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第 63 页 共 100 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 长沙福元路湘江大桥第长沙福元路湘江大桥第长沙福元路湘江大桥第长沙福元路湘江大桥第 2 2 2 2 联方案比选联方案比选联方案比选联方案比选 与施工图设计与施工图设计与施工图设计与施工图设计 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 田田强强 学学号 号 200718030404200718030404200718030404200718030404 班班级 级 桥桥 20072007 4 4 班班 专业 全称专业 全称 土木工程专业 桥梁工程方向 土木工程专业 桥梁工程方向 指指 导导 教教 师师 李传习李传习张玉平张玉平 2011201120112011 年年 3 3 3 3 月月 第 64 页 共 100 页 一 本课题设计 研究 的目的 1 养成严谨负责 实事求是 刻苦钻研的习惯 2 能熟练使用工程绘图软件 cad 3 通过毕业设计掌握一门桥梁计算软件 midas civil 4 熟练的使用 wps 等常用办公软件 5 通过毕业设计系统的巩固理论知识和专业知识 培养自己解决问题分析问题的能 力 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 本课题选定方案为预应力混凝土连续梁桥 故本研究只对预应力混凝土连续梁桥进 行综述 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 由于悬臂施工方法的应用 连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展 60 年代初期 在中等跨径预应力混凝土连续梁中 应用了逐跨架设法与顶推法 60 年代中期在德国莱 茵河建成的本多夫桥 采用了悬臂浇筑法 随着悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法的不 断改进 完善和推广应用 在跨度为 40 200 米范围内的桥梁中 连续梁桥逐步占据了 主要地位 目前 无论是城市桥梁 高架道路 山谷高架栈桥 还是跨河大桥 预应力 混凝土连续梁都发挥了其独特的优势 成为优胜方案 我国自 50 年代中期开始修建预应力混凝土梁桥 至今已有 50 多年的历史 比欧洲 起步晚 但近对年来发展迅速 在预应力混凝土桥梁的设计 结构分析 试验研究 预 应力材料及工艺设备 施工工艺等方面日新月异 预应力混凝土梁桥的设计技术与施工 技术都已达到相当高的水平 近 20 年来 我国已建成的具有代表意义的连续梁桥有跨径 90m 的哈尔滨松花江大 桥 跨径 120m 的湖南常德沅水大桥 主跨 125m 的宜昌乐天溪桥 跨径 154m 的云南 六库怒江大桥等 下表是我国目前建成的部分主要大跨径预应力混凝土连续梁桥 见表 1 第 65 页 共 100 页 表 1 我国已建成的部分主要大跨径混凝土连续梁桥 序 号 桥名主桥跨径 m 桥址 1南京长江二桥北汊桥90 3 165 90江苏 2六库怒江大桥85 154 85云南 3黄浦江奉浦大桥85 3 125 85上海 4常德阮水大桥84 3 120 84湖南 5东明黄河公路大桥75 7 120 75山东 6风陵渡黄河大桥5 87 87 7 114 87山西 7沙洋汉江大桥63 6 111 63湖北 8珠江三桥80 110 80广东 9宜城汉江公路大桥55 4 100 55湖北 10松花江大桥59 7 90 59黑龙江 虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展 然而与国际先进水平仍存在一定差 距 想要赶超国际先进水平 必须要解决好下面几个问题 1 发展大吨位的锚固张拉体系 避免配束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又使混凝土质量难以提高 2 在一切适宜的桥址 设计与修建墩梁固结的连续刚构体系 尽可能不采用养护调 换不易的大吨位支座 3 充分发挥三向预应力的优点 采用长悬臂顶板的单箱截面 既可节约材料减轻结 构自重 又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度 另外 在设计预应力连续梁桥时 技术经济指标也是一个很关键的因素 它是设计 方案合理性与经济性的标志 目前 各国都以每平方米桥面的三材 混凝土 预应力钢 筋 普通钢筋 用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指标 但 是 桥梁的技术经济指标的研究与分析是一项非常复杂的工作 三材指标和造价指标与 很多因素有关 例如 桥址 水文地质 能源供给 材料供应 运输 通航 规划 建 筑等地点条件 施工现代化 制品工业化 劳动力和材料价格 机械工业基础等全国基 建条件 同时 一座桥的设计方案完成后 造价指标不能仅仅反应投资额的大小 而是 还应该包括整个使用期限内的养护 维修等运营费用在内 通过连续梁 T 型刚构 连 续刚构等箱形截面上部结构的比较可以发现 连续刚构体系的技术经济指标较高 因此 第 66 页 共 100 页 从这个角度来看 连续刚构也是未来连续体系的发展方向之一 总而言之 一座桥的设计包含许多考虑因素 在具体设计中 要综合各种因素 作 分析 判断 做出可行的最佳方案 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 1 1 1 1 重点内容重点内容重点内容重点内容 在我国 安全 经济 适用 美观是桥梁设计中的主要考虑因素 安全尤为重要 所以在本设计课题中 重点要做以下两方面的内容 1 桥梁方案比选及总体设计 2 结构设计计算和验算 2 2 2 2 设计难点 设计难点 设计难点 设计难点 1 运用桥梁计算软件 midas civil 对结构进行内力计算 2 应用结构设计原理所学的知识 对结构进行配筋计算和钢筋的布置 3 拟采用的途径 进行桥梁方案比选和总体设计时 绘制各桥型方案的立面图 剖面图及平面图 其中立面图与平面图的比例尺应相同 可采用 1 1000 对于剖面图 为清晰起见可采 用 1 200 计算书中列出桥型方案比选表 结构分析计算采用 midas civil 并绘制主梁一般构造及钢筋布置图 预应力钢束 布置图 桥墩 基础构造及钢筋布置图 4 设计方案比选 1 技术标准 a 设计荷载 公路一级 人群荷载 3 0KN b 桥梁全长 120m c 桥面宽度 净 14 2 1 5m 人行道 d 设计洪水频率 百年一遇 e 通航等级 无 2 方案比选的原则 技术先进 安全可靠 适用耐久 经济美观 环境保护和可持续发展 3 方案比选 第 67 页 共 100 页 一 方案一 4 30m 装配式预应力混凝土 T 型梁桥 1 桥型介绍 装配式简支梁桥的优点是它属于单孔静定结构 受力明确 构造简单 施工方便 是中小跨径桥梁中应用最广泛的桥型 采用装配式的施工方法 可以节约大量模板支 架 缩短施工期限 加快建桥速度 主梁高度如不受建筑高度限制 高跨比宜取偏大 值 增大梁高 只增加腹板高度 混凝土装配式简支梁桥的缺点是整体浇筑的简支梁 由于费工 费时 费料 只在少数如异形变宽截面等场合下采用 2 尺寸拟定 1桥跨布置 采用 4 30m 等跨简支梁桥 总长 120m 布置图如图 1 所示 图 1 简支梁桥纵向布置图 2截面尺寸 横断面布置情况如图 2 第 68 页 共 100 页 图 2 横截面图 T 梁横截面尺寸如图 3 注 主梁高 200cm 主梁间距 22cm 肋厚 16cm 上翼缘宽 预制宽 160cm 湿接缝宽 60cm 上翼缘厚度 根部 21cm 跨中 15cm 边梁边缘 10cm 下翼缘尺寸 宽 40cm 高 29cm 斜坡高 12cm 图 3T 梁横截面图 第 69 页 共 100 页 3 施工方案设计 上部结构采用预制安装法 其优点为桥梁的上下部结构可以平行施工 施工期大大 缩短 无需在高空进行构件制作 质量容易控制 从而降低工程成本 采用后张法预应 力混凝土简支梁制作工艺 架梁时采用履带吊车架梁 下部结构采用钻孔灌注桩施工工艺 4 工程量估算 表 2 工程量估算 序号项目单位数量 1钢筋t128 112 2钢材t12 24 3预应力钢绞线t44 88 4水泥t1201 56 5砂m32158 32 6碎石m32387 20 7片石m3950 44 注 表 2 中数据是根据 桥梁工程概预算 估算而来 二 方案二 3 40m 预应力混凝土连续梁桥 1 桥型介绍 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 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 2 尺寸拟定 1桥跨布置 采用 3 40m 预应力混凝土连续梁桥 总长 120m 布置如下图 4 第 70 页 共 100 页 图 4 连续梁桥纵向布置图 2截面尺寸 结构截面如图 5 图 5 箱型横断面图 第 71 页 共 100 页 图 6 箱梁截面图 3 施工方案 上部结构采用整体浇注法 此方法适用低矮桥墩的中小跨度连续梁 其特点是整体 性好 施工中不需要转换 施工简便 下部结构采用钻孔灌注桩 4 工程量估算 表 3 工程量估算 序号项目单位数量 1钢筋t323 2钢材t183 3预应力钢绞线t77 4水泥t1897 5砂m33049 6碎石m34206 7片石m3558 注 表 3 中是根据 桥梁工程概预算 估算而来 第 72 页 共 100 页 3 方案比选表 表 4 方案比选表 桥型 原则适用性经济性安全可靠美观性 4 30m 等跨简支梁桥 1 全桥采用 四 跨 等 跨 径 简支梁桥 全 桥 共 五 处 伸 缩缝 2 采用预制 吊 装 方 法 施 工 施工速度 快 工程量少 造 价低 施工简 便 施工周期 短 1 该桥跨度 适中 施工技 术 成 熟 先 进 施 工 方 便 质 量 可 靠 工期短 2 由于存在 多处伸缩缝 该 桥 后 期 运 营 养 护 费 用 比连续梁高 全 桥 线 条 简 洁明快 与周 围 环 境 协 调 好 桥型美观 3 40m 预应力混凝土连续 梁桥 1 全桥采用 三 跨 等 跨 连 续梁桥 故只 在 分 联 处 有 伸缩缝 2 该桥采用 整 体 浇 注 法 施工 适用低 矮 桥 墩 的 中 小 跨 度 连 续 梁 工 程 量 比 简 支梁桥稍大 施工简便 支 架比较贵 施 工期稍长 1 该桥在同 类 型 桥 梁 中 跨度小 施工 时 采 用 整 体 浇注法 不需 要体系转换 简洁方便 2 全桥后期 运营费用少 行 车 平 顺 舒 适 桥型美观 气 势宏伟 与整 座桥梁协调 4 结论 与方案一相比较 方案二具有接缝少 刚度好 行车平顺的优点 所以选择方案 二 即 3 40m 预应力混凝土连续梁桥 第 73 页 共 100 页 四 设计 研究 进度计划 1 1 4 周 熟悉工程绘图软件 CAD 方案比较 拟定推荐方案结构尺寸 提交开题报 告和图纸 2 4 8 周 专业文献翻译 推荐方案上部结构设计计算 3 8 9 周 上部结构配筋计算 4 10 13 周 绘制上部结构施工图 5 14 15 下部结构计算并绘制下部结构施工图 6 16 总结 整理 修改资料 准备答辩 7 17 毕业答辩 提交成果 五 参考文献 1 JTJ 001 03 公路工程技术标准 S 北京 人民交通出版社 2003 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 2004 4 JTJ 024 2004 公路桥涵地基与基础设计规范 S 北京 人民交通出版社 2004 5 邵旭东 桥梁工程 M 北京 人民交通出版社 2007 6 范立础 顾安邦 桥梁工程 上 下册 土木工程专业用 M 北京 人民交通 出版社 2002 7 姚玲森 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 2008 8 颜东煌 田仲初 李学文 桥梁结构电算程序设计 M 北京 湖南大学出版社 2002 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 预应力工程实例应用手册 桥梁结构篇 北京 中国建筑工业出版社 1996 11 毛瑞祥 程祥云 公路桥涵设计手册 基本资料 北京 人民交通出版社 1995 12 邵旭东 桥梁工程 第二版 武汉理工大学出版社 2005 13 周念先 桥梁方案比选 M 北京 人民交通出版社 1997 14 范立础 预应力混凝土连续梁桥 M 北京 人民交通出版社 1999 15 邵旭东 桥梁设计百问 M 北京 人民交通出版社 2003 第 74 页 共 100 页 16 叶见曙 结构设计