1、长安大学毕业设计开题报告一、设计内容（论文阐述的问题）1按适用，经济，安全，美观的原则，至少选择3个可比性桥型方案，主要从工程材料数量，工程概算，投资来源，施工及养护难易程度和施工力量等方面综合分析比较，推荐一种桥型方案。2对推荐方案进行结构设计。选择合理可行的建筑材料，拟定结构及构建尺寸，并作出配筋设计（钢筋混泥土结构，预应力钢筋混泥土结构）或桥面系的结构设计（拱桥，钢桥）。3对结构单元进行受力分析，计算各种作用荷载及非荷载因素所产生的内力，并进行荷载组合。4按照荷载效应不超过结构抗力效应的原则，验算结构构件的强度，刚度，如不符合要求，则需要修改设计或提出修改设计的措施。5根据桥梁所处的位置
2、，环境和施工力量的配备情况，选择合理可行的施工方案与方法，以及主要的施工程序。二、设计原始资料（实验、研究方案）1道路等级：一级2桥面宽：0.5m（防护栏）+10.75m（行车道）+2.0m（分隔带）+10.75（行车道）+0.5m（防护栏）=24.5m3桥梁设计标高：根据地形图自行拟定4设计荷载：公路-I级5. 温度：高温20，低温20三、设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件）1. 计算说明书部分：目录；1桥型方案必选；2拟定结构构件尺寸；3配筋设计或桥面系结构设计（拱桥，钢）4结构构件内力计算与荷载组合；5强度，刚度验算；6.施工方案7.对设计的评价及心得体会2、图纸部分：方案
3、比较推荐桥梁方案总体图（三视）配筋图（钢筋混凝土结构，预应力钢筋混凝土结构）桥面系（拱桥，钢桥）施工程序四、毕业设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段名称日期（教学周）1 参考资料收集与准备，桥型方案比选 12 推荐方案细部尺寸拟定，外文翻译 2-33结构设计计算4-64 结构验算与报告整理 7-115 图纸绘制 12-146 答辩 15五、主要参考资料1公路工程技术标准：JTGB01-20032.公路桥涵设计通用规范：JTG D60-20043. 公路钢筋混泥土及预应力桥涵设计规范：JTG D62-20044.公路施工技术规范（JTG 2004）5桥梁工程（上下册）6.结构设计原理7.桥
4、梁计算示例8其它有关图纸与资料一、课题意义使学生在大学本科四年期间学完培养计划所规定的基础课、专业基础课、专业课及各类选修课之后，通过毕业设计这一环节，较为集中和系统地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，来分析和解决实际问题的能力。与以往的理论教学不同，毕业设计要求学生在老师的指导下，独立地完成一项工程设计，以便能够熟悉和掌握一项工程设计的全过程；同时在巩固已学课程的基础上，进一步拓展知识面，探索新方法，开阔视野，训练思维，从而培养学生的初步设计能力。二、国内外发展状况我国幅员广阔，地形复杂，山区面积广大，湖泊、海湾众多。桥梁建设历史悠久。改革开放以来，我国的桥梁建设随着公路、
5、铁路的建设迅速发展，一般公路和高等级公路上的中、小桥，立交桥，形式多样，工程技术质量不断提高。近十年来，一大批结构新颖、设计施工难度大的大跨径桥梁相继修建，苏通大桥、杭州湾跨海大桥等标志着我国桥梁建设的先进水平。在诸多桥梁中，不仅有宏伟美观的斜拉桥、悬索桥，也有适应性强、施工方便的连续梁桥和连续刚构桥。1、连续刚构桥梁式桥体系主要有简支、悬臂、连续、T构、刚构。连续刚构桥是预应力混凝土大跨梁式桥的主要桥型之一，它综合了连续梁和T型刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T型刚构不设支座、不需转换体系的优点，方便施工，且有很大的顺桥
6、向抗弯刚度和横向抗扭刚度,能满足特大跨径桥梁的受力要求。国外修建大跨径的连续刚构桥的历史较早。1964年德国建成Bendorf桥，主跨208米。1985年澳大利亚建成Gateway，主跨260米，保持世界纪录12年。1998年底挪威建成Raft Sunset，四跨不等跨连续刚构，全长711米，世界第一。我国在1988年开始修建连续刚构，1990年建成洛溪大桥，跨径65m+125m+180m+110m,是我国第一次采用大吨位预应力体系和平弯束，是我国连续刚构桥发展的重要开端。1997年建成虎门大桥辅航道桥，跨径150m+270m+150m，设计、施工、科研上都取得了重要成果。国内外一些大跨径的连
7、续刚构桥，见下表。序号桥名国家建成年份跨径（m）截面形式1 Bendorf桥德国 1964主跨208单室箱2 Mooney桥澳大利亚 1985 130+220+130分离双箱3 Gateway桥澳大利亚 1985 145+260+145单室箱4 Raft Sunset桥挪威 1998 86+202+298+125单室箱5 Houston运河桥美国 1982 114+228.6+114双室箱6洛溪大桥中国 1988 65+125+180+110单室箱7虎门大桥辅航道桥中国 1997 150+270+150单室箱8重庆黄花园大桥中国 1999 137+3250137单室箱9泸州长江二桥中国 200
8、0 145+252+54.75单室箱10重庆嘉华嘉陵江大桥中国 2008 138+252+138单室箱由于墩梁固结，要求桥墩有一定的柔度，连续刚构常用于柔性墩或高墩大跨径桥梁中。也适用于桥下净空较大和建筑高度受到限制的场合。连续刚构的跨径布置、梁高选用与变高度连续梁相似。截面一般为箱梁，大跨径使用变高度箱梁，小跨径使用多室扁箱梁。当跨径不大而墩的高度不高时，为减少由混凝土收缩徐变、温度变化及基础变位等在梁体上引起的次内力，故采用抗推刚度较小的柔性墩，常采用双肢薄壁墩。连续刚构桥都采用平衡悬臂施工法。简单来说，其操作方法是：首先由墩顶开始向两边采用平衡悬臂施工法逐节段施工结构的上部梁体，形成一个
9、T字型的双悬臂结构，接着合拢边跨，最后合拢中跨，形成最终体系。连续刚构体系的特点是充分利用了预应力混凝土承受正、负弯矩能力均较强的特点，将较大的跨中主梁正弯矩的一部分转换为墩顶处主梁负弯矩。而悬臂施工法也能保证在整个施工过程中墩顶处主梁仅承受负弯矩，主梁在施工和成桥阶段不需经受体系转换。同时采用悬臂施工可以多孔桥跨结构同时施工，施工中采用的悬拼吊机或挂篮设备均可重复使用，节省费用，施工进度较快，工程总造价降低。连续刚构桥的优点：墩梁固结，上下部结构共同承受作用，减少了墩顶负弯矩；采用柔性墩，可以承受较大的变位；结构整体性好，抗震性能优，抗扭潜力大，内力分布更均匀，桥面线型连续性好；经济上，墩梁
10、固结节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的工程量。同时它也有如下缺点：结构为多次超静定体系，混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台的不均匀沉降等引起的附加内力对结构影响较大。2、斜拉桥斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力，这就使得桥梁的跨越能力大大增强。斜拉桥的跨越能力较大，当跨越宽度不大或基础、桥墩工程量不是很大时，可采用单塔式斜拉桥；通常的对称断面及桥下净空要求较大时，则采用双塔斜拉桥；在跨越宽阔水面时，由于桥梁长度大，可采用多塔斜拉桥。斜拉桥孔跨
11、布置主要可分为双塔三跨式、独塔双跨式和多塔多跨式，特殊情况下也可以布置成独塔单跨式或者混合式。最常用的是双塔三跨式，适合跨越较大的河流海口及海面。边跨比一般在0.3-0.5。两端一般设置辅助墩，以缓和端锚索应力集中或减少边跨主梁弯矩，增大桥梁总体刚度。独塔双跨式一般适用于中、小河流、谷地、城市道路或较大河流的主航道。边跨比一般在0.5-0.8。单跨式又分为地锚式和无背索式。索面布置有单索面、双索面、空间索面。拉索的布置形式有辐射式。竖琴式和扇形、星形等。斜拉桥的结构体系分为漂浮、半漂浮、塔梁固结和刚构体系。漂浮体系即为塔墩固结，塔梁分离；半漂浮体系为塔墩固结，塔梁分离，墩塔处主梁下设置竖向支撑
12、；塔梁固结体系即为墩梁固结、塔墩分离，需要强大的支座，适用于中小桥梁；刚构体系即为塔、墩、梁固结，适合于独塔斜拉桥，但动力性能差。斜拉桥的优点是桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制少；竖向刚度和抗扭刚度均较小，抗风稳定性较好；斜拉索的水平拉力相当于对混凝土梁施加的预压力，有助于提高梁的抗裂性能；可以将主梁做成等截面梁，便于制造和安装；便于悬臂施工等。不足之处是，它是多次超静定结构，设计计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格，施工难度相对较大。3、刚构连续组合梁桥我国预应力混凝土连续梁桥的建造在近20余年来得到了广泛的发展，主耍表现在:桥梁
13、的跨越能力不断提高_连续梁桥的结构体系增多；所使用的建筑材料、锚具、支座及伸缩缝等都有新的发展4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.等截面连续梁桥多用于中等跨径的桥梁，可采用预制安装、顶推法、逐孔施工等方法建造;变截面连续梁桥多积于大跨径预应力混凝土连续梁桥。我国云南省六库怒江挢为三跨一联预应力混凝土连续梁分跨为85m+154m+S5m,支点梁高8. 5m，跨中梁高2. 8m,为目前国内最大跨径变截面连续梁桥。连续刚构是敢梁结的连续结构，它利用高墩的柔度来适应结构由
14、预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移著名的澳大利亚给特威（Gateway)桥，中跨260m，墩高40余米，采用双壁柔性壤；我国广东洛溪桥为四跨一联连续刚构桥，最大跨径180mf湖北黄石板江大桥为五跨一联的预应力混凝土连续刚构桥，中孔跨径245m，连续长度1060m,其结构设计与施工达到国际先进水平桁架体系的连续刚构近年来在我国已建成多座，如福建省水口大桥采用下承式三角桁体系的连续刚构，中孔跨径为160m.刚构-连续组合梁桥是连续梁桥与连肆刚构桥的结合,通常是在一联连续梁的中部数孔采用墩梁固结的刚构，边部数孔为设置支座的连续结构。它从结构上又可分为在主跨跨中设铰、其余各跨梁连续和全联梁
15、不设铰的组合梁桥两种形式，后者通常称为刚构-连续组合梁桥。刚构-连续组合梁桥的主要优点是在大跨连续结构中，减少了大型桥梁支座和养护上的麻烦，减少了桥墩及基础工程的材料用量，适应在有较高桥的连续结构中。三方案比较对于主桥部分，在方案选择时，在本次毕业设计地形图基础上，从国内外已修建的各类桥型广泛入手分析，对梁式体系、拱式体系、斜拉体系、悬索体系等进行了综合的分析比较，参照工程实例和经验，分别提出连续刚构桥，连续刚构组合体系和独塔斜拉桥三个方案，根据安全、经济、适用、美观的原则，变截面预应力混凝土连续刚构组合体系桥最终选定为本次设计的推荐方案。四、设计内容及时间安排序号设计（论文）各阶段名称日期（
16、教学周）1 方案比选 1-22 桥型布置、主梁尺寸拟定 3-43 结构内力计算 5-64 配筋估算与布置 75 结构分析配筋设计 8-96 验算、调整 10-117 绘制图纸 12-138 设计说明书、英文翻译 149 准备答辩 15五、参考文献1、 JTGD60-2004 公路桥涵设计通用规范S2、 JTG B01-2014 公路工程技术标准S3、范立础桥梁工程4、王晓谋基础工程5、叶见曙结构设计原理6、陈开利独塔斜拉桥的建设与展望7、杨征宇宋桂峰楼庄鸿我国独塔斜拉桥8、大跨径连续刚构桥设计指南条文指导老师签名：日期：摘要根据设计任务要求，依据现行设计规范公路桥梁设计通用规范（JTJ D60
17、-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了预应力混凝土连续刚构桥、刚构连续组合梁桥、独塔双跨斜拉桥三个比选桥型。按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较了三个方案的优缺点。经比选后，将预应力混凝土连续刚构作为主要推荐设计方案。对推荐方案进行了结构细部尺寸拟定，对上部结构做了内力分析，配筋设计及控制截面强度、应力验算，活载变形验算，局部承压验算等等。经分析比较及验算结果表明该桥梁设计计算方法正确，配筋合理，符合设计任务的要求。关键词：设计、跨径、预应力混凝土连续刚构、方案比选、结构分析计算Abstract
18、According to design requirements, design specifications in accordance with the currentGeneral Code for Design of Highway Bridges and CulvertsandCode for Design of Highway Reinforced Concrete and Prestressed Concrete Bridges and Culverts, Take the geological and the landform of the bridge site for fu
19、rther analysis, after preliminary selection, three bridge types are presented, they are prestressed concrete continuous rigid frame,rigid frame continuous composite beam bridge, and cable-stayed bridge . Then comparing the advantages and disadvantages of three options comprehensively by the philosop
20、hy of bridge design as “Practicability, Economy, Security, Beauty”. The PC continuous rigid frame bridge is selected as the main design scheme after the selections. Through drawing up of structures dimension and then design the upper part of the structure ,such as calculated the internal force of de
21、ad and living load, prestressed steel design, checking the strength and stress of control cross-section. Finally, check for live load deformation. Checked by the comparison and analysis show that the design method of calculation is correct, and the distribution of reinforcement is Reasonable, so thi
22、s design meet the design requirements. Key word: Design ; long-span;PC continuous rigid frame bridge ;the main design scheme for further analysis ; Structure analysis and checking computation 目录 1第一章概述 11.1预应力混凝土连续刚构桥概述 21.2技术标准及采用规范 2 2 3第二章方案比选 42.1方案一预应力钢筋混凝土连续刚构桥 4 4 5 5 52.2方案二钢管混凝土桁架拱桥 6 6 6 6
23、 62.3方案三钢箱梁独塔斜拉桥 7 7 8 8 8 8 82.4方案综合比选 8第三章连续刚构结构尺寸拟定及初步设计 123.1总体信息 12 12 123.2孔径布置 133.3上部尺寸拟定 13 13 13第四章荷载内力计算 154.1计算模型建立 15 15 154.2全桥施工阶段划分 16 16 164.3 计算荷载 17 17 17 17 17 174.4各阶段恒载内力计算 18 18 18 20 20 214.5成桥阶段活载内力 214.6荷载组合 22 22 23 23第五章预应力钢束配筋设计 295.1钢束估算 29 29 30 civil计算出钢筋估算面积 325.2预应力
24、束的布置 335.3 预应力损失 355.4预应力的计算 38第六章结构验算 396.1验算指标与内容 39 39 406.2持久状况承载能力极限状态验算 41 41 436.3持久状况正常使用极限状态验算 45 45 48 496.4持久状况和短暂状况结构应力验算 506.41持久状况正截面法向压应力验算 51 53 54 606.5锚固区局部承压验算 61 61 61第七章施工方案简介 627.1工程概况介绍 627.2确定施工方法 62 62 62 62，支座及桥面系施工 63 637.3施工注意事项 64 647.3.2 0号块施工注意事项 64 64 65 65致谢 66参考文献 6
25、7附录英文翻译 68第一章概述1.1预应力混凝土连续刚构桥概述（概述）连续刚构是预应力混凝土梁式桥的主桥型之一，它综合了连续梁和T型刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体，与薄壁桥墩固结而成。它同连续梁一样，可以做成一联多孔。在长桥中，可以在若干中间孔以剪力较或简支挂梁相连。连续刚构是将连续梁的桥墩与梁部固结，以减小支座处的负弯矩和增强结构的整体性。由于墩属小偏心受压构件，故与连续梁的桥墩相比配筋并不增加很多，而梁体受力则更为合理，因而在同等条件下连续刚构要比连续梁更为经济。此外，墩梁固结也在一定程度上克服了大吨位支座设计与制造的困难，也省去了连续梁施工过程中墩梁临时固结、合拢后再行调整的这一施
26、工环节。连续刚构桥由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型在我国得到迅速的应用和发展：具有一个主孔的单孔跨径已达 270m，具有多个主孔的单孔跨径也达250m，最大联长达1060m。随着新材料的开发和应用、设计和施工技术的进步，具有一个主孔的单孔跨径有望突破300m的潜力。而对于多跨一联的连续刚构也能在联长上有更大的发展。众所周知，墩身内力与其顺桥向抗推刚度和距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离密切相关。抗推刚度小的薄壁式墩身能有效地降低其内力，但随着联长的加大，墩身距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离亦将加大，在温度、混凝土收缩
27、徐变等荷载的作用下，墩顶与主梁一道产生很大的顺桥向水平和转角位移，墩身剪力和弯矩将迅速增大，同时产生不可忽视的附加弯矩，致使刚构方案无法成立。在结构上将墩身与主梁的团结约束解除而代之以顺桥向水平和转角位移自由的支座，这样就变成刚构连续组合梁的结构形式。于是边主墩墩身强度问题得以解决，且在一定条件下联长可相对延长。可见，刚构连续组合梁是连续梁和连续刚构的组合，它兼顾了两者的优点而扬弃各自的缺点，在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有一定的优越性。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土桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。预应力混凝土连续刚构桥比连续梁桥
28、和T型刚构桥有更大的跨越能力。近年来，各国修建预应力混凝土连续刚构桥很多，随着世界经济发展，连续刚构桥将得到更快发展。我国大跨径连续刚构桥型和梁桥型的建桥技术，已居世界领先水平。值得一提的是，双片柔性墩的出现使得连续刚构的受力更加合理，双壁墩不仅可以节省圬工材料，降低次内力，而且因为墩身分为两片，就如在墩顶插入一小跨，可以大大的降低负弯矩峰值乃至变号，但因墩较柔，防撞问题应予以足够的重视。预应力混凝土连续刚构桥型方案可以达到的最大跨径始终还要受到技术、经济条件的限制。以主跨280m的预应力混凝土连续刚构桥型方案初步设计为例，主梁根部最大梁高约为16m，活载占全部荷载比例已经不到7结构受力已经显
29、得不太合理。大跨径连续刚构桥的主要缺点是自重大。连续刚构柔性桥，受收缩徐变影响较大、表现形式复杂。收缩徐变次内力对结构受力影响既是不利的，也是有利的。为使结构受力安全可靠，收缩徐变对结构长期受力行为的影响必须研究清楚。现在对于大跨度预应力混凝土连续梁或刚构，在设计计算阶段都能控制较好。但在施工运营一段时间后，跨中出现下挠，有的远超过设计值，或者在通车后都出现了此类问题，没有几年都加固维修了。跨中下挠只是此类桥型的一种病害,我们的做法是适当加大设置跨中预拱度值，确保成桥后主梁不下挠。其次，超静定梁式体系在各种内、外因素作用下，结构变形受到赘余约束的制约而产生附加内力，即次内力。其原因包括预加力的
30、影响、温度变化、混凝土徐变与收缩、墩台与基础的均匀沉降等。次内力有时对结构的设计有不可忽视的影响，必须给予重视。1.2技术标准及采用规范（1）河床地质与常水位：见图纸地质剖面（图一）（2）设计荷载：公路-I级，道路等级：一级公路（3）桥梁设计标高：根据地形图自行拟定（4）桥面纵坡：3%（5）地震烈度：地震峰值加速度 0.05g。（6）桥面宽：0.5m（防护栏）+10.75m（行车道）+2.0m（分隔带）+10.75（行车道）+0.5m（防护栏）=24.5m（7）温度：高温20，低温20图一地质剖面图（1） JTGB01-2003公路工程技术标准。（2） JTG D60-2004 公路桥涵设计通
31、用规范。（3） JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范。（4） JTJ D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范。（5） JTJ 041-2000 (JTGB01-2003)公路桥梁施工技术规范。第二章方案比选桥梁设计需遵循“实用、经济、安全、美观和环保”的基本原则。在桥梁方案编制中，主要指标包括：主要材料(普通钢筋、预应力钢筋、混凝土)用量、劳动力数量、全桥总造价、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、特种机具。其目的在于为每个桥式提供全面的技术经济指标，以便相互比较，科学的从中选定最佳方案。在编制方案中要拟定结构主要尺寸，并计算主要工程量。设计方案的评价和比较要全面考虑上述各项指标，综合分析每一方案的有缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。在对本桥的设计中，选定三种桥式名分别是：1、预应力钢筋混凝土连续刚构桥；2、连续刚构组合体系；3、混凝土梁独塔斜拉桥。下面分别描述各自桥型特点。2.
