土木工程道桥开题报告讲解.docx

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土木工程道桥开题报告讲解

山东科技大学

本科毕业设计（论文）开题报告

题目新泰市果都镇石沟大桥预应力T型梁桥设计

学院名称土木工程与建筑学院

专业班级土木工程11级（道桥方向）

学生姓名褚智文

学号201101020602

指导教师韩伟伟

填表时间：

2015年3月21日

填表说明

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。

4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。

5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。

设计（论文）

题目

新泰市果都镇石沟大桥预应力T型梁桥设计

设计（论文）

类型（划“√”）

工程实际

科研项目

实验室建设

理论研究

其它

√

一、本课题的研究目的和意义

随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化，大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，这不仅有利经济的进一步发展，同时对促进文化交流、加强民族团结、缩小地区差别、巩固国防等方面也都有非常重要的意义。

桥梁是一种功能性的结构物，从古至今，人类从未停止过对桥梁安全性、经济性与美学的追求，很多桥梁不仅成为重要的交通枢纽而且成为令人赏心悦目的艺术品，具有鲜明的时代特征，至今仍被人们所赞叹。

随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高，人民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。

各种功能齐全、造型美观的立交桥、高架桥，横跨长江、黄河等大江大河的特大跨度桥梁，如雨后春笋般频频建成。

目前随着国家公路五纵七横国道主干线的规划和实施，几十公里长的跨海湾、海峡特大桥梁的宏伟工程已经摆在我们面前。

桥梁工程作为一门独立的科学技术被确认，不再是仅凭桥梁设计者们智慧和经验的创造过程。

它已发展成融理论分析、设计、施工控制及管理于一体的系统性学科。

由于科技的进步，一些相关的学科也渗透入桥梁工程领域中，发展了新的分支学科，如桥梁结构分析与电算、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等。

回顾过去，展望未来，可以预见，在今后相当长的一个时期内，我们广大的桥梁建设者将不断面临着建设新颖和复杂桥梁结构的挑战，肩负着国家光荣而艰巨的任务。

因此，整个毕业设计环节的完成应达到使学生树立正确的设计思想，理论联系实际，逐步掌握设计原则，设计方法，设计步骤；独立完成设计，不断提高分析问题和解决问题的能力；将所学的课程系统地训练，以便掌握桥梁的基本理论、基本知识和基本计算方法；学会使用桥梁规范和设计手册，编写技术文件，不断提高计算、绘图，运用电脑等基本技能。

更重要的是通过此毕业设计，加深对各种桥型的力学特点、构造特点以及适用范围的了解；通过自行编制的计算程序，完成一项或多项结构辅助设计工作以及熟悉桥梁结构电算的一般方法；通过绘制施工图纸来熟悉AutoCAD软件的使用，真正的成为合格的桥梁工程专业毕业生。

二、本课题的主要研究内容

1方案拟定阶段

根据给定的毕业设计任务书和河床断面图，通过比较各种桥型的结构特点、受力特点以及根据现行公路桥梁设计规范，确定桥梁总跨径、桥孔分孔，初拟桥梁图示、基础以及墩台的形式、桥梁横断面尺寸的设计、上下部构造主要尺寸的拟订，得出2—3套可行方案。

并最终确定所用方案。

比选方案

根据桥位区水文，气象，地质，防洪等建设条件，结合桥梁建设工期，施工条件，桥面宽度，景观要求等实际情况。

适宜的桥型为预应力混凝土T型简支梁桥，预应力空心板桥，钢筋混凝土拱桥。

方案一：

预应力混凝土T型简支梁桥

预应力简支梁桥的特点：

（1）简支梁桥属于单孔静定结构，它受力明确，结构简单，施工方便，结构内力系受外力影响，能适应在地质条件差的桥位上建桥。

（2）在多孔简支梁桥中，由于各跨径结构尺寸相近，其结构尺寸易于设计成系列化，标准化。

有利于组织大规模的工厂预制生产并用现代化起重设备，进行安装，简化施工管理工作，降低施工费用。

（3）装配式的施工方法可以节省大量模板，并且上下结构可随时施工，显著加快了建桥速度，缩短了工期。

（4）在简支梁桥中，应相邻构件单独受力，桥墩上常设置相邻简直梁桥的支座，相应可以增加墩的宽度。

方案二：

预应力混凝土空心板桥

本方案采用预应力混凝土空心板桥作为桥型设计方案，该方案有三方面的优点：

建筑高度小，适用于桥下净空受限的桥梁，与其它类型的桥梁相比，可以降低桥头引道路堤高度和缩短引道长度。

外形简单，制作方便，即便采用土模技术，又便采用工业化大规模成批量生产。

做成装配式桥板的预制构件时，自重不大，建设方便。

预应力混凝土板桥的主要的缺点是：

预应力混凝土板桥跨径一般不宜过大，以不超过30m为宜，跨径超过一定限制时，截面便要显著加高，从而导致自重增大，截面材料使用不经济，所以建筑高度小的优点也被抵消，板桥适用于建筑小跨径桥梁。

方案三：

钢筋混凝土拱桥

该方案采用上承式肋拱桥，在竖向荷载作用下，拱的两端不仅有竖向反力。

由于水平力的作用，拱的弯矩大大减小。

设计合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁的跨越能力大得多。

由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差，抗压性能较好的石料，混凝土来建筑，由墩台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端很强大的推力，因而修建推力拱桥要求有良好地基。

综上三种方案，方案一的预应力混凝土T型简支梁桥在垂直荷载作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平剪力，并且预应力混凝土T型简支梁桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日趋完善和成熟，并适用于中小跨径桥梁。

方案二的预应力混凝土的空心板桥，算然外形简单，制作方便，做成装配式板桥在预制构件时，自重不大，建设方便，但当跨径较大时，截面尺寸便要显著加高，导致自重较大，截面材料使用不经济，不适合本设计要求。

方案三的钢筋混凝土拱桥虽然受力简单，造价较低，但是对墩台和地基的承载力较高，对于本设计所给的地质条件，不适合修建拱桥。

所以本设计采用预应力混凝土T型简直梁桥作为设计方案。

2计算阶段

（1）确定计算图式

（2）内力计算

a）恒载内力计算

b）活载内力计算

c）预应力计算

（3）内力组合，包括承载能力极限状态和正常使用极限状态

（4）绘制内力包络线

（5）配筋设计

（6）应力验算

（7）强度验算

3下部结构的设计

4施工图绘制

5设计计算书的编写阶段

三、文献综述

1预应力混凝土连续梁桥

连续梁是一种古老的结构体系，它具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震能力强等特点，成为最富有竞争力的主要桥型之一。

我国的预应力混凝土连续梁桥起步晚，但是发展迅速，在中等跨径范围内千姿百态。

无论是在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上不断改进桥型布置，例如V形墩的连续梁体系，双薄壁墩连续体系。

预应力混凝土等截面连续梁桥在40—60m的范围，可以说是占绝对优势。

顶推法、移动模架法、逐孔架设法等施工方法等施工方法快速发展、广泛应用也是关键因素。

连续梁的横截面形式在小跨径的城市高架桥中，为求最小建筑高度，常选用板式或肋板式截面，而在中、大跨径主要采用箱型截面。

箱型截面的发展趋势是尽可能的加长悬臂桥面板而选用单箱截面形式，以达到快速施工的目的。

在这种单箱截面的结构中，往往采用三向预应力工艺。

我国大跨径预应力混凝土连续梁的施工方法主要采用悬臂浇筑法，梁体从墩上平衡向两边悬臂现浇伸出。

为保持梁体在施工过程中的稳定，梁体临时锚固在墩上或在墩旁立临时支架增设支撑点，然后现浇合拢段转换成最后的结构体系。

如何控制施工过程中的变形和保证合拢段施工顺利进行，体系转换是关键因素。

我国已经取得了成功的经验。

此外，在预应力混凝土连续梁桥的设计理论和计算方面，进行了深入研究与分析，提供了自动化程序较高的电算程序。

我国发展大跨径的预应力混凝土连续梁发展趋势是：

1、为了避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高，要发展大吨位的锚固张拉体系；

2、在一切适宜的桥址，设计和修建顿梁固结的连续—刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。

3、充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，即可节约材料减轻结构自重，又能充分利用悬臂施工的方法的特点加快施工进度。

2T型刚构

T型刚构桥是在简支预应力桥和大跨钢筋土箱梁桥的基础上，在悬臂施工的影响下产生的，是指桥跨结构（主梁）和墩台整体相连的具有悬臂受力特点的桥。

它是桥梁建设中一种较为独特的结构体系,具有外形美观,结构尺寸小、桥下净空大、视野开阔,施工简便快捷,养护费用低等优点。

50年代初期，预应力混凝土T型刚构桥的接踵兴建，为桥梁建设实现结构高强轻型化、跨度长大化、施工机械化、装配化等方面开辟了新的途径，预加应力的新技术和悬臂施工的新工艺，使得这种桥型的结构性能和施工特点达到高度的协调统一，从而能够获得满意的经济指标。

适用于大跨悬臂平衡施工，可无支架跨越深水急流，避免下部施工困难或中断航运，也不需要体系转换，施工简便，采用预应力混凝土T型刚构桥施工十分有利。

因此,T形刚构桥在我国得到了广泛的应用。

预应力混凝土T形刚构桥分为跨中带剪力铰和跨中内设挂梁的两种基本形式。

然而，十几年来的实践证明，鉴于超静定结构的特性，由于温度影响、混凝土收缩徐变作用、钢筋松弛和基础不均匀沉降等会使结构内引起很难准确计算的附加应力，悬臂端因塑性变形的不断下垂不易调整以致造成行车不顺以及施工中有时要强迫合拢等种种缺点，这就限制了带铰T型刚构桥的广泛应用。

带挂孔的预应力混凝土T型刚构桥属静定结构，与带铰的T型刚构桥相比，虽由于T构各单元单独作用而在受力和变形方面稍差一些，但它受力明确，构造简单，特别是当挂梁玉多孔引桥的简支跨尺寸和构造相同时，更能加快全桥的施工进度获得经济效益，其桥的施工除了要有悬臂法施工用的机具设备外，还需要有预制和安装挂梁的设备。

T型刚构虽然有一段时间兴建的很多，但是由于其存在这很多问题，限制了该桥型的发展，以至于现在已经不怎么考虑修建这种桥型！

3连续刚构

随着高速交通的迅速发展，要求行车平顺舒适，多伸缩缝的T形刚构也不能很好的满足要求，连续梁除了两端外其他无伸缩缝，有利于行车，但需要梁墩临时固结和体系转换，同时需要大吨位的盆式支座，费用高，养护工程量大，于是大跨径连续刚构—连续体系应运而生并且得到了很大的发展。

连续刚构桥，是在连续梁和T型刚构桥的基础上发展起来的，1988年开始从国外引进，1990年建成我国第一座跨径为180m的广州洛溪大桥。

几年来已建成和正建多座，取得了举世瞩目的成就。

其结构特点是梁体连续、梁墩固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点，又保持了T形刚构不设支座、不需转换体系的特点，方便施工，且有很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度，能满足特大跨径桥梁的受力要求。

1、跨径可进一步增大，目前，中国修建的连续刚构桥的热潮仍在继续。

在伶仃洋通道东航道桥工程中，提出了跨径是318m的连续刚构桥方案，可以预测，在不久的将来，跨径在300m以上的连续刚构桥在中国会很多。

2、上部结构不断轻型化，结构的轻型化，可以减少上下部构造的自重和材料用量，可以减轻对挂篮的要求，由于采用大吨位锚具、高强度混凝土和轻质混凝土，上部结构不断轻型化，这也是连续刚构桥的发展方向。

3、简化预应力束类型，中国连续刚构桥设计中，已有相当多桥取消弯起束和连续束，以竖向预应力和纵向预应力来克服主拉应力，极大的方便了施工，受到施工部门的欢迎。

4、取消边跨合拢的落地支架，采用合适的边、中跨比，在导梁上合拢边跨，或预引桥的悬臂相连接来实现合拢。

在高墩的场合下，取消落地支架有一定的经济效益，方便了施工。

5、上部结构连续长度的发展，由于行车速度的提高，人们将行车的舒适提高到了重要的位置。

国外的桥梁设计中极力的增大上部结构的连续长度，因而产生了“少用或不用伸缩缝是最好的伸缩缝”的观点。

四、拟解决的关键问题

1主梁内力计算

2荷载横向分布计算

3横隔梁内力计算

4预应力的设计及损失计算

5行车道板计算

6挠度、预拱度计算

7支座的计算

8桥面构造、桥梁上部结构及下部结构的设计

五、研究思路和方法

根据参考资料，认真研究所需资料及所用方法。

如：

1利用杠杆原理法及修正偏心受压法计算支点及跨中的荷载横向分布系数；由上部结构计算到下部结构的计算，运用从上到下的思路依次计算。

2确定桥梁的荷载效应组合。

3预应力损失计算。

4承载力验算。

六、本课题的进度安排

1、第一周：

熟悉毕业设计任务书和河床断面地质图；

2、第二周:

方案拟定阶段和开题报告；

3、第三周：

拟定结构尺寸，内力计算及主梁作用效应计算；

4、第四、五周：

预应力钢束的计算与布置，钢束预应力损失计算；

5、第六、七周:

横隔梁的计算及行车道板的计算；

6、第八、九周：

验算以及数据的整理；

7、第十周：

下部结构的设计与计算；

8、第十一周:

绘制施工图，编写设计说明书、译文、英文摘要；、

9、第十二周：

整理、修改及交稿；

10、第十三周：

毕业答辩及准备

七、参考文献

[1]JTGB01-2003，公路工程技术标准[S].北京：

人民交通出版社，2004.

[2]JTGD62-2004，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,2004.

[3]JTGD60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].北京：

人民交通出版社，2004

[4]JTGD63-2005，公路砖石及混凝土桥涵设计规范[S].北京：

人民交通出版社,2005.

[5]叶见曙.结构设计原理[M].北京：

人民交通出版社，2005.

[6]周念先.桥梁方案比选[M].上海：

同济大学出版社,1997.

[7]徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计[M].北京：

人民交通出版社，2000.

[8]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,2002.

[9]范立础.桥梁工程[M].北京：

人民交通出版社，2006

[10]桥梁设计常用数据手册编写委员会.桥梁设计常用数据手册.北京：

人民交通出版社，2005.

[11]姚玲森.桥梁工程[M].北京：

人民交通出版社，2006

[12]易建国.混凝土简支梁（板）桥[M].北京：

人民交通出版社，2006.

指导教师意见

指导教师（签名）：

年月日

所在系（所）意见

负责人（签章）：

年月日