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陈旺开题报告

毕业设计（论文）开题报告

题目：

永乐大桥施工图设计

学院：

建筑工程学院

专业：

土木工程（道路与桥梁方向）

学生姓名：

陈旺学号：

201109070212

指导老师：

欧阳祥森

年月日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）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。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。

4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。

毕业设计（论文）开题报告

文献综述

一、概况

1.1我国预应力混凝土连续梁桥的发展

自六十年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来,悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用,从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。

我国自五十年代中期开始修建预应力混凝土梁桥,至今已有四十多年的历史,比欧洲起步晚,但近二十年来发展迅速,在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异,预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。

预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种,它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝一般仅设二道,行车舒适等优点。

加上这种桥型的设计施工较成熟,施工质量和施工工期能得到控制,成桥后养护工作量小,预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m以内［1］,上述种种因素使得这种桥型在我国公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。

1.2国外预应力混凝土连续梁桥的发展

发达国家的大型桥梁施工均配有施工指导智能化系统，即利用高速计算机将现场通过自动化传感器采集到的桥梁各部位内力、应力、变形、温度、气象资料进行综合分析、自动判断，确立下一步施工方案及确保安全的应急措施，以保障大桥建造质量。

如2004年12月建成的法国米约大桥就是一座集环保与高科技于一身的结构：

根据工程师的设计图，负责大桥测绘的测绘专家建立了１套卫星定位系统的坐标体系，然后用全球卫星定位系统GPS530RTK固定观测站，加上德国莱卡移动GPS系统，对整个施工现场和大桥的建设进程进行准确的跟踪定位。

除了卫星定位以外，还在大桥和山谷中设置了300多个测量反射棱镜［２］。

通过这些措施，即使是桥墩、桥身0.3mm的微弱走样，也很容易被察觉。

大桥钢桥面重36000t，采用顶推施工，64台千斤顶同步作业，全桥历时3年建成，建筑物的垂直误差不超过5mm[3]。

这座桥上部结构虽然是钢箱梁，但设计者及建桥者的创新值得我们学习和借鉴。

二、预应力混凝土连续梁桥的设计

预应力混凝土连续梁桥预应力设计是桥梁上部结构设计的重要组成部分。

预应力筋的恰当设计,不仅能使结构的跨越能力出现飞跃,使工程质量提高,而且可大幅度减轻结构自重,使结构变得美观轻巧,从而节约大盘钢材和混凝土。

反之如果预应力设计不当,不仅浪费材料,而且还会造成混凝土结构开裂,甚至破坏的严重后果。

因此预应力设计对工程的实际意义主要表现在以下几个方面:

（1）桥型布置与构造

预应力混凝土连续梁桥的总体布置和结构构造形式的确定是整个设计工作的关键环节。

预应力混凝土连续梁桥从受力体系来分,有等截面、变截面连续梁桥、析架连续梁桥、连续一刚构梁桥及V形墩连续梁桥等,其中等截面及变截面是目前我国预应力混凝土连续梁桥采用最多的截面形式。

大跨径预应力混凝土梁桥大多采用变截面梁,梁底立面曲线一般采用圆弧线、二次抛物线及折线。

与变截面连续梁最为匹配的施工方法是悬臂施工;在孔径布置方面,边孔与中孔跨径之比一般为0.5~0.8,变截面梁的梁高与最大跨径之比,跨中截面一般为1/30~1/50,支点截面一般为1/5~1/20。

目前预应力连续梁桥截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面。

其中板式、肋粱式构造简单、施工方便:

箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能,是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。

箱形截面梁除在支点处设置横隔梁以支座布置及承受支座反力需要外,可设少量中横隔梁,主要作用是为了增加横向刚度,限制畸变应力。

（2）材料及预应力工艺

预应力混凝土连续梁桥所用的建筑材料包括混凝土和钢材两大类,其中钢

材可分为非预应力钢材和预应力钢材。

采用高强混凝土和预应力钢材是成功设计、建造预应力混凝土连续梁桥的又一重要因素。

a、预应力混凝土预应力混凝土连续梁桥对混凝土的基本要求是:

高强度、低收缩徐变、缓凝早强、高弹性模量等。

高强度、低收缩徐变及高弹性模量一般通过采用高标号混凝土来获得。

目前国内预应力混凝土连续梁桥的混凝土标号一般为40~50号,采用50号者居多;国外大都用50号以上混凝土。

采用高标号混凝土的主要原因是为了减少结构混凝土用量、减轻自重,并能有效地减少预应力损失,建立理想、可靠的预应力状态。

混凝土的缓凝早强、高强一般通过对混凝土改性（改善混凝土性能）来实现。

目前国内结构混凝土改性的方法比较简单,即通过采用减水剂（大多是些分散性很强的表面活性剂）来实现改性。

新拌混凝土加入减水剂后改性显著,在高标号混凝土中使用广泛。

但减水剂种类较多,质量参差不齐,一定要经试验后选定品种,并在使用过程中加强检验,以免减水剂的使用不当对混凝土的质量产生不良影响。

b、预应力锚具预应力结构成败的关键是在混凝土内部必须建立永久存在的预应力。

这个“力”在先张法结构中主要依靠混凝土与预应力钢材间的握裹力来建立。

大量的后张构件在预制时都要采用可靠的锚夹具来保持预应力,使它在结构内产生必要的预应力。

由于受到自身结构和构造特征的限制,绝大多数预应力混凝土连续刚构桥是采用后张法施工的。

因此,选用一种锚固性能良好、成本低廉、使用简便且又与预应力连续刚构修建工艺相适应的锚锭体系,就成为预应力设计的重要课题之一。

预应力混凝土连续梁桥对锚具的基本要求是:

锚固可靠、预应力损失小、施工方便、成本低廉、机具简单和与预应力混凝土连续梁桥施工工艺相适应。

后张法预应力混凝土结构所使用的锚具,就其锚固原理,主要可分为机械锚固和摩阻锚固二大类。

机械锚固类锚具是在预应力钢材的端部采用机械加工的方

法,在钢材端部形成一个适宜于锚旋的工作条件来加以锚固。

这类锚具通常用于锚旋高强度粗钢筋或集束型高强钢丝,个别也有锚旋单根或多根钢铰线的。

它们的普遍特点是锚具应力损失较小,连接比较方便,在未灌浆前可以重复张拉或放松以调整预应力;摩阻锚固类锚具是利用楔形锚固原理,将预应力钢材“挤紧”形成锚靛作用。

这类锚具品种较多,应用较广,它们共同特点是锚力变化较多、吨位较大（单个锚具可达104KN以上）,穿索比较方便;不足之处是锚具应力损失较大,要重复张拉或连接较不方便。

后张法构件中采用的锚具,按照所锚旋的预应力筋的不同分为:

粗钢筋锚具、钢丝束锚具、以及钢绞线锚具三类。

预应力混凝土连续刚构预应力锚具通常选择“群锚”体系,“群锚”体系是目前在国际上广泛采用,且很有发展前景的钢绞线锚固体系,其常用型式有:

OVM锚固体系、XYM锚固体系、VSL锚固体系、DM锚固体系、XM锚固体系、及其它一些组合体系〔4]。

三、预应力混凝土连续梁桥的施工方法

随着科学技术的进步以及施工机具、施工设备和建筑材料的发展，桥梁施工技术不断改进、发展并逐步丰富起来。

了解施工技术的发展对掌握施工规

律，不断总结、改进和创造新的施工技术大有裨益。

预应力混凝土连续梁桥常用的施工方法主要有两大类，一是现场浇筑，二是预制拼装。

现场浇筑施工又分为原位逐孔现浇和悬臂现浇，其中逐孔现浇又分为落地支架法和滑模或移动模架现浇２种。

预制拼装分为整孔预制拼装和节段预制拼装，整孔拼装是指梁段整孔预制，整体吊装；节段预制拼装是指预制节段逐段拼装，梁段间采用湿接缝或胶接缝连接。

3.1落地支架法

落地支架法现浇施工是早期最常见的混凝土连续梁施工方法之一，此方法的主要优点是桥梁整体性好、施工简便可靠、不需大型起重设备。

其缺点是需要大量施工支架，施工工期长，费用高，需要有较大的施工场地，施工管理复杂［5］。

在桥位处地质条件及空间条件较好且连续梁跨数不多的情况下，采用此方法施工。

波兰华沙的一座立交桥为4幅2联（12×20.6＋16×20.6）m连续梁，全部采用拆装式落地支架现浇施工。

3.2移动模架法

移动模架法是利用施工设备在桥位上现浇来进行逐孔施工，周期循环，直到全部完成，多用于桥下通航或者桥下存在的既有交通不能中断的情况下。

此方法可免去大型运输和吊装设备，同时构件可在桥梁预制厂生产，桥梁整体性好，施工占地少，机械化程度高，能提高设备的利用率和生产率。

移动模架施工的缺点是施工跨径受一定限制，只适合修建60ｍ以内跨径的多跨长桥，同时，移动模架一次性投资较大，且属于专用设备，需要能多次周转使用，方可获得较好的经济效益［6］。

3.3悬臂浇筑法

悬臂浇筑法采用移动式挂篮作为主要施工机具，以桥墩为中心，对称向两侧逐段浇筑梁段混凝土，待混凝土达到要求强度后，张拉预应力束，再移动挂篮,进行下一节段的施工。

悬臂浇筑法具有结构整体性好、可以不受桥下地形条件限制等优点，大部分大跨预应力混凝土桥梁采用悬臂浇筑法施工。

孟加拉卡纳夫里三桥主桥为单索面4塔5跨（115＋3×200＋115）m预应力混凝土部分斜拉桥［7］，全长830m。

梁部采用薄壁带斜撑箱形断面,塔梁固结,塔墩分离。

3.4整孔预制拼装法

整孔预制拼装法多用于桥梁跨度变化不大且跨数相对较多的快速施工条件下，适用于简支梁或先简支后连续梁体，岸上多采用架桥机、水中多采用大型浮吊施工。

丹麦大贝尔特西桥是一座公铁并列的双向４车道公路桥和双线铁路桥，全长

6.6km，预制整孔节段按全桥中部每110m一节段共划分为51节段跨，边跨每85m一节段共划分为12个节段跨［8］，运输安装主要通过起吊能力6500t的“天鹅”号起重船完成。

3.5节段预制拼装法

当桥跨较大、工期较紧而无法采用大型浮吊或悬浇施工时，经过经济比较后往往采用节段预制拼装法施工。

在保证质量的前提下节段预制拼装施工可加快进度、节省成本，节段预制方法分为长线预制和短线预制2种。

孟加拉帕克西大桥主桥为（71.75＋15×109.5＋71.75）ｍ的17孔预应力钢混凝土变截面连续箱梁，箱梁每节段长2.0～4.25ｍ，全桥共有490个箱梁节段，采用长线台座分节段现场预制，重型汽车运输，架桥机平衡悬臂架设、胶拼联结的施工方法。

3.6转体施工法

转体施工法是异位现浇施工的延续，也就是在非桥梁设计轴线位置现浇完成后转体到桥轴线位置的一种施工方法，多用于桥下交通繁忙且不能中断的桥梁施工。

法国旺塔布朗（Ventabren）桥位于地中海高速铁路（TGV）线上，该桥为预应力混凝土曲线连续箱梁桥，全长1730ｍ，由两联连续梁及其中间1孔（842.5＋45＋845.5）ｍ简支梁组成，横跨高速公路

的两部分主梁平行于公路的两侧制作，后转体就位，转体重量约4000t［9］。

3.7顶推施工法

顶推施工法是预制拼装施工的延续，也就是在预制场完成节段梁的预制，在桥端设置１个拼装台组拼导梁及梁段，利用液压千斤顶将梁体顶推到设计位[10]。

该方法适用于水深、桥高的条件下施工以及高架道路施工。

在桥梁主梁为等截面梁等情况下，可省去大量施工脚手架。

采用该方法施工可不中断桥下现有交通，集中管理和指挥，减少高空作业，施工安全可靠，同时可以使用简单的设备建造

多跨长桥。

四、结束语

预应力混凝土连续梁桥在我国的发展与应用虽然只有二十余年历史,但如今在公路、城市道路和铁路建设中广泛采用。

目前我国无论在设计、施工、预应力材料和设备上都取得了很大进步和一定成就,然而与国际先进水平还存在差距。

今天,我们需要不断地总结经验、吸取教训,在设计理论、设计规范、预应力材料和施工技术上不断完善、不断发展、勇于创新。

相信通过大家共同努力,在二十一世纪一定能将我国预应力混凝土梁桥的设计、施工水平推向更新的高度。

参考文献

[1]范立础.预应力混凝土连续梁桥.人民交通出版社,1988年.

[2]李传习，邹桂生．法国米约高架桥———7塔斜拉桥的设计与施工[J].世界桥梁，2005,（4）:

18-20．

[3]F.Sakai,etal.ApplicationofConstructionControlSystemtoErectionof

StiffeningTrussGirderofRainbowBridge.ProceedingsofInternationalConferenceonBridgeinto21Century,HonKong,1994.

[4]范立础编著.预应力混凝土连续梁桥.北京:

人民交通出版社,1988.

[5范立础．桥梁工程[M]．北京：

人民交通出版社，2001．

[6]石兆斌，毛晓斌，杜春红．海上桥梁移动模架施工［J］公路，2006，（3）：

75－77．

[7]余本俊，谢红兵．孟加拉卡纳普里三桥主桥施工［J］．世界桥梁，2010，

（2）：

1-4．

[8]曹同来，沈锐利．丹麦大贝尔特西桥的施工［J］．国外公路，1998，（5）：

27－28．

[9]陈炳坤.法国旺塔布朗高速铁路桥［J］．国外桥梁，2000，

（1）：

17-18．

[10]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,1985年.

9

毕业设计（论文）开题报告

开题报告

开题报告

一、课题研究的目的和意义

纵观中国桥梁的发展史，预应力混凝土连续梁桥的产生，是中国桥梁史上的一个转折点，它的出现使得大跨径桥梁成为过去。

预应力混凝土连续梁桥,因为地形适应性强,设计、施工技术成熟,跨越能力大,造价合理,近年来被广泛采用。

它具有结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平稳舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等特点。

在预应力混凝土桥梁发展过程中,无论是城市立交桥、铁路桥或者公路桥,还是横跨江河、悬崖山谷的大桥,预应力混凝土梁桥都具有较大跨越能力的优势。

预应力混凝土连续梁桥一般采用变截面,其主要断面形式为箱型截面。

近20年,大跨度结构在工程中被日益广泛应用,预应力混凝土桥跨度逐渐增大,并且现已建成的预应力混凝土桥梁开裂现象严重。

究其纵向预应力损失原因,显然是理论计算时对波纹管逐节段拼接定位、平直度误差及局部漏浆等因素所引起的摩阻增大估计不足所致。

所以有关预应力损失研究越来越受人们所重视。

通过连续梁上部结构内力的计算,结合施工现场的应力测试及试验数据,对预应力长索应力损失问题进行研究。

大跨度预应力混凝土连续梁预应力损失计算包括很多方面。

本文仅针对预应力长索应力损失进行了研究,尤其是对大跨度预应力混凝土连续梁桥管道摩擦系数k做了试验研究,找出预应力损失的变化规律,从而提出相应的解决措施,为以后同类型桥梁的设计积累了经验。

在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：

（1）发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则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。

（2）在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续—刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。

（3）充分利用时间的时间价值，采用先简支后连续的施工方法，可以大大的加快工程的施工进度。

虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。

但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。

二、课题发展现状和前景展望

预应力混凝土连续梁桥已成为国内外土建工程最主要桥型之一,并且预应力技术已扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。

近二三十年来,我国预应力混凝土桥梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展。

我们可以从它的施工工艺以及建筑材料来探讨预应力混凝土连续梁桥发展现状及前景。

施工工艺:

预应力混凝土桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响桥梁的跨径，线型，截面形式等。

预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在40以内,且施工周期长,施工用料多。

60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。

悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短，速度快,特别对于多跨长联桥（跨度在100以内）是一种效率高而且经济的施工方法。

预应力连续梁的施工方法还有顶推法，移动模架法，逐孔架设法等。

钢材：

前使用的预应力钢材主要有高强钢丝，钢绞线及高强度粗钢筋三大类。

桥梁上使用的预应力钢材一直在朝着高强度，低松弛，大直径的方向发展。

为提高效率,近年来,材料强度有所增加,但在某些情况下,强度的增长是以降低材料的延性与韧性为代价的。

强度较高的预应力钢材,有时会增加氢的应力腐蚀的危险。

这些不利的特性应予以重视。

预应力技术从先张到后张的进步,为各种大跨预应力结构的发展开辟了道路。

预应力锚具与所锚固的预应力筋相对应,分为粗钢筋锚具，钢丝束锚具及钢绞线锚具3类。

近年来用于钢绞线锚固的群锚体系,被广泛采用。

随着质量地不断提高,其锚固性能也越来越好。

使用时可根据需要由多根钢绞线组成一束,整束张拉,国内目前已发展到1200。

大吨位预应力钢束的采用大大简化了后张拉工艺。

对于采用悬浇施工的桥梁,每一循环预应力束数可大大减少,且通过预应力束平弯使锚点位置在断面上的布置固定,大大节省了穿束，张拉，压浆等工序所用的时间,从而加快施工进度。

预应力混凝土结构抗震问题：

前国际混凝土结构工程界对预应力混凝土结构的抗震问题给予了重视。

预应力结构在地震区是能够应用的,和普通钢筋混凝土结构一样,需要的是合理的设计和施工。

采用竖向预应力加固普通钢筋混凝土结构可提高结构抗震性能。

采用竖向预应力的混凝土结构,可以提高结构抵抗水平荷载的能力,并在地震之后又能很快的复原。

在地震作用下,预制的预应力混凝土结构会发生屈服,产生塑性铰,提高整个结构的延性和耗能能力而避免损坏,因而具有良好抗震性能。

展望：

预应力混凝土连续梁桥凭借其受力特性以及跨越能力，成为桥梁工程中经常使用的桥型。

为了使我国的桥梁事业有一个质的提升，作为新一代国家人才的我们，必须恪尽职守，认真钻研，贡献出自己的一份力量。

三、设计的主要内容和要求

（一）主要内容

1、基本资料：

荷载等级：

公路-Ⅰ级；

桥梁宽度∶净—9（行车道）+2×1.5米（护栏）；双向横坡∶2.0%；

桥面标高：

桥梁跨径：

2、桥型方案比较：

至少推荐二种以上桥型方案比较（材料用量,施工方法,经济性）。

3、拟定推荐方案的结构尺寸。

4、上、下部结构设计计算。

5、强度、刚度、稳定性计算。

6、施工方案设计。

7、绘制施工图（桥型整体布置图,结构一般构造图,配筋图）。

8、专业文献翻译,成果汇总,中英文摘要。

（二）设计要求

1、掌握大中桥施工图设计的内容、方法、步骤；

2、学习科研论文的撰写，进行专题研究，了解专业动态；

3、培养精心设计，认真负责，严谨的工作作风；

4、设计思想正确，计算无误，设计文件工整，语句通顺，表达清楚，图纸整洁，布局合理；

5、正确地运用所学理论知识解决工程实际问题，培养和训练分析问题解决问题的能力。

四、课题设计思路、方法和步骤

设计思路：

熟悉基本资料——拟订推荐桥型尺寸——比选桥型方案——上、下部结构设计计算——强度、刚度和稳定性验算——施工方法设计

1．比选方案的主要标准：

桥梁方案比选有四项主要标准：

安全，材料，功能，经济，其中以安全与经济为重。

至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。

2．方案类别

（1）预应力混凝土箱型连续梁桥

图1

（2）拱桥

图2

3．方案比选

方案比选表

方案类别

比

较

项目

预应力混凝土箱型连续梁桥

拱桥

工艺技术要求

技术先进，工艺要求严格。

需要用大量吊装设备，占用施工场地大。

技术成熟，工艺要求严格。

不需要大量吊装设备。

经济性

造价及钢材耗用较高，其他各项最省。

造价低，耗用钢材少，但石料、水泥、劳动力消耗均为多。

美观性

美观

美观

适用性

中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径40～8Om，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥。

地基条件好的山区，可就地取材，因地制宜发挥拱桥自身优势。

较大跨径桥梁的竞争方案，在80~200m的跨径范围，拱桥方案时颇具有竞争力的。

使用效果

属于超静定结构，受力较好。

桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护也容易。

自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基条件要求高。

本地段为非通航地段，且地质条件较好，经综合比较后最终以结构刚度大、行车平顺舒适、伸缩缝少、外形美观、养护简单的预应力混凝土连续箱梁桥作为最佳设计方案。

4、设计步骤和程序：

1.熟悉、准备资料、方案比较、拟定推荐方案的结构尺寸----------------------------1.5周

2.推荐方案上部结构设计计算验---------------------------------------------------------------4周

3.下部结构设计计算验算----------------------------------------------------------------------1.5周

4.中间答辩检查----------------------------------------------------------------------------------0.5周

5.绘制施工图-------------------------------------------------------------------------------------2.5周

6.专业文献翻译------------------------------------------------------------------------------------1周

7.整理资料，汇总成果、准备答辩------------------------------------------------------------1周

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日