开题报告南淝河大桥连续梁设计方案.docx

1、开题报告南淝河大桥连续梁设计方案毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目 合肥市南淝河大桥设计（梁桥方案二） 学 院 名 称 土 木 与 水 利 工 程 学 院 专 业 （班 级） 土木工程 姓 名 （ 学 号 ） 指 导 教 师 系（教研室）负责人 一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）1、设计计算内容1）桥位及桥型选择2）桥梁总体布置3）桥梁上、下部结构设计4）选择墩、台及基础型式5）主要工程量估算，提供全桥造价的概算指标6）施工方案的选定2、设计计算说明书要求章节分明、文理通顺、字迹工整，既要有计算数据，又有分析论证，还应附有适当的插图及附表

2、，一般6090页。3、设计图纸要求图幅整洁、美观，尺寸标注齐全，符合制图标注，图纸应反映所有上述设计成果，一般810张。4、基本要求毕业设计是教学计划中最后一个综合性、创造性的教学实践环节，是实现培养目标的关键阶段。要求每位同学：1）刻苦钻研，勇于创新，独立完成毕业设计任务书所规定的全部内容。2）严格遵守纪律，在指定教室进行毕业设计。因事因病离岗，应事先请假，否则作为旷课处理。3）毕业设计成果必须符合规范化要求（见附件一）。4）毕业设计应提交以下成果：a)比选方案图（至少二个）b)选定方案施工图一套c)详细计算说明书一本。5）毕业设计完成后，每位同学都要参加答辩。二、应收集的资料及主要参考文献

3、1、设计规范1）公路工程技术标准（JTG B01-2003）. 人民交通出版社，2003.2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）. 人民交通出版社，2004.3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）. 人民交通出版社，2004.4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D612005）.人民交通出版社，2005.5）公路桥梁抗震设计细则（JTG D632007）6）冷轧带肋钢筋（GB 137882008）7）预应力混凝土用钢绞线（GB/T 52242003）8）公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTG/T B07012006）9）公路交通安全设计规范

4、（JTG D812006）10）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 02586）11）城市桥梁养护技术规范（CJJ992003 J2812003）12）内河通航标准（GB501392004）13）公路斜拉桥设计细则（JTGT D65012007）14）公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60012004）2、参考书1）桥梁工程教材2）结构设计原理教材3）路基路面工程教材4）公路勘测设计教材5）公路桥涵设计手册拱桥（上、下），梁桥（上、下），墩台与基础，人民交通出版社1994. 6）连续梁桥3、参考图集1）公路桥涵设计标准图； 2）工程设计参考方案图（见附图）。三、毕业设计（论文）进度计划起

5、 迄 日 期工 作 内 容备 注第三周第五周第六周第七周第八周第十一周第十二周第十三周第十四周第十五周第十六周完成收集资料，实习结束完成开题报告、方案论证，英文翻译完成设计方案与比选方案初步草图，设计方案确定 桥梁上下部结构设计、计算桥梁结构施工图绘制施工方案拟定，主要工程量估算，提供全桥造价的概算指标，整理计算说明书毕业设计答辩比较方案至少二个附程序计算和数据文件与结果文件至少810张图四、设计资料（一）工程背景（概况）： 本项目位于规划中的环巢湖道路跨南淝河处，是滨湖新区、巢湖之间连接的重要通道，它的 建设对于“合肥经济圈”环湖路发展以及合肥滨湖新城具有重要意义。（二）技术标准（1）道路等

6、级：公路级（2）计算行车速度：60km/h（3）设计荷载： 汽车：公路-级，人群：2.5kN/m（4）桥梁设计基准期：100年（5）桥面宽度布置为： 主桥：全宽20米，半幅布置：0.25米（护栏）+2米（人行道）+7.5米（机动车道）+0.25 米（黄线分隔带）；（6）环境类别：除桩基础采用类环境外，其余均采用类环境；（7）桥面铺装：10cm C40防水混凝土+防水层+10cm沥青混凝土（8）防洪等级：河道内采用300年一遇洪水位12.61米（即规划大堤堤顶高程），河道外引桥采用百年一遇洪水位10.85米；（9）通航标准： 航道等级：限制性航道级 通航净空：通航净宽60米，净高：8米； 通航水

7、位：10.62米（20年一遇） 最低通航水位：5.4米（98%保证率）（10）地震基本烈度7度，地震动峰值加速度0.1g，本桥按8度设防；（11）高程系统：黄海高程基准（地形图中标高为吴淞高程系统与黄海高程系统高程差常数-1.888米）；坐标系统：北京54坐标系统，中央子午线117度；（三）气象水文1.气候桥位区气候属于亚热带湿润气候区，冬冷夏热，春秋温和，季节变化显著。区内年平均气温15C，极端最高温度41.0C（1959年8月26日），极端最低温度-20C（1955年1月6日）；多年平均降雨量989.3mm，降水在全年中分配不均。58月降水量较大，约占全年降水量的5560%，1112月降水

8、量最少。多年平均蒸发量1459.44mm，68月蒸发量最强，122月蒸发量最弱。 桥位区内降水具有降水量较大， 降水延续时间长，短时间降水强度大等特征。本区暴雨和夏季高温炎热气候对公路建设和营运带来不利影响。2.河流流域情况 南淝河古称施水，源于江淮分水岭大潜山余脉长岗（地面高程72米）南麓。东南向流，至夏大郢进入董铺水库，于大杨店南出库后，穿亳州路桥，经合肥市区左纳四里河、板桥河来水，穿屯溪路桥至河上口左纳二十埠河来水，至三汊河左纳店埠河来水，折西南流，于施口注入巢湖，全长70公里，流域面积1464平方公里。桥址处常年平均枯水位为6.31米。设计中采用7.31米为施工水位。3.航运、航道 桥

9、址处南淝河河道，航道等级为限制性航道级（高8米，宽60米），河底标高3.5米。底宽45米，设计边坡1：3.本桥在桥跨布置，承台标高的设置上均充分考虑了通航要求。 船舶撞击力为：横桥向800KN、顺桥向650KN.（四）工程地质（1）地质构造 桥位区位于我国东部一个颇为特殊的构造部位，从结构上看，处于新华夏第二隆起带和秦岭 纬向构造带，淮阳山字形东翼前弧的复合部位；从组成看处于华北、扬子两个地史发展特点不同的地块交接部位。本区包括滁巢隆起的南段，淮阳地盾的北缘及合肥凹陷的东南部分。（2）地层 桥位区地层属于华北地层区鲁西地层分区的长丰小区，地层较为简单，构成基底最古老的为太古界霍邱群，其上为巨厚

10、的第三系覆盖。由于进入第四纪晚更新世以后，区内接受沉积为主，致使工程区内大部分为第四系全新统所覆盖。 本次钻探所揭露上覆地层为第四系全新统冲击层（Q4a1），岩性主要为流塑软塑状态软土，可塑硬塑状态粉质粘土、粘土，稍密密实状态粉土，松散中密状态粉细砂和中粗砂层。下层基岩大部分隐伏于地表以下，岩性主要为第三系定远群（Eldn）泥质粉砂层。（3）断裂 区内主要断裂有：肥中断裂、六安合肥断裂、肥西韩摆渡断裂、合肥千人桥隐伏断裂、西山驿白石山断裂、清水涧塔子山断裂及古河散兵断裂。 桥位附近无断裂经过，区域构造稳定性良好。（4）地震 本区属于地震中等活动区。有史记载以来，区内发生5.0级的地震有三次，据

11、2001年8月1日实施的中华人民共和国国家标准中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本场地地震峰值加速度分区属于0.10g（相当于原地震基本烈度度），对应抗震设防烈度7度。本桥按8度设防。（五）主要材料混凝土标号采用部位C50混凝土主梁、主塔C40混凝土桥墩、台盖梁；敦柱C30混凝土桥墩、台承台、系梁C30水下混凝土桥墩桩基1.混凝土 混凝土技术标准应符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）以及公路桥梁施工技术规范（JTJ0412000）的规定。2钢筋 采用R235、HRB335、HRB400级钢筋及钢筋焊接网，其技术标准应分别符合钢筋混凝土热轧光圆

12、钢筋（GB1499.12008）、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB1499.22007）、钢筋混凝土用焊接钢筋网（YB/T0761997）的规定。3预应力钢绞线 预应力钢绞线应符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T52242003）的规定，单根钢绞线直径为15.2mm，公称面积=140，标准强度=1860MPa，弹性模量Ep=1.951MPa。4斜拉索 斜拉索采用高强度低松弛镀锌钢绞线，钢绞线的标准强度=1860MPa，弹性模量Ep=1.951MPa；斜拉索在主塔内通过矩形鞍座来实现在其塔内锚固，为实现单根更换斜拉索内钢绞线目的。锚具必须采用与钢绞线对应厂家配套产品，斜拉索张拉端在主梁内。5其它 所

13、有材料必须具有国家技术质量监督部门确认的产品质量认证，出厂合格证明。钢材焊接应采用符合要求的焊条或焊丝。支座预埋钢板采用Q235C钢板，应符合碳素结构钢（GB/T7002006）的规定。支座采用球形钢支座，建议优先采用减震型球形钢支座，应符合球形支座技术条件（GB/T179552000）的规定，同时应满足设计有关要求，伸缩装置应符合公路桥梁伸缩装置行业标准，防水层应采用可靠的高性能防水材料。（六）附件（图）（1）、南淝河大桥桥位平面图（2）、南淝河大桥桥位地质纵断面图（3）、南淝河大桥总体布置图 开 题 报 告 （该表格由学生独立完成)建议填写以下内容：1.简述课题的作用、意义，在国内外的研究

14、现状和发展趋势，尚待研究的问题。2.重点介绍完成任务的可能思路和方案；3.需要的主要仪器和设备等；4.主要参考文献。一、本课题作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题1、本课题的作用和意义两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨可以增大。连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构，预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式，它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒

15、适等优点，在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。而横张预应力混凝土技术在T型梁、箱型梁、空心板桥三座常规跨径简支梁桥中的应用，取得了明显的技术经济效益。为拓宽横张预应力技术的应用范围，将其应用到更大跨度的连续梁桥中就显得尤为必要了。主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样，可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将35孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混

16、凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。此外，连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此，连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。连续梁桥的具体特点与施工原则表现为：（1）整体性好、结构刚度大、变形小、抗震性能好等优点，尤其在使用上，主梁变形挠曲线平缓、桥面伸缩缝少、行车舒适。（2）连续梁桥由若干梁跨（通常为38跨）组成一联，每联两端设置伸缩装置，整座桥梁可由一联或多联组成。每联跨数的增加对结构受力和行车有利，但会增加桥梁设计和施工的难度

17、，对伸缩装置也提出了更高的要求。（3） 结构分跨原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求。 等跨布置中小跨度连续梁。 不等跨布置大部分大跨度连续梁，边跨为0.50.8中跨。 截面变化（梁高选择）：连续梁桥按截面变化可分为等截面连续梁和变截面连续梁。等高度梁中小跨径连续梁，一般跨径在5060米以下。如主跨45m，全长2070m的厦门高集海峡大桥（下左图）。 变高度梁大跨径连续梁，100米以上，90%为变高度连续梁。如富阳富春江桥，其跨中梁高2.3m，支承处梁高5m。 （4）预应力混凝土连续梁可选用的横截面形式较多，一般应根据桥梁的跨度、宽度、梁高、支承体系、施工方法等确定。板（肋）式截面：构

18、造简单，施工方便，适用于中小跨度的连续梁桥。其中板式截面多采用现浇施工法，肋式截面常采用预制架设施工。箱形截面：具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土梁桥的主要截面形式。适合于节段施工。顶板一般采用等厚度，主要由横向抗弯控制。 底板一般设计成变厚度，跨中薄，靠近支点处加厚。 腹板承受剪应力，跨中薄，支点处较宽。 横隔板在支点截面设置，目前的趋势是少设或不设中间横隔板。（5）连续梁桥中预应力钢筋的分类，大致有以下几种：按力筋布置的走向，可分为纵向力筋（主筋）、横向力筋、竖向力筋。按位置可分为顶板筋、底板筋、腹板筋等。按其形状可分为直筋、弯筋。按其受力特性可分为正弯矩筋、负弯矩筋、抗剪筋。按其使

19、用时间长短，可分为永久性筋、临时筋。按其布置在混凝土体内或体外，分为体内筋、体外筋。纵向力筋的布置： 小跨度等截面连续梁桥，采用现浇施工的，纵向力筋采用连续配筋（左图），在支点附近由负弯矩转向正弯矩区。大跨度变截面连续梁桥常采用分段配筋。悬臂施工阶段以负弯矩筋为主（直筋、）。梁段合龙后，各跨跨中底板张拉正弯矩筋，部分上弯。横向和竖向布筋：顶板配制横向钢筋或横向预应力钢筋（钢铰线）加强横向联系，增加悬臂板抗弯能力。 腹板布置竖向预应力钢筋，提高截面抗剪能力。2、在国内外的研究现状和发展趋势国内外现状：连续梁适用范围很广，从中小跨径到特大跨径，中小跨径时往往采用搭架浇筑，或先简支、后连续。对大跨径

20、梁桥，随着交通运输的迅速发展，要求行车平顺舒适，多伸缩缝的T构已不能满足要求，于是连续梁得到了迅速的发展。用顶推法施工时，一般限于等截面连续梁。悬臂施工时，往往采用变截面，梁墩临时固结，合拢后将梁墩连续改为支座，转换体系而成连续梁。大跨径连续梁一般采用箱形截面，可以多跨连续，英国Orwell 桥，全长1288m，均连续。连续梁行车平顺，但需临时固结梁墩和转换结构体系，同时需大吨位的盆式橡胶支座，养护工作量大。国外最大的连续梁，为跨径260m的挪威Varodd-2桥，我国则为跨径165m的南京长江二桥北汊大桥和宿淮高速京杭运河大桥。变截面连续梁的高跨比，跨中一般为1/301/50，支点处为1/1

21、51/20，边跨与中跨的比值一般为0.60.8。由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨径预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；60年代中期在德国莱茵河建成的本多夫（Bendorf）桥，采用了悬臂浇筑法。随着悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法的不断改进、完善和推广应用，在跨度为40200米范围内的桥梁中，连续梁桥逐步占据了主要地位。主跨大于100m的国外预应力混凝土连续梁的建造情况。其中突出桥例，如联邦德国科娇塔尔(Kochertal)桥，桥墩高183m的高架多跨连续梁桥，跨径布置为81十7 x138+81m，桥面宽31m，仅用8.6-宽单箱

22、截面，箱外挑出长悬臂，每隔7.66-有一斜撑支承悬臂桥面板。另一个桥例为英国的奥韦尔(Orwell)桥，总长1286-，主跨为190-的18跨连续梁(46+5x59+72+106+190+106+72+6x59+46m)。它说明了连续梁的连续长跨已超过1000m，它对行车非常有利。在70年代至80年代间，对二百余座主跨大于100-的预应力混凝土梁式桥作过统计，连续梁占总数的50%。目前，无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其独特的优势，成为优胜方案我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有40多年的历史，比欧洲起步晚，但近对年来发展迅速，在

23、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。近20年来，我国已建成的具有代表意义的连续梁桥有跨径90m的哈尔滨松花江大桥、跨径120m的湖南常德沅水大桥、主跨125m的宜昌乐天溪桥、跨径154m的云南六库怒江大桥等。下表是我国目前建成的部分主要大跨径预应力混凝土连续梁桥。我国已建成的部分主要大跨径混凝土连续梁桥序号桥名主桥跨径（m）桥址1南京长江二桥北汊桥90+165*3+90江苏2六库怒江大桥85+154+85云南3黄浦江奉浦大桥85+125*3+85上海4常德阮水大桥84+120*3+8

24、4湖南5东明黄河公路大桥75+120*7+75山东6风陵渡黄河大桥87*5+87+114*7+87山西7沙洋汉江大桥63+111*6+63湖北8珠江三桥80+110+80广东9宜城汉江公路大桥55+100*4+55湖北10松花江大桥59+90*7+59黑龙江梁桥世界排名（截止2009）序号桥名主跨跨径建成时间所在地1石板坡长江大桥330m2006年中国重庆2斯道玛大桥301m1998年挪威3拉大森德大桥298m1998年挪威4虎门大桥辅航道桥270m1997年中国广东5巴拉圭河桥270m1979年巴拉圭6苏通长江大桥专用航道桥268m2008年中国江苏7红河大桥265m2003年中国云南8门道

25、桥260m1985年澳大利亚9瓦洛德二号桥260m1994年挪威10泸州长江大桥252m2000年中国四川发展趋势：1、混凝土连续梁和连续刚构桥有了快速发展。 交通运输的迅速发展，要求行车平顺舒适，多伸缩缝的T型刚构已经不能满足要求，因而连续梁和连续刚构得到了迅速发展。连续梁的不足之处是需用大吨位的盆式橡胶支座，养护工作量大。连续刚构的结构特点是梁保持连续，梁墩固结。既保持了连续梁行车平顺舒适的优点，又保持了T型刚构不设支座减少养护工作量的优点。2、预应力应用更加丰富和灵活 部分预应力在公路桥梁中得到较广泛的采用。不仅允许出现拉应力，而且允许在极端荷载时出现开裂。其优点是，可以避免全预应力时易

26、出现的沿钢束纵向开裂及拱度过大；刚度较全预应力为小，有利于抗震；并可充分利用钢筋骨架，减少钢束，节省用钢量。体外预应力得到了应用与发展。体外预应力早在本世界20年代末就开始应用，70年代后应用多了起来。体外配索，可以减小截面尺寸，减轻结构恒载，提高构件的施工质量；力筋的线型更适合设计要求，其更换维修也较方便。加固桥梁时用体外索更是方便。著名的美国Longkey桥，跨径36m，即是采用了体外索。大吨位预应力应用增加。现在不少桥梁中已采用每束500t的预应力索。预应力索一般平弯，锚固于箱梁腋上，可以减小板件的厚度，减轻自重，局部应力也易于解决。无粘结预应力得到了应用与发展。无粘结预应力在国外50年

27、代中期广泛用于建筑业，美国目前楼板中，99%采用现浇无粘结预应力。无粘结预应力结构施工方便，无需孔道压浆，修复容易，可以减小截面高度；荷载作用下应力幅度比有粘结的预应力小，有利于抗疲劳和耐久性能。双预应力，即除用预张拉预应力外，还采用了预压力筋，使梁的载面在预拉及预压力筋作用下工作。简支梁双预应力梁端部的局部应力较大，后来日本将预压力筋设在离端部一定距离的上缘预留槽中，而不是锚在梁端部，使局部应力问题趋于缓和。国外还较多应用预弯预应力梁。预弯预应力梁是在钢工字梁上，对称加两集中力，浇筑混凝土底板，卸除集中力，这样底板混凝土受到预压，然后再浇筑腹板和顶板混凝土。有的国家如日本已有浇筑好底板的梁体

28、作为商品供应。3、箱梁内力计算更切合实际 对于箱梁，必要时需考虑约束扭转、翘曲、畸度、剪滞的内力。由于剪滞的影响，箱梁顶底板在受弯情况下，其纵向应力是不均匀的，靠箱肋处大，横向跨中处小。配筋时要用有效宽度。目前已按试验结果，将纵向应力按多次抛物线分布，得出实用结果。箱梁温差应力的计算。箱梁由于架设方向及环境的不同，会承受不同的温差。温差应力必须考虑，在特定的情况下，温差应力很大，甚至超过荷载应力。因此，必须按照现场可能出现的温差，计算内力，加以组合，进行配筋。按施工步骤计算恒载内力。按结构的最终体系计算恒载内力，往往并不是实际的内力。必须按照施工顺序，逐阶段地进行计算，在计算中考虑混凝土龄期不

29、同的徐变收缩影响。这样，既得到了各施工阶段的控制内力，又得到了结构形成时的内力和将来的内力。4、施工方法丰富先进 近年来悬臂施工法中悬拼的应用有所增加。各节段间带有齿槛，涂环氧，使连接良好，并增大抗剪能力。可以缩短工期，特别是利用吊装能力大的浮吊时，可加大节段长度，则更能加快施工进度。国外悬拼最大的桥为跨径182.9m的澳CaptainCook桥。顶推施工法也处在不断发展过程，一开始是集中顶推，两则各用一个千斤顶推动，而且用竖向千斤顶以使水平千斤顶回程。以后发展成为多点顶推，使顶推力与摩阻力平衡，使顶推法可用于柔性墩，同时也不使用竖向千斤顶。在这以后，又有下列发展：(1)用环形滑道，不必喂氟板

30、。(2)支座设在梁上，不需顶推后重行设置。(3)拉索锚具可自动开启或闭锁。梁前进时锚定，千斤回程时自动开启。(4)在横向中央设一个滑道，避免两侧滑道时必须两侧同步，特别适用于平曲线梁的顶推。3、尚待研究的问题虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展，然而与国际先进水平仍存在一定差距。想要赶超国际先进水平，必须要解决好下面几个问题：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.充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指标也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应