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河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告1河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计（论文）题目：荆山高架桥K4+792.195～K4+911.195段桥梁施工图设计专业：土木工程（桥梁方向）学生信息：学号066187、姓名赵超、班级土木C072指导教师信息：黄海新、副教授报告提交日期：2011-3-30一、毕业设计的工作过程，遇到的问题、解决问题的方法、效果、启示1.工作过程1.1设计资料荆山高架桥位于济南市东区建设旅游路西段,设计里程K4+792.195～K4+911.195为主线左线桥的一部分，该段桥宽16.75m。环境相对湿度75%，温度范围为-10℃～+34℃，计算温度+15℃～+20℃。温度梯度按《通用规范》4.3.10－3计算，取10cm沥青砼铺装时的温度基数。其中主要设计指标有：1）设计荷载：公路I级2）桥面宽：15.75+2×0.5米防撞护栏3）设计车速：60km/h4）地震烈度：基本烈度6度，按7度设防5）桥面横坡：1.5%～2.0％6）桥面纵坡：3.0%以内1.2设计过程1）分析水文地质资料，气象资料等2）初步确定桥梁方案，进行拟定必选3）确定桥梁最终桥型及横断面4）合理确定桥梁的总体布置，桥梁分孔5）初拟桥梁上下部结构造型及尺寸6）上部结构计算（包括恒载和活载等）7）下部结构粗略计算8）结构设计及配筋计算9）使用阶段和施工阶段的强度刚度验算河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告210）绘制施工图，包括总体布置图，主梁钢筋（普通钢筋和预应力筋）布置图，下部结构一般布置图11）编写设计计算说明书1.3方案比选依据设计资料，全桥长120m，15.75+2×0.5=16.75m米防撞护栏，设计荷载为公路I级，可以初步的选定以下三种桥型：1）中承式系杆拱桥中承式拱桥的行车道位于拱肋的中部，桥面系（行车道，人行道，栏杆等）一部分用吊杆挂在拱肋下，一部分用刚性立柱支承在拱肋上。它的优点是桥型美观，尤其是在城市中是为数不多的城市建筑的亮点，更继承了中国古老的拱桥的各项优点。不仅在受力上保持了上承式拱桥的基本力学特性，也可以充分的发挥拱圈混凝土材料的抗压性能，而且构件简洁明快，具有广泛的适用场合。在不等跨的多孔连续拱桥中，为了平衡左右桥墩的水平推力，将较大跨径一孔的矢跨比加大，做成中承式拱桥，可以减小大跨的水平推力。而且可以减小路线转弯的障碍。但是它对施工的要求较高，而且需要一支专业的施工队伍，对总体道路的工期有一定的影响。2）预应力混凝土简支T梁桥图-1中承式系杆拱桥单位：cm河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告3图-2混凝土简支梁桥单位：cm简支梁桥属于静定结构，构造简单，架设方便，结构内力不受地基变形、温度改变的影响，对基础要求较低。跨径超过20m时，一般选用预应力混凝土梁。我国后张法装配式预应力混凝土简支梁桥的标准设计有25m、30m、35m、40m四种。其梁高分别为1.25~1.45m，1.65~1.75m，2.00m，2.30m。标准设计中高跨比约为1/17~1/20。因此，设定简支桥梁的跨径组合为：30+30+30+30=120m。3）预应力混凝土连续箱梁桥图-3混凝土连续梁桥单位：cm梁桥作为一种简单但实用的桥型，已经得到了充分的发展，连续梁可以做成两跨或是三跨以及多跨一联的。通过计算可知，在恒载的作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，因此相对而言，弯矩分布更加的合理。它的优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形绕曲线平缓，有利于河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告4高速行车。此标段处于荆山高架桥上，因此连续梁更有利高速行车，加之其施工难度相对较小，施工技术相对较低。同时，钢筋混凝土连续梁桥不易装配化施工，而花费较高费用现浇却仍然会产生裂缝，仅在城市高架桥，小半径弯桥中有少量使用。而预应力混凝土连续梁桥却应用非常广泛，随着悬臂施工法等技术的发展，预应力的技术优点便于机械化作业，从而提高了施工质量，降低了施工费用。因此综合考虑后选择预应力混凝土连续梁桥。在梁的横截面选择上，主要有空心板，T型梁和箱梁，空心板主要应用于小跨径桥梁上，而且自重大，截面用料不经济。T型梁和箱梁都有受力性能好的特点，但是综合而言，箱梁的顶板和底板面积比较大，能有效的承担正负弯矩，满足配筋的需要。同时由于此桥的设计宽度相对较小，单箱截面因其整体性能好，抗扭性能好，施工方便，材料用料经济，因此结合以上比选，综合考虑确定使用预应力混凝土连续梁桥，采用单箱双室截面。2．设计中遇到的问题及解决方法相对于预应力混凝土简支T梁桥和预应力混凝土连续箱梁桥而言，拱桥的设计是个难点。在拱桥上，确定桥梁分孔上，当时考虑了双孔和单孔，考虑到桥梁总长度较短，因此宜采用三孔而且在跨度方案拟定中应该考虑施工的方便和可能性。在桥型选择上，上承式拱桥是我国古代桥梁文化的精髓，考虑到美观问题，因此选择了中承式。在矢跨比的选择上，根据水文地址资料，桥面标高一般由两岸线路的断面设计所控制。对于预应力混凝土简支T梁桥，桥宽在16.75m左右，整体性有点不好。最后在连续梁桥的选择上，确定桥梁分孔时，因总长度较小，考虑了两跨和三跨，在计算弯矩时候，三跨的弯矩分布图显得更为合理，且设计计算相对简单，因此最后确定了三跨等跨的桥型。由于考虑到了箱梁和T梁，箱梁更有优势，因桥宽不太大，考虑了箱梁的抗扭刚度大，所以采用单箱双室。在计算上，确定了桥型之后，首先要进行的是恒载和活载的计算。在计算箱梁的自重上，箱梁的面值采用简化计算显然会对精确计算有很大的影响，因此宜采用软件辅助计算，可以采用CAD，MIDAS等。就现在来说，我对软件学习方面还有欠缺，会通过网上搜索资料、翻阅图书以及向老师请教不断学习来完善自己，充实自己，不断进步。在计算活载横向分布系数时汽车的布置应考虑最不利荷载引起的效应。在预应力筋和普通钢筋计算时要综合考虑，而且在预应力筋的布置上要按照相关原则进行。3．效果和启示此设计来自于实际工程，与一般的课程设计不同，它具有特殊的实际意义。本次毕业设计主要以我自己学习查阅资料为主，指导老师为辅，独立系统地完成一项工程设计或计算，解决了与之相关的部分问题，熟悉相关规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法。尤其锻炼我独立工作能力和培养自觉性，提高桥梁工程设计具体问题所需的综合能力，创新能力，协作能力等等。通过此次初步设计，我发现了自身相关专业知识的不足，也更加的认识到，毕业设计是个综合考察我个人综合能力的一个重要环节。因此，要求我去加强学习，弥补知识的缺陷，独立的思考，学会去查阅资河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告5料，提高计算机应用水平。由于此次设计也是我们走向以后工作岗位的重要锻炼，因此我会尽力，系统的，完整的完成，通过不断的学习，来提高自身综合能力。4、毕业设计工作进度完成情况第4周—第5.5周此阶段已完成，并已提交。二．文献综述我在进行毕业设计之前，先阅读了各种文献，对桥梁的历史和发展有一个初步的了解，同时也要对桥梁结构的各种形式有系统的了解，以便今后对毕业设计有更好的把握。1．桥梁的发展大致经历了以下三次飞跃19世纪钢材的出现，随后又出现高强度钢材，使桥梁工程的发展获得了第一次飞跃，跨度不断加大。20世纪初，钢筋混凝土的应用以及30年代兴起的预应力混凝土技术，使桥梁建设获得了廉价、耐久、且刚度和承载力都很大的建筑材料，从而推动桥梁的发展产生第二次飞跃。20世纪50年代以后，随着计算机技术和有限元技术的迅速发展，使得人们能够方便完成过去不可能完成的大规模结构计算，这使桥梁工程获得了第三次飞跃。2．桥梁的分类1）按照受力体系分类，桥梁有梁、拱、索三大基本体系，其中梁桥以受弯为主，拱桥以受压为主，悬索桥以受拉为主。2）按使用性分：公路桥、铁路桥，公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。3）按跨径大小和多跨总长分为：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。其中：特大桥：多孔跨径总长≥1000米，单孔跨径≥150米大桥：多孔跨径总长100L1000米，单孔跨径40L150米中桥：30米多孔跨径总长100米，20≤单孔跨径40米小桥：8米≤多孔跨径总长≤30米，5单孔跨径20米4）按行车道位置分为：上承式桥、中承式桥、下承式桥。5）按材料类型分为：木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。3．桥梁设计的基本原则桥梁设计必须遵照适用、经济、安全和美观的基本原则进行，必须考虑下述各项要求。1）使用上的要求桥梁必须适用。要有足够的承载和泄洪能力，能保证车辆和行人的安全畅通；既满足当前的要求，又照顾今后的发展，既满足交通运输本身的需要，也要兼顾其它方面的要求；在通航河道上，应满足航运的要求；靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还应结合有关方面的要求，考虑综合利用。建成的桥梁要河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告6保证使用年限，并便于检查和维护。2）经济上的要求桥梁设计应体现经济上的合理性。设计必须经过洋细周密的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最小，在使用期间养护维修费用最省，并且经久耐用。另外，桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅能降低施丁费用，而且尽早通车在运输上将带来很大的经济效益。3）设计上的要求桥梁设计必须积极采用新结构、新殴备、新材料、新工艺和新的设计思想，认真研究国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成果，把国外的先进技术与我们自己的独创结合起来。保证整个桥梁结构及其各部分构件在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。4）施工上的要求桥梁结构应便于制造和安装，尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。5）美观上的要求在满足上述要求的前提下，尽可能使桥梁具有优美的建筑外型，并与周围的景物相协调。在城市和游览地区，应更多地考虑桥梁的建筑艺术，但不可把美观片面地理解为豪华的细部装饰。4．我国高速铁路桥梁的发展桥梁设计与建造技术已成为现代高速铁路建设中关键技术之一。桥梁建设作为高速铁路土建工程的重要组成部分，主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路，以确保运营的安全和旅客乘坐的舒适。以京沪高速铁路为例，它经过的区域是东部经济发达地区，全长为1300多公里，桥梁占1000多公里，为全长的77%。我国的高速铁路建设通过借鉴德国、日本等国高速铁路桥梁先进技术和成功建设经验，在我国高速铁路桥梁建设发展中，逐渐完善技术的同时形成自己的特色。1）铁路桥梁发展现状随着我国铁路客运专线建设的全面推进，中国高速铁路桥梁建设取得了实质性进展。目前，中国在建和即将开工建设的客运专线规模达到9700km，其中桥梁比重近50%。其中桥梁比重最高的广珠城际铁路达到90%以上；已经开通运营的京津城际铁路桥梁比重达到88%；全长1318km的京沪高速铁路桥梁总长达1060km，桥梁比重为80%。近年来，中国铁路通过引进、消化、吸收再创新，探索和积累了符合国情的高速铁路桥梁建设的技术标准、设计技术、建造技术，在高速铁路桥梁设计、施工、科研以及建设管理等方面实现了重大跨越。同时，大吨位桥梁建造技术取得重大突破，国内自主研发客运专线900t架桥机和运梁车，解决了大吨位整孔箱梁架设问题，推动了我国铁路桥梁事业发展。再者，深水大跨桥梁建造技术取得了相当大的进展。例如，武汉天兴洲长江大桥是国内外已建的时速为250km最大跨度公铁两用斜拉桥；南京大胜关长江大桥是目河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告7前世界上设计时速为350km最大跨度的高速铁路桥梁。铁路桥梁建造技术发展迅猛，逐步达到世界领先水平。与此同时，为推动高速铁路修建的发展起到了至关重要的作用。2）我国高速铁路桥梁建设特点由于列车速度大幅提高，其对桥梁结构的动力作用远大于普通铁路桥梁。桥梁又是铁路线路中修建中的薄弱和复杂环节，对整条线路运行的性能影响甚大。桥梁出现较大挠度会直接影响桥上轨道平顺性，造成结构物承受很大冲击力，旅客舒适度大幅度下降，甚至危及