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毕业设计(论文)开题报告题目：长滩桥施工图设计（基于全无缝理论连续刚构桥）课题类别：设计□论文□学生姓名：杨润来学号：200618030113班级：06级桥土一班专业（全称）：土木工程（桥梁方向）指导教师：刘小燕彭建新2010年3月长滩桥施工图设计是我的毕业设计题目。毕业设计是一个整合大学所学各学科专业知识的大熔炉，也是对本科四年所学的一次全面的查漏补缺。如果说四年的大学学习是我们在专业素质上日渐成熟的量变的话，那么毕业设计则是我们走向工程实践的质变。古语有云：工欲善其事必先利其器。自上学期末，指导老师下发设计相关基本资料始，我便利用平时课余时间搜集设计涉及的规范，查阅所需各类文献。同时，在寒假期间，亲自参与桥梁建设一线，了解各种施工方法优劣，研究建筑材料特性，以期对本学期的毕业设计有所帮助。特别是本学期开学初，在众老师的带领下，参与毕业实习过程中，我仔细地对参观的各类桥型的设计参数及适应条件结合长滩桥的具体桥位，有针对性的进行了思考，比较，总结。而整个桥型方案的雏形也随着毕业实习的进行，由模糊勾勒逐渐清晰成型。一、工程概况1.该桥桥下净空及桥面高程限定。桥下为宽71.65米南北走向河道，无通航要求。桥面高程与设计水位相差3.02～3.42m，扣除桥下净空0.5米，允许的建筑高度只有2.52～2.92m.这对桥梁的主梁高度就提出了严格的要求。全桥总长104.5m。可采用预应力装配式T梁简支梁桥，但跨径不宜过大，一般设置4～5跨。然而随着高等级公路的迅速发展，对行车平顺舒适提出了更高的要求。而具有伸缩缝多特点的简支梁桥因伸缩缝装置维护更换麻烦，行车不顺，导致桥头跳车现象而备受诟病。而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而得到了迅速发展。在近年来的中小跨径桥型设计中，备受业主方及设计方青睐。若采用三跨变截面连续箱梁桥，一方面墩柱截面的主梁高度须满足(1/16～1/18)l，而边跨与中跨比值一般取（0.5～0.7）。故主梁截面高度必不满足建筑高度要求。同时，因变截面连续梁桥适用于主跨跨径达到70m及以上，这势必造成边中跨比小于0.5，同时需要给边跨压重或设置能抵抗拉力的支座以消除端支点的负反力。给设计和施工带来诸多不便，增加工程施工难度及造价，得不偿失。因此，对于本次设计，应该寻求一种更加适用、经济、耐久的桥型。2.该桥位于湖北通城至湖南平江黄泥的公路上，作为湘鄂交界的又一交通要道，其对于两地的经济发展将起到推动作用。设计荷载为公路-1级。桥梁全宽12.5m，净宽11.5m，两侧各设50cm宽防撞护栏。严格的荷载等级和连接线路的重要性对桥梁的结构形式、行车舒适性、抗震性能提出特别要求。特别是随着近年区域经济的飞速发展，两地商贸往来密切，交通量的急剧扩大对桥梁的安全、耐久性能都提出了突出要求。这也是本次设计的要点。3.桥梁所在桥位处地质情况良好。最上面是1.08m左右的粗砂层。河道东侧受水流冲刷影响大，粗砂层下为强风化钙泥质粉沙岩。在设计的时候应尽量避免在此处设墩。其余地带均为弱风化钙泥质粉沙岩。若设置为嵌岩桩，宜深入岩层下3m以上。若设计成扩大基础，则宜嵌入岩层下不小于0.5m。河道旱季水流量十分细微，为桩基的施工带来了便利。二、方案设计通过查阅大量资料，综合各方因素，初步拟定如下两个方案。分别是3×33m三跨先简支后连续预应力混凝土连续T梁桥、27m+50m+27m三跨预应力等截面全无缝连续刚构桥。分别综述如下：（1）3×33m三跨先简支后连续预应力混凝土T梁桥方案。此桥型因其建设速度快、工期短、模板支架少等优点，在桥梁发展史上得到了广泛的应用，是国内外高等级公路上常见的桥型。T形截面的主梁形式受力明确，构造简单。等跨布置使得大规模的预置成为可能，减少了模板的费用及施工难度，从而直接降低了工程造价。同时，预应力的发展及T梁桥设计施工技术以及后期病害防治技术的成熟，让桥梁的耐久性得到了保证。另外，先简支后连续的体系转换在施工上相对易于完成，同时也提供了行车的舒适性。而相对于简支梁来说，减小了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝额的产生。相对于传统意义上的连续梁桥而言，却拥有地基要求不苛刻的优势。因此先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体系及连续体系的优点。下图为此方案桥型布置图及主梁截面图。图a方案一桥跨立面图图b方案一主梁截面图（2）27m+50m+27m三跨预应力等截面全无缝连续刚构桥。全桥连续，无一处伸缩缝，极好的解决了行车平顺的问题。墩梁固结，减小了跨中弯矩，提高了跨越能力。边中跨比取0.54，提高了主跨的结构刚度。中间两墩采用柔性墩，桥台采用桩柱式整体桥台，边跨与桥台固结，温度、徐变等引起的变形量则依靠桥台后的特殊构造和在一定范围内的路面变形来吸收。主梁截面采用等截面单箱单室截面，构造简单，受力明确，自重较轻。同时，在桥梁的横向及竖向分别施加预应力，提高承载能力，减小挠曲。全桥整洁，美观大方。但全无缝连续刚构桥因墩梁固结，而不能避免对地基要求较高的弊端。因此全桥均采用嵌岩桩。这在一定程度上增加了工程造价。如下为方案二桥型布置图及主梁截面形式图。图c方案二桥型布置立面图d方案二主梁截面三、方案比较如上桥型设计方案，均满足设计要求。现分别从经济、适用、美观、耐用、施工等方面进行比较。得出如下表格：表格一方案比较表桥型方案先简支后连续预应力混凝土T梁桥（方案一）预应力等截面全无缝连续刚构桥(方案二)经济性上部结构采用简明的T梁结构，易于预制安装，模板少，造价低；下部结构采用扩大基础，成本较低。后期维护较多，伸缩缝装置更换难度大而昂贵。上部结构为等截面单箱单室，施工简单，模板少造价低；下部结构因采用嵌岩桩，增加大部分费用。全桥全寿命成本相对较低适用受力明确，构造简单，适用于中小跨径及矮墩结构，对地基无特别要求。行车舒适性明显，构造受力相对复杂，适用于量大面广的中小桥，对地基要求较高。美观全桥简单明了，无新意。全桥整洁，美观大方耐用设计、施工、维护技术十分成熟，耐久性好，但后期维护频繁。桥台太后处理相关技术有待进一步研究，但已建桥型运营状况十分突出。施工上部结构采用预制吊装施工；下部结构采用人工开挖，施工难度小。上部结构采用满堂支架现浇，支架繁多；下部结构采用冲击钻钻孔，施工难度较大。表格二材料用量估算方案混凝土量(m3)普通钢筋使用量（kg）预应力筋用量(kg)方案一1452.96750002000方案二1853.303500010000综上分析所述，方案二虽然在先期投入较高，但后期维护较少，且适用我国快速发展的要求，具有不可替代的竞争优势。因此拟定方案二为本次设计的桥型。四、推荐桥型设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）我国预应力混凝土连续梁桥的建造在近20余年得到了广泛的发展，主要表现在：桥梁的跨越能力不断提高，连续梁桥的构造体系增多；所使用的建筑材料、锚具、支座及伸缩缝等都有新的发展：施工的技术和机具设备不断改进、更新等等。为此，连续梁桥已成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。连续梁桥在结构体系上主要分有：连续梁桥、连续刚构桥及刚构—连续组合梁桥等。连续刚构是墩梁固结的连续结构，它利用高墩的柔度来适应结构由预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移。其受力特点为梁与桥墩固结，上下结构协同受力，使得墩顶处箱梁截面的负弯矩减小，有利于减小梁高；桥墩高而柔，顺桥向抗推刚度小，能有效减小温度及混凝土收缩、徐变引发的次生内力；横向抗扭刚度大，能满足特大跨径桥梁的受力要求。著名的澳大利亚给特威桥，中桥260m，墩高40余米，采用双壁柔性墩；我国湖北黄石长江大桥为五跨一联的预应力混凝土连续钢构桥，中孔跨径245米，连续长度1060米，其结构设计与施工达到国际先进水平。近年来高速发展的桥梁建设事业，在传统桥梁设计理论日趋成熟的同时，各种新理论及施工工艺的层出不穷，也直接催生出了一些具有创新特点的桥型出现。其中，全无缝连续刚构桥就是在连续梁桥框架下诞生的一新型桥型。传统桥梁无论是斜拉桥体系还是梁桥体系，均须设置专门的伸缩缝装置以满足大变形量和行车平顺的问题。然而，全无缝连续刚构桥对温度引起的变形量则依靠桥台和台后的特殊构造和在一定范围内的路面变形来吸收。受此制约，该种桥型一般全全长以100m以内为宜。由于它省略掉了制作的伸缩缝装置的设置、维护以及更换的麻烦，同时又能解决桥头跳车的弊端，故这种桥型非常适合应用在量大面广的中、小跨径桥梁上。我国于2001年建成按全无缝理论设计的全无缝式连续刚构桥---广东省清远市四九桥。运营至今，桥面无明显裂缝，行车十分平顺，线性良好。其后在其他地方修建的如长沙城南路高架桥也取得了十分显著的效果。桥梁上部结构悬臂施工方法有：悬臂浇筑法、悬臂拼装法。悬臂浇筑法无须建立落地支架，无须大型起重与运输机具，主要设备是一对能行走的挂篮。悬拼与悬浇施工具有相同的优点，不同之处在于悬拼以吊机将预制好的梁段逐段拼装。此外还具备以下优点：①梁体的预制可与桥梁下部构造施工同时进行，平行作业缩短了建桥周期；②预制梁的混凝土龄期比悬浇法的长，从而减少了悬拼成梁后混凝土的收缩和徐变；③预制场或工厂化的梁段预制生产利于整体施工的质量控制。五、重点、难点及解决方案（1）重点：①成桥状态下的结构分析②预应力钢筋的配置③连续梁桥恒载状态下内力、位移的计算④结构设计验算（包含正常使用极限状态和承载能力极限状态）⑤结构在温度及徐变等影响下的位移及内力计算。（2）难点：①整桥正常状态的力学模拟②每阶段预应力筋的张拉及施工过程中预应力损失③混凝土的收缩徐变④桥台及台后设施的配筋处理⑤计算及其原理（3）拟采用途径：①用桥梁计算软件桥梁博士准确模拟整个施工过程及成桥状态②先计算成桥状态下包括二期恒载的内力，确定所需的预应力的大小、预应力钢筋的种类和布置位置，并通过手算和电算的对比，确定合适的状态。在施工的每一个阶段，充分考虑混凝土的收缩徐变、预应力的损失、温度应立即支座的沉降等各方面的因素对成桥的影响六、设计（研究）进度计划(1)方案比选，推荐最优方案。（第3-4周）(2)拟定结构尺寸，选取计算简图。（第5周）(3)程序调试及基本数据准备。（第6-8周）(4)内力计算，荷载组合和绘制包络图。（第9-10周）(5)预应力钢筋配置。（第11-12周）(6)验算及数据整理。（第13-14周）(7)绘制施工图。（第14-15周）(8)编写设计说明书，译文，英文摘要。（第16周）(9)整理，修改及交稿。（第17周）七、参考文献[1]．《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）[2]．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）[3]．《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）[4]．《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）[5]．《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）[6].《公路桥涵钢筋结构及木结构设计规范》（JTJ012-94）[7]．《城市桥梁设计荷载标准》（JGJ77-98）[8]．叶见曙编《结构设计原理》人民交通出版社[9]．《公路桥梁设计从书》人民交通出版社[10]．邵旭东《桥梁工程》人民交通出版社[11]．《桥梁工程》（上、下册），范立础编；人民交通出版社[12]．颜东煌主编，《桥梁电算》，湖南大学出版社，1999年[13]．陈忠延编，《土木工程专业毕业设计指南（桥梁工程专业）》[14].M.H.Fabera,*,M.G.Stewartb，《Riskassessmentforcivilengineeringfacilities:criticaloverviewanddiscussion》指导教师意见签名：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