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毕业设计毕业设计 论文论文 开题报告开题报告 题目题目 网步脚桥施工图设计网步脚桥施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 朱朱 冰冰 蓉蓉 学学号 号 201018020102201018020102 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 桥梁方向 土木工程 桥梁方向 指指 导导 教教 师 师 吕毅刚吕毅刚 20142014 年年3 3月月 第 1 页 共 13 页 一 本课题设计一 本课题设计 研究研究 的目的的目的 1 通过毕业设计使学生综合运用所学课程 系统地巩固基本理论和专业 知识 2 培养学生分析问题和解决问题的独立工作能力 3 通过桥梁毕业设计 提高桥梁结构分析能力和运用电算的能力 掌握一 到两种商业软件对桥梁的计算方法 4 通过桥梁毕业设计 不断提高计算绘图 查阅文献 使用桥梁规范和设计 手册 填写技术文件 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 设计步骤 5 掌握设计的基本原则 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 CAD 等基本技能 为毕 业后从事桥梁技术工作打好基础 6 树立正确的设计思想以及严谨负责 实事求是 刻苦钻研 勇于创新的 作风 为桥梁建设事业服务 7 学习查阅外文文献并对其进行翻译 8 熟悉论文的标准格式 9 提高桥梁结构分析的分析能力和运用电算的能力 提高利用计算机辅助 设计水平 对利用大型商业软件解决工程实际问题有所了解和接触 10 在设计过程中学习自行编辑计算程序 完成一项或多项目结构辅助设 计的工作 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 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 网步脚桥施工图设计 第 2 页 共 13 页 二 桥梁发展的现状 自二十世纪中叶以来 随着经济的发展和综合国力的增强 人们对桥梁建设 提出了更高的要求 在我国的江 河 湖和高速公路上随处可见的立交桥 高架 桥 高速铁路桥 海峡大桥等这些新型桥梁 犹如一条地上的彩虹 将城市装扮 的格外美丽 随着科学技术的进步 工业水平的提高 我国桥梁建设取得了令人 瞩目的成就 特别是在跨度方面 我国大跨径桥梁的建设已进入了一个最辉煌的 时期 诸如重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥 并创造了该类型桥梁十余项 世界第一 苏通大桥以主跨1088m 为世界第一跨度斜拉桥 同时成为世界上连续 长度最大的双塔斜拉桥 世界10 大悬索桥 我国也占据2 个名次 一座座大桥 实现了天堑的跨越 缩短了时间与空间的距离 美化了秀美山川 为我国疆域的 沟通和经济的腾飞起了重要的作用 三 设计原则 进入21 世纪以来 由于可持续发展 低碳经济和全寿命设计理念的重视 桥梁设计中应遵循的 安全 适用 经济 美观 耐久和环保可持续 六项原则 已成为大家的共识 这六项原则大致可从以下三方面进行阐述 1 自然条件 根据河势 水文 气候气象 地形地貌 地质水质 环境和地 震等确定桥位 桥型及其抗风抗震等级 墩位 持力层和施工方法等 2 使用功能 根据交通功能 航运功能 景观功能等确定其建筑限界 宽度 和净高 荷载 刚度和动力等 3 经济指标 桥梁经济性的重要指标是每平方米桥面的材料用量 相同的建 桥条件 不同的结构形式和跨径布置的桥式其材料指标 经济指标是不同的 因 此 桥梁方案的经济性指标也是方案必选的重要因素 经过上述因素综合确定桥的平纵线性和分孔布局等 四 我国预应力混凝土连续梁桥的发展 1 桥梁施工技术 1 在我国中小跨径的预应力混凝土连续梁桥施工中 除了最古老的支架现 浇方法外 还采用了先简支后连续 顶推法 移动模架逐孔浇筑法 移动导梁逐 孔拼装法和梁体预制浮吊安装法等施工技术 2 平衡悬臂拼装施工法和平衡悬臂浇筑施工法的采用促进了预应力混凝 网步脚桥施工图设计 第 3 页 共 13 页 土连续梁桥的发展 大跨径预应力混凝土连续梁桥大多采用悬臂浇筑法施工 根 据连续梁桥的特点 采用逐段平衡悬臂浇筑 先形成T 构 再逐跨合拢 逐跨释 放临时固定支座 逐跨完成体系转换 最终形成多跨预应力混凝土连续梁桥 大跨 径预应力混凝土连续箱梁广泛采用挂篮进行悬臂浇筑施工 常用的挂篮形式有桁 架式和斜拉式 随着施工技术的进步 挂篮结构向着轻型化的方向发展 尽可能 采用构造合理 受力明确 自重轻 利用系数高 使用安全方便 具有良好技术 经济指标的挂篮 例如 奉浦大桥等工程采用的菱型挂篮就是其中之一 该挂篮 总重仅50t 利用系数为4 0 2 大跨径预应力混凝土连续梁桥的发展 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 在八十年代后期 国内开始生产1860MPa 的低松弛预应力钢绞线 加上与 其套的大吨位预应力锚具和张拉设备的研制成功 C50 与C60 混凝土的应用 使得预应力连续梁桥结构轻型化 跨越能力得到很大提高 在这以前 我国大量采用1600MPa 5 的高强度碳素钢丝和与其配套的钢质 锥形锚 即F 式锚具 这种锚具的张拉吨位小 使用时的控制张拉力仅565kN 每张拉10kN预应力需要的布束面积约为2 55cm2 若采用 j 15 2 12 型锚 具 张拉10kN 预应力所需的布束面积约为0 96cm2 采用 j 15 2 22 型 的锚具时 张拉10kN 预应力所需的布束面积约为0 67cm2 三者的比例为1 0 38 0 26 由此可以看到 采用大吨位预应力锚具体系后 使得预应力箱梁 布束范围内的顶板 腹板和底板尺寸 设计时由原来的布束控制改为受力控制和 按构造要求控制 这样大大减小了箱梁断面的尺寸 减轻了上部结构的自重 箱梁混凝土及钢绞线的用量能够大大减少 从而使得预应力结构设计更趋合 理 经济 若采用以往的钢质锥形锚具 预应力混凝土连续梁的跨越能力大多在 100m 左右随着1860Mpa 钢绞线和大吨位预应力锚固体系的应用 目前我国连续 梁桥的最大跨径已达154m 连续刚构桥的最大跨径达到270m 从而使得我国预应 力混凝土梁桥的设计 施工技术进入世界先进行列 3 成果 南京长江二桥北汊桥 网步脚桥施工图设计 第 4 页 共 13 页 南京长江第二大桥是国家 九五 重点建设项目 由南汊大桥 北汊大桥和 南岸 八卦洲及北岸引桥组成 南汊桥两座索塔高达195 41米 有两个主墩 固定在水下50多米深的岩层下 其双壁钢围堰直径达36米 高度54至60米 南汊 大桥为钢箱梁斜拉桥 桥长2938米 主跨为628米 该跨径建成时居同类桥型中 国内第一 世界第三 仅次于日本多多罗大桥和法国诺曼底大桥 六库大桥 六库大桥位于六库镇 是一座横跨怒江的变截面预应力连续箱梁桥 全长 337 52米 主跨154米 是全国同类型桥梁之冠 其单空跨度居亚洲第二 网步脚桥施工图设计 第 5 页 共 13 页 五 预应力混凝土连续梁桥的特点 预应力混凝土连续梁的应用却非常广泛 尤其是悬臂施工法 顶推法 逐跨 施工法在连续梁桥中的应用 这种充分应用预应力技术的优点使施工设备机械 化 生产工厂化 从而提高了施工质量 降低了施工费用 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 也即按弯矩变化幅值布置预应力束筋 例如一个三 孔等跨连续梁 其中孔跨中活载正弯矩与活载负弯矩的绝对值之和 即弯矩变化 幅值 为0 125ql2 与同跨简支梁弯矩相同 支点上弯矩变化幅值为0 133 ql2 在公路桥上 因恒载弯矩占总弯矩的比例较大 实际上支点控制设计的 是负弯矩 跨中控制设计是正弯矩 因支点上的活载正弯矩与恒载负弯矩之和为 负弯矩 跨中活载负弯矩与恒载正弯矩之和为正弯矩 在梁体中 弯矩有正 负变号的区段仅在支点到跨中的某一区段 这样 布置预应力束筋并不增加太大 的用量 就能满足设计要求 反之 在活载较大的铁路桥上及恒载弯矩占总弯矩 比例不大的小跨连续梁桥上 因预应力筋节省有限 施工较简支梁复杂 经济效 益差 而较少采用 六 大跨预应力混凝土梁亟待解决的课题 1 发展大吨位的锚固张拉体系 避免了配筋过多而增大箱梁构造尺寸 否 则混凝土保护层难以保证 密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置 可使混 凝土质量难以提高 2 在一切适宜的桥址 设计与施工墩梁固结的连续 刚构体系 墩高 40m 以上 尽可能不采用养护调整不易的大吨位支座 3 充分发挥三向预应力的优点 采用悬臂梁顶板的单箱断面 既可节约材 料减轻结构自重 又可充分利用悬臂梁方法的特点加快施工进度 4 箱梁设计与施工中 其排水问题和降温问题值得进一步研究解决 三 方案比选三 方案比选 网步脚桥施工图设计 第 6 页 共 13 页 本次设计拟定了两种方案 分别是等截面连续梁桥 简支梁桥 设计依据 1 设计跨径 跨径90m 2 设计荷载 公路 级 3 设计车速 60 km h 4 桥面净宽 全桥双向两车道 分为上 下行两座互相独立的桥梁 只就 左幅桥进行设计 5 桥面设置基本要求 桥面净宽10m 7m 行车道净宽 1m 人行道每 边长 2 0 5m 防撞栏每边长 2 6 通航等级 无 7 不考虑地震及漂流物撞击作用 设计方案一 等截面连续梁桥 此方案为等截面连续梁桥 桥跨径组合为 3x30m 3跨等截面预应力连续 梁桥 主梁为矩形箱梁 据经验公式 梁高一般为跨径的1 12 到1 17 取梁高 1 8m 采用满堂支架法施工 连续梁桥主梁是连续支承在几个桥墩上 荷载作用 时 主梁的不同截面上有正弯矩和负弯矩 而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支 梁小 可节省主梁材料用量 连续梁桥通常是将3 5孔做成一联 在一联内没有 桥面接缝 行车较为舒适 连续梁桥施工时 可以先将主梁逐孔架设成简支梁 然后互相连接成为连续梁 或从墩台上逐段悬伸加长 最后连接成连续梁 网步脚桥施工图设计 第 7 页 共 13 页 图1 连续梁桥立面图 单位 cm 图2 连续梁桥横断面图 单位 cm 方案二 等截面简支T型梁桥 本方案为3跨30m预应力简支T形梁桥 桥跨径组合为 3x30m T形梁为高2m 宽10m的预应力T形梁 预制场预制之后采用成熟的架梁机械进行施工 桥面板采 用变厚形式 翼缘根部厚度不小于梁高的1 10 边缘厚度不小于10cm 板间采用 横向整体现浇连接 悬臂端厚度不小于14cm 采用桥面板湿接接头 网步脚桥施工图设计 第 8 页 共 13 页 图3 简支梁桥立面图 单位 cm 图4 简支梁桥横断面图 单位 cm 网步脚桥施工图设计 第 9 页 共 13 页 表1 方案比选 方案序号设计方案一设计方案二 桥型 等截面预应力简支连续梁 桥 等截面T型简支梁桥 跨径布置3x30m3x30m 施工难度较简单 安全施工安全 难度小 经济性经济适用经济合理 安全性稳定 刚度大 安全 稳定性一般 刚度不够 大 舒适性 行车舒适 全桥连续梁 无伸缩缝 养护容易 有伸缩缝 行车不够舒 适 难养护 通过方案比选 等截面连续梁桥比简支T型梁桥 安全 稳定性大 刚度大 适用于高速公路 综上所述 最终选择第一方案为最终方案 四 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 四 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 1 成桥状态下的结构分析 2 箱梁细部尺寸的拟定 3 截面的钢筋配置 2 设计难点 1 结构尺寸的合理拟定 2 施工工艺的选择 网步脚桥施工图设计 第 10 页 共 13 页 3 拟采用的途径 1 正确使用桥梁计算软件 Midas 桥梁博士等 2 合理选择桥型 正确拟定结构尺寸 3 正确使用规范和手册 4 收集参考图 标准图 设计图 5 用桥梁设计软件准确计算整个施工过程及成桥状态的受力 6 根据桥型特点和施工条件 设计合理的施工方案 7 通过适当的手算来检验电算结果的正确性 8 计算活载和荷载组合 合理配置钢筋 五 设计 研究 进度计划 五 设计 研究 进度计划 结合毕业实习熟悉 准备资料 方案比较 拟定推荐方案的结构尺寸1 4 周 推荐方案上部结构设计计算 电算3 8 周 配筋计算8 9 周 强度 刚度 稳定性验算 进行中期检查10 周 绘制施工图10 13 周 专题小结 部分同学完成 14 周 专业文献翻译15 周 整理资料 汇总成果 准备答辩16 周 答辩17 周 提交成果17 周 六 参考文献六 参考文献 1 JTJ01 97 公路工程技术标准 S 北京 人民交通出版社 1997 2 JTGD62 2004 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范 S 北京 人民 交通出版社 2004 3 JTGD60 2004 公路桥涵设计通用规范 S 北京 人民交通出版社 网步脚桥施工图设计 第 11 页 共 13 页 2004 4 JTGD60 1985 公路桥涵地基与基础设计规范 S 北京 人民交通出 版社 1985 5 邵旭东 桥梁工程 M 北京 人民交通出版社 2005 6 范立础 桥梁工程 上 下册 土木工程专业用 M 北京 人民交通 出版社 1993 7 姚林森 桥梁工程 公路与城市道路工程专业用 M 北京 人民交通 出版社 1985 8 颜东煌 李学文 桥梁电算 M 北京 湖南大学出版社 1999 9 李传习 夏桂云 大跨度桥梁结构计算理论 M 北京 人民交通出版 社 2002 10 周念先 桥梁方案比选 M 北京 人民交通出版社 1997 11 王文涛 刚构 连续组合梁桥 M 北京 人民交通出版社 1995 12 范立础 预应力混凝土连续梁桥 M 北京 人民交通出版社 1999 13 林元培 斜拉桥 M 北京 人民交通出版社 1994 14 陈宝春 钢管混凝土拱桥设计与施工 M 北京 人民交通出版社 1999 15 严国敏 现代悬索桥 M 北京 人民交通出版社 2002 16 邵旭