桥梁毕业设计开题报告123

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1、.一、 本课题设计研究的目的随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化,大力发展交通运输事业,建立四通八达的现代交通网络,这不仅有利经济的进一步发展,同时对促进文化交流、加强民族团结、缩小地区差别、巩固国防等方面也都有非常重要的意义。桥梁是一种功能性的结构物,从古至今,人类从未停止过对桥梁安全性、经济性与美学的追求,很多桥梁不仅成为重要的交通枢纽而且成为令人赏心悦目的艺术品,具有鲜明的时代特征,至今仍被人们所赞叹。随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高,人民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。各种功能齐全、

2、造型美观的立交桥、高架桥,横跨长江、黄河等大江大河的特大跨度桥梁,如雨后春笋般频频建成。目前随着国家公路五纵七横国道主干线的规划和实施,几十公里长的跨海湾、海峡特大桥梁的宏伟工程已经摆在我们面前。桥梁工程作为一门独立的科学技术被确认,不再是仅凭桥梁设计者们智慧和经验的创造过程。它已发展成融理论分析、设计、施工控制及管理于一体的系统性学科。由于科技的进步,一些相关的学科也渗透入桥梁工程领域中,发展了新的分支学科,如桥梁结构分析与电算、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等。回顾过去,展望未来,可以预见,在今后相当长的一个时期内,我们广大的桥梁建设者将不断面临着建设新颖和复杂桥梁结构的挑战,

3、肩负着国家光荣而艰巨的任务。因此,整个毕业设计环节的完成应达到使学生树立正确的设计思想,理论联系实际,逐步掌握设计原则,设计方法,设计步骤；独立完成设计,不断提高分析问题和解决问题的能力；将所学的课程系统地训练,以便掌握桥梁的基本理论、基本知识和基本计算方法；学会使用桥梁规范和设计手册,编写技术文件,不断提高计算、绘图,运用电脑等基本技能。更重要的是通过此毕业设计,加深对各种桥型的力学特点、构造特点以及适用范围的了解；通过自行编制的计算程序,完成一项或多项结构辅助设计工作以及熟悉桥梁结构电算的一般方法；通过绘制施工图纸来熟悉AutoCAD软件的使用,真正的成为合格的桥梁工程专业毕业生。二、 设

4、计研究现状和发展趋势文献综述2.1 预应力混凝土连续梁桥连续梁是一种古老的结构体系,它具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震能力强等特点,成为最富有竞争力的主要桥型之一。我国的预应力混凝土连续梁桥起步晚,但是发展迅速,在中等跨径范围内千姿百态。无论是在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上不断改进桥型布置,例如V形墩的连续梁体系,双薄壁墩连续体系。预应力混凝土等截面连续梁桥在4060m的范围,可以说是占绝对优势。顶推法、移动模架法、逐孔架设法等施工方法等施工方法快速发展、广泛应用也是关键因素。连续梁的横截面形式在小跨径的城市高架桥中,为求最小建筑高度,常选用板式或肋板式

5、截面,而在中、大跨径主要采用箱型截面。箱型截面的发展趋势是尽可能的加长悬臂桥面板而选用单箱截面形式,以达到快速施工的目的。在这种单箱截面的结构中,往往采用三向预应力工艺。我国大跨径预应力混凝土连续梁的施工方法主要采用悬臂浇筑法,梁体从墩上平衡向两边悬臂现浇伸出。为保持梁体在施工过程中的稳定,梁体临时锚固在墩上或在墩旁立临时支架增设支撑点,然后现浇合拢段转换成最后的结构体系。如何控制施工过程中的变形和保证合拢段施工顺利进行,体系转换是关键因素。我国已经取得了成功的经验。此外,在预应力混凝土连续梁桥的设计理论和计算方面,进行了深入研究与分析,提供了自动化程序较高的电算程序。我国发展大跨径的预应力混

6、凝土连续梁发展趋势是： 1、为了避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,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,要发展大吨位的锚固张拉体系；2、在一切适宜的桥址,设计和修建顿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,即可节约材料减轻结构自重,又能充分利用悬臂施工的方法的特点加快施工进度。图一：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+1253+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

7、承台薄壁墩。2.2 T型刚构T型刚构桥是在简支预应力桥和大跨钢筋土箱梁桥的基础上,在悬臂施工的影响下产生的,是指桥跨结构和墩台整体相连的具有悬臂受力特点的桥。它是桥梁建设中一种较为独特的结构体系,具有外形美观,结构尺寸小、桥下净空大、视野开阔,施工简便快捷,养护费用低等优点。50年代初期,预应力混凝土T型刚构桥的接踵兴建,为桥梁建设实现结构高强轻型化、跨度长大化、施工机械化、装配化等方面开辟了新的途径,预加应力的新技术和悬臂施工的新工艺,使得这种桥型的结构性能和施工特点达到高度的协调统一,从而能够获得满意的经济指标。适用于大跨悬臂平衡施工,可无支架跨越深水急流,避免下部施工困难或中断航运,也不

8、需要体系转换,施工简便,采用预应力混凝土T型刚构桥施工十分有利。因此,T形刚构桥在我国得到了广泛的应用。预应力混凝土T形刚构桥分为跨中带剪力铰和跨中内设挂梁的两种基本形式。然而,十几年来的实践证明,鉴于超静定结构的特性,由于温度影响、混凝土收缩徐变作用、钢筋松弛和基础不均匀沉降等会使结构内引起很难准确计算的附加应力,悬臂端因塑性变形的不断下垂不易调整以致造成行车不顺以及施工中有时要强迫合拢等种种缺点,这就限制了带铰T型刚构桥的广泛应用。带挂孔的预应力混凝土T型刚构桥属静定结构,与带铰的T型刚构桥相比,虽由于T构各单元单独作用而在受力和变形方面稍差一些,但它受力明确,构造简单,特别是当挂梁玉多孔

9、引桥的简支跨尺寸和构造相同时,更能加快全桥的施工进度获得经济效益,其桥的施工除了要有悬臂法施工用的机具设备外,还需要有预制和安装挂梁的设备。T型刚构虽然有一段时间兴建的很多,但是由于其存在这很多问题,限制了该桥型的发展,以至于现在已经不怎么考虑修建这种桥型！ 图二：乌龙江桥乌龙江大桥位于XX省XX市乌龙江下游峡口处,是中国较早建成的一座大跨度预应力混凝土型钢构桥。总长552,分跨为58314458,各刚构间采用3简支挂梁连接。桥宽12,采用8宽双箱断面,两侧挑出悬臂板各1.25。构与桥台间采用6长搭板连接。中部两个构采用悬拼,两端T采用悬臂施工。2.3 连续刚构随着高速交通的迅速发展,要求行车

10、平顺舒适,多伸缩缝的T形刚构也不能很好的满足要求,连续梁除了两端外其他无伸缩缝,有利于行车,但需要梁墩临时固结和体系转换,同时需要大吨位的盆式支座,费用高,养护工程量大,于是大跨径连续刚构连续体系应运而生并且得到了很大的发展。连续刚构桥,是在连续梁和T型刚构桥的基础上发展起来的,1988年开始从国外引进,1990年建成我国第一座跨径为180m的XX洛溪大桥。几年来已建成和正建多座,取得了举世瞩目的成就。其结构特点是梁体连续、梁墩固结,既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点,又保持了T形刚构不设支座、不需转换体系的特点,方便施工,且有很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度,能满足特大跨径桥梁的受力

11、要求。1、 跨径可进一步增大,目前,中国修建的连续刚构桥的热潮仍在继续。在伶仃洋通道东航道桥工程中,提出了跨径是318m的连续刚构桥方案,可以预测,在不久的将来,跨径在300m以上的连续刚构桥在中国会很多。2、 上部结构不断轻型化,结构的轻型化,可以减少上下部构造的自重和材料用量,可以减轻对挂篮的要求,由于采用大吨位锚具、高强度混凝土和轻质混凝土,上部结构不断轻型化,这也是连续刚构桥的发展方向。3、 简化预应力束类型,中国连续刚构桥设计中,已有相当多桥取消弯起束和连续束,以竖向预应力和纵向预应力来克服主拉应力,极大的方便了施工,受到施工部门的欢迎。4、 取消边跨合拢的落地支架,采用合适的边、中

12、跨比,在导梁上合拢边跨,或预引桥的悬臂相连接来实现合拢。在高墩的场合下,取消落地支架有一定的经济效益,方便了施工。5、 上部结构连续长度的发展,由于行车速度的提高,人们将行车的舒适提高到了重要的位置。国外的桥梁设计中极力的增大上部结构的连续长度,因而产生了少用或不用伸缩缝是最好的伸缩缝的观点。图三：XX珠江桥XX珠江桥全长1021m,采用双向八车道,主桥为138+250+138m预应力混凝土连续刚构。该桥在国内已建成的三跨连续刚构桥中跨度位居第二。三、设计研究的重点与难点,拟采用的途径研究手段3.1设计步骤 方案拟定阶段 根据给定的毕业设计任务书和河床断面图,通过比较各种桥型的结构特点、受力特

13、点以及根据现行公路桥梁设计规范,确定桥梁总跨径、桥孔分孔,初拟桥梁图示、基础以及墩台的形式、桥梁横断面尺寸的设计、上下部构造主要尺寸的拟订,得出23套可行方案。 进行桥梁方案的比选 对基本尺寸的选择进行探究包括梁高、边跨与中跨比值等参数、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。根据设计任务要求,参阅各种文献资料,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,初拟以下三种方案：80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁、75m+135m+75m的预应力混凝土连续刚构、80m+125m挂梁长为30m+80m T型刚构三种桥型。三种桥型均为变截面的梁,其施工方法都可以采用悬

14、臂施工,在边跨靠近桥台的部分可以采用支架施工。 三种桥型的上部尺寸的拟定分别综述为下： 180m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁：由于预应力混凝土变截面桥的边中跨之比以0.6-0.7为宜文献12P480,故选取0.64的边跨比。且支点梁高选取L/17.9=7.0m,跨中梁高取L/44.6=2.8m.梁底曲线选用最常用的二次抛物线形式。桥面宽为0.25m栏杆+0.5m防撞栏+1.5m人行道+9m行车道+1.5m人行道+0.5m防撞栏 +0.25m栏杆=13.5m。故横截面选取的是单箱单室截面。由文献12P480和文献13P84拟定出箱梁截面的细部尺寸为：箱梁顶宽为13.5m,底宽为7

15、.5m.顶板厚度支点为70cm,再转化为35cm,其余为28cm,悬臂端厚度为20 cm,底板厚度由跨中到支点由30 cm变厚到90 cm,腹板厚度由跨中到支点从40 cm变厚到80 cm,均是按照二次抛物线变化。顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例,底板与腹板的连接处的承托选用1:1的比例。具体的尺寸见预应力混凝土连续梁桥的总体布置图。 275m+135m+75m的预应力混凝土连续刚构：根据文献12P487拟定边中跨之比选用0.556。支点梁高取L/18=7.5m,跨中梁高取L/54=2.5m.为了改善L/4 L/8截面底板的混凝土的应力,梁底截面选用1.65次曲线形式。 桥面宽为12m,

16、横截面形式仍然选用的是单箱单室截面。由文献2P97、文献12P487和文献13P84拟定出箱梁的细部尺寸为: 箱梁顶宽为12m,底宽为6.8m. 顶板厚度除支点为30cm其余为27cm,悬臂端厚度为20 cm,底板厚度由跨中到支点由32 cm变厚到90 cm,腹板厚度由跨中到支点从40 cm变厚到70 cm,顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例,底板与腹板的连接处的承托选用1:1的比例。具体的尺寸见预应力混凝土连续刚构桥的总体布置图。 80m+125m挂梁长为30m+80m T型刚构:根据文献13P202拟定边中跨之比为0.64。支点梁高为L/17-L/21,取6.5m,跨中梁高为支点梁高的

17、1/5-1/2,选取2.5m。梁底截面选用二次抛物线形式。挂梁选用30m长。 桥面宽为12m,但是由于腹板的经济间距为2.5-4m,悬臂端的长为2-4m,故此桥型的横截面选用的是单箱双室截面。由文献13P202拟定出的箱梁的细部尺寸为：箱梁顶宽为12m,底宽为8m. 腹板间距为3.85m, 悬臂端长为2m。顶板厚度除支点为25cm其余为20cm,悬臂端厚度为15 cm,底板厚度由跨中到支点由18 cm变厚到60 cm,腹板厚度从跨中到支点为60 cm等厚,顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例,底板与腹板的连接处的承托选用1:1的比例。具体的尺寸见预应力混凝土连续刚构桥的总体布置图然后按照实用

18、、经济、安全、美观的桥梁设计原则,比较以上三个方案的优缺点。比选后把80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁作为推荐设计方案。理由如下表所示。综上所述,由于该桥位处的地基不好,而连续刚构桥对地基的承载力要求较高,并且此桥型为超静定结构,由于混凝土收缩徐变、温度的影响将会产生较大的次内力,因次结构的受力不明确,主墩的直接抗庄能力较差。若地基发生过大的不均匀沉降,连续梁可通过支座调整标高,抵消下沉来补救,而连续刚构做不到。T型刚构由于其在施工阶段经常会遇到强迫合拢,使用阶段经常会因为挠度多使得桥面线性不平整,结构中的伸缩缝较多。鉴于以上理由,现推荐80m+125m+80m的预应力混凝土变

19、截面连续梁为最佳方案。方案必选表桥型80m+125m+80m预应力混凝土连续梁桥75m+135m+75m预应力混凝土连续刚构桥80m+125m+80m预应力混凝土T型刚构桥适用性全桥伸缩缝只有两道,行车舒适；此桥不考虑通航要求,跨径可以跨过沟谷标高较低的一段,两桥墩均可避免高墩形式,跨径布置合理全桥伸缩缝只有两道,行车舒适；此桥不考虑通航要求,跨径可以跨过沟谷标高较低的一段,两桥墩均可避免高墩形式,跨径布置合理全桥的伸缩缝为桥孔数的偶数倍,较多,行车舒适性差,跨径不受通航要求,跨径可以跨过沟谷标高较低的一段,两桥墩均可避免高墩形式,布置合理安全性墩顶设置有滑动支座时,温度变化、混凝土收缩对上下

20、部结构产生的超静定内力较小,有较好的抗震能力主墩无支座,施工时无体系的转化,结构为超静定,由于温度变化、混凝土收缩徐变对上下结构产生较大的内力,该结构对基础地基要求较高在跨中容易产生较大的收缩徐变挠度,主墩无之所,在施工时无体系的转化,全桥位静定结构,不产生此内力美观性全桥梁高为二次抛物线,线性简洁明快、流畅,与周围环境协调好,桥型美观全桥梁高为1.65次抛物线,线性流畅,墩梁固结,气势宏伟,与周围环境协调好,桥型美观全桥梁高采用的是二次抛物线形式,与周围环境协调良好,但是由于挂梁的存在,使得接缝较多。经济型三种方案材料均为预应力混凝土,桥长相同,下部结构的施工方法均可采用爬模或者翻模施工,上

21、部结构均可采用悬臂施工与支架现浇的方法相结合。横截面均采用的是箱型截面。两桥墩的高度相差不大。因此在总体上的经济性相差不大。经济上主要是由于各种桥梁的细节部分的处理引起的差异,例如连续梁桥要进行体系的转化、连续刚构对下部地基处理要严格、T构桥型在最终合龙时大多数情况下都要进行强迫合龙。 计算阶段确定计算图式内力计算a) 恒载内力计算b) 活载内力计算c) 附加内力计算d) 结构次内力计算内力组合,包括承载能力极限状态和正常使用极限状态 绘制内力包络线 配筋设计 应力验算 强度验算 下部结构的设计 施工图绘制 设计计算书的编写阶段3.2 设计重点 1上部结构尺寸的确定； 2利用桥梁电算程序计算主

22、梁截面特性；3主梁内力的计算； 4配筋计算以及钢筋的布置； 5施工图的绘制四、设计研究进度计划1、3月1号3月13号：熟悉毕业设计任务书和河床断面地质图；2、3月14号3月27号:方案拟定阶段、方案比选和开题报告；3、3月28号4月3号：拟定结构尺寸,内力计算；4、4月4号4月24号：内力计算或程序调试与基本数据准备、作用效应组合和绘制包络图；5、4月25号5月8号:钢筋配置；6、5月9号5月22号：验算以及数据的整理；7、5月23号6月5号：绘制施工图;8、6月6号6月12号:编写设计说明书、译文、英文摘要；、9、6月13号6月19号：整理、修改及交稿；10、6月20号6月26号：毕业答辩及

23、准备五、 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. 2JTG 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,2004.3JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范S.北京：人民交通出版社,20044 JTG D63-2005,公路砖石及混凝土桥涵设计规范S.北京：人民交通出版社,2005.5 叶见曙.结构设计原理M.北京：人民交通出版社,2005.6 周念先.桥梁方案比选M. 上海：同济大学出版社,1997.7 徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计M.北京：人民交通出版社,2000.8 邵旭东.桥梁工程M.

24、北京：人民交通出版社,20069邵旭东. 桥梁设计百问M. 北京：人民交通出版社,200310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, 2002.11范立础.桥梁工程M. 北京：人民交通出版社,200612桥梁设计常用数据手册编写委员会.桥梁设计常用数据手册. 北京：人民交通出版社,2005.13姚玲森.桥梁工程M. 北京：人民交通出版社,200614Toshio MIYATA, Toru FUJIWARA, Hitoshi YAMADA and Tetsuo HOJO. Wind-resistant Design of Cables for the TataraBridge A. Long-Span and High-RiseStructures IABSE Symposium Kobe 1998C. Kobe, 1998, V79: 51-56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.