桥梁优质毕业设计开题报告.doc

一、本课题设计（研究）目标：
(一)对毕业生要求
1、熟悉桥梁设计整个过程,加强对规范手册了解和应用；
2、掌握桥梁基础概念，增强综合利用多种所学知识能力；
3、提升桥梁结构分析能力和利用电算能力，使用商业软件或其它计算程序；
4、熟练掌握word、excel操作，提升CAD绘图水平和利用桥梁计算软件水平；
5、培养独立处理实际问题能力；
6、培养严厉认真，一丝不苟学习态度和刻苦钻研、勇于创新科学精神。
（二）技术参数要求
1．按设计任务书、指导书及桥位河床地质断面图进行设计；
2．设计跨径：309m；
3．设计荷载：公路Ⅰ级；
(三)总体设计标准：
结合本项目标关键控制原因及人文、生态环境等特点，桥梁设计遵照技术优异、安全可靠、适用耐久、经济合理要求，利于环境保护、便于施工和养护标准进行综合考虑，努力争取技术优异，经济合理，采取新结构、工艺，反应新世纪建桥水平，表现“节省全寿命周期成本”理念。桥梁功效性是本桥设计根本指导思想，在满足功效前提下，重视桥梁美观。 设计总体思想为：
1）依据地形、地物、地质条件，路线平纵线形等原因合理进行桥孔部署，桥梁孔跨及基础部署因地制宜，使桥梁整体线形和地形协调，尽可能降低对环境扰动；
2）采取合理桥梁结构形式及新技术、新材料，确保桥梁使用性能；
3）依据当地域运输能力，采取新结构、新工艺，确定合理、可行桥梁主体结构构件规模；
充足考虑桥梁结构耐久性及合理有效施工方案及施工组织，降低施工步骤，确保大桥快捷、优质建成；
4）重视桥梁景观效果。

二、设计（研究）现实状况和发展趋势（文件综述）：
伴随经济发展，公路桥梁也是飞速发展。经过几十年努力，中国桥梁工程不管在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界优异行列。多种功效齐全、造型美观立交桥、高架桥，横跨长江、黄河等大江大河特大跨度桥梁，如雨后春笋频频建成。本设计共包含到了连续刚构桥、连续梁种桥梁结构，下面就对这三种桥梁结构特点和发展趋势进行简明分析。
(一)连续钢构桥
（a）特点
连续刚构桥实际上是一个墩梁固结连续连桥，其特点是：跨越能力大，受力合理，结构整体性能好，抗震能力强，抗扭潜力大，造型简单，维护方便。主梁连续、梁墩固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺优点，又保持了T型刚构桥不设支座、施工时不需临时固结优点，便于悬臂施工，且含有很大顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度，能很好地满足较大跨径桥梁受力要求。另外，双薄壁墩柔性对桥梁承受温度变形、减小墩身材料、削减墩顶负弯矩及增加施工稳定性全部有一定益处。跨径在200m~300m范围内，连续梁桥在跨越能力方面（现在中国外跨径超出200m连续梁寥寥无几）、拱桥在施工简易方面和斜拉桥和吊桥在经济指标方面全部显著不如连续刚构桥。所以，尽管其起步较晚，但近二十年来却得到了较大发展。

(b)现实状况及发展趋势
多年来，各国修建PC连续刚构桥很多，伴随世界经济发展，PC连续刚构桥将得到愈加快发展。1998年挪威建成了世界第一stolma桥（主跨301米）和世界第二拉夫特桥（主跨298米），将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。中国于1988年建成广东洛溪大桥（主跨180米），开创了中国修建大跨径PC连续刚构桥先例，十多年来，PC梁桥在全国范围内已建成跨径大于120米有74座。世界已建成跨度大于240米PC梁桥17座，中国占7座，其中西部地域占5座（表五）。1997年建成虎门大桥副航道桥（主跨270米）为当初PC连续刚构世界第一。近几年相继建成了泸州长江二桥（主跨252米）、重庆黄花园大桥（主跨250米）、黄石长江大桥（主跨245米）、重庆高家花园桥（主跨240米）、贵州六广河大桥（主跨240米），近期还将建成一大批大跨径PC连续刚构桥。中国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型建桥技术，已居世界领先水平。连续刚构桥通常不设铰也不设挂梁，除桥面
连续行车平顺外更关键是梁体内力分布愈加合理能充足发挥高强材料作用，有利于增大跨径。
不过，刚构桥也有其本身缺点。现在部分大跨径预应力混凝土连续刚够桥出现病害关键集中在两个方面：一是主梁跨中下挠问题，二是箱梁开裂问题，包含主梁腹板边跨靠近现浇段及中跨1/4L—3/8L段腹板出现斜裂缝、主梁箱梁地板跨中部分预应力张拉锚固后出现纵向裂缝及墩顶横隔板竖向和横向裂缝等。 连续刚构病害产生，究其原因能够归纳为设计、施工、材料、运行管理等四个方面。这里关键谈设计方面原因。
（二）预应力混凝土连续梁桥
（a） 特点
两跨或两跨以上连续梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生支点负弯矩，对跨中正弯矩有卸载作用，使内力状态比较均匀合理，所以梁高能够减小，由此能够增大桥下净空，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，而且因为跨中截面弯矩减小，使得桥跨能够增大。
连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度改变、混凝土收缩徐变、基础变位和预加力等会使桥梁结构产生次内力。
预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m中等跨径和大跨径桥梁。当跨径大于70m时，主梁应采取变截面形式，加大靠近支点周围梁高，能降低跨中设计弯矩，又能适应抵御支点处剪力很大要求。
变截面形式大跨径预应力混凝土连续梁桥，立面通常采取不等跨部署。通常边跨为中跨0.6-0.8倍左右，其底曲线能够采取二次抛物线、折线、和介于折线和二次抛物线之间1.5-1.8次抛物线改变形式。依据已建成桥梁资料分析，支点界面梁高H支约为中跨1/16-1/18，跨中梁高约为1/1.5-1/2.5H支。
（b）现实状况及发展趋势
预应力混凝土连续梁桥发展趋势伴随预应力技术不停发展和高强轻质材料相继问世，桥梁发展方向应是新型、大跨、轻质和美观、环境保护、人性化。而桥梁每次重大技术发展全部是和材料、施工工艺、结构体系等亲密联络。高强轻骨料混凝土是以后建桥材料主攻方向在部分发展中国家，绝大多数桥梁工程结构均采取混凝土材质，其原因除了混凝土材料本身优越工程特点之外，关键是其组成材料起源丰富、价格廉价，而且生产能源消耗少，成本低廉。但一般混凝土材料有其固有不足之处，最关键缺点是比强度（材料强度／材料容重）很小，以致混凝土桥梁恒载在总荷载中所占百分比很大，承载力利用系数很低，无法适应大跨径桥梁要求。为了克服一般混凝土上述缺点，研制及应用高强轻骨料混凝土是中国、外工程界共同追求。高强轻骨料混凝土和同强度等级一般混凝土相比，自重能够减轻２０％～２５％，而且含有更高耐久性、很好抗震性能且无碱集料反应危害等特点，适适用于恒载占有较大百分比工程结构，如大跨径桥梁和大跨度空间结构，尤其适合于在软土地基、地震区或碱骨料反应多发区建造大跨径桥梁，是未来建桥材料发展趋势。其次，工厂化、自动化是桥梁施工发展肯定趋势目前新计划桥梁建设或现有桥梁改造项目很多采取大节段、大块件结构工厂预制，大吨位吊船或架桥机现场快速安装。一座数千米长特大桥墩台、桥塔、梁体安装仅需六个月左右即可完成，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，能够先将主梁逐孔架设成简支梁，然后相互连接成为连续梁。或从墩台上逐段悬伸加长最终连成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功采取了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，结构比较复杂。预应力体系采取钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采取高强、低松弛钢绞线群锚，混凝土标号40~60号；T型梁翼缘板加宽，25米是适宜；吊装重量增加；为了降低接缝，改善行车，采取工型梁；在桥面现浇混凝土中部署负弯矩钢束，形成比桥面连续更深入“准连续”结构因为预应力结构能够有效地避免混凝土开裂，能充足发挥高强材料特征，促进结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥含有比钢筋混凝土连续梁桥较大跨越能力，加之它含有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多应用。

连续梁桥示意图

2. 设计思绪
桥梁方案比选应依据实际情况，选择多种桥型（如梁、拱、吊、组合体系等）和跨径，确定关键尺寸，绘出比选方案图，计算工程数量，主体工程费用。列出各方案优缺点，得出推荐方案。在分析方案时，应注意以下问题：
1)经济上比较，包含工程施工阶段，运行阶段多种费用；
2)劳动力数量、三大材料（钢材、木材和水泥）消耗量比较；
3)施工难易程度比较。
3、设计方案
3.1方案一：刚构-连续组合体系梁桥
连续刚构桥常见于大跨、高墩结构中，桥墩纵向刚度较小，在竖向荷载作用下，基础上属于一个无推力结构，而上部结构含有连续梁施工通常特点。连续刚构桥另一个特点是主梁保持连续，这么既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺优点，有保持了T构不须设大吨位支座优点，同时避免了连续梁（存在临时固结和体系转换）和T构（存在伸缩缝问题）二者缺点，养护工作量小。
（1）桥型孔径部署
45+73*3+45=309m预应力混凝土变截面连续刚构桥。边跨和主跨比值为0.57，主梁受力较为合理。
整体部署图见图1
图1刚构桥方案纵截面设计面部署图（单位cm）
（2）上部结构
横断面部署采取C双悬臂矩形单箱单室变高度箱形截面，箱梁宽13米，为方便施工同时价低造价，采取大悬臂单箱单室结构。箱底宽7.2米，翼缘悬臂长2.9米。
（3）下部结构
该桥属于高墩桥型，故可采取竖直单肢薄壁墩身,墩高为27m，壁总厚为3m，横桥向总宽取和箱梁底同宽7.2m，每片壁横截面采取矩形空心截面，基础采取直径为2.0m钻孔灌注桩。
（4）施工工艺
上部结构在墩顶（0号块）处以横向贯通横隔板将两单桥连为整体，以提升上部结构施工稳定性。上部结构使用挂篮悬浇施工。

3.2方案二：变截面连续梁桥
上属当连续梁主跨跨径靠近或大于70m 时，若主梁仍采取等截面部署，在恒载和火灾作用下，主梁支点截面负弯矩将比跨中截面正弯矩大得多，从受力上讲就显得不太合理且不经济，这时，采取变截面连续梁桥更符合受力要求，高度改变基础上和
内力改变相适应。连续梁桥
（1）孔径部署
45+73*3+45=309m跨预应力混凝土变截面连续梁桥，边跨和
主跨比为0.616，主梁受力较为合理。之所以设置边主跨比为0.616，是因为该桥梁是怎海上施工，采取悬臂浇筑施工，为了方便边跨施工而采取。
整体部署图见图2.
（2）上部结构
横断面部署采取C双悬臂矩形单箱单室变高度箱形截面，箱梁宽13米，为方便施工同时价低造价，采取大悬臂单箱单室结构。箱底宽7.2米，翼缘悬臂长2.9米。
（3）下部结构
该桥属于高墩桥型，故可采取竖直单肢薄壁墩身,墩高为27m，壁总厚为3m，横桥向总宽取和箱梁底同宽7.2m，每片壁横截面采取矩形空心截面，基础采取直径为2.0m钻孔灌注桩。
（4）施工工艺
墩梁临时固结，上部结构在墩顶（0号块）处以横向贯通横隔板将两单桥连为整体，以提升上部结构施工稳定性。上部结构使用挂篮悬浇施工。

表1 方案比选
方案序号
设计方案一
设计方案二
桥型

刚构-连续组合体系梁桥

表截面连续梁
适用性

1、常见于大跨、高墩结构中，桥墩纵向刚度较小。
2、主梁保持连续，这么既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺优点，有保持了T构不须设大吨位支座优点，同时避免了连续梁和T构二者缺点。
3、行车舒适性很好。
1、对地基承载力要求较连续刚构低，若地基发生过大不均匀沉降，连续梁可经过调整墩顶支座高程，抵消下沉来补救。
2、适合悬臂浇筑和悬臂拼装两种施工。

安全性
1、刚度大，稳定性强。

1、跨度适中
2、安全性很好。
美观性
全桥线条简练明快，和周围环境协调好。
全桥线条简练明快，和周围环境协调好。

4、方案比选
总而言之，并结合桥梁设计所采取安全可靠、经济合理、适用耐久、技术优异、美观、环境保护和可连续发展原理综合考虑，本人认为选择方案二（连续梁)较为适宜。

四、设计（研究）进度计划：
3-4 周 翻译、开题汇报、方案比选，推荐最优方案
5 周 确定结构尺寸，选择计算简图或内力计算
6 周 内力计算或程序调试和基础数据准备
6-8 周 内力计算、作用效应组合和绘制包络图
9-10 周 钢筋数量估算及部署
11-12 周 验算及资料整理
13-14 周 绘制施工图
15 周 编写设计说明书、整理译文、英文摘要
16 周 整理、修改及交稿
17 周 毕业答辩及其准备

五、参考文件：
[1] JTG B01-, 公路工程技术标准[S]. 北京：人民交通出版社，.
[2] JTG D60-, 公路桥涵设计通用规范[S]. 北京：人民交通出版社，.
[3] JTJ022-85, 公路砖石及混凝土桥涵设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，.
[4] JTG D62-, 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，.
[5] 叶见曙. 结构设计原理[M]. 北京：人民交通出版社，.
[6] 易建国. 桥梁计算示例丛书—混凝土简支梁（板）桥[M]. 北京：人民交通出版社, .
[7] 周念先. 桥梁方案比选[M]. 上海：同济大学出版社, 1997.
[8] 范立础. 预应力混凝土连续梁桥[M]. 北京：人民交通出版社，1996.
[9] 邵旭东. 桥梁工程 [M]. 北京：人民交通出版社，
[10] 邵旭东. 桥梁设计百问[M]. 北京：人民交通出版社，
[11] 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, .
[12] Toshio MIYATA, Toru FUJIWARA, Hitoshi YAMADA and Tetsuo HOJO. Wind-resistant Design of Cables for the Tatara Bridge [A]. Long-Span and High-Rise Structures IABSE Symposium Kobe 1998[C]. Kobe, 1998, V79: 51-56

指导老师意见

署名：

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教研室（学术小组）意见

教研室主任（学术小组长）（签章）：

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