連續(xù)剛構(gòu)橋畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、長(zhǎng)沙學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告（2014 屆）系部：土木工程系專(zhuān)業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：譚龍班級(jí)：路橋一班 學(xué)號(hào)2010113104指導(dǎo)教師姓名：黃立浦 職稱(chēng)講師2014年3月23日 題目：衡東興衡大橋主跨連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)1000字以上的文獻(xiàn)綜述。1.1前言橋梁是公路、鐵路、城市道路和農(nóng)村道路及水利建設(shè)中，為了能夠跨越各種 障礙(如河流、溝谷或其他線路)而修建的人工構(gòu)造物。橋梁在交通事業(yè)中占有 舉足輕重的地位。從橋梁的出現(xiàn)到現(xiàn)在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史發(fā)展和演變，橋梁也逐 漸地形成了各種結(jié)構(gòu)和不同受力體系的形式，按照受力體系分類(lèi)，橋梁有梁、索、 拱三

2、大基本體系，其中梁橋以受彎為主，拱橋以受壓為主，懸索橋以受拉為主。 另外，由上述三大基本體系的相互組合，派生出在受力上也具組合特征的多種橋 型，如剛架橋和斜拉橋等。近幾十年，由于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)水平的提 高，橋梁建筑技術(shù)得以迅速發(fā)展。千里江面上的座座跨江大橋、現(xiàn)代高速公路迂 回交叉的立交橋、高架橋和城市高架道路，以及更長(zhǎng)的跨海灣、海峽大橋，城郊 高速鐵路橋與輕軌交通運(yùn)輸高架橋等，猶如一條條“彩虹”使得天塹變通途。在 這些橋梁中不僅有華麗富貴的斜拉橋，氣勢(shì)宏偉的懸索橋，鋼筋鐵骨的的鋼橋， 體形優(yōu)美、歷史悠久的拱橋，也有外表樸實(shí)卻適應(yīng)性強(qiáng)、施工方便、投資少、效 益高連續(xù)梁橋，剛構(gòu)橋1。1.

3、2連續(xù)剛構(gòu)橋國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外修建大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的歷史相對(duì)國(guó)內(nèi)較早一些。1964年聯(lián)邦德國(guó)建成了主跨208m的本道夫(Bendorf )橋，在結(jié)構(gòu)上有了新的創(chuàng)新，薄型的主墩與上 不連續(xù)梁固結(jié)，形成了帶鉸的連續(xù)剛構(gòu)體系。1985年澳大利亞建成的門(mén)道橋(Gateway)，跨徑為145+260+145m,采用雙薄壁橋墩，單箱單室主梁和 C50高強(qiáng) 混凝土，該橋保持世界記錄達(dá)12 年之久，是一座里程碑式的建筑。目前國(guó)外公 路橋梁中跨徑最大的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)榕餐膕tolma 橋及其姊妹橋Raftsundet橋，主跨跨徑分別為301m和298m 12】。很多國(guó)家對(duì)高橋墩的研究和施 工方面已取得了

4、不少成果，特別是爬模、翻模技術(shù)的發(fā)展與推廣促進(jìn)了高墩、超 高橋梁的建設(shè)。國(guó)外許多出現(xiàn)高橋墩的場(chǎng)合通常采用連續(xù)剛構(gòu)的橋型，且主梁為 預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)的居多。由于連續(xù)剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)，為超靜定結(jié)構(gòu)，尤其 是多跨連續(xù)剛構(gòu)橋，超靜定次數(shù)較多。為防止溫度內(nèi)力過(guò)大，必須采取一定的結(jié) 構(gòu)措施。目前國(guó)外普遍采取減小墩身抗推剛度的方法來(lái)減小溫度內(nèi)力。我國(guó)的連續(xù)剛構(gòu)橋是在1988年開(kāi)始修建，并在1990年建成了我國(guó)第一座跨 徑為180m 的廣州洛溪大橋。進(jìn)入九十年代，我國(guó)相繼修建了幾座大跨徑的連續(xù) 剛構(gòu)橋，如1995 年建成的黃石長(zhǎng)江大橋(162.5+3X 245+162.5m),連續(xù)長(zhǎng)度居世 界首位)，199

5、7年建成的虎門(mén)大橋輔航道撟(150+270+150m), 97年位居世界首位) ，_云南省元江大橋(58+182+265+194+70m)不斷地把連續(xù)剛構(gòu)橋推向新的高度 3。 近幾年，隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，高等級(jí)公路在西部深溝險(xiǎn)壑地區(qū)出現(xiàn)的越 來(lái)越多。西部山區(qū)的地形特點(diǎn)多為溝深、坡陡，因此預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的高墩大 跨度橋梁不斷涌現(xiàn)，它們?cè)谏絽^(qū)公路、鐵路橋梁的應(yīng)用中顯示出了其跨越能力大 的優(yōu)越性。該類(lèi)橋型必須采用柔性墩，以有效減小上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和由溫度、混 凝土收縮、徐變及地震等引起的影響|4。1.3受力特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是連續(xù)梁橋與 T形剛構(gòu)橋的組合體系，也稱(chēng)墩梁固 結(jié)的連續(xù)

6、梁橋。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)主要為：梁體連續(xù)，墩、梁、 基礎(chǔ)三者固結(jié)為一個(gè)整體共同受力。在恒載作用下，連續(xù)剛構(gòu)橋與連續(xù)梁橋的跨 中彎矩和豎向位移基本一致，但在采用雙肢薄壁墩的連續(xù)剛構(gòu)橋中，墩頂截面的 恒載負(fù)彎矩要較相同跨徑連續(xù)梁橋的小；其次，由于墩梁固結(jié)共同參與工作，連 續(xù)剛構(gòu)橋由活載引起的跨中正彎矩較連續(xù)梁要小，因而可以降低跨中區(qū)域的梁高， 并使恒載內(nèi)力進(jìn)一步降低。因此，連續(xù)剛構(gòu)橋的主跨徑可以比連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)大 一些5。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要為：其墩梁固結(jié)的特點(diǎn)省去了大跨連續(xù)梁 的支座，無(wú)需進(jìn)行巨型支座的設(shè)計(jì)、制造、養(yǎng)護(hù)及更換，節(jié)省昂貴的支座費(fèi)用； 因墩梁固結(jié)，橋墩的厚度大大

7、減小，約為梁在支點(diǎn)處高度的0.20.4倍，減小橋墩與基礎(chǔ)工程的材料用量；墩梁固結(jié)便于采用懸臂施工方法，省去了連續(xù)梁施工在 體系轉(zhuǎn)換時(shí)采用的臨時(shí)固結(jié)措施6 L1.4 構(gòu)造特點(diǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁在縱橋向大都采用不等跨變截面的布置形式，以適應(yīng)主梁 內(nèi)力的變化。主梁底部的線形基本上與變截面連續(xù)梁橋相類(lèi)似，可以是曲線形、 折線形、曲線加直線形等，具體應(yīng)根據(jù)主梁內(nèi)力的分布情況，按等載強(qiáng)比原則選 定。國(guó)內(nèi)外已建成的連續(xù)剛構(gòu)橋，邊跨與主跨的跨徑比值在0.50.692之間，大部分比值在0.550.58之間。這說(shuō)明變截面連續(xù)剛構(gòu)橋的邊跨比值要比變截面連續(xù)梁 橋的比值范圍0.60.8要小。其原因在于墩梁固結(jié)，邊跨的長(zhǎng)

8、短對(duì)中跨恒載彎矩調(diào) 整的影響很小，而邊、主跨跨徑之比在 0.540.56時(shí)，不僅可以使中墩內(nèi)基本沒(méi)有 恒載偏心彎矩，而且由于邊跨合龍段長(zhǎng)度小，可以在邊跨懸臂端用導(dǎo)梁支承于邊 墩上，進(jìn)行邊跨合龍，從而取消落地支架，施工也十分方便和經(jīng)濟(jì)。大跨連續(xù)剛構(gòu)橋主梁一般采用箱形截面，箱梁根部截面的高跨比一般為 1/161/20,其中大部分為1/18左右，也有少數(shù)橋梁達(dá)到或低于1/20。跨中截面梁 高通常為支點(diǎn)截面梁高的1/2.51/3.5,略小于連續(xù)梁的跨中梁高，這是由于連續(xù) 剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)，活載作用于中跨時(shí)，與相同跨徑的連續(xù)梁相比，連續(xù)剛構(gòu)跨中 正彎矩較小的緣故。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋主要適用于高橋墩的情

9、況。大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的橋 墩不僅應(yīng)滿(mǎn)足施工、運(yùn)營(yíng)等各階段支承上部結(jié)構(gòu)重量和穩(wěn)定性等方面的要求，而 且橋墩的柔度應(yīng)適應(yīng)由于溫度變化、混凝土收縮、徐變以及制動(dòng)力等因素引起的 水平位移，以盡量減小這些因素對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的次內(nèi)力。如果橋墩的水平抗推剛度 較大，則因主梁的預(yù)應(yīng)力張拉、收縮、徐變、溫度變化等因素所引起的變形受到 橋墩的約束后，將會(huì)在主梁內(nèi)產(chǎn)生較大的次拉力，并對(duì)橋墩也產(chǎn)生較大的水平推 力，從而會(huì)在結(jié)構(gòu)混凝土上產(chǎn)生裂縫，降低結(jié)構(gòu)的使用功能。連續(xù)剛構(gòu)橋柔性墩 柱的立面形式主要有三種：豎直雙肢薄壁墩、豎直單薄壁墩、V形墩（或丫形柱式墩）7。1.5適用范圍連續(xù)剛構(gòu)橋常用于大跨、高墩的結(jié)構(gòu)中，橋墩縱向剛度

10、較小，在豎向荷載作 用下，基本上屬于一種無(wú)推力的結(jié)構(gòu)，而上部結(jié)構(gòu)具有連續(xù)梁施工的一般特點(diǎn)， 因此有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)在近年來(lái)發(fā)展迅速，連續(xù)剛構(gòu)橋近年 來(lái)得到了較快的發(fā)展，可以說(shuō)連續(xù)剛構(gòu)橋是大跨徑橋梁選型中具有競(jìng)爭(zhēng)能力的橋 型之一。我國(guó)跨徑在180m以上的梁橋，均采用連續(xù)剛構(gòu)橋。連續(xù)剛構(gòu)橋的另一個(gè)特點(diǎn)是主梁保持連續(xù)，這樣既保持了連續(xù)梁無(wú)伸縮縫、 行車(chē)平順的優(yōu)點(diǎn)，又保持了 T構(gòu)不須設(shè)大噸位支座的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了連續(xù)梁 （存在臨時(shí)固結(jié)和體系轉(zhuǎn)換）和T構(gòu)（存在伸縮縫問(wèn)題）兩者的缺點(diǎn)，養(yǎng)護(hù)工作 量小。此外，連續(xù)剛構(gòu)施工穩(wěn)固性好，減少或避免邊跨梁端搭架合龍的難度18。1.6施工方法連續(xù)剛構(gòu)橋

11、的施工方法主要有支架施工與懸臂施工兩種，但隨著跨徑的不斷 加大在實(shí)際施工主要采用的懸臂施工19。支架施工初期,大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋大多選用的是搭設(shè)支架法，就地進(jìn)行澆注 施工，橋梁的跨徑多為3040m。但是由于工期較長(zhǎng)，需要耗費(fèi)大量的木料，因此建造 的連續(xù)梁數(shù)量有限。懸臂施工該法是1950年由前聯(lián)邦德國(guó)首創(chuàng)，通常分為懸臂澆筑和懸臂拼裝兩種。連續(xù) 剛構(gòu)橋一般采用懸臂澆筑法施工，以移動(dòng)式掛籃作為主要施工設(shè)備，以橋墩為中 心，對(duì)稱(chēng)地向兩岸利用掛籃澆筑梁節(jié)段的混凝土，待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，便 張拉預(yù)應(yīng)力束，然后移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下一節(jié)段的施工。懸臂澆筑的節(jié)段長(zhǎng)度要根 據(jù)主梁的截面變化情況和掛籃設(shè)備

12、的承載能力來(lái)確定，一般可取28m。每個(gè)節(jié)段可以全截面一次澆筑，也可以先澆筑梁底板和腹板，再安裝頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管 道，最后澆筑頂板混凝土，但需注意由混凝土齡期差而產(chǎn)生的收縮、徐變次內(nèi)力。懸臂澆筑施工和周期一般為610天，依節(jié)段混凝土的數(shù)量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的程度而定。 合龍段是懸臂施工的關(guān)鍵部位。為了控制合龍段的準(zhǔn)確位置，除了需要預(yù)先設(shè)計(jì) 好預(yù)拱度和進(jìn)行嚴(yán)密的施工監(jiān)控外，還要在合龍段中設(shè)置勁性鋼筋定位，采用超 早強(qiáng)水泥，選擇最合適的梁的合龍溫度(宜在低溫)及合龍時(shí)間(夏季宜在晚上)， 以提高施工質(zhì)量。尤其注意，在橋梁設(shè)計(jì)中要考慮施工過(guò)程中的受力狀態(tài)，要考 慮體系轉(zhuǎn)換及其他因素一起的附加內(nèi)力101。1.

13、7發(fā)展及存在的問(wèn)題發(fā)展趨勢(shì)(1) 跨徑可進(jìn)一步增大。目前，我國(guó)連續(xù)剛構(gòu)橋的熱潮仍在繼續(xù)，跨徑 280m的奉節(jié)長(zhǎng)江大橋的設(shè)計(jì) 正在進(jìn)行中。在伶仃洋通道橫門(mén)東航道橋工程中，已提出跨徑 318m的連續(xù)剛構(gòu) 方案。預(yù)計(jì)，在不久的將來(lái)，跨徑 300m以上的連續(xù)剛構(gòu)橋必將出現(xiàn)在我國(guó)。(2) 預(yù)應(yīng)力束簡(jiǎn)化。在連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)中，相當(dāng)多的橋梁已經(jīng)取消了連續(xù)束與彎起束，主要依靠縱 向預(yù)應(yīng)力與豎向預(yù)應(yīng)力克服主拉應(yīng)力，極大的方便了施工。(3) 邊跨合攏落地支架取消。選用合適的主跨比和邊，通過(guò)在導(dǎo)梁上合攏邊跨或者和懸臂相連實(shí)現(xiàn)合攏。高 墩?qǐng)龊舷?落地支架的取消能夠在保證經(jīng)濟(jì)效益的情況下更加便于施工。(4) 上部結(jié)構(gòu)連

14、續(xù)長(zhǎng)度的進(jìn)一步發(fā)展。由于行車(chē)速度的提高，人們將行車(chē)的舒適提到了重要的位置，因而產(chǎn)生了“少用或不用伸縮縫是最好的伸縮縫”的觀點(diǎn)。我國(guó)的設(shè)計(jì)者也注意到了這一發(fā) 展趨勢(shì)，連續(xù)鋼構(gòu)從洛溪橋的65+125+180+110=480m的連續(xù)長(zhǎng)度發(fā)展到重慶黃花 園大橋137+3X 250+137=1024m的連續(xù)長(zhǎng)度，使上部結(jié)構(gòu)連續(xù)長(zhǎng)度增加到 2.16倍(5) 上部結(jié)構(gòu)不斷輕型化。采用輕質(zhì)混凝土、高強(qiáng)混凝土和大噸位錨具能夠使上部結(jié)構(gòu)輕型化，從而減小 結(jié)構(gòu)的尺寸、自重以及材料的用量。同時(shí)還能夠使三項(xiàng)預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)得到充分的 發(fā)揮，采用長(zhǎng)懸臂頂板的單箱截面既能夠節(jié)約材料使結(jié)構(gòu)輕型化 ，還可以充分的利用主要缺陷上部結(jié)

15、構(gòu)連續(xù)長(zhǎng)度有一點(diǎn)限制，再長(zhǎng)則要改用連續(xù)鋼構(gòu)和連續(xù)梁組合結(jié)構(gòu)； 主墩的直接抗撞能力弱；連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)Φ鼗休d力的要求更高，若地基發(fā)生過(guò)大 的不均勻沉降，連續(xù)梁可通過(guò)調(diào)整墩頂支座的高程，抵消下沉來(lái)補(bǔ)救，而連續(xù)剛 構(gòu)則做不到；當(dāng)其主墩剛度過(guò)大時(shí)，中跨梁體因會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的溫差應(yīng)力而對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利。此外，梁墩連結(jié)處應(yīng)力復(fù)雜也是連續(xù)剛構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)T】2. 選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案。2.1選題依據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)是工科類(lèi)高等院校教學(xué)計(jì)劃中很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì) 與獨(dú)立工作能力的良好途徑。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于使學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)必 修和選修課以及相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)課的基本知識(shí)、基本理論、基本方法，學(xué)會(huì)

16、獨(dú)立思 考，拓寬深化知識(shí)視野，分析解決工程的實(shí)際問(wèn)題，完成橋梁設(shè)計(jì)任務(wù)和專(zhuān)項(xiàng)課 題研究所需要的基本訓(xùn)練，不斷提高分析與解決實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立能力。經(jīng)過(guò)畢業(yè) 設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，學(xué)生進(jìn)一步提高運(yùn)算、制圖以及使用技術(shù)資料的技巧，從中受到工 程師所必需的綜合訓(xùn)練，并相應(yīng)的提高各種能力，如調(diào)查研究、理論分析、設(shè)計(jì) 計(jì)算、繪圖、試驗(yàn)研究、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、組織、撰寫(xiě)論文和說(shuō)明書(shū)等等，培養(yǎng)實(shí) 事求是、謙虛謹(jǐn)慎、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的科研態(tài)度和科學(xué)精神。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的畢 業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，讓學(xué)生熟練掌握CAD、Excel以及MIDAS等計(jì)算機(jī)輔助工具的使用 2.2主要研究?jī)?nèi)容 任務(wù)書(shū)的主要內(nèi)容1 設(shè)計(jì)資料：(1) 橋址位置處水文情況：

17、 設(shè)計(jì)洪水頻率：100年一遇，最高通航水位：最低水位：見(jiàn)附圖 河床橫斷面：附圖 該地區(qū)氣溫：1月份平均4C , 7月份平均30C ； 材料：鋼材，木材，水泥滿(mǎn)足供應(yīng)； 施工單位，：省級(jí)以上公路工程建設(shè)公司；橋面標(biāo)高：附圖。(2)設(shè)計(jì)何載：公路I級(jí)；(3)橋面要求：雙向8車(chē)道，人行道寬2m；(4)通航要求：III- (2)(5)河床橫斷面附圖2 橋型方案比選：至少推薦三種以上橋型方案的比較(經(jīng)濟(jì)性，安全性)3 擬定推薦方案的結(jié)構(gòu)尺寸，結(jié)構(gòu)幾何特性；4 橋梁設(shè)計(jì)、計(jì)算：(1)橋面板內(nèi)力計(jì)算；(2) 主梁恒載內(nèi)力計(jì)算(考慮施工方法);(3) 主梁活載內(nèi)力計(jì)算；(4) 主梁作用效應(yīng)組合，繪彎矩、剪力包

18、絡(luò)圖；(5) 橋面板配筋及驗(yàn)算；(6) 主梁配筋及驗(yàn)算；(7) 橫梁計(jì)算(選做)；(8) 支座的設(shè)計(jì)、驗(yàn)算。5.下部結(jié)構(gòu)的布置；6繪制結(jié)構(gòu)平、縱、橫斷面圖，鋼筋布置圖，鋼筋詳圖；7. 手繪橋型方案比選圖8. 成果匯總，中英文摘要的書(shū)寫(xiě) 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)途徑按照橋梁設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則確定三個(gè)可行的比選方案，最后以橋梁適用范圍和 經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件選定梁旭剛構(gòu)橋作為推薦方案，進(jìn)一步細(xì)化結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和材料 類(lèi)型；模擬實(shí)際的懸臂施工步驟，采用 MIDAS建立模型，計(jì)算出活載和恒載內(nèi)力， 再根據(jù)實(shí)際情況對(duì)活載和恒載進(jìn)行正常使用和極限承載內(nèi)力組合，估算配筋面積； 然后根據(jù)估算出配筋面積布置鋼束，重新計(jì)算恒載內(nèi)力和活載內(nèi)力，以進(jìn)行截面 強(qiáng)度，應(yīng)力驗(yàn)算和變形驗(yàn)算，若通過(guò)驗(yàn)算，說(shuō)明方案可行，若有個(gè)別截面不通過(guò)， 則要進(jìn)行調(diào)整鋼束甚至修改截面尺寸，直至全部驗(yàn)算內(nèi)容通過(guò)為止；結(jié)構(gòu)驗(yàn)算過(guò) 后，進(jìn)行橋墩及基礎(chǔ)驗(yàn)算；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，繪制施工圖。實(shí)現(xiàn)途徑：運(yùn)用MIDAS軟件建模計(jì)算，翻閱相關(guān)規(guī)范和資料書(shū)，參考類(lèi)似事 件計(jì)算案例，繪制總體布置圖，結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖，鋼筋布置圖等相關(guān)圖紙12。2.3主要參考規(guī)范及文獻(xiàn)1 邵旭東橋