桥梁工程毕设银厂沟大桥主桥施工图设计开题报告Word格式.doc

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土木工程（桥梁方向）

指导教师：

袁明

2013年3月

一、本课题设计（研究）的目的：

1）、通过设计，使学生能综合运用所学课程，系统地巩固基本理论和专业知识；

2）、培养分析问题和解决问题的独立工作能力；

3）、提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术及计算机辅助设计计算等基本技能，使学生了解生产设计的主要内容和要求；

4）、掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法和步骤；

树立正确性设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风，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）：

1、跨河沟桥的发展概况

1.1跨河桥的作用

跨河桥是为跨越江河水流障碍而修建的桥梁；

故在为社会带来巨大效益的同时也给河流两侧居民的交往带来了一定的便利，而且它对河道行洪纳潮、河势变化等有很大的影响。

跨河桥能创造较舒适的行车环境，各种桥型的美观得体，桥型地差异、色彩地变换、与环境的协调搭配能消除高速行车中司乘人员的疲劳，有助于行车安全。

这就是技术与艺术的统一。

除此之外，它还能成为一个城市的景观标志。

1.2跨河桥的基本形式

跨河桥的跨度不一，其造型发挥余地很大，应尽量采用新设计方法与理念，并结合施工的新工艺新方法，尽量采用结构美观大方、合理新颖、体现时代气息的新型上跨大桥。

箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。

从美观上看，有较大主孔和边孔的二跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；

多跨桥（三跨以上）用等高箱梁具有较好的外观效果。

1.3跨河桥的设计特点

跨河桥应因地制宜，充分与地形和自然环境相结合。

在桥型的选择时，一方面从“轻型”着手，以减少圬工体积，另一方面结合当地的资源材料条件，以满足就地取材的原则。

随着社会和经济的发展，生态环境越来越受到人们的关注与重视，跨河桥将作为一种人文景观，与自然相协调将会带来“点石成金”的效果。

跨河桥是一种标志性建筑物，桥型本身具有的曲线美，能够与周围环境优美结合。

如果桥两端地势较低，主要采用梁式桥；

略高的则主要采用中承式拱肋桥；

更高的则宜采用斜腿刚构、双向坡拱等形式。

跨河桥的建筑高度选取除保证必要的桥下净空外，还需结合地形以减少桥头接线挖方或填方量，最终再谈到经济实用的目的。

1.4跨河桥的景观要求

跨河桥在结构合理、施工方便的前提下，尽量使桥型美观大方，桥型多样化，体现时代气息，并在主体工程验收后进行适当的美化装饰。

在结构合理、施工方便的前提下，应尽量使桥型美观大方，多样化，以体现时代气息，并在运营前进行美化装饰，可大大提高行车安全及舒适感以提高城市两岸的社会效益。

而司机视野内空间感觉对行车安全、舒适起很大作用。

为能创造较舒适的行车环境，除适量的绿化点缀外，各种桥型的美观得体、桥型的差异、色彩的变换，与环境的协调搭配给司乘人员以美的享受。

2梁桥的发展概况

2.1梁桥的发展历史

梁桥作为最简单实用地桥型，在桥梁史上出现最早，在中国古代曾被拱桥地光环所湮没，但却是现代桥梁的始作俑者。

中国的预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥在二十世纪八十年代以后得到了广泛采用，成为长桥和大跨径桥梁地主要桥型。

二十世纪八十年代以来，预应力混凝土连续梁桥成为中国公路桥梁的重要桥型。

1984年建成的湖北省沙洋汉江桥是首座跨径超过100米的连续梁桥，跨径100米以上的连续梁桥还有广东省广州大桥、江门外海桥、惠州东江桥、湖南省常德沅江桥、贵州省思南乌江桥、天津市永新河华北桥、湖北省宜城汉江桥、宜昌乐天溪桥、江苏省南京长江第二大桥北汊桥等，其中南京长江第二大桥北汊桥的最大跨径达到165米，外海桥的连续长度达到880米。

2.2各种体系梁桥比较

随着交通运输特别是高等级公路的发展，社会对对土建行业提出了更高的要求，行车的平顺舒适越来越被人们所关注。

预应力结构通过敢抢钢筋对混凝土预压，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，因而预应力混凝土具有比钢筋混凝土更加大的跨越能力。

而多伸缩缝的悬臂梁桥和T型刚构桥均难以满足这个要求，超静定结构连续梁桥以其结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点得到了迅速发展。

普通混凝土连续梁桥的适用跨径在15至30米之间，当跨境进一步增大时候，结构自重产生的弯矩迅速增大，混凝土开裂难以避免，于是预应力混凝土连续梁桥的应用得以广泛推广。

2.3连续箱梁桥的运用

箱梁桥在构造、施工和使用上优点，近年来建成预应力混凝土连续箱形梁桥多。

其发展趋势为减轻结构自重，采用高标号混凝土40～60号；

随着建筑材料和预应力技术发展，其跨径增大一般，250m左右的连续箱梁桥比较合理，超过这一跨径，也不是太经济的。

当连续梁主跨跨径，接近70米时，若主梁仍采用等截面连续梁布置形式，在恒载和活载作用下主梁支点截面的负弯矩将比跨中截面的正弯矩大得多，受力不够合理经济上也不经济。

这是采用变截面连续箱，梁更符合受力要求，高度变化基本上与内力变化相一致。

从一系列的工程实例和理论分析中我们都会发现，当加大靠近支点附近的梁高做成变截面梁时，还能进一步减小跨中的设计弯矩。

可见采用变截面连续梁结构不仅使得桥梁外形美观，还可以节省材料并增大桥下净空高度。

同时采用变截，面布置适合悬臂施工（悬拼或者悬浇），施工阶段主梁刚度大，且内力与运营阶段主梁的内力基本一致。

而且加大支点附近的梁高是合理的，因为这样既对恒载引起的界面内力影响不大，也与桥下通航的净空无什影响，并且还能适应抵抗支点处剪力很大的要求。

这也是连续体系梁桥比简支梁桥甚至比悬臂梁能跨越更大跨径的原因。

变截面形式的大跨境预应力混凝土梁桥，立面一般采用不等跨布置。

对于多于两跨的连续梁桥，一般边跨与中跨的跨径比为0.6-0.8左右。

但多于三跨的连续梁桥除边跨外，其余中间各跨一般采用等跨布置，以方便悬臂施工。

有时候为了满足城市桥梁或者跨线桥的交通要求而需要增大中跨跨径时，可将边跨跨径设计成中跨的0.5倍甚至以下，但在此情况下端支点上将出现较大的负反力，故需要在该位置设置能抵抗拉力的支座或者压重以消除负反力。

在不受总体设计中建筑高度限制的前提下，连续箱梁的梁高宜做成变高度的，其底面曲线可采用二次抛物线、折线和介于二次抛物线与折线之间的1.5-1.8次抛物线变化形式，抛物线的变化规律与连续梁的变化规律基本接近，采用折线型截面变化形式可以使桥梁的构造简单，施工方便。

预应力混凝土连续刚构是连续梁桥与T型刚构的组合体系，也称墩梁固结的连续梁桥。

该桥型的受力特点是梁体连续，墩、梁、基础连接为一个整体共同受力。

在恒载作用下，连续刚构和连续梁桥的跨中弯矩及竖向位移基本一致。

由于墩梁固结共同参与工作，连续刚构由活载引起的跨中弯矩较连续梁小因而可以降低跨中区域的梁高，并使恒载内力进一步降低。

预应力混凝土的特点在该桥型中也得到充分的应用。

如果桥墩抗推刚度大，则因主梁的预应力张拉、收缩、徐变、温度变化等因素所引起的变形收到桥墩的约束后，会在主梁内产生较大的次拉力，并对桥墩也产生较大的水平推力，从而会在结构混凝土产生裂缝，降低结构的使用寿命。

混凝土连续刚构主要适用于高墩的情况。

大跨度连续刚构的桥墩不仅应满足施工和运营等各个阶段支撑上部结构重量和稳定性的要求，而且桥墩的柔度应适应温度变化、混凝土收缩、续编、制动力等因素引起的水平位移，以尽量减小这些因素对结构产生的次内力。

2.4连续箱型梁桥的发展趋势

箱形截面能适应各种使用条件，适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。

嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；

箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；

箱梁容许有最大细长度；

应力值σg+p较低，重心轴不偏一边，同T形梁相比徐变变形较小。

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。

它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。

70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度1340m的钱塘江第二大桥，如下图。

从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；

随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。

三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：

1．设计的主要内容：

中、英文摘要、全桥基本情况介绍、桥型方案比选，推荐最优方案、桥型布置，结构各部分拟定、永久作用的计算，可变作用的计算，荷载组合，绘出内力，位移，应力包络图、钢筋的配置、主要结构的强度、刚度、稳定性计算。

2．设计的重点与难点

重点：

（1）成桥状态下的结构分析；

（2）截面的钢筋配置；

（3）施工过程结构内力和位移的计算。

难点：

（1）结构尺寸的合理拟定；

（2）施工过程结构受力状态的正确模拟。

3、拟采用的途径

设计手段:

（1）正确使用桥梁计算软件（桥博、Midas等）；

（2）收集参考图（标准图、设计实例）；

（3）正确使用规范和手册。

技术路线：

（1）合理选择桥型，正确拟定结构尺寸；

（2）根据桥型特点和施工条件，设计合理的施工方案；

（3）用桥梁设计软件准确计算整个施工过程及成桥状态的受力；

（4）在施工的每一个阶段，充分考虑混凝土的收缩徐变、临时荷载等因素对成桥的影响；

（5）计算活载和荷载组合，合理配置钢筋；

（6）通过适当的手算来检验电算结果的正确性。

4、桥型方案比选

设计标准：

（1）设计跨径：

394m；

（2）设计荷载：

公路—I级，

（3）桥面净宽：

26m。

（4）桥上纵坡为单向1.8%。

（5）通航等级：

无。

（6）不考虑地震及漂流物撞击作用。

比选原则：

①、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。

②、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。

③、适用耐久，应保证桥梁在设计基准期内正常使用。

④、桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。

⑤、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。

⑥、桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求。

方案一、变截面连续刚构桥

国内外已建成的连续刚构桥，边跨与主跨的比值在0.5-0.692之间，大部分在0.55-0.58之间。

该方案桥跨构成为102m+190m+102m,边跨与主跨比值为0.55。

大跨径的主梁一般采用变截面箱型梁，箱梁根部的高跨比一般为1/16-1/20，跨中截面梁高一般为支点附近梁高的1/2.5-1/3.5,略小于连续梁的跨中梁高。

本方案采用变截面箱型梁，支点处梁高10.98m,高跨比为1/20；

跨中梁高为6.0m，为支点处高度的1/2.5。

图3.1立面图

图3.2截面图

方案二、拱桥

国内外已建成的中承式拱桥，主跨已达到550m，当跨径大于100m，小于300