土木工程道路與橋梁本科畢業設計(論文)開題報告

時間：2024-10-22 19:55:59 學人智庫我要投稿

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　　1 課題研究的目的和意義

土木工程道路與橋梁本科畢業設計(論文)開題報告

　　1.1 目的及現狀

　　人類的生活及發展必離不開衣食住行，而隨著歷史車輪的滾滾向前，出行逐漸成為人們的必然成為，這就自然的要求道路和橋梁的建設要跟上歷史的腳步，橋梁在其中起到了重要的作用，橋梁是用于跨越障礙物(如河流、海峽、山谷、道路等)而使道路保持連續的人工構造物，俗稱道路咽喉，它便利了兩岸的往來，又不阻擋山間水上的原有交通。橋梁既是一種交通功能性的構造物，也是一座立體的造型藝術工程。橋梁往往是一個城市或國家(地區)的象征。

　　我國的橋梁具有悠久的歷史，自西周、春秋開始，包括此前的歷史時代，這是古橋的創始時期。此時的橋梁除原始的獨木橋和汀步橋外，主要有梁橋和浮橋兩種形式。當時由于生產力水平落后，多數只能建在地勢平坦，河身不寬、水流平緩的地段，橋梁也只能是寫木梁式小橋，技術問題較易解決。而在水面較寬、水流較急的河道上，則多采用浮橋。

　　到了秦、漢時期，包括戰國和三國，是古代橋梁的創建發展時期。秦漢是我國建筑史上一個璀燦奪目的發展階段，這時不僅發明了人造建筑材料的磚，而且還創造了以磚石結構體系為主題的拱券結構，從而為后來拱橋的出現創造了先決條件。戰國時鐵器的出現，也促進了建筑方面對石料的多方面利用，從而使橋梁在原木構梁橋的基礎上，增添了石柱、石梁、石橋面等新構件。不僅如此，它的重大意義，還在于由此而使石拱橋應運而生。石拱橋的創建，在中國古代建橋史上無論是實用方面，還是經濟、美觀方面都起到了劃時代的作用。石梁石拱橋的大發展，不僅減少了維修費用、延長了橋的使用時間，還提高了結構理論和施工技術的科學水平。因此，秦漢建筑石料的使用和拱券技術的出現，實際上是橋梁建筑史上的一次重大革命。故從一些文獻和考古資料來看，約莫在東漢時，梁橋、浮橋、索橋和拱橋這四大基本橋型已全部形成。

　　改革開放以來，我國公路建設事業迅猛發展，作為公路建設重要組成部分的橋梁建設也得到了相應的發展，我國大跨徑橋梁的建設進入了一個最輝煌的時期，一大批新穎、技術復雜、設計和施工難度大和科技含量高的大跨徑橋梁相繼建成，標志著我國的橋梁建設水平已躋身于國際先進行列。近幾年建成的特大橋梁，不少在世界橋梁科技進步中具有顯著地位。諸如重啟朝天門大橋是世界最大跨度剛拱橋，并創造了該類橋梁十余項世界第一;蘇通大橋以主跨1088m為世界第一跨度斜拉橋，同時成為世界上連續長度最大的雙塔斜拉橋。

　　一座座橋，實現了天塹的跨越，縮短了時間與空間的距離，美化了秀美山川，為我國疆域的溝通和經濟的騰飛起著了重要的作用。

　　隨著科技的發展，新材料的開發和應用，在橋梁設計階段采用高度發展的計算機輔助手段，進行有效的快速優化和仿真分析，運用智能化制造系統在工廠生產部件，利用GPS和遙感技術控制橋梁施工。目前，我國橋梁建設正在與國際接軌，開始向大跨、新型、輕質和美觀方向發展。

　　我相信在不久的將來我國的橋梁事業還會創造更多的奇跡!

　　1.2 意義

　　題目所涉及的橋梁位于黑龍江省遜克縣境內，遜克縣與俄羅斯阿穆爾州"三市五區"遙相呼應，是國家一類口岸，該地區農產品豐富，盛產鳊花,遜克金南瓜, 遜克瑪瑙,水獺皮等山林中有馬鹿、黑熊、犴、狍子、林蛙等野生動物。森林資源種類繁多，主要樹種有紅松、落葉松、樺樹、椴樹、楊樹等，林中盛產蕨菜、老山芹等山野菜。同時遜克大平臺霧凇景觀也是旅游的的好地方，該橋的建成，將河兩岸之間的交通更加方便快捷，有利于兩地間經濟、文化等方面的交流，給兩地以及周邊輻射地區的經濟發展和人民生活帶來極大的便利，對促進經濟發展、改善人民群眾物質和文化生活起到積極作用。

　　2 文獻綜述

　　2.1.1連續梁橋的特點

　　兩跨或兩跨以上連續的梁橋，屬于超靜定體系。連續梁在恒活載作用下，產生的支點負彎矩，對跨中正彎矩有卸載的作用，使內力狀態比較均勻合理，因而梁高可以減小，由此可以增大橋下凈空，節省材料，且剛度大，整體性好，超載能力大，安全度大，橋面伸縮縫少，并且因為跨中截面的彎矩減小，使得橋跨可以增大。連續梁橋是中等跨徑橋梁中常用的一種橋梁結構，預應力混凝土連續梁橋是其主要結構形式，它具有接縫少、剛度好、行車平順舒適等優點，在30-120m跨度內常是橋型方案比選的優勝者。而橫張預應力混凝土技術在T型梁、箱型梁、空心板橋三座常規跨徑簡支梁橋中的應用，取得了明顯的技術經濟效益。為拓寬橫張預應力技術的應用范圍，將其應用到更大跨度的連續梁橋中就顯得尤為必要了。

　　2.1.2 預應力混凝土梁橋

　　預應力混凝土連續梁橋是預應力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結構剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優點。加上這種橋型的設計施工均較成熟，施工質量和施工工期能得到控制，成橋后養護工作量小。預應力混凝土連續梁的適用范圍一般在150m以內，上述種種因素使得這種橋型在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到廣泛采用。

　　預應力混凝土橋梁有強大的競爭能力，主要的因素有：

　　(1)預應力混凝土充分發揮了高強材料的特性，具有可靠的強度，剛度及抗裂性能。結構在車輛運行中噪音小，維修工作量少。

　　(2)預應力混凝土橋梁的施工方法已達到很先進的水平，現代化技術的應用已使它的施工周期大大縮短，顯示出巨大經濟效益。

　　(3)預應力混凝土橋梁適用于各種結構體系，而且還在不斷創新出體現預應力技術特點的新型結構體系。

　　(4)預應力混凝土橋梁可充分利用材料可塑的特點，在建筑上有豐富、多采的表現潛力。

　　2.2 預應力混凝土連續梁橋

　　2.2.1連續梁橋簡介

　　兩跨或兩跨以上連續的梁橋，屬于超靜定體系。連續梁在恒活載作用下，產生的支點負彎矩對跨中正彎矩有卸載的作用，使內力狀態比較均勻合理，因而梁高可以減小，由此可以增大橋下凈空，節省材料，且剛度大，整體性好，超載能力大，安全度大，橋面伸縮縫少，并且因為跨中截面的彎矩減小，使得橋跨可以增大。

　　2.2.2簡支轉連續橋發展

　　簡支轉連續梁橋作為一種特殊的連續梁橋，綜合了簡支梁橋與連續梁橋的優點，具有造價低、整體性好、橋面接縫少、工期短等優點，已在高速公路上廣泛使用。近年來，由于預應力體系的不斷更新，新技術的應用，新的施工工藝的完善，吊裝能力的不斷提高，使得簡支轉連續梁橋更經濟適用。該結構較之于簡支梁橋具有變形小、剛度大、伸縮縫少、行車平順等特點，能適應高速公路的行車要求，而且橋墩上由兩排支座減少為一排，結構中的鋼束數基本相當;較之于現澆連續梁具有受力明確，受混凝土收縮徐變、支座沉陷等影響較小的特點，施工簡便，不需搭腳手架，施工質量容易控制，而且可以不阻斷橋下交通。其主梁可以在下部結構施工的同時進行預制、成批生產，縮短施工周期，有效提高建橋速度。因此，簡支轉連續施工的橋梁在高速公路中等跨徑的橋梁中得到了廣泛的應用，其結構的合理性和施工的快速已得到工程界的認可。

　　隨著高等級公路的迅速發展，大量中等跨徑的預應力混凝土連續梁橋方案常常作為優勝方案而被采用。為了適應中等跨徑長橋的建設需要，出現了全跨徑長度的梁或板的預制構件，形成了將整跨梁或板架設于支座就位后“拼裝"成連續梁的逐孔施工方法。這種整跨梁預制、架設就位后，在支座處通過現澆接頭、待混凝土強度達到規定值后張拉預應力實現結構連續的施工方法，即是我們常說的“先簡支后連續施工方法。為了與常規的施工方法形成的連續梁結構體系區分開來，我們把這種施工方法形成的結構體系稱為“先簡支后連續結構體系。隨著中等跨徑橋梁建設的需要，和先簡支后連續施工方法所固有的優點，因而受到了設計者和施工者的歡迎。

　　2.3先簡支后連續梁橋

　　采用預制裝配施工的連續梁橋，同其它體系的橋梁相比，先簡支后連續結構體系在實際工程中它具有許多優點：

　　(1)由于采用預制構件，因而可以在預制場內批量生產，這樣則便于統一生產管理并嚴格控制預制構件的尺寸。采用標準構件時更有利于技術操作、提高預制速度、節省模板費用。

　　(2)由于在下部結構施工的同時便可進行上部構件的預制，因而節省了施工時間，加快了施工速度，有利于提高經濟效益。

　　(3)整片梁的吊裝就位僅需要吊裝設備，簡支梁的預應力筋張拉可在工廠進行，而負彎矩的布置或張拉可在梁上進行，因而減少了旌工設備，又可避免造成地面障礙，在擁擠的市區或風景區以及城市立交橋等一些要求旌工中不能中斷交通的工程中特別適用。

　　(4)避免采用大量的腳手架，可保護環境，節省費用。

　　(5)同其它方法施工的連續梁一樣，這種方法施工形成的連續梁同樣具有剛度大、收縮縫少、變形小的優點，可提高車速，使行車舒適。

　　(6)由于是在工廠預制，首期預應力的張拉至澆筑接縫、后連續預應力的張拉時己有相當的齡期，因而減少了混凝土的收縮、徐變對結構體系的影響，而簡支梁的預應力筋對結構不產生次力矩，可使結構設計簡便。

　　(7)基礎沉降對結構的影響小。由于這種結構體系是梁的恒載按簡支梁傳力，而僅僅是活載和二期恒載(橋面鋪裝、欄桿、安全帶)是按連續梁結構傳力，因而結構的受力性能優越，適合于軟土上的建設。

　　近幾年國內所修建的高等級公路的大、中橋幾乎都是采用此方法施工的。在交通運輸工程事業蓬勃發展的今天，推廣此方法必將收到良好的經濟和社會效益，也使標準化橋梁設計前進了一大步。

　　2.4 箱梁的優點

　　我國公路建設近年來發展迅速，大跨徑梁橋、吊橋、斜拉橋的設計、施工水平不斷提高，但中等跨徑橋梁的設計、施工水平發展相對緩慢，結構形式仍然以簡支空心板和簡支T梁為主，一些中小跨徑大橋采用先簡支后連續箱梁和支架現澆連續梁。簡支梁橋設計、施工簡便，工期短。但橋面伸縮縫較多，行車條件差;跨中彎矩大而墩頂彎矩為零，結構受力不合理;梁高僅受跨中截面彎矩控制，其它截面材料不能得到充分利用。目前，在中小跨徑橋梁的設計和施工中多采用先簡支后連續箱梁和支架現澆連續梁，但這兩種形式都有一定的不足。裝配式連續梁橋是將預制梁與現澆梁相結合的全新結構形式，這種結構形式綜合了其他兩種形式的優點，彌補了它們的不足，是中等跨徑梁橋設計與施工的新理念、新方法。簡支箱形截面梁以其優良的力學特性-具有較大的剛度和強大的抗扭性能和結構簡單，受力明確、節省材料、架設安裝方便，跨越能力較大、橋下視覺效果好等優點。而被廣泛地應用于城市橋梁和高等級公路立交橋的上部結構中。建筑高度較低，易保養和維護，橋下視覺效果好。受力明確等截面形式，可大量節省模板，加快建橋進度，簡易經濟。構造簡單，線形簡潔美觀橋梁的上、下部可平行施工，使工期大大縮短;無需在高空進行構件制作，質量以控制，可在一處成批生產，從而降低成本。適用于對橋下視覺有要求的工程，適用于各種地質情況;用于對工期緊的工程;對通航無過高要求的工程。

　　3.設計的基本內容，擬解決的主要問題

　　3.1.1.橋面布置

　　路基寬28m,橋面凈寬27m。2×[0.5m(防撞墻)+12.25m+0.75m(護欄)]+1.0m(中間帶)，荷載等級為公路Ⅰ級荷載，跨徑40m，上部結構采用裝配式連續箱梁。梁距4.5m,梁高1.8m,一跨6片梁。

　　3.1.2.計算階段

　　1、確定計算圖示

　　2、內力計算

　　(1)恒載內力計算

　　(2)活載內力計算

　　(3)附加內力計算

　　(4)結構次內力計算

　　3、內力組合，包括承載能力極限狀態和正常使用極限狀態

　　4、配筋設計

　　5、應力驗算

　　6、強度驗算

　　3.1.3下部結構設計

　　3.1.4施工圖繪制

　　3.1.5.設計計算書編寫過程

　　通過以上五部分的設計內容，使得新立農場橋兩階段施工圖設計基本完成。

　　3.2擬解決的主要問題

　　1、預應力鋼筋的計算與布置;

　　2、連續梁橋恒載狀態下內力、位移的計算;

　　3、本次設計采用電算，應用橋博軟件建模;

　　4、各部分驗算

　　3.3解決措施

　　按時并保質保量的完成畢業設計，關鍵是要按照進度和老師的指導開展工作。因為設計經驗匱乏，設計過程中保持與老師的聯系，經常與老師進行溝通，并積極搜集與專業相關的資料，例如規范、學術論文、設計案例等，從而做到對設計任務的全面系統把握。對軟件的使用，要向老師請教并經常練習達到所需熟練要求。

　　4 技術路線

　　本設計根據給定的橋位地形、地質、水文、氣象等自然條件的特點，通過對橋位原始資料的分析，依據《公路工程技術標準》、《公路橋涵通用設計規范》等交通部最新頒發的有關技術標準和規范及相關施工技術指南，在指導老師的指導下依次進行橋梁總體設計、上部結構設計、下部結構設計、施工方案設計，撰寫設計說明書，繪制設計施工圖紙，由此完成一座橋梁施工圖設計。

　　4.1總體設計

　　根據設計任務書給的歷年年最大流量資料，在海森機率格紙進行經驗頻率曲線、理論頻率曲線的繪制，根據設計洪水頻率計算設計洪水流量。根據河段特征按經驗公式計算滿足水文要求的最小橋孔凈長，計算滿足不通航要求的最小橋面標高，計算最低沖刷線標高。最后將計算結果繪在橋孔布置圖上，要求縱橫比例一致。

　　4.2結構設計

　　在橋梁總體設計方案確定之后，須對結構進行分析計算。包括受力分析計算，配筋計算及結構驗算。用計算結果驗證所選的結構尺寸及材料性能、配筋量等是否滿足規范要求，不滿足規范要求則必須對設計進行修改。

　　4.3施工方案設計

　　本階段的施工方案設計，僅對施工方法和施工順序進行宏觀考慮.

　　4.4設計說明書編寫，施工圖繪制

　　須對設計計算內容做全盤的系統整理，設計說明書按學校有關規定格式書寫，圖紙應根據工程制圖標準與規定繪制，最后正式裝訂成冊。

　　5 進度安排

　　1、領取畢業設計任務書 2012.12.19

　　2、提交畢業設計開題報告并答辯 2013.3.14～2013.3.25

　　3、畢業設計時間 2013.26～2013.6.15