开题报告.pdf

湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 一 本课题设计 研究 的目的 通过毕业设计 可以全面巩固四年所学的基础理论和专业知识 熟悉桥梁工程设计 的整个过程 能够熟练应用计算机进行施工图绘制 处理文档 编写设计文件 应用计 算软件进行桥梁结构的内力计算 配筋计算等 培养自己的设计能力 独立工作的能力 和分析问题解决问题的能力 通过熟悉设计资料 讨论分析比较 熟悉设计规范 掌握 各种桥型特点 了解本专业的最新动态 综合运用所学知识解决实际工程技术问题的能 力 树立正确的设计思想以及严谨负责 实事求是 刻苦钻研 用于创新的作风 为今 后工作打下良好基础 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 2 1 桥梁设计的现状 2 1 1 桥梁工程桥型发展状况 改革开放以来 随着我国国力迅速增强 交通事业的快速发展 尤其是 20 世纪 90 年代以来国家对高等级公路的大力投入 使得我国的桥梁事业得到了空前的大发展 取 得了举世瞩目的成就 目前我国在桥梁建设方面 已跻身世界先进行列 下面我将结合几种常用的桥型谈谈对公路桥梁发展趋势的看法 有不当之处 请予 指正 一 混凝土梁桥一 混凝土梁桥 混凝土梁桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构 它具有造价低 耐久性好 适应性强 刚度大 整体性好 便于工业化施工以及美观等许多优点 通常采用抗弯 抗拉能力强的材料来建造 从受力特点上看 混凝土梁式桥分为简支梁 板 桥 连续 梁 板 桥和悬臂梁 板 桥 简支梁桥属静定结构 是受力和构造最简单的桥型 对于中 小跨径桥梁 目前 在公路上应用最广的是标准跨径钢筋混凝土简支梁桥 其跨径在 25 米以下 当跨径较 大时 需采用预应力混凝土简支梁桥 跨径已达 50 70 米 施工方法有预制装配和现 浇两种 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 随着交通运输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 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迅速的发 展 连续梁桥属超静定结构 因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 适用于桥基良好的场合 连续梁桥可分为普通钢筋混凝土连续 梁桥和预应力混凝土连续梁桥 普通钢筋混凝土连续梁桥的适用跨径在 15 30 米之间 预应力混凝土连续梁桥又可分为等截面连续梁桥和变截面连续梁桥 等截面梁桥一般适 用于中等跨径 以 40 60 米为宜 国外也有达到 80 米跨径者 这样可以使主梁构造 简单 施工快捷 常适用于有支架施工 逐孔架设施工 移动模架施工和顶推法施工 当连续梁的主跨径接近或大于 70 米时 应采用变截面连续梁桥 可进一步降低跨中的 设计弯矩 一般采用悬臂浇筑和悬臂拼装两种施工方法 悬臂梁桥和简支梁桥一样 都属于静定体系 它们的内力不受基础不均匀沉降等附 加变形的影响 与简支梁桥相比 悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在 使主跨正弯矩显著 减小 故可以减小跨度内主梁的高度 从而可降低钢筋混凝土数量和结构自重 增大跨 径 从运营条件看 悬臂梁桥和简支梁桥均不甚理想 悬臂梁桥在悬臂端和挂梁衔接处 的绕曲线都会产生不利于行车的折点 并且伸缩装置需经常更换 故这种桥型在目前我 国已较少采用 国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为 55 米 国外一般在 70 80 米以下 预应力混凝土悬臂梁桥一般在 100 米以下 世界最大跨径为 150 米 二 刚构桥二 刚构桥 刚构桥的主要承重结构是梁 或板 与立柱 或墙 整体结合在一起的刚架结构 梁和柱的连接处具有很大的刚性 以承担负弯矩的作用 刚构桥由于采用墩梁固结的构 造 使之既可以省掉昂贵的支座装置 又可在施工中不用进行体系转换 特别是在恒载 条件下 桥墩两侧梁体结构的受力状态接近平衡 桥墩接近中心受压 主梁以受弯为主 刚构桥可分为 T 形刚构桥 连续刚构桥 门式刚构桥 斜退刚构桥和全无逢式连续刚构 桥等 T 形刚构桥 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 梁修建了多座 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 型较少采用 这里不再赘述 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 预应力混凝土连续刚构桥是连续梁桥和 T 形刚构桥的组合体系 它既保持了连续梁 无伸缩逢 行车平顺的优点 又保持了 T 构不需设大吨位支座的优点 同时避免了连续 梁 存在临时固结和体系转换 和 T 构 存在伸缩缝问题 两者的缺点 养护工作量小 此外连续钢构施工稳固性好 减少或避免边跨梁端搭架合拢的难度 但连续刚构桥对地 基的承载力要求较高 连续刚构桥常用于大跨 高墩的结构中 桥墩纵向刚度较小 在竖向荷载作用下 基本上属于一种无推力的结构 而上部构造具有连续梁施工的一般特点 因此有较好的 技术经济性 一般采用变截面箱梁 由于预应力技术在近年来发展迅速 连续刚构桥近 年来得到较快的发展 可以说连续刚构桥是大跨径桥梁选型中具有竞争能力的桥型之 一 我国跨径在 180 米以上的梁桥 均采用连续刚构桥 三 拱桥三 拱桥 拱桥在我国有悠久的历史 由于拱桥造型优美 跨越能力大长期以来一直是大跨桥 梁的主要形式之一 20 世纪 60 年代拱桥无支架施工方法的应用与发展 使混凝土拱桥 竞争力大大提高 我国公路上修建拱桥数量也较多 拱桥的主要承重结构是拱圈或拱肋 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 墩台向拱圈提供一对水平反力 这种水平反力将大大抵消在拱圈内由 荷载所引起的弯矩 使之成为偏心受压构件 所以通常采用抗压能力强的圬工材料 如 砖 石 混凝土 和钢筋混凝土来构造 拱桥的主要优点有 跨越能力较大 能充分就地取材 耐久性能好 维修 养护费 用少 外形美观 构造简单等 混凝土拱桥的施工按主拱圈成型的方法可以分为三大类 就地浇筑法 有支架施工法和悬臂浇筑法 预制安装法 整体安装法和节段悬拼法 转体施工法 平面转体施工法 竖向转体施工法和平 竖相结合的转体施工法 应当注意 为确保拱桥的安全 下部结构和地基 特别是桥台 必须能经受住很大 的水平推力作用 这就增加了下部结构的工程量 当采用无铰拱时 对地基条件要求高 此外 于梁式桥不同 由于拱圈在合龙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 在连续多孔的大 中桥梁中 每隔 3 5 个桥墩必须设 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 置制动墩 四 斜拉桥四 斜拉桥 斜拉桥是大跨径桥梁最流行的桥型之一 据不完全统计 我国已建成的斜拉桥已超 过 100 座 其中跨度超过 400 米的斜拉桥已达 20 座 居世界首位 斜拉桥由塔柱 主梁和斜拉索组成 它的基本受力特点是 受拉的斜拉索将主梁多 点吊起 并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱 再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的连续梁一样工作 从而使 主梁内的压力大大减小 结构自重显著减轻 大幅度提高了斜拉桥的跨越能力 现代斜拉桥的发展大致经历了三个阶段 稀索布置 中密索布置和密索布置 斜拉 桥的主要结构体系按照塔 梁 墩相互结合的方式 可划分为漂浮体系 半漂浮体系 塔梁固结体系和刚构体系 目前 混凝土斜拉桥的施工方法主要采用悬臂浇筑法和悬臂 拼装法这两种施工方法 当跨度较大时 悬臂施工的斜拉桥因主梁悬臂长度过长 承受压力过大 而风险较 大 塔高也过高 外索过长 索垂度的影响使索的刚度大幅下降 此外 斜拉索大多采 用现场防护的方法 由于现场防护环境不利 不确定因素较多 加上施工技术不够成熟 使索内高强钢材出现了不同程度的锈蚀现象 影响大桥的安全 需要对斜拉索提前进行 更换 这些问题都需要加以认真的研究和解决 五 悬索桥五 悬索桥 悬索桥也是特大跨径桥梁的主要形式之一 悬索桥是用悬挂在塔架上的强大缆索作 为主要承重结构 在桥面竖向荷载作用下 通过吊杆使缆索承受很大的压力 缆索锚于 悬索桥两端的猫碇结构中 用于承受巨大的缆索压力 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反力的结构 悬索桥可分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥 其中地锚式悬索桥根据锚碇的不同又 分为重力式锚碇和隧道式锚碇 自锚式悬索桥的施工顺序是 先梁后缆 而地锚式悬 索桥的施工顺序是 先缆后梁 在所有的桥梁体 系中 悬索桥的刚度最小 属柔性 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 结构 在车辆荷载作用下 将产生较大的变形 还存在大体积混凝土的施工缺点 其实我国很早就开始修建悬索桥 究其跨径和规模远不能同现代悬索桥相比 到 了 90 年代初 我国才开始建造大跨悬索桥 例如 广东汕头海湾大桥 主跨 452m 加劲梁采用混凝土箱梁 广东虎门大桥 主桥跨径 888m 钢箱悬索桥 正在建设的钢 箱悬索桥 江阴长江大桥 主跨 1385m 由此可见 现代悬索桥在我国已具有相当 规模和水平 已进人世界悬索桥的先进行列 工程实例 工程实例 图 5奉浦大桥 黄浦江奉浦大桥的主桥为五跨预应力混凝土连续梁桥 跨径组合为 85 125 3 85m 1995 年建成 125m 主跨支点处梁高 7 0m 跨中梁高 2 8m 梁底按二次抛物线变化 下部结构水中墩为高桩承台薄壁墩 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 武广客运专线塘下特大桥 该桥全长 732 96 米 共 21 墩 2 台 22 片 900 吨 简支梁 基础有桩基承台和扩大基础两种 墩身采用圆端型收坡型式 最高墩 38 米 采用下行式移动模架制梁 万县长江大桥 全长 856 12 米 主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土 结构 主跨 420 米 桥面宽 24 米 为双向四车道 是世界最大跨径的混凝土拱桥 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 广东虎门辅航道桥主桥为 270 米连续刚构 跨径组合为 150m 270m 150m 主桥 位于 R 7000m 的平曲线上 建成时跨径居同类桥世界首位 苏通大桥 总长 8206 米 其中主桥采用 100 100 300 1088 300 100 100 2088 米的 双塔双索面钢箱梁斜拉桥 斜拉桥主孔跨度 1088 米 列世界第一 苏通大桥全线采用 双向六车道高速公路标准 计算行车速度南 北两岸接线为 120 公里 小时 跨江大桥 为 100 公里 小时 全线桥涵设计荷载采用汽车一超 20 级 挂车一 120 主桥通航净空 高 62 米 宽 891 米 可满足 5 万吨级集装箱货轮和 4 8 万吨船队通航需要 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 江阴长江大桥位于中国江苏江阴市与靖江市之间 是规划的沿海南北主干线 跨越长江的位置 桥型方案为中跨 1386m 的大跨径悬索桥 它是中国的第一座跨 经超千米的桥梁 全桥总长近 3km 该桥桥面布置为高速公路标准的双向 6 车道 设中央分隔带和紧急停车带 在主桥跨江部分的两侧各设 1 5m 宽的人行道 2 1 2 桥梁工程设计计算理论 混凝土梁桥上部结构设计计算的项目一般有主梁 横隔梁和桥面板 桥面板的力学模型 对于整体现浇的 T 梁桥 梁肋和横隔板之间的桥面板 属于矩 形的周边支撑 通常其边长比或长宽比等于或大于 2 当有荷载作用于板上时 绝大部 分是由短跨方向传递的 因此可近似地按仅由短跨承受荷载的单向受力板来设计 对于 装配式 T 梁桥 其桥面板也存在边长比或长宽比等于或大于 2 的关系 如果在两主梁的 翼板之间 采用钢板联结时 则桥面板可简化为悬臂板 采用不承担弯矩的铰缝联结时 则可简化为铰接悬臂板 主梁内力计算 对于跨径在 10 米以内的简支梁 通常只需计算跨中截面的最大弯矩 和支点截面及跨中截面的剪力 跨中与支点之间个截面的剪力可以近似假定按直线规律 变化 弯矩可假设按二次抛物线规律变化 对于较大跨径的简支梁 一般还应计算四分 之一跨径截面的弯矩和剪力 如果主梁沿桥轴方向截面有变化 则还应计算变化处截面 的内力 有了截面的内力 就可以按混凝土预应力混凝土结构的计算原理进行主梁各截 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 面的配筋设计和验算 在计算自重内力时 为了简化起见 往往将横隔梁 铺装层 人 行道和栏杆等荷载均匀分摊给各主梁承受 精确计算时 横隔梁宜按集中荷载处理 人 行道和栏杆也应考虑荷载的横向分布 当计算汽车 人群荷载内力时 采用横向分布系 数 把荷载按比例分配到各根主梁上 根据各种梁式桥不同的宽度 横向连接构造和截 面位置建立计算模型 有下列荷载横向分布系数的方法 杠杆原理法 偏心压力法 铰 接板 梁 法 刚接梁法 比拟正交异性板法 对于连续梁桥等超静定结构 结构自重所产生的内力应根据它所采用的施工方法来 其计算图式 对于桥面铺装等二期恒载的计算 也是如此 国内外有关连续梁桥的施工 方法 大体有以下几种 有支架施工法 逐孔施工法 悬臂施工法 顶推施工法等 上 述几种方法中 除有支架施工一次落梁法的连续梁桥可按成桥结构进行分析之外 其余 几种方法施工的连续梁桥 都存在一个结构体系转换和内力叠加的问题 拱桥的计算 先假设一个 M 值 定出拱轴线 作图布置拱上建筑 然后计算拱圈和 拱上建筑的结构自重对 1 4 计算跨径和拱脚截面的力矩 求出 y1 4 f 然后算出拱轴系 数 如果与假定的拱轴系数值不符 则应以求得的 m 值作为新假定值 重新计算 直至 两者接近为止 当确认完拱轴系数之后 就进行结构自重作用下拱的内力计算及汽车和 人群荷载的内力计算 斜拉桥是高次超静定结构 常规分析可采用平面杆系有限元法 既基于小位移的直 接刚度矩阵法 有限元分析首先是建立计算模型 对整体结构划分单元和节点 形成结 构离散图 研究个单元的性质 并用合适的单元模型进行模拟 对于柔性拉索 可用拉 压杆单元进行模拟 同时按后面介绍的等效弹性模量方法考虑斜索的垂度影响 对于梁 和塔单元 则用梁单元进行模拟 斜拉桥于其他超静定桥梁一样 他的最终恒载受力状 态与施工过程密切相关 因此结构分析必须准确模拟和修正施工过程 2 2 3 桥梁工程施工技术 梁桥的施工方法很多 按是否采用支架 可分为有支架和无支架两大类 对于跨径 较小和地质情况较好的可采取有支架施工法 连续梁桥和连续刚构桥一般采用无支架法 施工 根据桥跨的长度 地形和施工机具设备等条件 可采用移动支架法 模架逐孔施 工法 顶推法和悬臂法等 其中悬臂法是最常用的施工方法 悬臂施工法是以桥墩为中 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 心向两岸对称的 逐节悬臂接长的施工方法 修建过程中 不需要繁重费工的支架工程 不影响桥下航行 梁的跨度也可做得较大 逐孔施工法是中等跨径预应力混凝土梁桥常采用的一种施工方法 它使用一套设备 从桥梁的一端逐孔施工 采用逐孔施工的主要特点在于施工能连续操作 逐孔施工方法 主要有 预制梁的逐孔施工法 移动支架法 移动模架法 预应力混凝土连续梁采用顶推法施工在世界各国颇为盛行 梁段在设置于桥台后的 制梁台座上逐节灌筑 每节段长度在 8 15m 左右 张拉预应力筋将各节段连成整体 然后通过千斤顶的作用将梁向前顶推前进 灌筑一段 向前顶推一段 直至到达预定桥 位 最后落梁 更换正式支座 拱桥的施工方法 大体上可分为有支架施工和无支架施工两大类 石拱桥和混凝土预制 块拱桥基本上采用有支架施工 其他拱桥则有采用无支架施工 国内早期在拱桥无支架 施工中主要采用缆索吊装法 但缆索吊机的吊装能力有限 1980 年建成的四川涪陵乌江 大桥 采用我国首创的平面转体施工法 转体施工法主要有竖向转体施工法 平面转体 施工法 平竖结合转体施工方法 国外大跨度钢筋混凝土拱桥的施工方法主要采用悬臂 施工方法 它是受预应力混凝土梁式桥的悬臂施工法影响而发展起来的 主要有悬臂浇 筑法 悬臂拼装法 悬臂斜吊法等 斜拉桥的施工 梁式桥施工中可采用的任一方法 如支架法 悬臂拼装或浇 筑 顶推法和平转法等 都有可能在斜拉桥施工中加以采用 由于斜拉桥梁段尺寸较小 各节段间有斜索 索塔还可以用来架设辅助钢索 因此对各种无支架施工法更为有利 塔柱的施工 混凝土桥塔常采用滑模法 爬模法 翻转模板法和提升支架法等与高 桥墩相同的施工方法进行施工 对高度较小的桥塔 也可采用搭支架法施工 斜拉桥主梁施工方法与梁式桥基本相同 大体上可以分为顶推法 平转法 支架法 和悬臂法等四种形式 支架法和悬臂法是目前斜拉桥主梁施工的主要方法 前者适用于 城市立交或净高较低的岸跨主梁施工 后者适用于净高较大或河流上的大跨径斜拉桥主 梁的施工 悬索桥的基本施工步骤是先修建基础 锚碇 桥塔 然后利用桥塔架设施工便道 称 为猫道 利用猫道来架设大缆 然后安装吊索 拼装加劲梁 悬索桥施工的重点是大 缆和加劲梁的架设 大缆架设分为空中送丝法架缆和预制平行丝股架缆 加劲梁则采用 梁段提升 预制拼装施工 导索是缆索工程中最先拉过江河 或海湾 的一根钢丝绳索 一般架设导索有如下四种方法 海底拽拉法 浮子法 自由悬挂法 直升飞机牵引法 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 2 2 4 桥梁工程运营管理 路桥管理划分为建设管理和运营管理 桥竣工之后将由建设管理进入运营管理 但无论是建设管理还是运营管理 都有公共事业管理 行政管理与企业管理的行动或 者理念在里面 形成一种兼顾到效率与公平 同时又符合我国现阶段社会主义市场经 济的管理体制 桥梁的设计到完工的整个过程中 政府实施特许经营 把权限下方给企业 并对 企业的进行全程的安全监督 质量监督和建设行政管理 而且 政府对企业的投资发 布优惠政策 企业在法律所赋予的范围内 充分利用社会资源 转让股份实行股权融 资已达到其利润最大化 而公共事业单位承担了桥的路段实况勘察及设计工作 为企 业的具体建设提供可行性的方案 公路特许经营是高等级公路和桥梁实行有偿使用的一种经营管理模式 所谓特许 经营 简单而言 就是政府授权投资者允许其建立特许经营公司 并在一定时期内享 有公路建设和经营的特许权 在经营期内 公司可收取车辆通行费或进行综合开发经 营 以此收回投资并获得效益 经营期满后公路收归国有 企业管理具有突出的逐利性质 集中体现在大型桥梁的路桥除了具有社会公益性 和基础性之外 还具有一定的商品属性 实践证明 在采用企业管理的先进模式的同 时还要积极发挥政府的行政管理职能 在经营管理上可以又专门的赢利性企业机构来 进行 而一些方向性 规划性的总方针的决定权必须牢牢控制在政府的手中 实现公 共事业管理主体的多元化 广泛吸纳社会资金的同时 把企业管理与行政管理 公共 事业管理紧密结合 2 2 桥梁设计的发展趋势 预应力混凝土桥梁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显 示出它强大的竞争能力 从 50 年代创建了突破了 100m 的跨径记录 经过三十余年的迅 猛发展 至今已创建了 440m 跨径记录 而在实际的工程实际中 在 400m 以下的跨径范 围内 预应力混凝土桥梁已经为优胜的方案 材料与预应力技术的先进水平 设计理论的 日益完善和计算机技术的发展及现代化施工技术水平的提高 使预应力混凝土桥梁显 示出它强大的竞争能力 连续刚构桥适合于大跨径 高墩 高墩采用柔性薄壁 对主梁嵌固作用减小 梁的 受力接近于连续梁 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 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 般采用 50 60 号高标号混凝土和大吨位预应力钢束 无论公路桥梁或是铁路桥梁 中小跨径桥梁占有主导地位 其中混凝土简支梁桥又 占有绝对数量 一般认为 混凝土简支梁桥的合理跨径在 50m 以下 随着新材料 新技 术和新工艺的发展 高强度预应力钢材 高标号混凝土和大吨位预应力锚固体系的研制 开发和应用 促进了大跨径预应力混凝土连续梁桥的发展 三 方案比选 方案一 混凝土等截面连续梁桥 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥采用 2 45m 的等截面连续梁桥 桥宽为17m 采用 单箱单室的截面形式 主梁采用钻孔灌注桩基础 桥墩为实体式桥墩 连续梁桥具有优 良的力学特性 结构简单 受力明确 架设安装方便 节省材料 跨越能力较大 桥下 视觉效果好 混凝土连续梁桥在工程造价比较低 施工工期短 施工技术成熟 桥型布 置图和截面图如下 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 方案二 预应力混凝土简支 T 梁 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥采用3 30m的预应力混凝土T梁 结构简单 施工 容易 本桥采用预制安装 先张法 的施工方法 先张法预制构件的制作工艺是在浇筑 混凝土之前先进行预应力筋的张拉 并将其临时固定在张拉台座上 然后按照支立模板 钢筋骨架成型 浇筑及振捣混凝土 养护及拆除模板的基本施工工艺 待混凝 土达到规定强度 逐渐将预应力筋松弛 利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用 使 构件获得预应力 优点 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 采用T型截面 减轻了自重 而且能充分利用 材料 构件外形简单 制作方便 方便施工 施工工期短 而且桥型流畅美观 缺点 行车不顺 同时桥梁的运营养护成本在后期较高 桥型布置图和截面图如下 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 方案三 上承式混凝土拱桥 跨径为 90m 的上承式钢筋混凝土拱桥 主要以受压为主 矢跨比为 1 9 主拱圈施工 采用钢拱架现浇施工 优点是 跨越能力较大 能充分就地取材 耐久性能好 维修 养护费用少 外形美观 构造简单等 混凝土拱桥的施工可以采用 就地浇筑法 有支 架施工法和悬臂浇筑法 预制安装法 整体安装法和节段悬拼法 转体施工法 平面 转体施工法 竖向转体施工法和平 竖相结合的转体施工法 缺点是 为确保拱桥的 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 安全 下部结构和地基 特别是桥台 必须能经受住很大的水平推力作用 这就增加了 下部结构的工程量 当采用无铰拱时 对地基条件要求高 此外 于梁式桥不同 由于 拱圈在合龙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 桥型布置图和截面图如下 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 方案比选 名称方案一方案二方案三 方案名称 混凝土等截面连续 梁桥 预应力混凝土 T 梁桥上承式混凝土拱桥 经济性 采用等截面梁能较 好符合梁的内力分 布规律 充分利用截 面 合理配置钢筋 经济实用 边跨合拢采用支架 增 加了工程造价 采用钢拱架和吊装 设备 但不需要预应 力钢筋 适用性 1 适用范围比较广 2 对通航没有过高 要求的工程 3 采用箱型截面 桥 梁抗扭刚度大 4 对整体性有要求 的工程 1 桥面连续 行车平 顺 整体刚度大 变形 小 2 采用箱型截面 桥梁 整体刚度大 抵抗地震 的能力强 3 主桥后期营运养护 费用较小 但需更换支 座 1 河滩压缩多 洪水 期泄洪能力较差 2 伸缩缝较多 桥面易于 开裂 3 行车欠平顺 施工技术 1 可以采用顶推施 工法施工 2 先施工桥墩 在进 行上部作业 3 无需在高空作业 风险小 1 采用挂篮悬臂浇筑 施工 工期较短 但需 要间墩梁临时固结 2 边跨合拢采用落地 支架 施工风险加大 3 要严格控制对称施 工 1 主拱圈采用钢拱 架现浇施工 施工工 序复杂 2 预制板 可工厂化 施工 质量可靠 工 期有保障 但需要预 制场和吊装设备 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 美观性 桥梁的线型简单单 调 但也不缺乏这特 有的简单之美 桥梁的线型简单单调 但也不缺乏这特有的 简单之美 主拱圈与周围环境 协调好 桥型优美 保 养难度方便 难度一般有一定难度有一定难度 安全性 采用预制构件 因此 混凝土的收缩和徐 变对梁的挠度和次 内力影响不大 较安 全 改变一般简支梁底板 受拉 跨中弯矩最大的 不利受力状态 而通过 应力作用点 和性质的 改变 优化受力机理 增加混凝土构件的耐 久性 较安全 主拱圈采用钢拱架现 浇施工 施工期间安全 性不高 结论首选弃用弃用 综合经济技术 美观舒适 安全耐久性等方面考虑 选择第一方案 2 45 等截 面连续梁桥作为设计方案 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 四 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 1 重点 成桥状态下的结构分析 预应力钢筋的配置 连续梁桥恒载状态下内力 位移的计算 结构设计验算 包含正常使用极限状态和承载能力极限状态 2 难点 施工过程的正确模拟 每阶段预应力筋的张拉及施工过程中预应力损失 混凝土的收缩徐变 对悬臂施工方法的认识 计算及其原理 3 拟采用途径 1用桥梁计算软件 Midas 准确模拟整个施工过程及成桥状态 2先计算成桥状态下包括二期恒载的内力 确定所需的预应力的大小 预应 力钢筋的种类和布置位置 并通过手算和电算的对比 确定合适的状态 4 设计的关键问题 合理截面问题 截面的形式 主梁高度 梁的高度 腹板的高度 通过查阅资料计算和根据设计经验来确定 配筋问题 通过查阅 结构设计原理 等有关书籍设计 3施工图的绘制问题 施工图的绘制比例 绘制的断面图 通过查阅土木工 程制图标准来确定 湘潭芙蓉大道海鸥 二 桥施工图设计 五 设计 研究 进度计划 毕业设计计划安排如下 4 1 第一阶段 第 1 周 第 3 周 1 熟悉毕业设计的任务和要求 2 调研 3 撰写开题报告 4 准备好上机条件 4 2 第二阶段 第 3 周 第 5 周 1 收集资料 2 方案比选 3 拟订推荐方案的结构尺寸 4 交比选方案报告 5 交方案图纸 4 3 第三阶段 第 5 周 第 9 周 1 推荐方案上部结构设计计算 2 电算 4 4 第四阶段 第 10 周 第 11 周 配筋计算 其中包括 主钢筋的配筋计算 钝角处钢筋的配筋计算 横向钢筋的配筋计算 顶层钢筋的配筋计算 4 5 第五阶段 第 11 周 第 12 周 1 强度验算 2 刚度验算 3 稳定性验算 4 6 第六阶段 第 12 周 第 13 周 下部结构设计计算 其中包括 桥墩的设计计算 桥台的设计计算 基础的设计计算 4 7 第七阶段 第 13 周 第 15 周 绘制施工图 4 8 第八阶段 第 16 周 专业文献翻译 4 9 第九阶段 第 17 周 1 整理资料 2 汇总成果 3 准备答辩 4 10 第十阶段 第 17 周答辩