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毕业设计毕业设计 论文论文 开题报告开题报告 题目题目 西门渡大桥施工图设计 西门渡大桥施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 曾昭鑫名 曾昭鑫 学学号 号 201018020318201018020318 班班级 桥梁级 桥梁 10031003 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 王达师 王达 20142014 年年 3 3 月月 一 本课题设计 研究 的目的 1 通过毕业设计系统地巩固基本理论知识和专业知识 能综合运用所学课程自主创新 培 养学生分析问题和解决问题的能力 2 通过桥梁毕业设计 熟练掌握WORD EXCEL AUTOCAD 桥梁电算程序 桥梁大师等软件 3 通过桥梁毕业设计 使学生运用所学的课程 系统地训练 以便掌握桥梁的基本理 论 基本知识 基本的计算方法 4 通过桥梁毕业设计 不断提高计算绘图 查阅文献 使用桥梁规范和设计手册 填写 技术文件 运用电脑等基本技能 树立正确的设计思想 逐步掌握设计原则 设计方法 设计步 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 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 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T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 1 2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 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 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 3 1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 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 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 方案比选 设计标准 1 设计跨径 240m 2 设计荷载 公路 I 级 3 桥面宽 0 5m 防撞护栏 3 4m 三车道 0 5m 防撞护栏 4 通航要求 无 桥上横坡为双向1 5 5 不考虑地震作用 方案一 65m 110m 65m三跨预应力混凝土连续箱梁桥 桥梁上部结构采用预应力混凝土连续梁 支点截面梁高6 5m 跨中梁高3 5m 桥面宽13m 单向三车道 下部结构 桥台为重力式桥台 墩为钻孔灌注桩双柱式桥墩 墩径3m 桩径2m 梁截面 单箱单室箱型截面 施工方法 悬臂现浇施工方法 首先完成下部结构的施工再使 0 块处墩梁固结使用挂 篮一块一块浇筑 然后待混凝土达到强度后解除墩梁的固结使用大型橡胶支座予以支撑 图1 桥型布置图 图2 主梁横断面图 图3 桥梁下部结构图 方案二 6 40m预应力混凝土T梁桥 先简支后连续 本桥上部结构为六跨 6 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2 25m 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4 桥型布置图 图5 主梁横截面图 方案三 总跨240m中承式混凝土肋拱桥 两条肋拱 拱截面高2m 施工方法 先施工完两条拱肋 在通过临时墩假设主梁 随后安装吊杆 图6 桥型布置图 图7 横截面图 方案比选 方案方案一方案二方案三 适用性 变 截 面 三 跨 连 续 梁 桥面连续 行车平 顺 变截面的设计适应 弯矩沿梁的变化 六跨40m 跨径合 适 但孔数过多而又彼 此连续 受外力影响较 大 不适应外荷载的变 化 彼此连接处容易产 生裂缝使桥面不连续 不利于行车 采用拱桥的设计 桥面平顺 适于行车 美观性 变化的截面曲线 曲线美感十足 线条简单 不影响美观拱桥 外观漂亮 很有美感 安全性 主梁采用变截面箱 梁 抗扭抗弯性能好 安全可靠 连续的桥面 利于行车安全 先简支后连续的 设计 不能很好的适应 外荷载的不断变化 容 易产生裂缝 导致桥面 不平顺 行车不安全 中承式拱桥 吊杆 中最短吊杆应力非常 大 容易断 经济性 悬臂现浇施工难度 较大 工期较长 施工 机械租用时间长 费用 较高 等截面设计模板 较少 施工简单 较经 济 拱桥施工难度大 造价高 不经济 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 所以推荐第一个方 案 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 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 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 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 第1 7 周外文翻译 结构计算 计