桥梁毕业设计方案开题报告.doc

毕业设计(论文)开题汇报题目：界水大桥施工图设计 课 题 类 别： 设计 论文学 生 姓 名：学 号：2班 级：桥土0603专业（全称）：土木工程（桥梁工程）指 导 教 师：彭晖200 年 月一、本课题设计（研究）目标：1.1经过毕业设计，使学生能综合利用所学课程，系统地巩固基础理论和专业知识。培养学生独立分析问题和处理问题能力。1.2提升计算、绘图、查阅文件、使用规范手册基础技能，掌握大、中型桥梁设计标准、设计方法和步骤。1.3 在设计过程中让学生熟练掌握Auto CAD, Ansys，桥梁博士，Midas等工程软件，并知道利用这些软件处理工程中碰到实际问题。1.4 树立正确设计思想和严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新作风1.5本毕业设计采取题目系诸暨至永嘉界水大桥施工图设计起始桩号为K171+588.89至K172+085.36。 1.6本课题在设计计算中应严格遵照技术优异、安全可靠、适用耐久、经济合理基础标准进行，同时应充足考虑美观、环境保护和可连续发展要求。二、设计（研究）现实状况和发展趋势（文件综述）：2.1桥梁设计现实状况：2.1.1 梁式桥：1. 简支体系梁桥 实心板桥，空心板桥，T 梁桥,工字型梁桥, 箱型梁桥等特点:受力简单;标准设计;预制吊装; 2050m;中小桥;引桥 组合式梁桥有两种型式：形组合梁桥_适适用于钢筋混凝土简支梁桥箱形组合梁桥_适适用于预应力混凝土梁桥。优点：显著减轻预制构件重量,便于集中制造和运输吊装。 2. 简支变连续体系梁桥 T 梁桥,工字型梁桥, 箱型梁桥等 特点:先简支(预制吊装),后连续; 连续体系受力;预应力 2050m;中小桥;引桥 3. 连续梁桥 箱型截面,连续体系受力,支座 2030m:一般钢筋混凝土,中小桥;引桥;高架桥; 立交桥;支架现浇较多 4060m:预应力混凝土,大中桥;次主桥; 等截面,顶推施工 60m: 大桥,特大桥;变截面, 悬臂施工(现浇或拼装)4. 刚构桥门式刚架桥T 型刚构桥（带挂孔或不带挂孔）连续刚构桥刚构-连续组合体系桥斜腿刚构桥刚构桥特点：箱型截面,连续体系受力,墩梁刚接（不需支座）60m,大桥,特大桥;变截面,悬臂施工(现浇或拼装)-不需体系转换2.1.2 拱桥：简单体系拱桥(上承式拱)组合体系拱桥(中承式拱、下承式拱、系杆拱等) 1. 石拱桥 中国现存石拱桥最早已经有1500多年历史， 常见跨度:860m; 1991年,120m,湖南凤凰县乌巢河桥 ,146m, 山西晋城丹河大桥, 世界最大跨度。2. 混凝土拱桥 分箱形拱、肋拱、桁架拱 常见跨度:30200m 世界已建成跨径超出240M拱桥共15座，中国4座 跨径大于300m拱桥共5座，中国占3座 1997年,重庆万县长江大桥(主跨420m)，为世界最大跨度。钢管混凝土劲性骨架混凝土箱形拱：以钢管混凝土作为劲性骨架，再外包混凝土形成箱形拱，是修建大跨径拱桥十分好构思，除了方便施工外，还避免了钢管防护问题。3. 钢管混凝土拱桥钢管混凝土是一个钢-混凝土复合材料含有支架、模板二大作用，自架设能力强极限状态下发挥套箍作用,极限承载能力高常见跨度:100300m。4. 钢拱桥 适适用于大跨径 中国钢拱桥修建正在较快增加2.1.3 斜拉桥特点：组合体系，比梁式桥有更大跨越能力200800m跨径范围内占据着优势因为拉索自锚特征而不需要悬索桥那样巨大锚碇在8001100m跨径范围内，斜拉桥也饰演关键角色1600m跨径全部是可行斜拉桥关键由主梁、索塔和斜拉索三大部分成： 主梁 通常采取混凝土结构、钢混凝土组合结构、钢结构或钢和混凝土混合结构； 索塔 采取混凝土、钢混凝土组合或钢结构；大部分采取混凝土结构； 斜拉索 则采取高强材料（高强钢丝或钢绞线）制成。2.1.4 悬索桥世界已建成跨径大于1000米悬索桥17座；日本于1998年建成了世界最大跨径明石海峡大桥，是世界建桥史上一座丰碑。特点：悬索桥是特大跨径桥梁关键形式之一受力明确，造型优美，规模宏伟，“桥梁皇后”跨径大于800m桥梁，悬索桥含有很大竞争力400800m也有可比性抗风稳定性问题突出2.2桥梁设计发展趋势伴随中国经济发展，材料、机械、设备工业对应发展，这为中国修建大跨径斜拉桥和悬索桥提供了有力保障。再加上广大桥梁建设者精心设计和施工，使中国建桥水平已跃身于世界优异行列。中国幅员广阔，经济发展水平参差不齐，经济上总体水平不高，公路桥梁发展还是要着眼于量大、面广通常大、中桥，这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。首先，要着重抓多样化、标准化，编制适用经济标准图，提升施工水平和质量，然后再抓住跨越大江（河）、海湾特大型桥梁建设，不停总结经验，既表现公路人建桥水平，又要确保高标准、高质量建桥。 现从以下多个常见结构形式介绍梁式桥在公路桥梁上使用和发展趋势。 （一）简支T型梁桥 T型梁桥在中国公路上修建最多，早在50、60年代，中国就建造了很多T型梁桥，这种桥型对改善中国公路交通起到了关键作用。 80年代以来，中国公路上修建了几座含有代表性预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南郑州、开封黄河公路桥，浙江省飞云江大桥等，其跨径达成62m，吊装重220t。1、跨径不停增大现在，钢梁、钢拱最大跨径已超出500m，钢斜拉桥为890m，而钢悬索桥达1990m。伴随跨江跨海需要，钢斜拉桥跨径将突破1000m，钢悬索桥将超出3000m。至于混凝土桥，梁桥最大跨径为270m，拱桥已达420m，斜拉桥为530m。2、桥型不停丰富本世纪5060年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法出现，极大地提升了混凝土桥梁竞争能力；斜拉桥涌现和崛起，展示了丰富多彩内容和极大生命力；悬索桥采取钢箱加劲梁，技术上出现新突破。全部这一切，使桥梁技术得到空前发展。3、结构不停轻型化悬索桥采取钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系基础上采取开口截面甚至是板，使梁高跨比大大降低，很轻颖；拱桥采取少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采取长悬臂、板件减薄等，这些全部使桥梁上部结构越来越轻型化。以下分别就多种桥型，进行简述。梁桥梁桥仍然是最常见一个桥型，现在，国外跨径在15m以下，用钢筋混凝土梁桥；以上则用预应力混凝土梁桥；跨径25-40m，往往用结合梁桥或预弯预应力梁桥。从50年代德国首次采取平衡悬臂施工法修建跨径114.2mWorms桥以后，混凝土梁桥也用于大跨径桥梁。最大混凝土梁桥，国外是跨径270m巴拉圭Asuncion桥。钢梁桥通常见于大跨径，尤其是桁架梁，用于特大跨径。最大钢桁梁桥，是跨径549m加拿大魁北克桥，为悬臂梁桥，公铁两用。 1、混凝土连续梁和连续刚构桥有了快速发展。交通运输快速发展，要求行车平顺舒适，多伸缩缝T型刚构已经不能满足要求，所以连续梁和连续刚构得到了快速发展。连续梁不足之处是需用大吨位盆式橡胶支座，养护工作量大。连续刚构结构特点是梁保持连续，梁墩固结。既保持了连续梁行车平顺舒适优点，又保持了T型刚构不设支座降低养护工作量优点。2、预应力应用愈加丰富和灵活部分预应力在公路桥梁中得到较广泛采取。不仅许可出现拉应力，而且许可在极端荷载时出现开裂。其优点是，能够避免全预应力时易出现沿钢束纵向开裂及拱度过大；刚度较全预应力为小，有利于抗震；并可充足利用钢筋骨架，降低钢束，节省用钢量。体外预应力得到了应用和发展。体外预应力早在本世界20年代末就开始应用，70年代后应用多了起来。体外配索，能够减小截面尺寸，减轻结构恒载，提升构件施工质量；力筋线型更适合设计要求，其更换维修也较方便。加固桥梁时用体外索更是方便。著名美国Longkey桥，跨径36m，即是采取了体外索。大吨位预应力应用增加。现在不少桥梁中已采取每束500t预应力索。预应力索通常平弯，锚固于箱梁腋上，能够减小板件厚度，减轻自重，局部应力也易于处理。无粘结预应力得到了应用和发展。无粘结预应力在国外50年代中期广泛用于建筑业，美国现在楼板中，99%采取现浇无粘结预应力。无粘结预应力结构施工方便，无需孔道压浆，修复轻易，能够减小截面高度；荷载作用下应力幅度比有粘结预应力小，有利于抗疲惫和耐久性能。双预应力，即除用预张拉预应力外，还采取了预压力筋，使梁载面在预拉及预压力筋作用下工作。简支梁双预应力梁端部局部应力较大，以后日本将预压力筋设在离端部一定距离上缘预留槽中，而不是锚在梁端部，使局部应力问题趋于缓解。国外还较多应用预弯预应力梁。预弯预应力梁是在钢工字梁上，对称加两集中力，浇筑混凝土底板，卸除集中力，这么底板混凝土受到预压，然后再浇筑腹板和顶板混凝土。有国家如日本已经有浇筑好底板梁体作为商品供给。3、箱梁内力计算更切合实际对于箱梁，必需时需考虑约束扭转、翘曲、畸度、剪滞内力。因为剪滞影响，箱梁顶底板在受弯情况下，其纵向应力是不均匀，靠箱肋处大，横向跨中处小。配筋时要用有效宽度。现在已按试验结果，将纵向应力按数次抛物线分布，得出实用结果。箱梁温差应力计算。箱梁因为架设方向及环境不一样，会承受不一样温差。温差应力必需考虑，在特定情况下，温差应力很大，甚至超出荷载应力。所以，必需根据现场可能出现温差，计算内力，加以组合，进行配筋。按施工步骤计算恒载内力。按结构最终体系计算恒载内力，往往并不是实际内力。必需根据施工次序，逐阶段地进行计算，在计算中考虑混凝土龄期不一样徐变收缩影响。这么，既得到了各施工阶段控制内力，又得到了结构形成时内力和未来内力。一样，也必需考虑施工次序步骤计算挠度，并反算得到预拱度。4、施工方法丰富优异多年来悬臂施工法中悬拼应用有所增加。各节段间带有齿槛，涂环氧，使连接良好，并增大抗剪能力。能够缩短工期，尤其是利用吊装能力大浮吊时，可加大节段长度，则更能加紧施工进度。国外悬拼最大桥为跨径182.9m澳CaptainCook桥。顶推施工法也处于不停发展过程，一开始是集中顶推，两则各用一个千斤顶推进，而且用竖向千斤顶以使水平千斤顶回程。以后发展成为多点顶推，使顶推力和摩阻力平衡，使顶推法可用于柔性墩，同时也不使用竖向千斤顶。在这以后，又有下列发展：(1)用环形滑道，无须喂氟板。(2)支座设在梁上，不需顶推后重行设置。(3)拉索锚具可自动开启或闭锁。梁前进时锚定，千斤回程时自动开启。(4)在横向中央设一个滑道，避免两侧滑道时必需两侧同时，尤其适适用于平曲线梁顶推。现在，顶推施工法不仅用于直线梁，而且用于竖曲线上梁，和平曲线上梁。香港曾把顶推法成功地使用在处于切线、缓解曲线和R=430m圆曲线梁上，把线形用最靠近圆曲线来模拟，其差值藉调整箱顶板悬臂长度来赔偿。同时因为超高不一样，箱梁腹板高度也是改变；在处于3%纵坡和竖曲线梁，则使板底保持同一个纵坡而改变箱高。所以，箱梁几何尺寸、浇筑平台模板系统大为复杂，但胜利建成，为顶推法提供了新经验。80年代，逐跨拼装法在国外得到较多应用。美国LongKey桥101孔，每孔36m，用可移动桁架，用浮吊将梁块件放在桁架上就位，一次张拉，完成整孔，每七天完成三孔。斜拉桥自1955年瑞典建成第一座现代斜拉桥-跨径186.2mStromsund桥以来，至今已经有40多年了，斜拉桥发展，方兴未艾，含有强烈势头，并开始出现多跨斜拉桥。结构不停趋于轻型化；从早期钢斜拉桥，发展为混凝土梁、结合梁和混合式斜拉桥。跨径不停增大：已建成最大跨径斜拉桥为跨径856m法国Normandy桥，跨径890m日本多多罗桥正在建设中，跨径1000m以上斜拉桥在很快未来即会出现。1、斜拉桥发展阶段斜拉桥发展，经历了以下三代：(1)用环形滑道，无须喂氟板。(2)支座设在梁上，不需顶推后重行设置。(3)拉索锚具可自动开启或闭锁。梁前进时锚定，千斤回程时自动开启。(4)在横向中央设一个滑道，避免两侧滑道时必需两侧同时，尤其适适用于平曲线梁顶推。现在，顶推施工法不仅用于直线梁，而且用于竖曲线上梁，和平曲线上梁。香港曾把顶推法成功地使用在处于切线、缓解曲线和R=430m圆曲线梁上，把线形用最靠近圆曲线来模拟，其差值藉调整箱顶板悬臂长度来赔偿。同时因为超高不一样，箱梁腹板高度也是改变；在处于3%纵坡和竖曲线梁，则使板底保持同一个纵坡而改变箱高。所以，箱梁几何尺寸、浇筑平台模板系统大为复杂，但胜利建成，为顶推法提供了新经验。80年代，逐跨拼装法在国外得到较多应用。美国LongKey桥101孔，每孔36m，用可移动桁架，用浮吊将梁块件放在桁架上就位，一次张拉，完成整孔，每七天完成三孔。桥梁基础基础尤其是大跨径桥梁深水基础，往往需要处理施工技术上很多难点，也往往是控制整个桥梁工程进度关键工程，其费用也占桥梁造价相当大比重。多年来，国外全部修建了不少跨越大江大河、甚至跨越海湾深水基础，取得了很大成绩和不少新经验：大直径钢管桩、大直径混凝土灌注桩和空心桩、复合基础均得到较广泛采取，地下连续墙已开始在桥梁基础中采取，超大沉井也已经出现并顺利设置或下沉。这一切全部标志着，桥梁基础工程技术已取得了很大发展。下面按基础关键类型进行介绍。、大直径钢管桩、柱含有施工工艺简便、速度快，可沉入很深土层等优点，多年来发展很快，日本大量采取。大直径钢管桩用作摩擦桩，经历两个阶段：早期通常在管内浇筑混凝土，以预防钢管锈蚀。这么做也会带来部分不利影响：需在管内取土，而对提升桩承载能力作用不大；增大了桩刚度，在地震时使桩顶受力增大；增加了施工难度和造价。以后逐步倾向于管内不填混凝土，因为管内土存在闭塞效应，所以钢管桩承载能力比钢管外壁土壤摩阻力要增大不少。而闭塞效应机理现在还不很清楚，所以往往经过静载试验来确定其承载力。具体实比如，日本跨径240m滨名大桥每主墩采取49根直径1.6m钢管桩，组成水上承台。在冲刷深、复盖层较薄时，往往将钢管桩沉至岩面钻孔嵌岩，成为管柱基础。这时往往用混凝土填实。如日本主跨为220m及185m内海大桥，水中四个深水墩均采取直径2m钢管柱基础2、大直径钻孔灌注桩大直径灌注桩含有承载力大、刚度大、施工快、造价省优点。国外很多采取直径24m大直径钻孔桩；而且往往采取扩孔方法，直径可达34m，而在日本横滨港横断大桥-跨径460m钢斜拉桥基础中，将多柱基础嵌岩扩孔至直径10m，是现在世界最大嵌岩直径。在连续结构、尤其是连拱或连续斜拉桥设计中，刚度起关键作用，以降低下部结构水平位移，降低由此引发附加内力。这时桩基水平向承载力不控制设计，而是刚度控制设计，大直径灌注桩含有很显著优势。3、沉井沉井基础承载能力大，刚度大，能够适适用于深水，但体积庞大，伴随桩基广泛采取,沉井应用范围有所降低。不过在特大跨径桥梁中，沉井仍为关键基础型式之一。在大跨径桥梁深水基础中，底节多采取浮式钢壳沉井，用双壁空心结构，浮运至墩位，灌水落床，再浇筑混凝土，接高下沉，直至设计标高。日本明石海峡大桥，最大施工水深60m，两主塔分别采取直径80m和78m、高70m和67m浮式钢壳沉井，壁厚12m，分为16个舱，是现在规模最大桥梁沉井基础。其特点是设置沉井，用大型抓斗挖泥船开挖至海底支承地基，整平岩基，再用切削机磨平，然后设置沉井，在其周围抛石进行冲刷防护，最终沉井内进行水下混凝土施工。日本濑户大桥也用一样方法施工。4、复合基础将桩或管柱和沉井组合一个深水基础。沉井下到一定深度,封底，然后钻孔，将沉井内桩嵌岩，沉井封底和桩或柱共同受力。其优点是：i)能够降低承台高度。ii)可提供桩施工场地。iii)适应性强,尤其适应在岩面标高差异很大和落差较大河流。iv)沉井可作防撞设施，保护桩及墩身。日本跨径420m公铁两用斜拉桥-柜石岛桥3#墩岩面倾斜，水深近20m，采取462930.5m钢壳设置沉井和16根4m直径灌注桩组合复合基础。 三、方案比选说明自己设计三种方案，包含桥型、跨径、截面形式、基础形式等方面，要有图。经过各方面对比，选定自己要设计方案 方案一：三跨连续刚构体系：主桥为72+122+72m连续刚构，其它为等截面简支转连续体系，主桥部分截面为单箱单室变截面连续箱梁，其它全部为箱肋式截面，基础均采取桩基础。以下图：主梁截面：主梁基础型式：方案二：四跨连续变截面连续梁：主桥为53+80+80+53m连续变截面梁，其它也为等截面转连续体系，主桥部分截面也为单箱单室变截面连续箱梁，但尺寸较方案一稍小，其它和方案一相同。以下图：主梁截面：主桥部分基础型式：方案三：独塔斜拉刚构体系：主桥为210+266m独塔斜拉体系桥，主塔采取刚构体系，单索面布索，全桥截面均为单箱五室箱型截面，基础均采取桩基础。以下图：截面型式：主塔横截面：主塔截面：四、设计（研究）关键和难点，拟采取路径（研究手段）： 1设计关键内容1设计基础资料（详见施工图纸）2桥型方案比较（最少推荐二种以上桥型方案比较，含材料用量,施工方法,经济性等比较)3. 结构尺寸确定4. 内力计算及结果汇总5. 配筋设计6. 强度验算7. 刚度及稳定性验算8. 施工图设计9. 专业文件翻译，结果汇总，总结2设计关键和难点关键：（1） 成桥状态下结构分析；（2） 截面钢筋配置；（3） 施工过程结构内力和位移计算。难点：（1） 结构尺寸合理确定；（2） 施工过程结构受力状态正确模拟。3、拟采取路径设计手段:（1）正确使用桥梁计算软件（Brcad、Midas等）；（2）搜集参考图（标准图、设计图）；（3）正确使用规范和手册。技术路线：（1）合理选择桥型，正确确定结构尺寸；（2）依据桥型特点和施工条件，设计合理施工方案；（3）用桥梁设计软件正确计算整个施工过程及成桥状态受力；（4）在施工每一个阶段，充足考虑混凝土收缩徐变、临时荷载等原因对成桥影响；（5）计算活载和荷载组合，合理配置钢筋；（6）经过合适手算来检验电算结果正确性。4、桥型方案比选 现将此次设计初拟各方案及其比较罗列以下：72+122+72m连续刚构体系（第方案）53+80+80+53变截面连续梁体系（第方案）210+266m斜拉体系桥（第方案）经济性该桥型跨数中等，跨径较大，造价较小。跨数较多，跨径较小，造价中等跨数少，跨径最大，但主塔施工耗材多，且施工复杂，造价最高。适用性好通常较差安全性通常好较差美观性二分之一较差好五、设计（研究）进度计划：第1阶段：第34周 熟悉、准备资料，方案比较，确定推荐方案结构尺寸，交方案比选汇报和图纸。第2阶段：第57周 推荐方案上部结构设计计算，电算。第3阶段：第89周配筋计算。第4 阶段：第1011周强度、刚度、稳定性验算。第5 阶段：第1114周绘制施工图。第6 阶段：第14周专题小结（部分同学完成）第7 阶段：第15周专业文件翻译第8 阶段：第16周整理资料，汇总结果，准备答辩第9 阶段：第17周答辩六、参考文件：1JTJ01-97.公路工程技术标准S北京：人民交通出版社，19972JTGD62-.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3JTGD60-.公路桥涵设计通用规范S北京：人民交通出版社，4JTGD60-1985.公路桥涵地基和基础设计规范S北京：人民交通出版社，19855邵旭东桥梁工程M北京：人民交通出版社，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，19937姚林森桥梁工程(公路和城市道路工程专业用)M北京：人民交通出版社，19858叶见曙结构设计原理(第二版)M北京：人民交通出版社，指导老师意见署名： 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