1、 毕业设计毕业设计( (论文论文) )开题报告开题报告 题目题目： 展架桥（展架桥（0101 号）施工图设计号）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： 丛宝强丛宝强 学学 号：号： 200518030110200518030110 班班 级：级： 桥土桥土 0505- -0101 专业（全称） ：专业（全称） ： 土木工程（桥梁工程方向）土木工程（桥梁工程方向） 指指 导导 教教 师：师： 钟惠萍钟惠萍 20092009 年年 3 3 月月 一、本课题设计（研究）的目的：一、本课题设计（研究）的目的： （1）通过毕业设计系统地巩固基本理论知识和专
2、业知识，能综合运用所学课程自 主创新，培养学生分析问题和解决问题的能力； （2）掌握设计原则、设计方法、步骤，提高计算、绘图、查阅文献、使用桥梁规 范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能，从而深入了解公路预应力 混凝土桥梁在桥式方案比选、结构计算及施工架设等方面的设计规范、计算方法及设 计思想等内容和要求，为毕业后从事桥梁技术工作打好基础； (3) 通过桥梁毕业设计，使大家运用所学的课程知识，系统地训练和分析，以便 掌握桥梁的基本理论，基本知识，基本的计算方法； (4) 通过桥梁毕业设计，不断提高计算、绘图，查阅文献（包括外文文献） ，使用 规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计
3、算等基本技能，了解生产设计的主要内 容和要求，掌握设计原则、设计方法、设计步骤； (5) 通过桥梁毕业设计，系统地掌握 WORD，CAD，桥梁电算等程序的基本技能，并 且可以熟练的运用； (6) 树立正确的设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、用于创新的作风， 为桥梁建设事业服务。 二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）及比选方案：二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）及比选方案： （一）（一）. .设计现状和发展趋势设计现状和发展趋势 我国改革开放以来，路、桥建设得到了飞速的发展，对改善人民的生活环境，改 善投资环境，促进经济的腾飞，起到了关键性的作用。 桥梁工程在工程规模上约占
4、道路总造价的 10%20%，它同时也是保证全线通车 的咽喉，特别在战时，即便是高技术战争，桥梁工程仍具有非常重要的地位。 随着科学技术的进步和经济社会文化水平的提高，人们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。 桥梁按受力体系可分为一下几种： 1. 1. 梁式桥梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力（恒载和活载）的 作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构相比，梁桥内产生 的弯矩最大，通常需用抗弯、抗拉能力强的材料来建造。对于中、小跨径桥梁，目前 在公路上应用最广的是标准
5、跨径的钢筋混凝土简支梁桥，施工方法有预制装配和现浇 两种，这种梁桥的结构简单，施工方便，简支梁对地基承载力的要求也不高。 （1 1）简支简支 T T 型梁型梁 T 形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从 16m 到 5Om 跨径（带马蹄形而未加 宽的 T 型截面适用跨径在 30m 以内，底部加宽的 T 型截面适用跨径在 30-50m 以内的预 应力混凝土桥梁） ，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土 T 形梁。预应力体系采用钢 绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚： 混凝土标号 4060 号；T 形梁的翼缘板加宽，25m 是合适的；吊装重量增加；为了减 少接缝
6、，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中 布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。 （2 2）连续箱形梁桥）连续箱形梁桥 等截面箱形连续梁桥的适用跨径以 40-60m 为宜，当主跨跨径接近或大于 70m 时， 宜采用变截面连续梁桥。另外截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连 续梁桥、变宽度桥。 箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室） ，早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的 梯形箱。 由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁 桥较多。其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土 4060 号；随着建筑材料 和预应力技
7、术发展，其跨径增大，葡萄牙已建成 250m 的连续箱梁桥，超过这一跨径， 也不是太经济的。大跨径连续箱粱要采用大吨位支座，如南京二桥北汊桥 165m 变截面 连续箱梁，盆式橡胶支座吨位达 65O0kN。这种样大吨位支座性能如何？将来如何更换 等一系列问题有待研究。 2.2. 拱式桥拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋（拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋） 。 拱结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。同时，根据作用力和反作用 力原理，墩台向拱圈（或拱肋）提供一对水平反力将大大抵消在拱圈（或拱肋）内由 荷载所引起的弯矩。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力和变形都要小得多， 鉴于拱
8、桥的承重结构以受压为主，通常采用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土来建 造。 拱桥不仅跨越能力很大，而且外形酷似彩虹卧波，十分美观，在条件许可的情况 下，修建拱桥往往是经济合理的，一般在跨径 500m 以内均可作为比选方案。但应当注 意，为了确保拱桥的安全，下部结构和和体积（特别是桥台）必须能经受住很大的水 平推力作用。此外，与梁式桥不同，由于拱圈（或拱肋）在合拢前自身不能维持平衡， 因而拱桥在施工过程中的难度和危险性要远大于梁式桥。 根据近年的实践，钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥，但是，因 为钢筋混凝土拱桥造价低，养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别 是崇山峻岭的我
9、国西南地区。 3. 3. 刚构桥刚构桥 刚构桥的主要承重结构是梁（或板）与立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结 构，梁和柱的连结处具有很大的刚性，以承担负弯矩的作用。在竖向荷载作用下，柱 脚处具有水平反力，梁部主要受弯，但弯矩值较同跨径的简支梁小，梁内还有轴压力， 因而其受力状态介于梁桥和拱桥之间，刚架桥跨中的建筑高度可做到很小。但普通钢 筋混凝土修建的刚架桥在梁柱刚结处较易产生裂缝，需在该处多配钢筋。刚架桥一般 均需承受正负弯矩的交替作用，横截面宜采用箱形截面，连续刚构桥主梁受力与连续 梁相近，横截面形式与尺寸也与连续梁基本相同。 （1 1）T T 型刚构型刚构 这种结构体系有致命弱点。从
10、60 年代起到 80 年代初，我国公路桥梁修建了几座 T 形刚构桥，如著名的重庆长江大桥和沪州长江大桥，80 年以后这种桥型基本不再修建 了，这里不赘述。 （2 2）连续刚构桥）连续刚构桥 连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。连续刚构可 以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系。一联内无缝， 改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中 弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了 T 形刚构和连续梁的优点。 连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减 小，梁的受力接近于连续梁。柔
11、性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏 压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。 由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土桥时，优先考虑 这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。 近年来，我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥，如广东洛溪大 桥， 主孔 180m； 湖北黄石长江大桥， 主孔 3245m； 广东虎门大桥副航道桥， 主孔 270m， 为目前世界同类桥中最大跨径。我国的预应力混凝土连续刚构桥，几乎都采用悬臂浇 筑法施工。一般采用 5060 号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。 4. 4. 悬索桥悬索桥 悬索桥（也
12、称吊桥）是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构，在桥面系竖向 荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中， 为了承受巨大的缆索拉力，锚碇结构需做的很大（重力式锚碇） ，或者依靠天然完整的 岩体来承受水平拉力（隧道式锚碇） ，缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分 力，因而悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。现代悬索桥广泛采用高强度的钢 丝成股编制形成钢缆，以充分发挥其优良的抗拉性能。悬索桥的承载系统包括缆索、 塔柱和锚碇三部分，因此结构自重较轻，能够跨越任何其他桥型无法达到的特大跨度， 悬索桥的另一特点是，受力简单明了，成卷的钢缆易于运输，在将缆索架设完
13、成后， 便形成了一个强大的结构支承系统，施工过程中的风险相对较小。 在所有桥梁体系中，悬索桥的刚度最小，属柔性结构，在车辆荷载作用下，悬索 桥将产生较大的变形，例如跨度 1000m 的悬索桥，在车辆荷载作用下，L/4 区域的最大 挠度可达 3m 左右。 另外， 悬索桥风致振动及稳定性在设计和施工中也需予特别的重视。 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一， 可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型 （从 目前已建成桥梁来看说是唯一桥型） 。但从发展趋势上看，斜拉桥具有明显优势。但根 据地形、地质条件，若能采用隧道式锚碇，悬索桥在千米以内，也可以同斜拉桥竞争。 根据理论分析，就目前的建材水平，悬索桥的最大跨
14、径可达到 3500m 左右。当然还有 规划中更大跨径的悬索桥。悬索桥跨径增大，如上所述当跨径达 3500m 时，动力问题 将是一个突出的矛盾，所以，对特大跨桥梁，已提出用悬索桥和斜拉桥相结合的“吊 拉”桥型。 悬索桥结合地形、地质、水文可采用单跨悬吊、双跨不对称悬吊和三跨悬吊。据 查，世界上悬索桥多为单跨悬吊，其次是不对称双跨和三跨简支悬吊。三跨悬吊连续 体系最少。丹麦大带桥，三跨悬吊连续，其跨径为 535m1624m535m；中国的厦门海 沧大桥，三跨悬吊连续，其跨径为 230m648m23Om，可称世界同类桥梁的第二位。 主缆的施工方法：空中纺线法（AS） ；索股法（PWS） 。我国几座悬
15、索桥均采用 PWS 法。索股采用 5mm 镀锌钢丝，由 91 或 127 根 5 组成一根索股，根据受力钢缆由不 同数量索股组成。 我国今后还会在长江、海湾修建更大跨径的悬索桥；一般加劲梁仍用钢箱；塔、 锚用混凝土，但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加以研究；悬索桥风动稳定 还需进一步研究；钢箱梁的桥面铺装，我国已建成的几座悬索桥，都存在问题，今后 应进一步研究钢箱梁桥面铺装材料、钢箱除锈、清洁、铺装的粘结以及施工工艺等。 5 5 斜拉桥斜拉桥 斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成。它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多 点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱，在通过塔柱基础传至地基，塔
16、 柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样 工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截 面的基本受力特征是偏心受压构件，斜拉桥属于高次超静定结构，主梁所受弯矩大小 与斜拉索的初张力密切相关，存在着一定最优的索力分布，使主梁在各种受力状态下 的弯矩（或应力）最小。 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥 共有 3O 余座，仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已 居世界第一。我国一直以发展混凝土斜拉桥为主，近几年我国开始修建钢与混凝土的 混合式斜拉桥，如武汉长江第三大桥，主跨
17、618m。我国斜拉桥的主梁形式：混凝土以 箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极钢箱为主，也有边箱中板式。 未来的桥梁将向更长、更大、更柔方向发展，也将更加注重桥梁美学及环境保护。 新中国桥梁建设水平取得了突飞猛进的发展，公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载、 高时速方向发展。 （二）（二） . .方案比选方案比选 技术标准：汽车荷载：公路-I 级 桥面宽度：全桥宽度 26.00m（防撞栏杆 0.5m） 比选原则：在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料 和新工艺，必须认真学习国内外的先进技术，充分利用最新科学技术成就，把学习和 创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。
18、 A、所设计的桥梁结构在强 度和稳定方面要有足够的安全储备。B、防撞栏杆应具有足够的高度和强度。适用耐 久，应保证桥梁在设计基准期内正常使用。桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和 方便施工的原则。桥的外形从任何角度看都应该是优美的，结构布置必须精练，并 在空 间有和谐的比例。桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求。 方案一：方案一： （8 84040）m m 预应力混凝土简支预应力混凝土简支 T T 型梁桥型梁桥 本桥的横截面采用 T 型截面（如图 1） 。防收缩钢筋采用下密上疏的要求布置所有 钢筋的焊缝均为双面焊，因为该桥的跨度较大，预应力钢筋采用特殊的形式（如图 2） 布置，这样不仅有利
19、于抗剪，而且在拼装完成后，在桥面上进行张拉，可防止梁上缘 开裂。 优点：制造简单，整体性好，接头也方便，而且能有效的利用现代高强材料，减 少构件截面，与钢筋混凝土相比，能节省钢材，在使用荷载下不出现裂缝等。 缺点：预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，使桥面铺装加厚等。 施工方法：采用预制拼装法施工，即先预制 T 型梁，然后用大型机械吊装的一种 施工方法。 立面图 图 2 图 1 图 1 图 2 方案二： （方案二： （8686+14+148 8+ +8686）m m 预应力混凝土连续箱形梁桥预应力混凝土连续箱形梁桥 本桥采用单箱单室（如图 3）的截面形式及立面图（如图 4） ，因为跨度很大（对
20、 连续梁桥） ，在外载和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支 点截面的负弯矩大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变截面梁能符合梁的内力分布规 律，变截面梁的变化规律采用二次抛物线。 优点：结构刚度大，变形小，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，线条明快 简洁，施工工艺相对简单，造价低，后期养护成本不高等。 缺点：桥墩处箱梁根部建筑高度较大，桥梁美观欠佳。超静定结构，对地基要求 高等。 施工方法：采用悬臂浇筑施工，用单悬臂连续的施工程序，这种方法是在桥墩 两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、 模板继续施工。 图 4 图 3 方案三： （方案
21、三： （16162020）m m 预应力混凝土空心板桥预应力混凝土空心板桥 本桥横断面采用 17 块中板（如图 5、图 6）和 2 块边板（如图 7、图 8） 优点： 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压， 不仅充分发挥了高强材料的特性， 而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混 凝土结构大得多的跨越能力。 采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便， 方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。 缺点：行车不顺，同时桥梁的运营养护成本在后期较高。 施工方法：采用预置装配（先张法）的施工方法，先张法预制构件的制作工艺是在 浇筑混凝土之前先
22、进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照支 立模板钢筋骨架成型浇筑及振捣混凝土养护及拆除模板的基本施工工 艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间的 黏结作用，使构件获得预应力。 图 5. 中板跨中截面图 图 6、中板支点截面 图 7. 边板跨中截面 图 8. 边板支点截面 方案比选方案比选表表 方案 设计方案一 设计方案二 设计方案三 适用性 各梁受力相对独立， 避免超静定梁的复杂 问题，行车较舒适。 箱形截面抗扭刚度大，可 以保证其强度和稳定性， 有效的承担正负弯矩，桥 梁的结构刚度大，变形 小，行车平稳舒适。 空心板截面，减轻了自 重，而且
23、能充分利用材 料，构件外形简单，制作 方便，方便施工，施工工 期短。 美观性 构造简单，线条简洁 全桥线条简洁明快，与周 围环境协调好，因此，桥 型美观 全桥线条简洁，但桥孔跨 度多，因此显得有些繁缛 影响桥型美观 施 工 难 易 等跨径布置，细部尺 寸相同，可以重复利 用模板预制，施工较 为方便。 相对简支梁桥的施工要 更复杂。 相对于简支 T 型梁和连 续箱形梁施工较简单。 经济性 等截面形式能大量 节约模板，加快建桥 进度，简易经济，但 不能充分利用截面 作用，基础设计量 大。 连续梁刚度大，变形小，伸缩 缝少，能充分利用高强材料的 特性，促使结构轻型化，跨越 能力强。 充分发挥了高强材
24、料的 特性，而且提高了混凝 的抗裂性，促使结构轻 型化。后期养护成本较 高 结论：通过经济性、适用性、美观性、施工难易等方面的综合比较，我推荐第一个方 案。 三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段） ： 1.重点： 1) 方案比选，确定最优方案； 2) 拟定主要结构尺寸； 3) 选取计算简图，进行结构内力计算； 4) 配筋设计计算； 5) 强度、刚度、稳定性计算； 6) 施工图绘制。 2.难点： 1) 正确选取计算简图，利用电算进行结构内力计算。 2) 配筋设计计算及复核。 3.研究途径： 1) 广泛查阅文献资料； 2) 充分
25、利用网络资源查阅相关内容； 3) 利用桥梁电算程序处理很分析数据； 4) 学习诸如桥梁博士等专业软件进行设计计算； 5) 请教老师，帮助解决疑难问题。 四、设计（研究）进度计划四、设计（研究）进度计划： 毕业设计工作任务 进度安排 1.熟悉、 准备资料,方案比较,拟定推荐方 案的结构尺寸,交方案比选(开题)报告和 图纸，英文文献翻译 第 14 周 2.推荐方案上部结构设计计算 第 38 周 3.配筋计算及验算，进行中期检查 第 910 周 4.桥面板、横隔板等设计及计算 第 11 周 5 下部结构设计计算、配筋、验算 第 1314 周 6.整理资料，汇总成果、绘制施工图 第 15 周 7.修改
26、文件及图纸，成稿，准备答辩 第 16 周 8. 答辩 第 17 周 9.提交成果 第 17 周 五、参五、参考文献：考文献： 1 JTJ01-1997.公路工程技术标准S.北京:人民交通出版社,1997 2 JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范S.北京:人民交通出版社,2004. 3 JTG D61-2005.公路圬工桥涵设计规范S.北京:人民交通出版社，2005 4 JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范S.北京:人民交通出 版社,2004. 5 JTG D60-1985.公路桥涵地基与基础设计规范 S . 北京:人民交通出版社,1985. 6 张健仁、朱剑桥
27、编M.钢筋混凝土与砖石结构。 7 邵旭东.桥梁工程（上、下册） M.北京:人民交通出版社,2004. 8 颜东煌，李学文.桥梁电算M.长沙:湖南大学出版社,1999. 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周念先.桥梁方案比选M.上海:同济大学出版社,1997. 11王文涛.刚构-连续组合梁桥M.北京:人民交通出版社,1995. 12范立础.预应力混凝土连续梁桥M.北京: 人民交通出版社,1999. 13林元培.斜拉桥M.北京:人民交通出版社,1994. 14公路桥梁设计从书. M.北京:人民交通出版社,1994. 15陈忠延.土木工程专业毕业设计指南M.北京:中国水力水电出版社,2002. 16严国敏.现代悬索桥M.北京:人民交通出版社,2002. 17马保林.高墩大跨连续刚构桥M.北京:人民交通出版社,2002. 18叶见曙.结构设计原理(第二版)M.北京:人民交通出版社,2005. 19138 /JOURNALOFBRIDGEENGINEERING?ASCE/MARCH/APRIL2008 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
