钢砼组合简支梁施工图设计毕业设计开题报告.docx

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钢砼组合简支梁施工图设计毕业设计开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告

题目：

钢砼组合简支梁施工图设计

院系土木工程与力学学院

专业班级道路桥梁与渡河工程

姓名郑阳光

学号U201215559

指导教师陈志军

2016年3月

开题报告填写要求

一、开题报告主要内容：

1.课题来源、目的、意义。

2.国内外研究现况及发展趋势。

3.预计达到的目标、关键理论和技术、主要研究内容、完成课题的方案及主要措施。

4.课题研究进度安排。

5.主要参考文献。

二、报告内容用小四号宋体字编辑，采用A4号纸双面打印，封面与封底采用浅蓝色封面纸（卡纸）打印。

要求内容明确，语句通顺。

三、指导教师评语、教研室（系、所）或开题报告答辩小组审核意见用蓝、黑钢笔手写或小四号宋体字编辑，签名必须手写。

四、理、工、医类要求字数在3000字左右，文、管类要求字数在2000字左右。

五、开题报告应在第八学期第二周之前完成。

一、本课题设计的目的与意义：

混凝土和钢材这两种材料因为其优异的性能在20世纪以来广泛被用于各种桥梁结构中，然而这两种材料都具有各自的优点与缺点。

混凝土具有不稳定性，收缩、徐变的材料特性，这些特性导致使用混凝土材料建桥是桥梁成桥状态符合性差，桥梁的实际受力状态难以把握，这一点在桥梁设计寿命后期最为明显；

并且混凝土材料自重较大，即使加入预应力调整内力分布，混凝土连续刚构桥截面尺寸也较大，从而导致桥梁自重很大，增加了下部结构和基础造价，进一步增大跨径十分困难。

混凝土抗拉性能差的特点无疑限制了桥梁跨径的进一步发展。

但是，相对于钢材料等高性能材料，混凝土具有不可比拟的廉价、耐久性好、维护成本低的特点。

同时，钢材虽然具有强度高的特点，但在承受压应力的时候容易存在稳定问题，材料的性能不能充分利用。

同时，钢结构桥梁往往存在交变应力作用下的疲劳问题。

由上述分析可知，钢材和混凝土作为桥梁建造中的两种主要材料，在力学性能上具有各自的优点和缺点。

仅仅采用其中的某一种材料来修建桥梁，结构性能常常会受到材料性能很大程度上的制约而存在诸多不足。

这就引发关于两种材料组合，从而优势互补的思考。

通过一定的方式将钢材和混凝土组合在一起协同工作，则往往能够兼具传统钢筋混凝土桥梁和钢结构桥梁两者的优点，从而达到发挥两种材料各自优势、扬长避短，物尽其用的目的。

钢砼组合梁结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种结构，被广泛用于桥梁工程中，因此本课题旨在学生通过阅读国内外文献，初步进行钢砼组合简支梁施工图设计，培养学生综合素质与独立工作能力。

毕业设计的目的在于使学生综合应用所学的专业知识以及相关技术基础课的基本知识、基本理论、基本方法，学会独立思考，拓宽深化知识视野，分析解决工程的实际问题，完成桥梁设计任务和专项课题研究所需要的基本训练，不断提高分析与解决实际问题的独立能力。

经过毕业设计的训练，学生进一步提高运算、制图以及使用技术资料的技巧，从中受到工程师所必需的综合训练，并相应的提高各种能力，如调查研究、理论分析、设计计算、绘图、试验研究、技术经济分析、组织、撰写论文和说明书等等，培养实事求是、谦虚谨慎、刻苦钻研、勇于创新的科研态度和科学精神。

经过严格的毕业设计训练，让学生熟练掌握CAD、Excel以及MIDAS等计算机辅助工具的使用。

二、钢砼组合梁设计现状和发展趋势：

组合构件是指两种或多种不同材料结合成整体而共同工作的构件，如钢混凝土组合构件是采用钢材和混凝土或钢筋混凝土组合，并通过可靠措施使之形成整体受力的构件。

钢和混凝土在截面上通过合理布置，以充分发挥两种材料的特性，它将具有承载能力高，刚度大，延性好，节约钢材，降低造价，施工方便等优点，因此具有良好的技术经济效益，在土木工程中，特别是桥梁工程中得到广泛的应用。

在工程中，采用的钢混凝土组合构件，有钢与混凝土组合梁，钢管混凝土组合柱，压型钢板与混凝土组合板，型钢混凝土组合构件，外包钢混凝土构件等五大类。

组合梁大约出现于20世纪20年代，当时在钢梁外包混凝土主要是考虑防火要求，并未考虑两者的组合工作效应。

随后出现了在钢梁与覆盖的混凝土之间加入各种连接件的构造方法。

1926年J.Kahn获得组合梁结构的专利权。

至1930年组合梁结构体系取得了一些试验成功，并建立了组合梁按弹性理论的计算方法。

从20世纪40年代到60年代，对组合梁有了深入、细致、全面的研究和应用;所有技术先进的国家，如美国、英国、德国、加拿大及前苏联等国都制定了有关组合梁的设计规范或规程。

最早的组合梁规范大都属于桥梁结构的，美国颁布于1944年，德国颁布于1945年。

前苏联第一座组合公路桥建于1944年;日本第一座组合公路桥建于1955年，自1955年按制定规范后便有80%的公路钢桥改为组合式。

可见各国应用和研究组合梁起步几乎差不多，都是从桥梁结构开始的。

在此阶段组合梁的设计理论也逐步完善，大致在20世纪60年代以前，基本上按弹性理论进行分析，60年代以后逐步转为按塑性理论分析。

20世纪70年代一些主要产钢国家钢结构一直处于各类结构的领先地位。

从70年代开始，组合结构的发展几乎日趋赶上钢结构，且在一定领域能代替钢结构和钢筋混凝土结构。

各国高层结构中有20%采用了压型钢板组合楼盖，包括组合梁。

早在1960年美国钢结构协会与钢筋混凝土协会就联合组成了AISC—ACI组合梁联合委员会开展工作。

在国际土木工程师协会联合委员会主持下，于1971年成立由欧洲国际混凝土协会（CEB）、欧洲钢结构协会（ECSS）、国际预应力联合会（FIP）及国际桥梁与结构工程协会（IABSE）共同组成组合结构委员会，并于1981年发布了《组合结构》规范，为组合结构的发展及应用作了肯定的总结并展示了新的发展方向。

最早的组合结构规范大多属于桥梁结构，国外在很多大跨度桥梁中采用了钢与混凝土组合梁，苏联于1944年建成了第一座组合公路桥；瑞典于1955年建成跨径为182m的斯曹松特桥；德国于1956年建成跨径为58.8m的比歇瑙尔桥；日本分别于1960年和1975年建成跨径为128m的腾濑桥和跨径为83m的大阪大和桥，日本自1959年制定规范后，便有80%公路钢桥改为组合式桥；英国于1964年建成跨径为152m的新港桥；美国分别于1971年、1976年、1984年、1988年建成了跨径137m的锡卡特港桥、跨径为54m的萨克拉门托河、跨径为274m的昆西桥、跨径为250m的威顿桥；加拿大于1986年建成跨径为465m的安纳西斯桥等均采用了钢混凝土组合梁。

可见，钢与混凝土组合梁在国外桥梁中得到了广泛的应用。

钢砼组合梁结构在美国、日本、欧洲等发达国家已经得到了较广泛的应用。

但在我国的研究起步比较晚。

在我国改革开放以前，虽有少数工程曾经应用过钢砼组合梁，但当时未考虑组合效应，而仅仅把它作为强度储备提高安全度或者是为了方便施工而已，当时我国有关设计规范都未涉及钢砼组合梁的设计内容。

1978年以来，原郑州工学院、原哈尔滨建筑工程学院、山西省电力勘测设计院、华北电力设计院和清华大学等单位曾先后对钢砼组合梁进行了研究和应用，取得了一系列具有重要理论意义和实用价值的成果。

20世纪60年代初，国内已将钢与混凝土组合梁应用于工业与民用建筑及桥梁中，如京广线信阳站附近十字江上架设了32m跨径的简文组合板梁桥；在山西阳泉附近建成一座跨径为48m的简支组合板桥；1993年建成的北京国贸桥，三个主跨采用了钢与混凝土叠合板连续组合梁，当时叠合板组合梁在国内城市立交桥中的应用尚属首次，比原现浇桥面板方案节省近4000m的高空支模工序和模板，减小现场湿作业量，缩短工期近一半，未中断下部交通，比钢筋混凝土梁桥自重减轻约50%，比钢桥节省钢材30%左右；分别于1991年和1993年建成的跨径为423m的上海南浦大桥和路径为602m的杨浦大桥均是采用钢与混凝土组合梁的斜拉桥，钢纵梁和钢横梁形成施工拼装单元，预制钢筋混凝土桥面板铺装就位之后，通过钢梁上翼缘预制板端间的接缝混凝土和栓钉剪力连接件的作用使钢梁和混凝土桥面板连成整体形成组合梁；2000年建成的芜湖长江大桥，为预应力混凝土板与钢衍架组合梁的斜拉桥，其主跨672m，是目前世界上规模最大的公路、铁路两用桥。

综上所述，钢砼组合梁具有结构高度小、自重轻、承载力高、刚度大、节省支模工序及模板、减少现场作业量、施工速度快、综合效益好等显著优点，可作为重要的横向承重构件广泛应用于工业厂房、大跨结构、地下结构、高层建筑和桥梁结构等中，工程实践表明，推广应用钢砼组合梁符合我国基本建设的国情，有利于促进国民经济建设的发展。

钢砼组合结构桥梁是继钢桥和钢筋混凝土桥梁之后，又一种被工程界所接受并在迅速发展的桥梁结构形式。

组合桥充分发挥了钢材和混凝土的力学特性，并具有很好的施工性能，综合效益显著，是桥梁工程的重要发展方向之一，应用前景广阔。

三、主要研究内容：

（一）任务书主要内容

1，设计资料

1.1桥址位置水文地质情况

1.2设计荷载

1.3桥面要求

1.4通航要求

1.5河床横断图

2，桥型方案比选

至少推荐三种以上桥型方案的比较（经济性，安全性）。

3，拟定推荐方案的结构尺寸，结构几何特性；

4，桥梁设计、计算：

5，下部结构的布置；

6，绘制结构平、纵、横断面图；

7，手绘桥型方案比选图

8，成果汇总，中英文摘要的书写

（二）设计主要内容

限定条件下钢—砼组合连续梁桥的结构方案。

根据依托工程桥址处的具体情况，通过方案比选确定所采用的桥型方案。

并提出相应的施工方案。

采用MIDAS建立模型，计算出活载和恒载内力，再根据实际情况对活载和恒载进行正常使用和极限承载内力组合。

结构验算过后，进行桥墩及基础验算；结构设计完成后，进行施工设计，绘制施工图。

实现途径：

运用MIDAS软件建模计算，翻阅相关规范和资料书，参考类似事件计算案例，绘制总体布置图，结构构造图，施工图等相关图纸。

四、课题研究进度安排

表1钢砼组合简支梁施工图设计进度安排表

学期

周次

工作任务

2015-2016第二学期

第三周——第四周

完成文献翻译以及开题报告

2015-2016第二学期

第五周

方案比选

2015-2016第二学期

第六周——第七周

拟定推荐方案的结构尺寸设计

2015-2016第二学期

第八周——第十周

运用MIDAS软件建模计算

2015-2016第二学期

第十一周——第十二周

书写任务书，进行人工核算

2015-2016第二学期

第十三周——第十五周

绘制施工图

2015-2016第二学期

第十六周——第十七周

整理资料、汇总成果、提交设计、准备答辩

五、主要参考文献

[1]叶见曙.结构设计原理.2005.5

[2]邵旭东.桥梁工程.2007.2

[3]叶洪平.钢_砼组合连续梁桥结构设计方法研究

[4]蒋永生.新型钢_砼组合结构构件的研究与应用

[5]徐东进.深圳市疏港高架桥钢_砼组合梁设计

[6]陈红媛.预应力钢_混凝土组合梁的应用研究

[7]衡俊霖.装配式钢桁_砼组合连续刚构桥概念设计

[8]JTGD60-2015公路桥涵设计通用规范

[9]JTGD64-2015公路钢结构桥梁设计规范

姓名

郑阳光

学号

U201215559

指导教师

陈志军

院（系）专业

土木工程与力学学院道路桥梁与渡河工程专业

指导教师评语

1.学生前期表现情况。

2.是否具备开始设计（论文）条件？

是