要求 无地震作用 3 施工方法 采用缆索吊装法 使用架空起吊设备以加快施工进度 施工 步骤 1 现将各片拱箱逐一吊装合拢 形成一孔裸拱圈 然后将部纵 横接头处理完毕 便浇筑接头混凝土 2 浇筑拱箱的纵缝混凝土 纵 缝应分两层浇筑 先只浇筑到大约箱高的一半处 使其初凝后在浇满全 高使与箱顶齐平 横桥向各缝齐头并进 注意 下层纵缝应分段浇筑 3 拱上各横墙砌筑 工作按左右两半拱对称 均匀同时进行 4 安砌 腹拱圈及主拱圈顶实腹段侧墙 应沿纵向逐条对称安砌 5 拱顶填料 腹拱填料 桥面系施工 图 5 桥型布置图 裕门江大桥施工图设计 97 图 6 箱型截面构造图 施工中的难点 拱脚位置的开挖 因其地理位置陡峭 施工难点较大 缆索吊 装施工中的施工控制 根据桥梁的设计原则 就其安全性 经济型 美观性及实用性四个方面分别对以 上两种方案进行比较 列表如下 方案一 预应力混凝土变 截面连续箱梁桥 方案二 预应力混凝土等 截面 连续梁桥 方案三 上承式混凝土箱 型拱桥 经济性因其变截面的形 式需要一整套模 板 造价较高 预制拼装 造价低 等截面形式能大 量节约模板 加快 建桥进度 简易经 济 但不能充分利 用截面作用 基础 设计量大 截面挖空率大 用 料省 材料利用率 高 比较经济 适用耐久性受力明确 桥下净 空较大 支点处主 梁负弯矩较大 超 静定次数较少 相 应次内力小 构件外形简单 制 作方便 方便施 工 施工工期短 适应山区地形深 谷桥位 运营过程中结构 易开裂 破损 且 在车辆荷载下主 拱圈的振动较为 强烈 裕门江大桥施工图设计 98 美观性桥梁外形美观 曲 线线性 与环境更 加协调 美观性不如其他 桥型 能很好的与山区 地形结合 其曲线 给人以美的感觉 安全性主梁采用不等跨 截面设计 可以降 低跨中的设计弯 矩 也有利于适应 支点截面剪力很 大的要求 采用悬 臂法施工 施工阶 段主梁刚度大 且 内力与运营阶段 基本一致 采用变 截面梁高可节省 材料 降低自重 更加安全可靠 中 间无伸缩装置 行 车平顺 由简支变连续 简 支的时候结构稳 定 而且是预制拼 装 相对安全 结构抗弯和抗扭 刚度大 施工稳定 性好 具有良好的 抗震性能 结构制 作要求较高 吊装 设备较多 施工控 制难度大 拱脚开 挖量较大 施工难 度大 行车平顺舒 适 综上所述 本设计最终方案拟定为变截面箱型梁桥 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 悬臂浇筑法 悬臂浇筑法是以起步长度为起点 通过挂篮的前移 对称的向两侧 跨中逐段灌注混凝土 并施加预应力 如此循环的一种施工方法 施工中的难点 节段拼装合拢对预制和拼装的精度要求高 拟采用的途径 施工方法及施工步骤 采用悬臂浇筑法 首先在主墩上浇筑零号块件 用预应力 筋及临时垫块将梁体与墩身作临时锚固 然后采用施工挂篮向桥 墩两侧分节段 进行对称平衡悬臂施工 对于边跨不对称的部分梁段则采用有支架施工 然后 边跨合拢 当边跨合拢以后 先拆除中墩临时锚固 然后便可拆除支架和边跨的 挂篮 接着实行中跨合拢 最后拆除合拢段的挂篮后上二期恒载 达到合理成桥 状态 四 设计 研究 进度计划 四 设计 研究 进度计划 毕业设计是从第 3 周到第 19 周 计划安排如下 1 方案比选 3 4 周 2 结构计算 计算软件学习 1 7 周 3 结构计算 成桥阶段计算 7 9 周 4 施工方法设计 10 周 裕门江大桥施工图设计 99 5 成桥阶段计算分析 11 周 6 荷载组合承载能力分析 12 13 周 7 绘图 14 周 8 英语翻译 15 周 9 完成设计递交修改 15 周 10 完成修改进行答辩 16 19 周 五 参考文献 五 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 2003 2 JTGD62 2004 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范 S 北京 人民 交通出版社 2004 3 JTGD60 2004 公路桥涵设计通用规范 S 北京 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