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1、毕业设计(论文)开题报告题目：岳阳洞庭湖二桥引桥第6联施工图设计 课 题 类 别： 设计 论文学 生 姓 名： 文 韬学 号： 201118020114班 级： 桥2011-卓越班专业（全称）：土木工程专业（桥梁工程方向）指 导 教 师： 张玉平 董创文2015年3月一、本课题设计（研究）的目的：（1）通过毕业设计系统地巩固基本理论知识和专业知识，能综合运用所学课程自主创新，培养我们独立分析问题和解决问题的能力；（2）通过桥梁毕业设计，让我们灵活地运用所学的课程知识，系统地训练和分析，以便掌握桥梁的基本理论，基本知识，基本的计算方法；（3）通过桥梁毕业设计，不断提高计算、绘图、查阅文献（包括外
2、文文献）、使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能，了解生产设计的主要内容和要求，掌握设计原则、设计方法、设计步骤；（4）通过桥梁毕业设计，系统地掌握WORD、CAD、桥梁电算等程序的基本技能，并且可以熟练的运用；（5）树立正确的设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、用于创新的作风，为桥梁建设事业服务。（6）掌握设计原则、设计方法、步骤，提高计算、绘图、查阅文献、使用桥梁规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能，从而深入了解公路预应力混凝土桥梁在桥式方案比选、结构计算及施工架设等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容和要求，为我们毕业后从事桥梁技术工作打好基础
3、；二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）及比选方案： （一）.设计现状和发展趋势 桥梁在现今社会的建筑工程上有着举足轻重的地位，随着科学技术的进步和经济社会文化水平的提高，人们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，亦或是建筑美学方面，均已跻身世界先进行列。桥梁有许多种不同风格，但我们专业上按照受力体系把桥梁分为梁式桥、拱式桥、刚构桥、悬索桥和斜拉桥。1. 梁式桥梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力（恒载和活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构相比，梁桥内产生的弯矩最大，通常需用抗弯、抗拉
4、能力强的材料来建造。对于中、小跨径桥梁，目前在公路上应用最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁桥，施工方法有预制装配和现浇两种，这种梁桥的结构简单，施工方便，简支梁对地基承载力的要求也不高（1）简支T型梁 T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到5Om跨径（带马蹄形而未加宽的T型截面适用跨径在30m以内，底部加宽的T型截面适用跨径在30-50m以内的预应力混凝土桥梁），都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行
5、车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。（2）连续箱形梁桥等截面箱形连续梁桥的适用跨径以40-60m为宜，当主跨跨径接近或大于70m时，宜采用变截面连续梁桥。另外截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。箱梁截面有单箱单室、单箱双室及双箱单室，早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，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
6、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、天津市永定新河华北桥、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。（3）悬臂梁桥悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂，使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的卸载作用，与简支梁相比较，它可以减小跨内主梁高度和降低材料用量，是比较经济的；同时悬臂梁桥一般为静定结构，可在地基较差的条件下使用。与连续梁相比，跨中要增加悬臂与挂梁间的牛腿、伸缩缝构造，在使用时，行车又不及连续梁平顺，除了是静定结构这个特点外，别的优点不多，因而较少被采用。目前国内箱型薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最
7、大跨径为55m，国外一般在7080m以下，预应力混凝土悬臂梁桥世界上最大跨径为150m，一般亦在100m以下。悬臂梁桥一般采用悬臂法施工，包括悬臂浇筑和悬臂拼装两类，施工时应采取措施使墩梁临时固结，因此在施工中应进行结构体系转换，此种方法施工速度快，可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下交通。2. 拱式桥拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋（拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋）。拱结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。同时，根据作用力和反作用力原理，墩台向拱圈（或拱肋）提供一对水平反力将大大抵消在拱圈（或拱肋）内由荷载所引起的弯矩。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力和变形都要小得多，
8、鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常采用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土来建造。拱桥是一种古老的桥型，在古代多以石拱桥为主，跨径多数较小。近代以来，随着新技术，新材料的发展，混凝土拱桥采用悬臂浇筑法、转体施工法以及劲性钢管混凝土拱架等措施，使这种古老桥型重新进入大跨度桥梁方案的竞争行列。在中小跨径方面，由于混凝土拱桥省料，施工技术要求不高，能充分发挥混凝土受压性能好等优点，因此造价低廉。在我国有良好地基条件的山区、丘陵地区等均得到广泛采用。但是，由于拱桥的拱脚有较大的水平推力，它对温度变化及地基变形特别敏感，所产生的瞬时内力往往成为控制设计的关键，因此一些跨越河流的桥梁，其应用往往受到限制；而连
9、续梁桥正好避免了拱桥的这一特点，如果能将拱桥与连续梁桥结合起来，充分利用这两种桥型的优点，势必达到良好的效果。因此近年来提出了一系列拱梁组合式桥梁，以梁式桥为外部条件拱的水平推力由水平预应力束承担，避免了传统混凝土拱桥建造所承担的风险。拱梁组合式桥梁使梁与拱在受力方面的优点得以充分发挥，呈现出优良、稳定的经济指标与美观的外形，因而是一种具有很大潜力的桥梁结构形式。3. 刚构桥刚构桥的主要承重结构是梁（或板）与立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连结处具有很大的刚性，以承担负弯矩的作用。在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，但弯矩值较同跨径的简支梁小，梁内还有轴压力，因
10、而其受力状态介于梁桥和拱桥之间，刚架桥跨中的建筑高度可做到很小。但普通钢筋混凝土修建的刚架桥在梁柱刚结处较易产生裂缝，需在该处多配钢筋。刚架桥一般均需承受正负弯矩的交替作用，横截面宜采用箱形截面，连续刚构桥主梁受力与连续梁相近，横截面形式与尺寸也与连续梁基本相同。（1）T型刚构在国内已建成的T型刚构桥已达数百座之多，不论在设计方面还是在施工、监理方面，都有着不错的经验，但在长期的施工和使用过程中，这种桥型的致命缺点却日益突出：腹板出现主拉应力裂缝、跨中普遍出现下挠现象、跨中底板出现裂缝等。因此，在更加完美的设计方法出现之前，这种桥梁基本不再被修建了，我们也不会考虑这种桥型。（2）连续刚构桥连续
11、刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，在国内已建成的大跨径桥梁中占了绝大部分。一般采用变截面箱梁，它可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系，一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝
12、土桥时，优先考虑这种桥型。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。近年来，我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥，如广东洛溪大桥，主孔180m；湖北黄石长江大桥，主孔245m；广东虎门大桥辅航道桥，主孔270m。4. 悬索桥悬索桥（也称吊桥）是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构，在桥面系竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中，为了承受巨大的缆索拉力，锚碇结构需做的很大（重力式锚碇），或者依靠天然完整的岩体来承受水平拉力（隧道式锚碇），缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力，因而悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。现代悬索桥广泛采用高强度
13、的钢丝成股编制形成钢缆，以充分发挥其优良的抗拉性能。悬索桥的承载系统包括缆索、塔柱和锚碇三部分，因此结构自重较轻，能够跨越任何其他桥型无法达到的特大跨度，悬索桥的另一特点是，受力简单明了，成卷的钢缆易于运输，在将缆索架设完成后，便形成了一个强大的结构支承系统，施工过程中的风险相对较小。在所有桥梁体系中，悬索桥的刚度最小，属柔性结构，在车辆荷载作用下，悬索桥将产生较大的变形，例如跨度1000m的悬索桥，在车辆荷载作用下，L/4区域的最大挠度可达3m左右。另外，悬索桥风致振动及稳定性在设计和施工中也需予特别的重视。悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，甚至可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型，虽说目前斜
14、拉桥的最大主跨径达到了1104m，但它与动辄上千米的悬索桥还是不能比。目前世界最大的悬索桥是日本于1998年建成的明石海峡大桥，主跨达1991m，是世界桥梁史上的一座丰碑。中国的西堠门大桥屈居第二，主跨为1650m。5 斜拉桥斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成。它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱，在通过塔柱基础传至地基，塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件，斜拉桥属于高次超静定结构，主梁所受弯矩大小与斜拉索
15、的初张力密切相关，存在着一定最优的索力分布，使主梁在各种受力状态下的弯矩（或应力）最小。斜拉桥是全世界大跨径桥梁中比较常见的一种形式，目前中国比较出名的斜拉桥有湖北荆州长江大桥，主跨500m；南京长江二桥，主跨628m；苏通长江大桥，主跨1088m，建成于2008年，是当时世界上最大跨径的斜拉桥。而现在世界最大的斜拉桥是2012年开通的俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡大桥，它的主跨径是1104m。未来的桥梁必将向更大、更上的方向发展，但同时也将更加注重桥梁美学及环境保护。新中国的桥梁建设水平取得了突飞猛进的发展，公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载、高时速方向发展。（二） .方案比选临岳高速岳阳洞庭湖大桥
16、是临岳高速的控制性工程，桥位位于洞庭湖入长江交汇口处岳阳市七里山，东起岳阳，西接君山。本桥段位于洞庭湖大桥第14合同段君山滩地引桥第6联，总长200m，路基宽度33.5m。下图1为本桥段地质条件图：根据前面介绍的桥梁发展趋势和本桥的地质条件以及跨径为200m等条件，可以排除拱桥、悬索桥和斜拉桥等桥型，由此我设计了3种方案：简支T梁桥、连续箱梁桥及连续刚构桥。图1.本桥地质条件图方案一：（540=200）m预应力混凝土简支T梁桥简支T形梁桥是使用最为普遍的结构形式，一般适用于50m跨径之内的中、小型桥上，其优点是制造简单、整体性好、接头也方便。缺点是有伸缩缝，影响行车舒适度，抗震性能较弱等。主梁
17、选用5片T梁，共设6道横隔板，两侧分别设置0.5m的防撞护栏。图2.预应力混凝土简支T梁桥方案二：（450=200）m预应力混凝土等截面连续箱梁桥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的发展。本桥采用450m的等截面连续箱梁桥，横断面形式为双幅双箱单室。图3.预应力混凝土连续箱梁桥方案三：（55+90+55=200）m预应力混凝土连续刚构桥连续刚构桥的主梁保持连续，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平稳的优点，又保持了T构不须设大吨位支座的优点。梁体连续，墩、梁、基础三者固结为一个整体共同受力，由活载引起的跨中正弯矩较连续梁要小，因而可以降低跨中区域的梁
18、高，并使恒载内力进一步降低。因此 ，连续刚构桥的主跨径可以比连续梁桥的设计大一些。本桥横截面采用双幅双箱单室截面。桥墩采用竖直双肢薄壁墩，可减小主梁在墩顶截面处的尺寸，增加桥梁美感。图4.预应力混凝土连续刚构桥方案比选表方案设计方案一简支T梁桥设计方案二连续箱梁桥设计方案三连续刚构桥跨径540=200m450=200m55+90+55=200m截面形式T型截面双幅双箱单室双幅双箱单室技术方面成熟成熟成熟适用性各梁受力相对独立，避免超静定梁的复杂问题，行车较舒适。箱形截面抗扭刚度大，可以保证其强度和稳定性，有效的承担正负弯矩，桥梁的结构刚度大，变形小，行车平稳舒适。适用于大跨高墩的结构，桥墩纵向
19、刚度较小，主梁保持连续，延续了连续梁无伸缩缝，行车舒适的优点。美观性构造简单，线条简洁全桥线条简洁明快，与周围环境协调好，桥型美观全桥线性流畅，墩梁固结，大跨高墩，气势宏伟施工难易等跨径布置，细部尺寸相同，可以重复利用模板预制，施工较为方便。施工工艺成熟，技术可靠，具有良好的耐久性及抗风、抗震性能。采用悬臂浇筑施工，以移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，对称的向两岸利用挂篮浇筑节段的混凝土。经济性等截面形式能大量节约模板，加快建桥进度，简易经济，结构受力更合理，减轻结构自重，节约建造成本。无需支座，节省大型制作费用，无需大型设备，降低了施工成本，使用的材料较为普通。成本养护费用也少。结论
20、：通过上表适用性、美观性、施工难易、经济性等方面的综合比较，方案一简支T梁桥因为有伸缩缝，影响行车舒适感，而方案三连续刚构桥虽然本人比较喜欢墩梁固结和双塔薄壁的样式，但设计难度过高，本人难以驾驭，因此我选择方案二：（450=200）m预应力混凝土等截面连续箱梁桥。三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究途径）：1.重点：(1)方案比选，确定最优方案；(2)选取计算简图，进行结构内力计算；(3)配筋设计计算；(4)强度、刚度、稳定性计算；(5)施工图绘制。2.难点：(1) 正确选取计算简图，利用电算进行结构内力计算。(2)配筋设计计算及复核。3.研究途径：(1) 广泛查阅文献资料；(2)
21、 充分利用网络资源查阅相关内容；(3) 利用桥梁电算程序处理很分析数据；(4) 学习诸如桥梁博士等专业软件进行设计计算；(5) 请教老师，帮助解决疑难问题。四、设计（研究）进度计划：毕业设计(论文)工作任务工作进度日程安排1.结合毕业实习熟悉准备资料,方案比较,拟定推荐方案的结构尺寸,交方案比选(开题)报告和图纸第14周2.专业文献翻译、推荐方案上部结构设计计算，电算第48周3.配筋计算第89周4.强度、刚度、稳定性盐酸，进行中期检查第910周5.绘制上部结构施工图第1013周6.下部结构计算，并绘制下部结构施工图第1415周7.专题小结（部分同学完成）第15周8. 整理、修改资料，汇总成果，
22、准备答辩第16周9.答辩第17周10.提交成果第17周五、参考文献：1 JTGB01-2014，公路工程技术标准S.北京：人民交通出版社，2014.2 JTGD62-2004，公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范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 JTGD63-2007.公路桥涵低级与基础设计规范S. 北京：人民交通出版社，2007.5 邵旭东.桥梁工程M. 北京：人民交通出版社，2007.6 范立础，顾安邦.桥梁工程（上、下册）（土木工程专业用）M. 北京：人民交通出版社，2002.7 姚玲森.桥梁工程（公
23、路与城市道路工程专业用）M. 北京：人民交通出版社，2009.8 颜东煌，田仲初，李学文.桥梁结构电算程序设计M.北京：湖南大学出版社，2002.9 李传习，夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论M. 北京：人民交通出版社，2002.10 周念先.桥梁方案比选M. 北京：人民交通出版社，1997.11 王文涛.刚构连续组合梁桥M. 北京：人民交通出版社，1995.12 范立础.预应力混凝土连续梁桥M. 北京：人民交通出版社，1999.13 林元培.斜拉桥M. 北京：人民交通出版社，2006.14 陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工M. 北京：人民交通出版社，199915 严国敏.现代悬索桥M. 北京：人
24、民交通出版社，200216 邵旭东.桥梁设计百问M. 北京：人民交通出版社，2003.17 叶见曙.结构设计原理（第二版）M. 北京：人民交通出版社，2005.18 陈忠延.土木工程专业毕业设计指南（桥梁工程专业）M. 北京：人民交通出版社，2002.19 Wei-xin Ren，Hong Hao，Xin-Qun Zhu. Structuaral Condition Assessment Monitoring and ImprovementM.Beijing: Science Press，2007.20 American society of civil engineers.Journal os Structural EngineeringJ. American:2010:July.21 易建国.桥梁计算实例集混凝土简支梁（板）桥M. 北京：人民交通出版社，1991.22 马尔立.公路桥梁墩台设计与施工M. 北京：人民交通出版社，1998.23 其他参考书：各类设计手册、施工手册和软件使用手册。24 中国期刊网上桥梁专业的期刊论文和硕博士论文。指导教师意见指导老师签名： 月 日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：月 日
