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土木工程道路與橋梁本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
1 課題研究的目的和意義
1.1 目的及現(xiàn)狀
人類的生活及發(fā)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(shè)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(xù)的人工構(gòu)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(gòu)造物，也是一座立體的造型藝術(shù)工程。橋梁往往是一個城市或國家(地區(qū))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(chuàng)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(chǎn)力水平落后，多數(shù)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(shù)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(zhàn)國和三國，是古代橋梁的創(chuàng)建發(fā)展時期。秦漢是我國建筑史上一個璀燦奪目的發(fā)展階段，這時不僅發(fā)明了人造建筑材料的磚，而且還創(chuàng)造了以磚石結(jié)構(gòu)體系為主題的拱券結(jié)構(gòu)，從而為后來拱橋的出現(xiàn)創(chuàng)造了先決條件。戰(zhàn)國時鐵器的出現(xiàn)，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(gòu)梁橋的基礎(chǔ)上，增添了石柱、石梁、石橋面等新構(gòu)件。不僅如此，它的重大意義，還在于由此而使石拱橋應(yīng)運而生。石拱橋的創(chuàng)建，在中國古代建橋史上無論是實用方面，還是經(jīng)濟、美觀方面都起到了劃時代的作用。石梁石拱橋的大發(fā)展，不僅減少了維修費用、延長了橋的使用時間，還提高了結(jié)構(gòu)理論和施工技術(shù)的科學(xué)水平。因此，秦漢建筑石料的使用和拱券技術(shù)的出現(xiàn)，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(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展，作為公路建設(shè)重要組成部分的橋梁建設(shè)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，我國大跨徑橋梁的建設(shè)進入了一個最輝煌的時期，一大批新穎、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)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(shè)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(chuàng)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(xù)長度最大的雙塔斜拉橋。
一座座橋，實現(xiàn)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(jīng)濟的騰飛起著了重要的作用。
隨著科技的發(fā)展，新材料的開發(fā)和應(yīng)用，在橋梁設(shè)計階段采用高度發(fā)展的計算機輔助手段，進行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，運用智能化制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPS和遙感技術(shù)控制橋梁施工。目前，我國橋梁建設(shè)正在與國際接軌，開始向大跨、新型、輕質(zhì)和美觀方向發(fā)展。
我相信在不久的將來我國的橋梁事業(yè)還會創(chuàng)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(nèi)，遜克縣與俄羅斯阿穆爾州"三市五區(qū)"遙相呼應(yīng)，是國家一類口岸，該地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品豐富，盛產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)濟、文化等方面的交流，給兩地以及周邊輻射地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和人民生活帶來極大的便利，對促進經(jīng)濟發(fā)展、改善人民群眾物質(zhì)和文化生活起到積極作用。
2 文獻綜述
2.1.1連續(xù)梁橋的特點
兩跨或兩跨以上連續(xù)的梁橋，屬于超靜定體系。連續(xù)梁在恒活載作用下，產(chǎn)生的支點負彎矩，對跨中正彎矩有卸載的作用，使內(nèi)力狀態(tài)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(jié)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(xù)梁橋是中等跨徑橋梁中常用的一種橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是其主要結(jié)構(gòu)形式，它具有接縫少、剛度好、行車平順舒適等優(yōu)點，在30-120m跨度內(nèi)常是橋型方案比選的優(yōu)勝者。而橫張預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在T型梁、箱型梁、空心板橋三座常規(guī)跨徑簡支梁橋中的應(yīng)用，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。為拓寬橫張預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用范圍，將其應(yīng)用到更大跨度的連續(xù)梁橋中就顯得尤為必要了。
2.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋
預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是預(yù)應(yīng)力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)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(yōu)點。加上這種橋型的設(shè)計施工均較成熟，施工質(zhì)量和施工工期能得到控制，成橋后養(yǎng)護工作量小。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的適用范圍一般在150m以內(nèi)，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(yù)應(yīng)力混凝土橋梁有強大的競爭能力，主要的因素有：
(1)預(yù)應(yīng)力混凝土充分發(fā)揮了高強材料的特性，具有可靠的強度，剛度及抗裂性能。結(jié)構(gòu)在車輛運行中噪音小，維修工作量少。
(2)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工方法已達到很先進的水平，現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用已使它的施工周期大大縮短，顯示出巨大經(jīng)濟效益。
(3)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁適用于各種結(jié)構(gòu)體系，而且還在不斷創(chuàng)新出體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)特點的新型結(jié)構(gòu)體系。
(4)預(yù)應(yīng)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(xiàn)潛力。
2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋
2.2.1連續(xù)梁橋簡介
兩跨或兩跨以上連續(xù)的梁橋，屬于超靜定體系。連續(xù)梁在恒活載作用下，產(chǎn)生的支點負彎矩對跨中正彎矩有卸載的作用，使內(nèi)力狀態(tài)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(jié)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(zhuǎn)連續(xù)橋發(fā)展
簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋作為一種特殊的連續(xù)梁橋，綜合了簡支梁橋與連續(xù)梁橋的優(yōu)點，具有造價低、整體性好、橋面接縫少、工期短等優(yōu)點，已在高速公路上廣泛使用。近年來，由于預(yù)應(yīng)力體系的不斷更新，新技術(shù)的應(yīng)用，新的施工工藝的完善，吊裝能力的不斷提高，使得簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋更經(jīng)濟適用。該結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)中的鋼束數(shù)基本相當;較之于現(xiàn)澆連續(xù)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(zhì)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(jié)構(gòu)施工的同時進行預(yù)制、成批生產(chǎn)，縮短施工周期，有效提高建橋速度。因此，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)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(yīng)用，其結(jié)構(gòu)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(fā)展，大量中等跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案常常作為優(yōu)勝方案而被采用。為了適應(yīng)中等跨徑長橋的建設(shè)需要，出現(xiàn)了全跨徑長度的梁或板的預(yù)制構(gòu)件，形成了將整跨梁或板架設(shè)于支座就位后“拼裝"成連續(xù)梁的逐孔施工方法。這種整跨梁預(yù)制、架設(shè)就位后，在支座處通過現(xiàn)澆接頭、待混凝土強度達到規(guī)定值后張拉預(yù)應(yīng)力實現(xiàn)結(jié)構(gòu)連續(xù)的施工方法，即是我們常說的“先簡支后連續(xù)施工方法。為了與常規(guī)的施工方法形成的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系區(qū)分開來，我們把這種施工方法形成的結(jié)構(gòu)體系稱為“先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。隨著中等跨徑橋梁建設(shè)的需要，和先簡支后連續(xù)施工方法所固有的優(yōu)點，因而受到了設(shè)計者和施工者的歡迎。
2.3先簡支后連續(xù)梁橋
采用預(yù)制裝配施工的連續(xù)梁橋，同其它體系的橋梁相比，先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系在實際工程中它具有許多優(yōu)點：
(1)由于采用預(yù)制構(gòu)件，因而可以在預(yù)制場內(nèi)批量生產(chǎn)，這樣則便于統(tǒng)一生產(chǎn)管理并嚴格控制預(yù)制構(gòu)件的尺寸。采用標準構(gòu)件時更有利于技術(shù)操作、提高預(yù)制速度、節(jié)省模板費用。
(2)由于在下部結(jié)構(gòu)施工的同時便可進行上部構(gòu)件的預(yù)制，因而節(jié)省了施工時間，加快了施工速度，有利于提高經(jīng)濟效益。
(3)整片梁的吊裝就位僅需要吊裝設(shè)備，簡支梁的預(yù)應(yīng)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(shè)備，又可避免造成地面障礙，在擁擠的市區(qū)或風景區(qū)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(huán)境，節(jié)省費用。
(5)同其它方法施工的連續(xù)梁一樣，這種方法施工形成的連續(xù)梁同樣具有剛度大、收縮縫少、變形小的優(yōu)點，可提高車速，使行車舒適。
(6)由于是在工廠預(yù)制，首期預(yù)應(yīng)力的張拉至澆筑接縫、后連續(xù)預(yù)應(yīng)力的張拉時己有相當?shù)凝g期，因而減少了混凝土的收縮、徐變對結(jié)構(gòu)體系的影響，而簡支梁的預(yù)應(yīng)力筋對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生次力矩，可使結(jié)構(gòu)設(shè)計簡便。
(7)基礎(chǔ)沉降對結(jié)構(gòu)的影響小。由于這種結(jié)構(gòu)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(xù)梁結(jié)構(gòu)傳力，因而結(jié)構(gòu)的受力性能優(yōu)越，適合于軟土上的建設(shè)。
近幾年國內(nèi)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(yè)蓬勃發(fā)展的今天，推廣此方法必將收到良好的經(jīng)濟和社會效益，也使標準化橋梁設(shè)計前進了一大步。
2.4 箱梁的優(yōu)點
我國公路建設(shè)近年來發(fā)展迅速，大跨徑梁橋、吊橋、斜拉橋的設(shè)計、施工水平不斷提高，但中等跨徑橋梁的設(shè)計、施工水平發(fā)展相對緩慢，結(jié)構(gòu)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(xù)箱梁和支架現(xiàn)澆連續(xù)梁。簡支梁橋設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)計和施工中多采用先簡支后連續(xù)箱梁和支架現(xiàn)澆連續(xù)梁，但這兩種形式都有一定的不足。裝配式連續(xù)梁橋是將預(yù)制梁與現(xiàn)澆梁相結(jié)合的全新結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式綜合了其他兩種形式的優(yōu)點，彌補了它們的不足，是中等跨徑梁橋設(shè)計與施工的新理念、新方法。 簡支箱形截面梁以其優(yōu)良的力學(xué)特性-具有較大的剛度和強大的抗扭性能和結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大、橋下視覺效果好等優(yōu)點。而被廣泛地應(yīng)用于城市橋梁和高等級公路立交橋的上部結(jié)構(gòu)中。建筑高度較低，易保養(yǎng)和維護，橋下視覺效果好。受力明確等截面形式，可大量節(jié)省模板，加快建橋進度，簡易經(jīng)濟。構(gòu)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(gòu)件制作，質(zhì)量以控制，可在一處成批生產(chǎn)，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(zhì)情況;用于對工期緊的工程;對通航無過高要求的工程。
3.設(shè)計的基本內(nèi)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(jié)構(gòu)采用裝配式連續(xù)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(nèi)力計算
(1)恒載內(nèi)力計算
(2)活載內(nèi)力計算
(3)附加內(nèi)力計算
(4)結(jié)構(gòu)次內(nèi)力計算
3、內(nèi)力組合，包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)
4、配筋設(shè)計
5、應(yīng)力驗算
6、強度驗算
3.1.3下部結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1.4施工圖繪制
3.1.5.設(shè)計計算書編寫過程
通過以上五部分的設(shè)計內(nèi)容，使得新立農(nóng)場橋兩階段施工圖設(shè)計基本完成。
3.2擬解決的主要問題
1、預(yù)應(yīng)力鋼筋的計算與布置;
2、連續(xù)梁橋恒載狀態(tài)下內(nèi)力、位移的計算;
3、本次設(shè)計采用電算，應(yīng)用橋博軟件建模;
4、各部分驗算
3.3解決措施
按時并保質(zhì)保量的完成畢業(yè)設(shè)計，關(guān)鍵是要按照進度和老師的指導(dǎo)開展工作。因為設(shè)計經(jīng)驗匱乏，設(shè)計過程中保持與老師的聯(lián)系，經(jīng)常與老師進行溝通，并積極搜集與專業(yè)相關(guān)的資料，例如規(guī)范、學(xué)術(shù)論文、設(shè)計案例等，從而做到對設(shè)計任務(wù)的全面系統(tǒng)把握。對軟件的使用，要向老師請教并經(jīng)常練習(xí)達到所需熟練要求。
4 技術(shù)路線
本設(shè)計根據(jù)給定的橋位地形、地質(zhì)、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(jù)《公路工程技術(shù)標準》、《公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范》等交通部最新頒發(fā)的有關(guān)技術(shù)標準和規(guī)范及相關(guān)施工技術(shù)指南，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下依次進行橋梁總體設(shè)計、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方案設(shè)計，撰寫設(shè)計說明書，繪制設(shè)計施工圖紙，由此完成一座橋梁施工圖設(shè)計。
4.1總體設(shè)計
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給的歷年年最大流量資料，在海森機率格紙進行經(jīng)驗頻率曲線、理論頻率曲線的繪制，根據(jù)設(shè)計洪水頻率計算設(shè)計洪水流量。根據(jù)河段特征按經(jīng)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(jié)果繪在橋孔布置圖上，要求縱橫比例一致。
4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計
在橋梁總體設(shè)計方案確定之后，須對結(jié)構(gòu)進行分析計算。包括受力分析計算，配筋計算及結(jié)構(gòu)驗算。用計算結(jié)果驗證所選的結(jié)構(gòu)尺寸及材料性能、配筋量等是否滿足規(guī)范要求，不滿足規(guī)范要求則必須對設(shè)計進行修改。
4.3施工方案設(shè)計
本階段的施工方案設(shè)計，僅對施工方法和施工順序進行宏觀考慮.
4.4設(shè)計說明書編寫，施工圖繪制
須對設(shè)計計算內(nèi)容做全盤的系統(tǒng)整理，設(shè)計說明書按學(xué)校有關(guān)規(guī)定格式書寫，圖紙應(yīng)根據(jù)工程制圖標準與規(guī)定繪制，最后正式裝訂成冊。
5 進度安排
1、領(lǐng)取畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 2012.12.19
2、提交畢業(yè)設(shè)計開題報告并答辯 2013.3.14～2013.3.25
3、畢業(yè)設(shè)計時間 2013.26～2013.6.15
畢業(yè)設(shè)計進度時間分配表
序號 工作內(nèi)容 時間安排 有效工作天數(shù)(天)
1 結(jié)構(gòu)選型 3月26日～3月28日 3
2 總體設(shè)計 3月29日～4月03日 4
3 施工方法設(shè)計 4月04日～4月06日 3
4 尺寸擬定內(nèi)力計算 4月07日～4月16日 8
5 上部配筋設(shè)計及驗算 4月17日～5月13日 16
6 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計 5月14日～5月21日 7
7 繪制施工圖 5月22日～6月01日 9
8 編寫設(shè)計計算說明書 6月02日～6月12日 7
9 上交畢業(yè)設(shè)計資料 6月13日～6月14日 2
10 畢業(yè)設(shè)計評閱 6月15日～6月15日 1
合 計 3月26日～6月15日 60
4、畢業(yè)答辯時間 2013.6.18～2013.6.21
6 參考文獻
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