贵州省盘县红果新城东线改造工程岔沟大桥施工图设计开题报告.docx

毕业设计(论文)开题报告

题目：贵州省盘县红果新城东线改造工程
岔沟大桥施工图设计开题报告

一、本课题设计（研究）的目的
岔沟大桥施工图设计是我本次毕业设计的题目，自从指导教师发下教学任务书和桥位处地质断面图始，我就开始查阅各种文献材料，熟悉各种建筑材料的性能、施工方案的利弊，各种桥型的优缺点及其适用跨径，试图寻求岔沟大桥设计的最佳解决途径。
通过毕业设计的过程，使学到的书本上的理论知识，能真正联系实践、运用于实践、指导实践，更好的掌握所学的专业知识，同时培养自己独立思考、提出问题和解决问题的能力。
对先简支后连续梁桥进行施工过程的计算和分析，一是熟悉桥梁设计的过程、特点，更好地了解的各种设计和施工规范；二是掌握先简支后连续梁桥这种桥型的各种设计、施工特点，掌握先简支后连续梁桥施工的各种特点；三是熟练使用各种设计软件、计算程序，特别是工程绘图软件和桥梁电算的各种程序等，为以后步入工作岗位，成为一名优秀的专业人员打下良好基础
二、 文献综述
根据地质情况：大部分是石灰岩，地质情况良好。基础采用扩大基础，无需过多的地基处理，设计标高和地面标高之差在17m左右，考虑经济性与安全性，最合适的的施工方法方法是采用预制吊装，预制安装可以缩短工期。当然，也可以考虑采用顶推施工以及悬臂施工。综合考虑，本人最初拟定了以下几种方案。

2.1方案比选

方案一 简支连续小箱梁

采用7x30m等截面简支连续小箱梁，断面形式为单箱单室，初步拟定尺寸为梁高为1.2m，腹板厚0.25m，翼缘根部厚0.25m，翼缘为0.18，底板厚0.25m，预制吊装施工。连续梁桥的特点是桥面板连续，属于超静定结构，混凝土收缩徐变及温度变化会对结构产生次内力。结构刚度大，变形小，伸缩缝少，整体性强，行车平顺舒适，支点处有负弯矩，减少了跨中的正弯矩，混凝土更不容易开裂。随着跨径的增大，结构自重产生的弯矩迅速增大，可以通过配置预应力钢筋来提高混凝土的抗裂性，促进结构的轻型化。
简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在较大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。
,
方案二 连续变截面箱梁

采用40m+60m+40m先简支后连续小箱梁，采用4片小箱梁，初步拟定尺寸:腹板厚0.45m，翼缘根部为0.5m，翼缘为0.2m，底板为0.4m，施工方法采用悬臂施工法。采用此种桥具有建桥速度快、工期短等优点，通过先张法或者后张法获得预应力。
连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。

方案三 先简支后连续T梁(推荐方案)

采用7×20m无预应力简支T梁桥，根据净桥宽，采用6片T梁，初步拟定尺寸：腹板厚度为0.18m,翼缘为0.15,翼缘根部为0.2m,没有马蹄,预制安装。简直梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况。属于静定体系，成桥后，其基础的不均匀沉降、混凝土收缩徐变及温度变化等因素都不会对结构产生次内力。施工时，无体系转换，省掉设置大吨位支座装置及更换支座等优点。桥面不连续，在支点处需设伸缩缝，伸缩缝暴露在大气中，直接受反复的摩擦和冲击作用，容易受损，行车的平顺性会受到影响，所以，该类桥对伸缩缝的要求比较高。桥面的整体性较差，对横隔板的刚度要求比较大
先简支后连续T梁是国内外高速公路上常用的一种桥梁结构新形式，具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。它克服了简支梁整体性差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言，降低了施工难度，同时一定程度上达到了结构连续的目的。而相对于简支梁来说，减小了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝额的产生。
因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体系及连续体系的优点。

先简支后连续梁桥相比简支梁桥和连续梁桥有如下优势：

A: 改善了结构受力状况，采用连续设计比简支设计可减少预应力筋5%-15%。
B: 预应力和初始上拱度相对较小，有利于桥面铺装施工。
C: 先在现场预制，现场吊装，形成一般简支体系，然后通过现场浇注连续接头段，张拉负弯矩区域的预应力钢筋，使之成为真正的连续梁体系，不但有利于施工，按传统习惯预制和安装预应力梁，减少了桥面伸缩缝，增强了结构的整体性和行车的舒适性，改善了桥面养护维修。
D: 先简支后连续T梁比先简支T梁桥结构刚度大，梁高低，用料少，结构中的钢材和混凝土数量少，且施工简便，不要搭脚手架，施工质量容易控制，经济效益和社会效益均为可取。
E: 由于主体结构采用预制构件，因此混凝土的收缩和徐变对梁的挠度和次内力影响不大。
先简支后连续桥梁相较简支梁桥和连续梁桥优势明显，而工程建在高速公路上，桥下无河流，每跨径不太大，桥孔数量较多，更宜采用先简支后连续设计。

综上，方案三先简支后连续T形梁桥的设计经济、合理、实用，故本工程将使用先简支后连续T形梁桥的设计。

2.2先简支后连续结构的受力情况

先简支后连续结构的受力情况明显分为两个不同的阶段：
1）在简支阶段，构件所承受的是本身自重、前期预加力及施工荷载等前期荷载，结构为静定结构，混凝土收缩徐变引起的结构变形较大，但在结构内并不产生次内力
2）形成连续结构后，结构还要承受后期恒载。后期预加力、车辆荷载及其他后期荷载，结构也变成了超静定结构，混凝土收缩徐变将引起结构次内力。随时间的推进，结构中的内力是在不断变化的，将引起结构内力重分布。

三、先简支后连续施工过程图和介绍

施工阶段示意图

第一阶段：预制T梁，张拉正弯矩钢束，两端对称张拉；安装临时支座，架设主梁，形
成简支体系

第二阶段：安装连续墩永久支座，逐孔现浇梁肋连续段混凝土，张拉墩顶负弯矩钢束。

第三阶段：现浇桥面混凝土，从边墩向中墩对称拆除临时支座，形成连续体系。

第四阶段：浇筑二期恒载；桥面混凝土铺装，安装排水设施。

实际按受力结构可分为简支阶段、体系转换阶段、连续梁阶段和二期恒载施工阶段。

四、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
（1）重点：
① 成桥状态下的结构分析
② 预应力钢筋的配置
③ 先简支后连续梁桥受力的两个不同阶段
④ 不同施工阶段结构的受力情况
⑤ 先简支后连续梁桥的施工过程和方法
（2）难点：
① 施工过程的正确模拟
② 每阶段预应力筋的张拉及施工过程中预应力损失
③ 混凝土的收缩徐变
④ 先简支后连续的体系转换施工
（3）拟采用途径：
① 用桥梁计算软件Midas准确模拟整个施工过程及成桥状态
② 先计算成桥状态下包括二期恒载的内力，确定所需的预应力的大小、预应力钢筋的种类和布置位置，并通过手算和电算的对比，确定合适的状态。
③ 在施工的每一个阶段，充分考虑混凝土的收缩徐变、预应力的损失、温度应力及支座的沉降等各方面的因素对成桥的影响
采用先简支后连续梁桥施工

五、方案比选工程量如下:
项目
部位
单位
方案1
方案2
方案3
扩大基础
C25片石混凝土
m³
259.1
223.55
259.1
桥台
C25混凝土
m³
42.8
38.8
42.8
C25片石混凝土
m³
930.1
836.1
930.1
桥墩
C30混凝土
m³
112.7
112.7
112.7
系梁
C30混凝土
m³
96.9
102.5
96.9
搭板
C30混凝土
m³
70.4
70.4
70.4
台帽
C40混凝土
m³
10.4
10.4
10.4
盖梁
C30混凝土
m³
152.3
152.3
152.3
箱梁
预制C50混凝土
m³
771.6
771.6
771.6
现浇C50混凝土
m³
102.7
102.7
102.7
桥面铺装
C50聚丙烯纤维混凝土
m³
162.1
162.1
162.1
改性沥青混凝土面层
m³
125
125
125
普通钢筋
桩基
t
55.3
55.3
55.3
墩身
t
49.3
49.3
49.3
台帽
t
2.3
2.3
2.3
搭板
t
12.3
12.3
12.3
盖梁
t
30.2
30.2
30.2
系梁
t
7.3
7.3
7.3
箱梁
t
152.6
152.6
152.6
桥面铺装
t
20
20
20
钢绞线
Φ15.2
t
23.8
23.8
23.8
栏杆
m
328
328
328
人行道（1.5m）
m
328
328
328
伸缩缝
C-80型
m
25
25.0
25.0
挖方
石方
m³
795
795
795
土方
m³
951
951
951
造孔长度（d1.5m）
岩层（d1.7）
m
100
100
100
岩层（d1.9）
m
80
80
80
回填
m³
698
698
698
支座
GYZ350*66mm
套
40
40
40
GYZF250*65mm
套
16
16
16
SBS改性沥青防水材料
㎡
1632
1720.0
1456.0

六、参考文献：

1.《城市桥梁设计准则》(CJJ11-93)
2.《公路桥梁设计通用规范》(JTGD60-2004)
3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
4.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)
5.《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)
6.《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
7.《公路桥涵钢筋结构及木结构设计规范》(JTJ012-94)
8.《城市道路设计规范》(CJJ37-90)
9.《城市桥梁设计荷载标准》(JGJ77-98)
10.叶见曙编《结构设计原理》人民交通出版社
11.《公路桥梁设计从书》 人民交通出版社
12.邵旭东《桥梁工程》人民交通出版社
13.《桥梁工程》（上、下册），范立础编；人民交通出版社
14.颜东煌主编，《桥梁电算》，湖南大学出版社，1999年;
15.陈忠延编，《土木工程专业毕业设计指南（桥梁工程专业）》
16.徐光辉.桥梁计算示例集---预应力混凝土刚架桥[M].北京:人民交通出版社，1995.
17.程祥云.梁桥理论与计算[M].北京:人民交通出版社，1996.
18.中华钢结构论坛[Z].www.okok.org
19.范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社，1992.

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