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大桥
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南丁大桥设计开题报告,大桥,设计,开题,报告
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第 1页毕业设计毕业设计( (论文论文) )开题报告开题报告题题目目：南丁大桥设计开题报告南丁大桥设计开题报告课课 题题 类类 别：别： 设计设计论文论文学学 生生 姓姓 名：名：刘闰刘闰学学号：号：201018020104201018020104班班级：级：桥梁桥梁 10011001专业（全称专业（全称） ：桥梁工程桥梁工程指指 导导 教教 师：师：2012014 4 年年 3 3 月月第 2页一、本课题设计（研究）的目的：通过桥梁毕业设计使学生运用所学的课程系统的训练， 以便掌握桥梁的基本理论、基本知识和基本计算方法；通过毕业设计的实践，理论联系实践，独立完成设计，不断提高分析问题和解决问题的能力；通过毕业设计，不断提高查阅文献、计算、绘图、使用桥梁规范和设计手册， 编写技术文件，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、设计方法和设计步骤；准守纪律，遵守校规、校纪，严谨负责，实事求是，刻苦钻研，相互协作，勇于创新。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述） ：（一）桥梁的基本组成桥梁指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物概括地说， 桥梁由四个部分组成，即上部结构、下部结构、支座和附属设施。上部指主要承重结构和桥面系；下部结构包括桥台、桥墩和基础；支座是设在墩（台）顶，用于支承上部结构的传力装置；附属设施包括桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡、 导流工程等。（二）桥梁发展的现状20 世纪 30 年代，预应力混凝土和高强度钢材相继出现，材料塑性理论和极限理论的研究，桥梁振动的研究和空气动力学的研究，以及土力学的研究等获得了重大进展。从而，为节约桥梁建筑材料，减轻桥重，预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。现代桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥和钢桥。预应力钢筋混凝土桥 1928 年，法国弗雷西内工程师经过 20 年的研究，用高强钢丝和混凝土制成预应力钢筋混凝土。这种材料，克服了钢筋混凝土易产生裂纹的缺点，使桥梁可以用悬臂安装法、顶推法施工。随着高强钢丝和高强混凝土的不断发展，预应力钢筋混凝土桥的结构不断改进，跨度不断提高。预应力钢筋混凝土桥有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、拱桥、桁架桥、 刚架桥、斜拉桥等桥型。简支梁桥的跨径多在 50 米以下。第 3页连续梁桥如 1966 年建成的法国奥莱隆桥，是一座预应力混凝土连续梁高架桥，共有 26 孔，每孔跨径为 79 米。1982 年建成的美国休斯敦船槽桥，是一座中跨 229 米的预应力混凝土连续梁高架桥， 用平衡悬臂法施工。 悬臂梁桥如 1964年联邦德国在柯布伦茨建成的本多夫桥，其主跨为 209 米；1976 年建成的日本滨名桥，主跨 240 米；中国 1980 年完工的重庆长江桥，主跨 174 米。桁架桥如1960 年建成的联邦德国芒法尔河谷桥，跨径为 90+108+90 米，是世界上第一座预应力混凝土桁架桥。1966 年苏联建成一座预应力混凝土桁架式连续桥，跨径为 106+3166+106 米，用浮运法施工。刚架桥如 1957 年建成的法国图卢兹的圣米歇尔桥，是一座 160 米、565 米的预应力混凝土刚架桥；1974 年建成的法国博诺姆桥，主跨径为 186.25米，是目前最大跨径预应力混凝土刚架桥。预应力钢筋混凝土吊桥是将预应力梁中的预应力钢丝索作为悬索， 并同加劲梁构成自锚式体系， 1963 年建成的比利时根特的梅勒尔贝克桥和玛丽亚凯克桥，主跨径分别为 56 米和 100 米，就是预应力钢筋混凝土吊桥。斜拉桥如 1962 年建成委内瑞拉的马拉开波湖桥。这座桥为 5 孔 235 米连续梁，由悬在 A 形塔的预应力斜拉索将悬臂梁吊起。斜拉桥的梁是悬在索形成的多弹性支承上，能减少梁高，且能提高桥的抗风和抗扭转震动性能，并可利用拉索安装主梁，有利于跨越大河，因而应用广泛。预应力混凝土斜拉桥如 1971 年利比亚建造的瓦迪库夫桥，主跨径 282 米；1978年美国建造的华盛顿州哥伦比亚河帕斯科-肯纳威克桥，主跨 299 米;1977 年法国建造的塞纳河布罗东纳桥，主跨 320 米。中国已建成十多座预应力混凝土斜拉桥，其中 1982 年建成的山东济南黄河桥主跨为 220 米。钢筋混凝土桥二次世界大战以后， 世界上修建了多座较大跨径的钢筋混凝土拱桥， 如 1963 年通车的葡萄牙亚拉达拱桥， 跨径为 270 米， 矢高 50 米； 1964 年完工的澳大利亚悉尼港的格莱兹维尔桥，跨径 305 米。中国 1964 年创造钢筋混凝土双曲拱桥。 桥由拱肋和拱波组成， 纵向和横向均有曲度， 横向也用拱波形式。拱肋和拱波分段预制，因此可用轻型吊装设施安装。这样，在缺乏重型运输工具和重型吊装机具下，也可以修建较大跨径拱桥。第一座试验双曲拱桥，建于中国江苏无锡，跨径为 9 米。此后，1972 年建成湖南长沙湘江大桥，是一座 16 孔第 4页双曲拱桥，大孔跨径为 60 米，小孔跨径为 50 米，总长 1250 米。钢筋混凝土桁架拱桥是拱和桁架组合而成的结构，其用料少，重量轻，施工简易。钢桥二次世界大战后，随着强度高、韧性好、抗疲劳和耐腐蚀性能好的钢材的出现，以及用焊接平钢板和用角钢、板钢材等加劲所形成轻而高强的正交异性板桥面的出现，高强度螺栓的应用等，钢桥有很大发展。钢板梁和箱形钢梁同混凝土相结合的桥型， 以及把正交异性板桥面同箱形钢梁相结合的桥型，在大、中跨径的桥梁上广泛运用。1951 年联邦德国建成的杜塞尔多夫至诺伊斯桥，是一座正交异性板桥面箱形梁，跨径 206 米。1957 年联邦德国建成的杜塞尔多夫北桥，是座 6 孔 72 米钢板梁结交梁桥。1957 年南斯拉夫建成的贝尔格莱德的萨瓦河桥，是一座钢板梁桥，跨径为 75+261+75 米， 为倒 U 形梁。1973 年法国建成的马蒂格斜腿刚架桥，主跨为 300 米。1972 年意大利建成的斯法拉沙桥，跨径达 376 米，是目前世界上跨径最大的钢斜腿刚架桥。1966 年美国完工的俄勒冈州阿斯托里亚桥，是一座连续钢桁架桥，跨径达376 米。 1966 年日本建成的大门桥， 是一座连续钢桁架桥， 跨径达 300 米。 1968年中国建成的南京长江桥，是一座公路铁路两用的连续钢桁架桥，正桥为 128+9160+128 米，全桥长 6 公里。1972 年日本建成的大阪港的港大桥为悬臂梁钢桥，桥长 980 米，由 235 米锚孔和 162 米悬臂、186 米悬孔所组成。1964 年美国建成的纽约维拉扎诺吊桥，主孔 1298 米，吊塔高 210 米。1966 年英国建成的塞文吊桥，主孔 985 米。这座桥根据风洞试验，首次采用梭形正交异性板箱形加劲梁，梁高只有 3.05 米。1980 年英国完工的恒比尔吊桥，主跨为 1410米，也用梭形正交异性板箱形加劲梁，梁高只有 3 米。20 世纪 60 年代以后，钢斜拉桥发展起来。第一座钢斜拉桥是瑞典建成的斯特伦松德海峡桥，建于 1956 年，跨径为 74.7+182.6+74.7 米。这座桥的斜拉索在塔左右各两根，由钢筋混凝土板和焊接钢板梁组合作为纵梁。1959 年联邦德国建成的科隆钢斜拉桥，主跨为 334 米；1971 年英国建成的厄斯金钢斜拉桥， 主跨 305 米； 1975 年法国建成的圣纳泽尔桥， 主跨 404米。这座桥的拉索采用密束布置，使节间长度减少，梁高减低，梁高仅 3.38 米。目前通过对钢斜拉桥抗风抗震性能的改进，其跨径正在逐渐增大。钢桥的基础多用大直径桩或薄壁井筒建造。第 5页（三）发展趋势钢筋混凝土和预应力混凝土板桥，其发展趋势为：采用高标号混凝土，为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构；预应力方式和锚具多样化；预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到 25m，目前有建成 3540m 跨径的桥梁。跨径太大，用材料不省，板高矮、刚度小，预应力度偏大，上拱高，预应力度偏小，可能出现下挠；若采用预制安装，横向连接不强，使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大，预制空心板幅宽有加大趋势，1.5m 左右板宽是合适的。简支 T 型梁桥 T 型梁桥发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号 4060 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。连续箱梁发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土 4060 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。我国公路桥梁在 100m 以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。钢筋混凝土拱桥的发展趋势：拱圈轻型化， 长大化以及施工方法多样化。斜拉桥发展趋势：跨径会超过 10O0m；结构类型多样化、轻型化；加强斜拉索防腐保护的研究；注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。悬索桥的发展趋势：我国今后还会在长江、海湾修建更大跨径的悬索桥；一般加劲梁仍用钢箱；塔、锚用混凝土，但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加以研究；悬索桥风动稳定还需进一步研究；钢箱梁的桥面铺装，我国已建成的几座悬索桥，都存在问题，今后应进一步研究钢箱梁桥面铺装材料、钢箱除锈、 清洁、铺装的粘结以及施工工艺等。（二）设计方案比选1.技术标准设计荷载：公路I 级，人群 3.5kN/；设计时速：100Km/h；第 6页桥面宽度：桥总宽 16.5m（单幅） ，不设人行道；设计洪水频率：1/300；地震烈度：根据中国地震动参数区规划图 ，项目区内场地地震动峰值加速度小于 0.05g，地震动反应谱特征周期 0.35s，对应原地震基本烈度小于 VI度。2、 方案比选的原则：在桥梁方案比选中，要注意以下四项主要标准：安全、功能、经济与美观。其中以安全与经济为重。过去对桥下的功能重视不够，现在由于航运事业的发展， 需要十分重视桥下的通航净空。 至于桥梁美观， 要视经济与环境条件而定。3、方案比选（1）方案一：80m+140m+80m 变截面三跨混凝土连续刚构梁桥采用80m+140m+80m的跨径分布 桥墩为直径200CM的C30混凝土制成，采用双墩式结构。采用悬臂施工，先施工桥墩，由桥墩向两侧先施工一段箱形梁，等到它的强度达到设计值时，在这段悬臂梁上用挂篮向前伸出后再支模板，再浇筑一段梁，反复这样，直到由两侧施工的悬臂梁最后在中间相遇合龙，桥梁结构部分施工完成。相比连续梁的优点1、主墩无支座，施工方便。2、连续刚构一般采用悬臂施工，合拢前不需要体系转化。3、顺桥向抗弯刚度大，受力性能好，墩梁固接能有效减小跨中正弯矩。4、横桥向抗扭刚度大，能较好满足悬臂施工的抗风要求。但连续刚构也有一些自身的不足之处：1、随着墩身加高，设计中要考虑的因素变多（墩的柔性对施工和成桥过程中桥梁力学性能的影响） 。2、墩的抗撞击性能较差。方案比较，只有高墩大跨，用连续刚构才能突出体现其优点，而且由于墩梁固结，基础变位影响较大。因此此方案不适用于此桥。（2）方案二：10*30 等截面简支变连续预应力混凝土 T 型梁桥为 10*30m 布置，5 跨一联，共两联。梁预制梁高 200cm，预制梁长2992cm。单幅桥每跨由 5 片中梁和 2 片边梁组成，桥面宽 1650cm。横截面是 T 形，采用工厂化预制，既保证了质量又保证了工期。施工方便,减少桥面伸缩缝，行车平顺。其施工相对比较简单。采用预制安装的方式进行施工。结构受力主要由尺寸较小的预制梁肋来承受。这与装配式T 梁由主梁全截面来承受全部恒载不同。第 7页超静定结构，以受弯为主，在竖向荷载作用下无水平反力的结构。它在荷载作用下， 支点截面产生负弯矩且比跨中弯矩大， 但跨径不大时差值不是很大，采用等截面形式，大大简化主梁的构造。T 型梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。因采用用预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形， 带来桥面铺装加厚。由于 T 型梁的最大跨径有限导致桥墩数目增加，造成了施工量的不必要的增加，故不适用于此桥（3） 方案三：5*60m 等截面混凝土连续梁桥单幅桥为单箱单室箱型截面，箱梁顶板全宽为 1650cm，顶板厚度为28cm，底板厚度为 40cm；梁高 300cm，腹板厚度为 30cm，副跨板厚 50cm；横隔板为 40cm。悬臂端长 360cm。连续梁的突出优点是：结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。然而应指出的是，预应力混凝土连续梁设计中的一个特点是：必须以各个截面的最大正、负弯矩的绝对值之和。施工方法采用悬臂施工的方法，悬臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，可在跨径100m 以下的大桥中选用，悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下交通。（4）方案比选表方案比选表功能性经济性安全性美观性方案一伸缩缝少，结 构 刚 度大， 变形小，动 力 性 能好，主梁变形挠度曲线平缓，行车平顺通畅，安全，可以满足交通运输要求，且施工简单，施工技术成熟，方法简单， 易掌握，需要的机具少，无需大型设备，可以充分降低施工成本，所用材料普通， 价格低，需要大型支座，需较应技术成熟，计算简单，施工方法简单， 质量好，整体性好，刚度大，可保证工程本身安全，同时行车性能良好，可保证司机正常行车，满足形式简单造型单一。第 8页但工期长。力钢筋，基础 施 工 复杂。交通运输安全要求。方案二桥面不易开裂，整体性好，内力不受基础不均匀沉降等附加 变 性 影响，行车舒适。工厂预制质量可靠，工期有保障，养护费用减少。技术成熟，安全可靠，施工方法简单， 质量好，可以保证施工本身安全的同时，又能保证行车舒适。形式简单造型单一线性简单。方案三整 体 性 能好，刚度大变形小，动力性能好，主梁变形挠曲平缓，有利于高速行车。施工方法便捷容易，技术成熟有保障，能最大限度的减少施工工期和材料成本。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作用，使内力状态比较均匀合理且施工较为简单。线条明快，与周围环境相协调，桥梁 简 洁 美观。分析结论：综合上述三种方案以及四个性能的对比，方案三（5*60m 等截面混凝土连续梁桥）因其最适合此地质条件以及相对合适的性能，故最终以方案三作为桥型的选择。第 9页三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段） ：（一）设计重点（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（二）设计难点（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（三）研究途径1、专业英文文献翻译阶段2、方案拟定阶段根据已有的水文地质资料，确定河床断面图、确定总跨径、确定桥型、进行桥梁的分孔、基础以及墩台的形式确定、桥梁横断面设计、上下部构造主要尺寸的拟订、桥面基础以及墩台标高的确定，得出两套方案出两套图纸。3、进行桥梁设计方案的比选1根据设计任务要求， 依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了 23 个比选桥型。2对各方案基本尺寸的选择进行探讨（包括上部结构、下部结构的结构形式以及基本尺寸梁）3对已确定的桥梁方案进行结构设计及施工方案的确定。4、计算阶段1确定计算图式2自重作用内力计算3墩台沉降内力计算4温度影响内力计算5车辆荷载和人群荷载内力计算6作用效应的组合计算7配筋计算通过自己编制程序，计算结构在承载能力极限状态下的配第 10页筋，并对结果进行校核。5、验算阶段运用常规的超静定混凝土桥梁分析程序计算结构内力及变形，布置预应力钢筋，进行正常使用极限状态的截面设计与检核。进行应力验算、抗裂验算、变形验算、稳定性验算等。如果有一项验算不合格，就必须返回到尺寸拟定阶段，重新拟定尺寸。6、施工图绘制梁的一般构造图及配筋图7、设计计算书的编写阶段四、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
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