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排头山桥施工图设计,排头,施工图,设计
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谢兆君号:级:业：彭晖201018020123桥梁10-01 班土木工程（桥梁工程方向）CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY毕业设计（论文）资料附件：毕业设计(论文)开题报告学生姓名:学班专指导教师：2014 年 03月CHANGSHACHANGSHA UNIVERSITYUNIVERSITY OFOF SCIENCESCIENCE & & TECHNOLOGYTECHNOLOGY毕业设计（论文）资料附件：毕业设计（论文）资料附件：毕业设计毕业设计( (论文论文) )开题报告开题报告学学 生生 姓姓 名名: :谢兆君谢兆君学学号号: :201018020123班班级级: :桥梁桥梁 10-01 班班专专业业：土木工程（桥梁工程方向）土木工程（桥梁工程方向）指指 导导 教教 师：师：彭彭 晖晖2012014 4年年 0 03 3 月月 排头山桥施工图设计一、本课题设计（研究）的目的：1.1 通过桥梁毕业设计的系统训练，掌握桥梁的基本理论、基础知识和基本的计算方法,提高分析问题和解决问题的能力。1.2 树立正确的设计思想，掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法和步骤。1.3 在设计过程中熟练掌握AutoCAD、midas 等工程软件，并懂得利用这些软件解决工程中遇到的实际问题。1.4 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，了解生产设计的主要内容和要求。1.5 本课题在设计计算中应严格遵循技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的基本原则进行,同时应充分考虑美观、环境保护和可持续发展的要求。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：（一）桥梁的现状和发展趋势20世纪各种大跨径桥梁均在国内外的桥梁工程中得以建设和高速发展。无论是结构型式、施工方法，还是新型材料的应用均在不断地完善和进步。因此从世界各地工程的建设实例中可以发现大跨径桥梁将有广阔的发展前景和开拓方向。按照桥梁主要承重结构的受力体系可以将桥梁分为梁式桥、刚架桥、拱式桥、斜拉桥、悬索桥，以下分别介绍这五种桥梁及其发展现状。1.1 梁式桥梁式桥是用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。由于外力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，梁内产生的弯矩最大，通常需要抗弯、抗拉能力强的材料来建造。从受力特点上看，混凝土梁式桥可分为简支梁、连续梁、悬臂梁等。第1页排头山桥施工图设计1.1.1 简支梁简支梁桥属静定结构，适用于中小跨度。主梁是桥梁的主要承重结构；横隔梁保证各根主梁相结合成整体，以提高桥梁的整体刚度。它的优点是结构简单，施工方便，低造价，工期短。但相邻两跨之间存在异向转角，路面有折角，影响行车平顺。混凝土简支梁按施工工艺分为整体式和装配式两大类。整体式简支梁，其横向刚度大，稳定性好。由于受运梁设备起吊能力的限制，整体式梁一般适用于就地浇筑；而装配式简支梁则是目前广泛采用的桥梁类型。图1 施工中的简支梁桥1.1.2 悬臂梁桥悬臂梁桥是以一端或两端向外自由悬出的简支梁作为上部结构主要承重构件的梁桥。悬臂梁桥和简支梁桥一样，都属于静定体系，它的内力不受基础不均匀沉降等附加变形的影响，由于支点负弯矩，使跨中正弯矩值减小，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。悬臂梁桥有单悬臂梁和双悬臂梁两种。单悬臂梁是简支梁的一端从支点伸出以支承一孔吊梁的体系。双悬臂梁是简支梁的两端从支点伸出形成两个悬臂的体系。其构造比较复杂、行车不够平顺，目前已较少采用。第2页排头山桥施工图设计1.1.3 连续梁桥连续梁桥属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨可以增大。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁桥具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。目前所用的方法大致有三种：逐孔施工法，节段施工法和顶推施工法。1.2 刚架桥刚架桥是一种介于梁与拱之间的一种结构体系，是由受弯的上部梁结构与承压的下部柱整体结合在一起的结构。由于梁和柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸荷作用，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。常用的几种刚架桥有T形刚构桥、连续刚构桥和刚构-连续组合体系桥刚构桥一般均需要承受正负弯矩的交替作用，连续刚构桥主梁受力与连续梁相近横截面宜采用箱型截面，横截面尺寸和形式也与连续梁基本相同。连续刚构桥是跨越能力仅次于悬索桥和斜拉桥，因此被广泛运用的桥型。由于梁保持连续墩梁固结，既保持了保持了T型刚构不设支座的优点，又连续梁无伸缩缝行车平顺的优点，因此在我国的发展非常快。目前采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥，也己成为大跨度桥梁竞争方案之一。适用范围：一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥1.3 拱式桥拱式桥的主要承重结构是主拱圈，拱是一种有推力的结构，其主要内力是轴向压力。拱在同样荷载作用下，拱脚支座产生水平反力。它有抵消荷载引起的弯曲作用，从而减小了拱杆的弯矩。因为其主要受压力，所以可用砖，石，混凝土等抗压性能良好的材料建造。大跨度拱桥则可用钢筋混凝土或钢材建造，可承受发生的力矩。第3页排头山桥施工图设计按桥面的位置可分为：上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥。拱桥的主要优点:跨越能力大；能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；耐久性能好，维修、养护费用少；构造较简单；外形美观。拱桥的主要缺点：自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量；上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原地区时，因桥而高程提高，使两岸接线长度增长，或使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车不利；由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，也会增加造价。图2 广州丫髻沙大桥上图为广州丫髻沙大桥，丫髻沙大桥是广州环城高速路西南环段跨越珠江主、副航道和丫髻沙岛的特大桥梁。全长1084米，主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥桥型，其主跨以360米一跨跨过珠江的主航道。1.4 悬索桥悬索桥是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。悬索桥可以分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥。主要优点：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，钢缆易于运输，再将缆索架设完成后，便形成了一个稳定的结构支承系统，施工过程中风险相对较低。主要缺点：刚度较小，当活载作用时，悬索会改变几何形状，引起桥跨结构产生较大的挠曲变形；在风荷载、车辆冲击荷载等动荷载作用下容易产生振动。第4页排头山桥施工图设计1.5 斜拉桥斜拉桥主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成。主梁一般采用混凝土结构、钢-混凝土组合结构或钢结构，索塔大都采用混凝土结构。主梁在斜拉索各点支承作用下像多跨弹性支承连续梁一样，使弯矩值得到很大的降低，可以使主梁尺寸大大减小，而且由于结构自重减轻，既节省材料，又能大幅提高桥梁的跨越能力。斜拉桥属于高次超静定结构，与其他体系桥梁相比含有着更多的设计变量，全桥的经济合理性不可简单的从质量轻、体积小或满足应力等概念表现出来，所以使得选择桥型方案带来一定难度。斜拉桥最适宜的方法是悬臂施工法，包括悬臂拼装法和悬臂浇筑法，其中悬臂拼装法主要用在钢主梁的斜拉桥上，悬臂浇筑法主要用在预应力混凝土斜拉桥上。图3 苏通大桥上图为苏通长江大桥，苏通大桥工程规模浩大：其主跨跨径达到1088米，是世界位居第二大跨径的斜拉桥（截止2013年，最大斜拉桥主跨是俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥，其主跨1104米）；其主塔高度达到300.4米，为世界第二高的桥塔（第一高桥塔为俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥，其桥塔高超过320米）；主桥两个主墩基础分别采用131根直径2.5米至2.85米，长约120米的灌注桩，是世界最大规模的群桩基础；主桥最长的斜拉索长达577米，也是世界最长的斜拉索。第5页排头山桥施工图设计桥梁设计研究的发展趋势：跨径不断增大，随着跨江跨海的需要，更大跨径的桥梁将出现，钢悬索桥的跨径将超过三千米，钢斜拉桥的跨径将突破一千米；桥型不断丰富，出现更多实用的施工方法；结构不断轻型化，悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系上采用开口截面或是板，使梁高跨比大大减少等等，桥梁外观也将越来越美观，与周边环境越来越协调。(二)设计方案比选1.技术指标(1) 设计荷载：公路I级(2）通航要求：无(3）不考虑地震及漂流物撞击作用。2.方案比选的原则(1)桥型方案要求符合技术先进、安全可靠、经济合理、适用耐久、环保、美观。（2）桥孔设计满足通航需要，本设计无通航要求。3.方案比选根据桥梁结构的经济性、适用性、美观性、安全性和施工难易程度等，综合考虑各种方案的优缺点，从以下几种合理方案中选出最优方案，作为此次的设计方案。方案一：340m三跨预应力混凝土连续T梁桥(1) 结构组成：上部结构采用C50预应力砼T梁，跨径是标准跨径340m。下部结构桥台采用肋板台，墩台采用C30墩基台,采用C25桩基。按设计要求，桥面净宽212m。预应力混凝土T梁先预支简支安装，后形成连续结构。(2)使用该结构的原因先简支后连续具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点，它克服了简支梁整体性差的弱点，同事克服了现浇连续梁对支架跟地基的要求。其相对于传统连续梁桥降低了施工难度，同时在一定程度上达到了连续的目的。而相对于简支梁而言，减少了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了伸缩缝。第6页排头山桥施工图设计因此，先简支后连续桥梁是一种经济合理的桥梁，它同时兼备了简支梁和连续梁桥的优势。图4 连续T梁桥立面图图5 连续T梁桥平面图图5 连续T梁桥横断面图第7页排头山桥施工图设计方案二：620m六跨等截面简支梁（1）结构组成：上部结构采用C50预应力砼空心板，跨径620m。下部结构桥台采用肋板台，墩台采用C30墩基台,采用C25桩基。按设计要求，桥面净宽212m（2）使用该结构的原因使用该结构的原因设计计算方便，跨径不大，各梁受力较为独立。具有建桥速度快、工期短、摸板支架少等优点，桥跨跨径在20-50之间，符合此设计跨径要求图4 简支空心板桥立面图图5 简支空心板桥平面图第8页排头山桥施工图设计图6 简支空心板桥横断面图方案三：340m三跨混凝土连拱桥净矢高8m，跨径40m使用该结构的原因：拱桥的力学特点，将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力，是拱的弯矩减少，拱主要承受压力，充分发挥圬工材料抗压性能，结构简单，受力明确简洁，形式多样，外形美观图7 拱桥立面图第9页排头山桥施工图设计图8 拱桥平面图图9 拱桥横断面图第10页方案二各梁受力相对独立，避内里不受基础不均匀沉降但其简支结构使行车舒等跨径布置细部尺寸相同，可以重复利用模板预 同，可以重复利用模板模，对地基承载力有保证。线形简洁大方空心板可预制，质量量有保证，减少模板损施工简单，所需机具相对较少。选用方案三耐久性好，受力均免超静定梁的复杂问题，少。混凝土拱桥由于模板为曲线，难以支要求较高，处理不便。线形简洁，构造简单对地基要求较大，需有保证，减少模板损耗，资金，耐久性好维护费用少。弃用匀，相关维修费用外形美观要在地基上花费较多弃用排头山桥施工图设计表1 方案比选表方案一桥面连续，整体性好，适用性等附加变形影响。适性受到影响。等跨径布置细部尺寸相施工难度制，施工方便，质量有保 预制，施工方便，质量证。美观性等截面T梁可预制质经济性耗，施工简单，养护费用少。结论第11页翻译、开题报告、方案比选，推荐最优方案拟定结构尺寸，选取计算简图或内力计算内力计算或程序调试与基本数据准备内力计算、作用效应组合和绘制包络图钢筋数量估算及布置验算及资料整理绘制施工图编写设计说明书、整理译文、英文摘要整理、修改及交稿毕业答辩及其准备排头山桥施工图设计三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：1.设计的重点与难点重点：（1）成桥状态下的结构分析（2）主梁恒载、活载内力计算（3）预应力钢筋的配置（4）预应力混凝土的施工难点：（1）主梁恒载、活载内力计算和组合（2）预应力钢筋的布置（3）混凝土的收缩徐变（4）施工过程结构受力状态的正确模拟2. 拟采用的途径（1）合理选择桥型，正确拟定结构尺寸（2）利用桥梁计算机软件模拟整个施工过程和成桥状态（3）在每个阶段充分考虑混凝土的收缩徐变（4）设计施工时严格控制各片梁的初张拉龄期四、设计（研究）进度计划：1 第 3 至4 周2. 第 5 周3 第 6 周4 第 6 至 8 周5 第 9 至 10 周6 第 11 至 12 周7 第 13 至 14 周8 第 15 周9 第 16 周10第 17 周第12页排头山桥施工图设计五、参考文献：1JTGB01-2003, 公路工程技术标准S. 北京：人民交通出版社，2004.2JTGD60-2004, 公路桥涵设计通用规范S. 北京：人民交通出版社，2004.3JTGD63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范S北京：人民交通出版社，20074JTGD62-2004, 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 叶见曙. 结构设计原理M. 北京：人民交通出版社，2005.6 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,2006.7 周念先. 桥梁方案比选M. 上海：同济大学出版社,1997.8 范立础. 预应力混凝土连续梁桥M. 北京：人民交通出版社，1996.9 邵旭东. 桥梁工程 M. 北京：人民交通出版社，200610 邵旭东. 桥梁设计百问M. 北京：人民交通出版社，200311 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,2002.12 Testing, Analysis, and Evaluation of a GFRP Deck on Steel GirdersWilliam B. Stiller, P.E., M.ASCE1; Janos Gergely, P.E., M.ASCE2; and RodgerRochelle,P.E.3第13页日日排头山桥施工图设计指导教师意见签名：月教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：月第14页排头山桥施工图设计第 1页一、本课题设计（研究）的目的：1.1 通过桥梁毕业设计的系统训练，掌握桥梁的基本理论、基础知识和基本的计算方法,提高分析问题和解决问题的能力。1.2 树立正确的设计思想，掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法和步骤。1.3 在设计过程中熟练掌握 AutoCAD、midas 等工程软件，并懂得利用这些软件解决工程中遇到的实际问题。1.4 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，了解生产设计的主要内容和要求。1.5 本课题在设计计算中应严格遵循技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的基本原则进行,同时应充分考虑美观、环境保护和可持续发展的要求。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述） ：（一）桥梁的现状和发展趋势20 世纪各种大跨径桥梁均在国内外的桥梁工程中得以建设和高速发展。无论是结构型式、施工方法，还是新型材料的应用均在不断地完善和进步。因此从世界各地工程的建设实例中可以发现大跨径桥梁将有广阔的发展前景和开拓方向。按照桥梁主要承重结构的受力体系可以将桥梁分为梁式桥、 刚架桥、 拱式桥、斜拉桥、悬索桥，以下分别介绍这五种桥梁及其发展现状。1.1 梁式桥梁式桥是用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。 其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。由于外力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，梁内产生的弯矩最大，通常需要抗弯、抗拉能力强的材料来建造。从受力特点上看，混凝土梁式桥可分为简支梁、连续梁、悬臂梁等。排头山桥施工图设计第 2页1.1.1 简支梁简支梁桥属静定结构，适用于中小跨度。主梁是桥梁的主要承重结构；横隔梁保证各根主梁相结合成整体，以提高桥梁的整体刚度。它的优点是结构简单，施工方便，低造价，工期短。但相邻两跨之间存在异向转角，路面有折角，影响行车平顺。混凝土简支梁按施工工艺分为整体式和装配式两大类。整体式简支梁，其横向刚度大，稳定性好。由于受运梁设备起吊能力的限制，整体式梁一般适用于就地浇筑；而装配式简支梁则是目前广泛采用的桥梁类型。图 1 施工中的简支梁桥1.1.2 悬臂梁桥悬臂梁桥是以一端或两端向外自由悬出的简支梁作为上部结构主要承重构件的梁桥。悬臂梁桥和简支梁桥一样，都属于静定体系，它的内力不受基础不均匀沉降等附加变形的影响，由于支点负弯矩，使跨中正弯矩值减小，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。悬臂梁桥有单悬臂梁和双悬臂梁两种。 单悬臂梁是简支梁的一端从支点伸出以支承一孔吊梁的体系。 双悬臂梁是简支梁的两端从支点伸出形成两个悬臂的体系。其构造比较复杂、行车不够平顺，目前已较少采用。排头山桥施工图设计第 3页1.1.3 连续梁桥连续梁桥属于超静定体系。 连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大， 桥面伸缩缝少， 并且因为跨中截面的弯矩减小， 使得桥跨可以增大。 近一、 二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁桥具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在 30-120m 跨度内常是桥型方案比选的优胜者。目前所用的方法大致有三种：逐孔施工法，节段施工法和顶推施工法。1.2 刚架桥刚架桥是一种介于梁与拱之间的一种结构体系， 是由受弯的上部梁结构与承压的下部柱整体结合在一起的结构。 由于梁和柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸荷作用，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。常用的几种刚架桥有 T 形刚构桥、连续刚构桥和刚构-连续组合体系桥刚构桥一般均需要承受正负弯矩的交替作用， 连续刚构桥主梁受力与连续梁相近横截面宜采用箱型截面，横截面尺寸和形式也与连续梁基本相同。连续刚构桥是跨越能力仅次于悬索桥和斜拉桥，因此被广泛运用的桥型。 由于梁保持连续墩梁固结，既保持了保持了 T 型刚构不设支座的优点，又连续梁无伸缩缝行车平顺的优点，因此在我国的发展非常快。目前采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥，也己成为大跨度桥梁竞争方案之一。适用范围：一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥1.3 拱式桥拱式桥的主要承重结构是主拱圈， 拱是一种有推力的结构，其主要内力是轴向压力。拱在同样荷载作用下，拱脚支座产生水平反力。它有抵消荷载引起的弯曲作用，从而减小了拱杆的弯矩。因为其主要受压力，所以可用砖，石，混凝土等抗压性能良好的材料建造。大跨度拱桥则可用钢筋混凝土或钢材建造，可承受发生的力矩。排头山桥施工图设计第 4页按桥面的位置可分为：上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥。拱桥的主要优点:跨越能力大；能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；耐久性能好，维修、养护费用少；构造较简单；外形美观。拱桥的主要缺点：自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量；上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原地区时，因桥而高程提高，使两岸接线长度增长，或使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车不利；由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，也会增加造价。图 2 广州丫髻沙大桥上图为广州丫髻沙大桥，丫髻沙大桥是广州环城高速路西南环段跨越珠江主、副航道和丫髻沙岛的特大桥梁。全长 1084 米，主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥桥型，其主跨以 360 米一跨跨过珠江的主航道。1.4 悬索桥悬索桥是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。悬索桥可以分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥。主要优点：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，钢缆易于运输，再将缆索架设完成后，便形成了一个稳定的结构支承系统，施工过程中风险相对较低。主要缺点：刚度较小，当活载作用时，悬索会改变几何形状，引起桥跨结构产生较大的挠曲变形；在风荷载、车辆冲击荷载等动荷载作用下容易产生振动。排头山桥施工图设计第 5页1.5 斜拉桥斜拉桥主要由主梁、 索塔和斜拉索三大部分组成。 主梁一般采用混凝土结构、钢-混凝土组合结构或钢结构，索塔大都采用混凝土结构。主梁在斜拉索各点支承作用下像多跨弹性支承连续梁一样， 使弯矩值得到很大的降低，可以使主梁尺寸大大减小，而且由于结构自重减轻，既节省材料，又能大幅提高桥梁的跨越能力。斜拉桥属于高次超静定结构，与其他体系桥梁相比含有着更多的设计变量，全桥的经济合理性不可简单的从质量轻、体积小或满足应力等概念表现出来， 所以使得选择桥型方案带来一定难度。斜拉桥最适宜的方法是悬臂施工法， 包括悬臂拼装法和悬臂浇筑法，其中悬臂拼装法主要用在钢主梁的斜拉桥上， 悬臂浇筑法主要用在预应力混凝土斜拉桥上。图 3 苏通大桥上图为苏通长江大桥，苏通大桥工程规模浩大：其主跨跨径达到 1088 米，是世界位居第二大跨径的斜拉桥（截止 2013 年，最大斜拉桥主跨是俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥，其主跨 1104 米） ；其主塔高度达到 300.4 米，为世界第二高的桥塔（第一高桥塔为俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥， 其桥塔高超过 320 米） ； 主桥两个主墩基础分别采用 131 根直径 2.5 米至 2.85米，长约 120 米的灌注桩，是世界最大规模的群桩基础；主桥最长的斜拉索长达577 米，也是世界最长的斜拉索。排头山桥施工图设计第 6页桥梁设计研究的发展趋势：跨径不断增大，随着跨江跨海的需要，更大跨径的桥梁将出现，钢悬索桥的跨径将超过三千米，钢斜拉桥的跨径将突破一千米；桥型不断丰富，出现更多实用的施工方法；结构不断轻型化，悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系上采用开口截面或是板，使梁高跨比大大减少等等， 桥梁外观也将越来越美观，与周边环境越来越协调。(二)设计方案比选1.技术指标(1) 设计荷载：公路I 级(2）通航要求：无(3）不考虑地震及漂流物撞击作用。2.方案比选的原则(1)桥型方案要求符合技术先进、安全可靠、经济合理、适用耐久、环保、美观。（2）桥孔设计满足通航需要，本设计无通航要求。3.方案比选根据桥梁结构的经济性、适用性、美观性、安全性和施工难易程度等，综合考虑各种方案的优缺点，从以下几种合理方案中选出最优方案，作为此次的设计方案。方案一：340m 三跨预应力混凝土连续 T 梁桥(1) 结构组成：上部结构采用 C50 预应力砼 T 梁，跨径是标准跨径 340m。下部结构桥台采用肋板台，墩台采用 C30 墩基台,采用 C25 桩基。按设计要求，桥面净宽 212m。预应力混凝土 T 梁先预支简支安装，后形成连续结构。(2)使用该结构的原因先简支后连续具有施工简易、 行车条件好且经济合理的特点，它克服了简支梁整体性差的弱点，同事克服了现浇连续梁对支架跟地基的要求。其相对于传统连续梁桥降低了施工难度，同时在一定程度上达到了连续的目的。而相对于简支梁而言，减少了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了伸缩缝。排头山桥施工图设计第 7页因此，先简支后连续桥梁是一种经济合理的桥梁，它同时兼备了简支梁和连续梁桥的优势。图4 连续 T 梁桥立面图图5 连续 T 梁桥平面图图5 连续 T 梁桥横断面图排头山桥施工图设计第 8页方案二：620m 六跨等截面简支梁（1）结构组成：上部结构采用 C50 预应力砼空心板，跨径 620m。下部结构桥台采用肋板台，墩台采用 C30 墩基台,采用 C25 桩基。按设计要求，桥面净宽 212m（2）使用该结构的原因使用该结构的原因设计计算方便， 跨径不大， 各梁受力较为独立。具有建桥速度快、工期短、摸板支架少等优点，桥跨跨径在20-50之间，符合此设计跨径要求图 4 简支空心板桥立面图图 5 简支空心板桥平面图排头山桥施工图设计第 9页图 6 简支空心板桥横断面图方案三：340m 三跨混凝土连拱桥净矢高 8m，跨径 40m使用该结构的原因：拱桥的力学特点，将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力， 是拱的弯矩减少， 拱主要承受压力， 充分发挥圬工材料抗压性能， 结构简单，受力明确简洁，形式多样，外形美观图 7 拱桥立面图排头山桥施工图设计第 10页图 8 拱桥平面图图 9 拱桥横断面图排头山桥施工图设计第 11页表表 1 方案比选表方案比选表方案一方案二方案三适用性桥面连续，整体性好，内里不受基础不均匀沉降等附加变形影响。各梁受力相对独立，避免超静定梁的复杂问题，但其简支结构使行车舒适性受到影响。耐久性好，受力均匀，相关维修费用少。施工难度等跨径布置细部尺寸相同，可以重复利用模板预制，施工方便，质量有保证。等跨径布置细部尺寸相同，可以重复利用模板预制，施工方便，质量有保证。混凝土拱桥由于模板为曲线，难以支模，对地基承载力要求较高，处理不便。美观性线形简洁大方线形简洁，构造简单外形美观经济性等截面 T 梁可预制质量有保证，减少模板损耗，施工简单，养护费用少。空心板可预制，质量有保证，减少模板损耗，施工简单，所需机具相对较少。对地基要求较大，需要在地基上花费较多资金，耐久性好维护费用少。结论选用弃用弃用排头山桥施工图设计第 12页三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段） ：1.设计的重点与难点重点： （1）成桥状态下的结构分析（2）主梁恒载、活载内力计算（3）预应力钢筋的配置（4）预应力混凝土的施工难点： （1）主梁恒载、活载内力计算和组合（2）预应力钢筋的布置（3）混凝土的收缩徐变（4）施工过程结构受力状态的正确模拟2. 拟采用的途径（1）合理选择桥型，正确拟定结构尺寸（2）利用桥梁计算机软件模拟整个施工过程和成桥状态（3）在每个阶段充分考虑混凝土的收缩徐变（4）设计施工时严格控制各片梁的初张拉龄期四、设计（研究）进度计划：1 第 3 至 4 周翻译、开题报告、方案比选，推荐最优方案2.第 5 周拟定结构尺寸，选取计算简图或内力计算3 第 6 周内力计算或程序调试与基本数据准备4 第 6至 8 周内力计算、作用效应组合和绘制包络图5 第 9至 10 周钢筋数量估算及布置6 第 11 至 12 周验算及资料整理7 第 13 至 14 周绘制施工图8 第 15 周编写设计说明书、整理译文、英文摘要9 第 16 周整理、修改及交稿10第 17 周毕业答辩及其准备排头山桥施工图设计第 13页五、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，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 JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范S北京：人民交通出版社，20074 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 叶见曙. 结构设计原理M. 北京：人民交通出版社，2005.6 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, 2006.7 周念先. 桥梁方案比选M. 上海：同济大学出版社, 1997.8 范立础. 预应力混凝土连续梁桥M. 北京：人民交通出版社，1996.9 邵旭东. 桥梁工程 M. 北京：人民交通出版社，200610 邵旭东. 桥梁设计百问M. 北京：人民交通出版社，200311 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, 2002.12Testing, Analysis, and Evaluation of a GFRP Deck on Steel GirdersWilliam B. Stiller, P.E., M.ASCE1; Janos Gergely, P.E., M.ASCE2; and RodgerRochelle, P.E.3排头山桥施工图设计第 14页指导教师意见签名：月日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长） （签章） ：月日谢兆君号:级:业：彭晖201018020123桥梁10-01 班土木工程（桥梁工程方向）CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY毕业设计（论文）资料附件：译文及原文影印件学生姓名:学班专指导教师：2014 年 03月CHANGSHACHANGSHA UNIVERSITYUNIVERSITY OFOF SCIENCESCIENCE & & TECHNOLOGYTECHNOLOGY毕业设计（论文）资料附件：毕业设计（论文）资料附件：译文及原文影印件译文及原文影印件学学 生生 姓姓 名名: :谢兆君谢兆君学学号号: :201018020123班班级级: :桥梁桥梁 10-01 班班专专业业：土木工程（桥梁工程方向）土木工程（桥梁工程方向）指指 导导 教教 师：师：彭彭 晖晖2012014 4年年 0 03 3 月月 CHANGSHACHANGSHA UNIVERSITYUNIVERSITY OFOF SCIENCESCIENCE & & TECHNOLOGYTECHNOLOGY毕业设计（论文）资料附件：毕业设计（论文）资料附件：译文及原文影印件译文及原文影印件学学 生生 姓姓 名名: :谢兆君谢兆君学学号号: :201018020123班班级级: :桥梁桥梁 10-01 班班专专业业：土木工程（桥梁工程方向）土木工程（桥梁工程方向）指指 导导 教教 师：师：彭彭 晖晖2012014 4年年 0 03 3 月月 测试、分析和评价玻璃钢桥面的钢梁威廉斯蒂勒，P.E，M.ASCE；姚Gergely，P.E，M.ASCE；罗杰罗谢尔，P.E摘要：北卡罗莱纳州最近在联合县安装了纤维增强复合材料（以下简称FRP）钢梁甲板。这座桥上使用了仪表箔式应变计，应变传感器和位移传感器。这座桥是一个模拟MS-22.5设计荷载测试。实验数据测得中性轴383毫米高于618毫米深梁的底部法兰，证实复合梁和FRP甲板板之间的复合作用。结果发现，复合作用可以用换算截面分析的甲板面板估计在3%。对于加载两个车道，计算最大的活载荷分布系数为0.75。从结构的整体表现看，甲板偏转5毫米，材料的许用应力测量是至少10倍以上的最大应力。在美国国家高速公路和交通运输协会（以下简称AASHTO）所列参数下梁挠度在7毫米范围内呈良好。简单的跨中挠度方程发现，当使用转化的截面特性时，保守模型梁的预期偏转大。关键词：复合材料，钢梁，桥面，负载测试，北卡罗来纳州，纤维增强聚合物介绍在北卡罗莱纳州的桥梁，并在全国范围内已建成使用传统材料，如混凝土和钢材。然而，太空时代工程社区引进新技术和新材料，如玻璃纤维增强聚合物（以下简称GFRP）。最近，北卡罗莱纳州已采用玻璃钢甲板板的桥梁更换项目。在这个项目中，复合甲板板用来代替传统的混凝土楼板。该项目的资金来自联邦公路管理局的创新大桥研究和建设计划的酌情补助。北卡罗来纳大学夏洛特分校（以下简称UNC-夏洛特）会同北卡罗莱纳州的交通运输部（以下简称NCDOT）安排在2001年11月18日进行北卡罗莱纳州的第一复合甲板面板系统性能测试。2001年10月18日该系统被安装结构089-022。坐落在新的萨利姆路（SR1627）联合县，始建于1950年，由11个钢梁与混凝土桥面组成，桥横跨约12.5米，进行农村两条车道的交通。NCDOT检查员认为该桥需要维修或更换，这被证明是一个很好的测试玻璃钢桥面面板的地点。现有的甲板与老梁一起被移除。在他们的地方，NCDOT架设了七个新W610140梁相隔1.194米并且用玻璃钢面板。每个梁跨中和在四分之一点的外部大梁由C31031帧交叉连接。建立了几个玻璃钢面板测试的目标。第一个目标是确定GFRP板与钢梁是否有复合作用。其次，如果观察到复合作用，是使用基本转化部分分析预测？还是活荷载分布在第1页共12页整个结构的问题。另一个目标是观察桥本身，以确定AASHTO的活载挠度标准是否被满足。最终的目的是审查和量化应用于玻璃钢复合材料的应力和应变的材料。仪表为了测量在负载下的桥梁的应变和挠度，有一些工具选择用来评测。有位移传感器（DT），应变传感器（ST），和金属箔应变计（SG）。金属箔应变计被用来评估钢梁的应变，应变传感器用于评估玻璃钢甲板板，位移传感器则被用在这两种仪器上。图1示出了本文中提到的仪器的位置。图1选定仪器的位置和类型加载方法负载测试结构设计模仿MS-22.5装载结构的瞬间响应。MS-22.5模拟一辆满载的公路牵引车拖车。对于测试结构，MS-22.5卡车后轴负载4.3米梁车道荷载的剪力和弯矩。为了测试在服务级别上的结构，研究人员需要尽可能紧密地匹配一个MS-22.5卡车的装载条件。总重量为使用完全装载的（用碎石和水）305.3千牛的混凝土卡车。装载卡车车轴轴重和间距（图2），最大弯矩计算，该计算假设为简支结构，产生最大力矩为695.9千第2页共12页牛米，这是基于MS-22.5762.4千牛米的最大设计弯矩。图2装载卡车车轴重量和间距沿着五条路径结构进行了测试。路径选择将车轮沿着主梁的中心线G2和G6，中间的托架2和5，车轮负载沿中心线放置。其目的是选择压力最大的钢梁及玻璃钢板的路径，以在测试中作为比较之用，提供冗余。选定的负载路径示于图3。在所有五个路径中，卡车行驶小于8公里/小时通过整个跨度。这样做是为了消除冲击的效果，并使检测过程中尽可能收集尽可能多的数据。载荷路径1和4的结果被模拟叠加到两条车道同时加载。图3负载路径复合动作当玻璃钢复合板替代混凝土甲板，它是可取的具有面板连接的梁的方式，将允许两种材料在一起工作。通过预制剪力钉口袋的面板连接到被测试的大梁。每个面板有四个口袋梁（见图4），其中每个允许放置三个梁剪力钉。一旦螺栓焊接到位，口袋用灰浆填充（参照图5），因此，将两种材料结合在一起。第3页共12页图4典型的甲板梁连接图5 玻璃钢面板典型的抗剪栓钉口袋布局钢梁连接在俄亥俄州的复合甲板的测试，2000美国国防部高级研究计划局确认两种材料之间的复合作用。然而，在2001年纽约阿兰帕里和库宁的类似结构的测试中，没有显示在面板和支撑纵梁之间的复合作用。由于玻璃钢面板的连接方法比先前那些测试略有不同，089-022的结构设计师保守选择假设纵桁和玻璃钢甲板板之间没有复合作用会发生。这种假设没有复合作用后来被实验数据检查。第4页共12页证明桥的复合和非复合作用的一种方法是将主梁的中性轴定位。中跨主梁2和4的顶部和底部的凸缘上有应变仪，分别示于图1。该测量仪被放置在底部法兰的底部和底部的顶部法兰。这些工具被用来帮助找到中性轴的位置。假设梁的应变保持线性，这应该是梁应力低于产量水平的情况下，从梁的底部测得的中性轴 （ ） 可以计算为H= 梁深度 （mm）t= 顶部轮缘厚度 （mm）B= 底部轮缘应变 （mm/mm）T= 顶部轮缘应变（mm/mm）对顶部和底部法兰的中点梁4柱进行了检查，从所有五个负载路径收集到的数据。路径2的数据表明，最大的底部法兰应变 130.0 和顶部凸缘的最大应变-78.2。梁深度618毫米和一个顶部翼缘厚度为22毫米，中性轴的计算式1将约为372毫米。重复这种计算的其他负载路径平均中性轴位置为369毫米。为了验证梁4上测得的中性轴的位置，相同的负载路径顶部和底部的法兰压力表被认为在梁2的中跨。所有五个载荷路径计算当梁2的中点时的中性轴，中性轴的位置计算平均梁的底部法兰383毫米以上。底部法兰309毫米非复合梁的中性轴处，有复合动作发生。分析复合动作的下一个步骤是确定它是否可以证明使用的材料性能和主梁的布局。目前的设计方法使用一个转化的部分，以估计复合截面的中性轴。使用的相似的方法，被用来估计在钢和复合材料的模块化比中性轴的位置。使用制造商的信息（2002年DuraSpan）的甲板板的弹性模量（ EFRP=17 ，240兆帕）与钢的弹性模量（=200 ，000兆帕）模块化的比例计算为11.6。使用这个比率和1，194毫米梁间距为支流的宽度，甲板面板部分转换后的宽度计算为103毫米 。中性轴使用此转化区和梁的尺寸，计算利用式（2） ，将设在梁的底部法兰375毫米以上：第5页共12页yb=从底部梁到换算截面中性轴的位置（mm）As=钢梁面积(17,900mm2)H=钢箱梁的高度(617mm)h=玻璃钢甲板面板的高(195mm)btran=截面转换宽度 (103mm)Tpf=截面转换宽度(17mm)此常规转化的部分将支流区域的宽度，通过使用模块化的比率使其成为等价的面积的钢。对于混凝土板厚度均匀性和一致性，标称的钢筋整个铸坯断面均匀行为是一个很好的假设。然而，玻璃钢甲板面板是由中空管构成的。对于转化截面分析的目的，在本文中它是假定管中的腹板材料没有添加显着的耐弯曲性的钢梁。管板顶部和底部中的材料被假定为处理大部分的压缩力。测得的中性轴位置已为每个位置的平均值。跨中梁2测得的平均中性轴位置383mm。与375mm的计算中性轴的材料特性和转化部分相比，相差不到3。实时负荷分配当前NCDOT设计实践使用分布系数（DF），估计被传输到多大比例被应用于活荷载梁设计。美国国家公路和运输官员规格协会（AASHTO2002）假设DF=S/1,680（AASHTO式3.23.2.3.1.5）支持四个以上的钢筋混凝土板，S=梁间距（毫米），DF是车轮荷载施加于梁线上的百分比。结构089-022的设计师关心这个假设在复合甲板上有多准确。因此，甲板板的设计者使用了保守的分配系数 S/1,525，造成了DF=0.783。桥的试验确定适用于主梁的结构的分布因子。观察应变读数，以确定各种梁所采取的负载。每个梁的底部法兰都沿着桥跨中应变计使用。使用这些工具所获得的信息，DF计算使用斯托林斯和Yoo（1993）开发得 ：公式（3），n=桥上轮线数i=应变在第i个梁的底部(mm/mm)第6页共12页j=第j个梁的底部的应变 (mm/mm)wj=典型的室内梁的第j个的剖面模数的比率k=主梁根据AASHTO，道路宽度大于6.0m应被设计为同时装载的两车道，每个等于一半的道路宽度。对所有五个载荷路径进行了检查，并计算了每个梁分布系数 。负载路径1和4的叠加，最能代表这个条件。主梁的分布因子示于表1中。此条件下的最大分配因子被发现是0.75，这种情况发生在梁4。相对于主梁的间距，DF=S/1,592。这显示了AASHTO标准混凝土桥面用于这座桥的设计值估计值之间的力矩分配为中心。桥梁挠度梁1，4，5，6，7，记录每个负载路径下的中跨梁挠度。叠加负载路径1和4，模拟两车道加载，梁4产生了7mm的最大挠度。结构的活荷载挠度是根据AASHTO建立的也受L/800（AASHTO10.6.2）的限制。AASHTO标准限制该结构的最大挠度约L/1.680。根据结构的位移在规定范围内的知识，估计结构未来变形的方法。对于一个单一跨度的梁桥，最大位移预期发生在跨中。利用跨度的简单假设，生成一个模型验证测试过程中记录的挠度测量室内梁。该模型使用由美国钢结构协会（AISC1998）给出的简单的跨中挠度方程。这些方程中使用所施加的负载，负载的位置，以及复合的截面特性，来计算在任何一点上的梁的挠曲。挠度参照沿着桥的跨度1米处的增量计算。（参照图6）第7页共12页图6 梁挠度比较以转化部分为基础的综合转动惯量和钢的弹性模量，梁段模型一起使用。为了估计从装载卡车模型的轴施加的负荷的量，使用一个车道加载的分布系数。从测试数据中估计0.50分布因子（DF），且用来转换轴载的梁负载。被确定为记录的最大桥梁挠度 5mm，它发生在1,6梁载荷路径。在四分之一处，跨中和三分点处挠度绘制的梁6，路径1加载（图6）。挠度与实测挠度计算的部分性能和简单的跨度梁方程的计算值与实测值之间有一个明显的区别。这种差异是由于固定梁端排架提供的旋转克制造成的。假定由于主梁端部的约束，跨度不会像完全固定或简单支承或者介于两者之间。为了验证，该模型1998被美国钢结构设计协会（以下简称AISC）调整为固定梁方程。一旦图6中的三个图像进行了比较，很明显，梁挠度测量应使用固定的支承和简单的支承机型估计值之间的。基于这些信息，被确定简支结构的假设有点保守。玻璃钢性能测试的另一个方面涉及GFRP板本身的性能。研究人员检查甲板面板所施加的荷载的反应。两个感兴趣的领域是玻璃钢复合甲板面板挠度和应变。选定的应变传感器的读数和位移传感器（仪器的位置在图1）被用在这两个方面的评价。路径2装载卡车时注意力放置在收集到的数据。路径2位于行车轮中心梁5和6之间。此路径上的负载桥侧的较多位移传感器定位记录甲板面板3的相对变形。桥的这一侧还包含较多的应变传感器，安装在面板的底部。1999 希夫和菲尔布里克证明了这些仪器在复合材料中测量应变水平的准确性。当卡车沿路径2加载时，托架的挠度绘制在图7中。从该曲线图中，人们可以看到第8页共12页面板的最大挠度为5mm。也有人指出，面板似乎略有上升外倾角托架6。此外倾角最大值达到2mm。图7 路径2负载下的应变面板调查最终面积是在面板本身的应变。由玻璃纤维增强聚合物层合板
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