开题报告.pdf

孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 1页 共 18页 毕业设计毕业设计 论文论文 开题报告开题报告 题目题目 孙家岩孙家岩 2 2 号大桥号大桥 左幅 左幅 施工图设计施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 杨海杨海 学学号 号 201018020312201018020312 班班级 级 桥梁工程桥梁工程 10 0310 03 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 师 袁明袁明 20142014 年年 3 3 月月 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 2页 共 18页 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 掌握设计原则 设计方法 步骤 提高计算 绘图 查阅文献 使用桥梁规 范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能 从而深入了解公路预应力 混凝土桥梁在桥式方案比选 结构计算及施工架设等方面的设计规范 计算方法及设 计思想等内容和要求 为毕业后从事桥梁技术工作打好基础 3 通过桥梁毕业设计 使大家运用所学的课程知识 系统地训练和分析 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 包括外文文献 使 用规范手册和编写技术文件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 掌握设计原则 设计方法 设计步骤 5 通过桥梁毕业设计 系统地掌握 WORD CAD 桥梁电算等程序的基本技 能 并且可以熟练的运用 6 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 为桥梁建设事业服务 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 3页 共 18页 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 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 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 桥梁按受力体系可分为一下几种 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 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 50m 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 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 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 4页 共 18页 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 6500kN 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 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 1 T 型刚构 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 梁修建了几座 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 型基本不再修建了 这里不赘述 2 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 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 5页 共 18页 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 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 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 6页 共 18页 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 30 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 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 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 7页 共 18页 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 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 8页 共 18页 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 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 9页 共 18页 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 方案比选 技术标准 1 设计跨径 自行拟定 2 设计荷载 公路 I 级 3 桥面净宽 25m 4 桥上纵坡为单向 1 8 5 通航等级 无 6 不考虑地震及漂流物撞击作用 比选原则 在因地制宜的前提下 尽可能采用成熟的新结构 新设备 新材料 和新工艺 必须认真学习国内外的先进技术 充分利用最新科学技术成就 把学习和 创新结合起来 淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西 A 所设计的桥梁结构在强 度和稳定方面要有足够的安全储备 B 防撞栏杆应具有足够的高度和强度 适用 耐久 应保证桥梁在设计基准期内正常使用 桥梁设计应遵循因地制宜 就地取材 和方便施工的原则 桥的外形从任何角度看都应该是优美的 结构布置必须精练 并在空间有和谐的比例 桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求 方案一 预应力混凝土连续钢构桥 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 10页 共 18页 65m 110m 65m 连续钢构桥 图 1 桥梁孔径布置 单位 cm 本桥上部构造为65m 110m 65m 变截面预应力混凝土连续梁 箱梁支座截面梁高 6m 跨中截面梁高2 5m 施工采用悬臂浇筑法 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 11页 共 18页 图 2 主梁横截面图 单位 m 方案二 混凝土拱桥 本桥引桥跨径为 65m 孔跨径 150m 矢跨比约为 1 7 采用无支架吊装的拱桥方案 图 3 总体布置图 单位 cm 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 12页 共 18页 图 4 拱桥横截面图 单位 m 方案三 独塔斜拉桥 孔跨布置为 90m 150m 的独塔双索面斜拉桥 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 13页 共 18页 比例 1 800 150009000 4500 图 5 主桥立面布置图 单位 cm 主梁采用三角形的箱型截面 梁高 2m 图 6 主梁构造图 单位 m 方案比选表 方案设计方案一设计方案二设计方案三 适用性主梁保持连续 桥墩 纵向刚度较小 上部 结构具有连续施工 的一般特点 有较好 行车平稳舒适 但自重 较大 水平推力也较大 增加了下部结构的工程 量 跨越能力强 但 是多次超静定 结构 设计计算 复杂 索与梁或 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 14页 共 18页 的经济技术性 行车 平稳舒适 塔的连接构造 比较复杂 美观性构造较简单 线条较 简洁 与周围环境协 调好 桥型美观 简洁明快 桥型美观桥型美观 气势 宏伟 施工难易上部结构具有连续 施工的一般特点 桥 墩对地基要求高 适 合高墩的桥梁 相对方案一的施工要更 复杂 施工中高空作 业较多 且施工 控制等技术要 求严格 经济性造价低 后期养护费 用少 造价较高 后期养护较 高 造价最高 后期 养护较高 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 我推荐第一个设 计方案 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 15页 共 18页 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 1 设计重点 1 方案比选 确定最优方案 2 拟定主要结构尺寸 3 选取计算简图 进行结构内力计算 4 配筋设计计算 5 强度 刚度 稳定性计算 6 施工图绘制 2 设计难点 1 正确选取计算简图 利用电算进行结构内力计算 2 配筋设计计算及复核 3 设计途径 1 广泛查阅文献资料 2 充分利用网络资源查阅相关内容 3 利用桥梁电算程序处理分析数据 4 学习诸如 MIDAS 桥梁博士等专业软件进行设计计算 5 请教老师 帮助解决疑难问题 孙家岩 2 号大桥 左幅 施工图设计 第 16页 共 18页 四 设计 研究 进度计划 毕业设计工作任务进度计划 1 翻译 开题报告 方案比选 推荐 最优方案 第 3 4 周 2 拟定结构尺寸 选取计算简图或内 力计算 第 5 周 3 内力计算或程序调试与基本数据 准备 第 6 周 4 内力计算 作用效应组合和绘制包 络图 第 6 8 周 5 钢筋数量估算及布置第 9 10 周 6 验算及资料整理 第 11 12 周 7 绘制施工图第 13 14 周 8 编写设计说明书 整理译文 英文 摘要 第 15 周 9 整理 修改及交稿第