姚勇开题报告.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 南宁市五象大桥施工图设计南宁市五象大桥施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 姚勇姚勇 学学号 号 201018020116201018020116 班班级 级 桥梁桥梁 10 0110 01 班班 专业 全称专业 全称 土木工程专业 桥梁工程 土木工程专业 桥梁工程 指指 导导 教教 师 师 田仲初田仲初蒋田勇蒋田勇 20142014 年年 3 3 月月 一 一 本课题设计 研究 的目的本课题设计 研究 的目的 1 通过桥梁毕业设计 掌握桥梁的基本概念 学会桥梁的基本理论和基本计算方法 2 通过独立完成桥梁毕业设计 提高学生独立分析问题和解决问题 综合运用各种所 学知识的能力 3 提高桥梁结构分析能力和运用电算的能力 掌握一到两种商业软件及计算机辅助设 计 CAD 等基本技能 4 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 5 掌握计算绘图 查阅文献 使用桥梁规范和设计手册 编写技术文件和运用办公软 件等基本技能 树立正确的设计思想 逐渐掌握设计原则 设计方法和设计步骤 6 学会设计的基本原则 设计方法和设计步骤 为毕业后从事桥梁技术工作打下坚实 的基础 7 加强严肃认真 一丝不苟的学习态度和培养刻苦钻研 勇于创新的科学精神 8 学会查阅外文文献并对其进行翻译 了解论文的标准格式 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 根据查阅的资料 五象大桥是连接新区核心区与柳沙片区 城市中心区的一条便 捷交通通道 它南起五象新区 8 号路与五象大道交叉口 向北跨越堤园路 青环路后 终点为柳沙片区英华路 它的北岸离南宁大桥较近 大致位置在南宁大桥上游约 2 公 里处 在本次设计中 以混凝土简支梁桥和混凝土连续梁桥为首选的两种方案 现对 其现状及其未来发展综述如下 1 1 混凝土简支梁桥 混凝土简支梁桥 梁式桥是我国一种非常普遍的桥型 它的适用范围非常广泛 50年来 新中国桥 梁建设取得了突飞猛进的发展 公路铁路两用桥梁向着大跨度 重荷载 高时速方向 发展 从大桥主跨上来看 武汉长江大桥主跨为128m 就公路简支桥梁而言 我国自1956年建成第一座跨径20米的预应力混凝土梁桥后 于1988年在浙江省建成了跨径为62m 的飞云江桥 这是国内跨度最大的预应力混凝土 简支梁桥 国内已建的简支梁桥还有1956年建成的北京哑巴河桥 该桥位于北京至周口店的 公路上 是我国第一座预应力混凝土桥 该桥为跨径20米的装配式简支 T 梁桥 桥宽 净6m 由6片 T 梁组成 再有1989年建成的浙江飞云江桥 它是我国最大跨度的预应力 混凝土简支梁桥 桥全长1721m 分跨为18 51 5 62 14 35m 最大跨度为62m 梁高 2 85m 桥面宽13m 由5片主梁构成 翼缘宽2 5m 安装后下翼缘间设置12cm 厚底板 形成4横箱截面 2006年建成通车的河南开封黄河大桥 此桥全长7 8公里 共108孔 其中77孔为50m 的预应力混凝土简支 T 型梁 国外的简支梁桥有法国巴黎加里利亚诺 桥 跨越巴黎塞纳河之上 由3跨组成 焊接到6片横梁上 只在靠近河岸边有两个桥 墩 还有1966年在美国宾夕法尼亚州的费城建成的西江驱动桥等 随着新技术 新材 料和新工艺的发展 梁桥的跨度也将有所增加 梁桥按受力体系大致可以分为 简支梁桥 连续梁桥和 T 型刚构桥 简支梁桥主 梁以孔为单位 两端设有支座 属于静定结构 桥梁的最大弯矩发生在中跨 若地基 不均匀沉降时 上部结构内力不受影响 若桥梁的一个孔遭受破坏 邻孔也不会受到 牵连 它主要适用于中 小跨度的桥型设计 混凝土简支梁桥按承重结构的横截面形式 可分为板桥 肋梁桥和箱型梁桥 简支梁桥的优缺点 简支梁桥具有可以就地取材 施工耐久性好 适应性强 受 力明确 整体性好以及构造简单美观等优点 是中小型跨度桥梁中应用最广泛的桥型 受材料 结构的影响 简支梁桥的跨径一般不能超过50米 且桥墩很多 简支梁桥的发展趋势 随着高速公路 铁路和高速铁路的建设 混凝土简支梁桥 仍然是桥梁的主要桥型 并且会向整体大跨度方向发展 因此简支梁桥的施工设备和 技术尚需进一步地研究 尤其是架桥机的发展 尚应研发能够适应较大纵横坡及曲线 桥梁 以防止架桥机在工作过程中出现机毁人亡的事故 2 2 混凝土连续梁桥 混凝土连续梁桥 两跨或两跨以上连续的梁桥 属于超静定体系 连续梁在恒活载作用下 长胜的 支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用 使内力状态均匀合理 因而梁高可以减小 节省材料 并且刚度大 超载能力大 整体性好 安全性能好 桥面伸缩缝少 连续梁是一种古老的结构体系 自 60 年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇注法建 成 Bendorf 桥以来 悬臂浇注施工和悬臂拼装施工法得到不断改进和完善并且推广应 用 从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一 我国自 50 年代中期开始修建预应力混凝土梁桥 至今也已有 40 多年的历史 近年来发展迅速 在预应力混凝土连续桥梁的设计 结构分析 试验研究 施工工艺等都已达到很高地 水平 而在 50 年代前 预应力混凝土连续梁虽然是常被采用的一种体系 但跨径都在 百米以下 当时主要采用的是满堂支架施工 费时费工 限制了它的发展 50 年代后 预应力混凝土桥梁采用悬臂施工方法后 加速了它的发展 随着悬臂浇筑施工法和悬臂 拼装施工法的不断改进和完善及推广应用 在跨度为 40 200 米范围内的桥梁中 连续 梁桥逐步占据了主导地位 目前 无论是城市桥梁 高架道路还是跨河大桥 预应力混凝土 连续梁都发挥了它独特的优势 成为优胜方案 国内已建成的有 2003 年通车的东陵浑河大桥 此桥位于沈阳 跨越浑河 是连接 沈阳市区与浑南新区的交通动脉 桥宽 49 5m 双向 10 车道 还有 1983 年建成的大 光明桥 此桥位于天津 跨越海河 连接天津市河东区十一经路与和平村区阜道 全 桥长 133 3m 宽 30 5m 具有古典欧式风格 国外已建成的有 1973 年建成的里约尼泰 罗伊桥 该桥位于巴西里约热内卢的瓜那巴拉湾 目前 该桥是南半球最长的预应力 混凝土桥梁 桥梁全长 13290m 还有建于 1966 年跨越苏格兰泰河湾的泰河公路桥 全长 2250m 预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种 它具有整体性能好 结构刚度大 变形小 抗震性能好 特别是主梁变形挠曲线平缓 桥面伸缩缝少 行车舒适等优点 加上这种桥型的设计施工均较成熟 施工质量和施工工期能得到控制 成桥后养护工 作量小 预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m 以内 上述种种因素使得这种桥 型在公路 城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用 近20年来 我国已建成的具有代表 意义的连续梁桥主要有跨径90m 的哈尔滨松花江大桥 跨径84m 120m 120m 120m 84m 湖南常德沅水大桥和跨径为85m 154m 85m 的云南六库怒江大桥等 连续梁桥的优势 内力状态较均匀 可以减小梁高 节省材料 养护简易 变形小 结构刚度大 超载能力大 安全度高 特别是主梁变形挠曲线平缓 抗震能力强 桥 面伸缩缝少 行车平顺舒适 整体性好等优点 二 设计方案比选 2 12 1 设计标准 设计标准 1 公路等级 高速公路 2 设计行车速度 120公里 小时 3 设计荷载 公路 I 级 方案方案1 1 采用的是不等跨变截面的预应力混凝土连续80 130 80的三跨布置梁桥 主桥采用单箱 单室薄臂箱形截面 主桥上部结构采用混凝土箱形梁 支点处高7 5m 跨中梁高3 0m 悬臂长度取3 0m 箱梁底宽8 0m 箱梁顶宽14m 箱梁顶板厚度30cm 车行道为2 双向 横坡 人行道为双向1 5 横坡 桥面全宽 分两幅设计 0 25m 人行道栏杆 2m 人 行道 3 3 75m 车行道 0 5m 防撞墙 全宽14m 桥面铺装层厚度为10cm 的沥青混凝 土 图2 1立面图尺寸 mm 1400 2050230 300 300800300 30 30 60 40 150150 40 图 2 1 主梁跨中截面尺寸图 单位 cm 1400 90 60 40 30 300800300 2050680 750 85 150150 图 2 2 主梁支点截面尺寸图 单位 cm 方案方案2 2 采用的是简支 T 梁桥是静定结构 构造简单 内力不受基础不均匀沉降等附加变形影 响 对基础要求较低 设计计算方便 跨径不大 各梁手里较为独立 行车舒适 线 型简洁美观 简支简支 T 梁桥可分为整体式和装配式两种结构 这里考虑采用装配式 简支结构 其具有建桥速度快 工期短 模板支架少等优点而应用广泛 T 形主梁是 使用最普遍的结构形式 其优点是制造简单 整体性好 接头施工也方便 同时做预 应力结构适用跨径为 20m 50m 之间 符合此设计跨径要求 图2 3主梁纵断面尺寸 mm 图2 4主梁横断面尺寸 mm 2 22 2 方案比选方案比选 根据设计宗旨 桥型方案应从安全 适用 经济 美观等原则出发 考虑多方面的因 素来进行比选 最终所选桥型力求技术先进 安全可靠 适用耐久 美观经济 另一 方面 所选桥型应满足所需施工设备少 工艺简单的要求 以减小施工难度 加快施 工进度 保证施工质量 综合以上因素 比选结果见表2 2 1如下 表表2 2 12 2 1 方案序号方案一方案二 桥型80 130 80m 混凝土连续梁桥40 5 44 40m 简支梁桥 设计跨径290m290m 荷载标准公路一级公路一级 适用性1 单孔 130m 主跨跨越主车道 与车道适应性好 2 路边填挖方较少 3 两岸副孔为 80m 伸缩缝少 便于截面连续 4 使用变截面可以提高桥下 净空 1 适用于中小跨径桥梁 2 在城市立交桥中广泛使用 3 构造简单 跨径较小的桥型 4 横隔梁保证各根主梁相互 连接成整体 以提高桥梁的整 体刚度 安全性1 主梁采用不等跨截面设计 可以降低跨中的设计弯矩 也 有余力适应支点截面剪力很 大的要求 2 采用悬臂法施工 施工阶段 主梁刚度大 且内力与运营阶 段一致 3 采用变截面梁高 可以节省 材料 减轻自重 更加安全可 靠 4 中间无伸缩装置 行车平顺 舒适 1 T 形梁桥 构造简单 受力 明确 2 施工采用吊装施工 需要一 定的吊装设备来保证工期 美观性桥梁外形美观 曲线线形与周 围环境更加协调 桥梁线型简单单调 但也不缺 乏这特有的简单之美 经济性经济较经济 结论选用弃用 2 32 3 最终方案选定最终方案选定 综上所述 决定使用方案 1 80m 130m 80m 预应力混凝土连续梁桥作为设计方案 三 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 3 3 1 1 重点与难点重点与难点 本设计桥梁的形式为混凝土连续梁桥 适合采用悬臂浇筑和悬臂拼装 但是大跨径采 用悬臂施工时 存在墩梁临时固结和体系转换的工序 结构稳定性应予以重视 施工 较为复杂 此外 主墩需要布置大型橡胶支座 存在养护上甚至更换上的麻烦 实际 施工中受各种因素的干扰 可能导致合拢困难 使成桥线形与内力状态偏离设计要求 给桥梁施工安全 外形 可靠性 行车条件和经济性等方面带来不同程度的影响 3 23 2 研究手段研究手段 因此在施工过程中 必须实施有效的施工控制 主要包括线形控制 应力控制 结构 安全控制 温度观测和有关材料试验控制等 从某种意义上讲 线形控制尤其是悬浇 施工中挠度控制和预拱度控制是保证桥梁线形符合要求的必不可少的措施 施工挠度 的计算与控制是桥梁悬臂施工中的难点 科学合理地确定悬臂浇筑梁段的预拱度设置 是至关重要的 只有预拱度设置合理 才能保证一个跨径内将要合拢的两个悬臂端在 同一水平线上 也才能保证桥梁上部结构在施工和运营一定时间后能达到设计所期望 的标高线形 四 设计 研究 进度计划 四 设计 研究 进度计划 1 英语翻译 1 2 周 2 方案必选 3 4 周 3 结构计算 计算软件学习 1 7 周 4 结构计算 成桥阶段计算 7 9 周 5 施工方法设计 10 周 6 成桥阶段计算分析 11 周 7 荷载组合承载能力分析 12 13 周 8 绘图 14 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 五 参考文献 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 2004 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 JTJ022 85 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 S 北京 人民交通出版社 2004 4 JTG D62 2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 S 北京 人民 交通出版社 2004 5 JTJ 024 85 公路桥涵地基与基础设计规范 S 北京 人民交通出版社 1985 6 叶见曙 结构设计原理 M 北京 人民交通出版社 2005 7 易建国 桥梁计算示例丛书 混凝土简支梁 板 桥 M 北京 人民交通出版 社 2006 8 周念先 桥梁方案比选 M 上海 同济大学出版社 1997 9 范立础 预应力混凝土连续梁桥 M 北京 人民交通出版社 1996 10 邵旭东 桥梁工程 M 北京 人民交通出版社 2006 11 邵旭东 桥梁设计百问 M 北京 人民交通出版社 2003 12 陈忠延 土木工程专业毕业设计指南 桥梁工程 M 北京 人民交通出版 社 2002 13 贺拴海 谢仁物 公路桥梁荷载横向分布计算方法 M 北京 人民教育出 版社 1996 14 贺拴海 桥梁结构理论与计算方法 M 北京 人民交通出版社 2003 15 徐光辉 桥梁计算示例集 预应力混凝土刚构桥 M 北京 人民交通出版 社 1995 16 江祖铭 王崇礼 公路桥涵设计手册丛书 墩台与基础 M 北京 人民交 通出版社 1994 17 徐岳 预应力混凝土连续梁桥设计 M 北京 人民交通出版社 2000 18 AASHTO 2010 AASHTOLRFDbridgedesignspecifications 5th Ed Washington DC 19 ABAQUS Computer software Providence