我的開題報告

華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計開題報告2011年3月12日學院土木與交通學院學生姓名 學號指導老師專業(yè)題目名稱學院土木與交通學院學生姓名 學號指導老師專業(yè)題目名稱預應力混凝土等截面連續(xù)箱型橋梁工程的設計和概預算大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，是加速實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的重要保證。四通八達的現(xiàn)代交通，對于加強全國各族人民的團結，發(fā)展國民經(jīng)濟，促進文化交流和鞏固國防等方面，都具有非常重要的作用。預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點：如過早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結構自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。為了解決這些問題，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應力。自從預應力結構產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。預應力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來的，當時西歐很多國家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材，各國開始競相采用預應力結構代替部分的鋼結構以盡快修復戰(zhàn)爭帶來的創(chuàng)傷。50年代，預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了100米，到80年代則達到440米。雖然跨徑太大時并不總是用預應力結構比其它結構好，但是，在實際工程中，跨徑小于400米時，預應力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展。現(xiàn)在，我國已經(jīng)有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系。課題背景雖然預應力混凝土橋梁的發(fā)展還不到80年。但是，在橋梁結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發(fā)展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。課題背景連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點，但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者，因為限于當時施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費工費時。到后來，由于懸臂施工方法的應用，連續(xù)梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨預應力混凝土連續(xù)梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在40—200米范圍內(nèi)占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結構體系已經(jīng)成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。然而，當跨度很大時，連續(xù)梁所需的巨型支座無論是在設計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題；而T型剛構在這方面具有無支座的優(yōu)點。因此有人將兩種結構結合起來，形成一種連續(xù)一剛構體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。

預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。隨著預應力技術的發(fā)展和不斷完善，尤其是懸臂、頂推等先進施工方法的出現(xiàn)，更使預應力混凝土連續(xù)梁橋如虎添翼而活躍在整個橋梁工程領域，無論是城市橋梁、高架道路、山區(qū)高架棧橋，還是跨越江河湖濱的大橋，預應力混凝土連續(xù)梁橋都以它獨特的魅力，而取代其他橋型成為優(yōu)勝方案。目前預應力連續(xù)梁橋橫截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面。其中，板式、肋梁式截面構造簡單、施工方便;箱形截面具有良好的抗彎和抗扭性能，是預應力混凝土連續(xù)梁橋的主要截面形式。在連續(xù)梁橋中，箱梁底板厚度隨負彎矩的增大而逐漸加厚至根部，根部底板厚度一般為根部梁高的1/10—1/11，以符合施工和運營階段的受壓要求，并在破壞階段使中性軸盡量保持在底板以內(nèi);跨中底板厚度一般為200-250mm,以滿足跨中正負彎矩變化及板內(nèi)配置預應力鋼筋與普通鋼筋的要求。在我國，預應力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題：發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。在一切適宜的橋址，設計與修建墩梁固結的連續(xù)剛構體系，盡可能不米用養(yǎng)護調(diào)換不易的大噸位支座。充分發(fā)揮三向預應力的優(yōu)點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結構自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。另外，在設計預應力連續(xù)梁橋時，技術經(jīng)濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與經(jīng)濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材(混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋)用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經(jīng)濟指針。但是，橋梁的技術經(jīng)濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材指標和造價指標與很多因素有關，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應、運輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎等全國基建條件。同時，一座橋的設計方案完成后，造價指針不能僅僅反應了投資額的大小，而是還應該包括整個使用期限內(nèi)的養(yǎng)護、維修等運營費用在內(nèi)。通過連續(xù)梁、T型剛構、連續(xù)剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續(xù)剛構體系的技術經(jīng)濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續(xù)—剛構也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向。我國幅員遼闊，大小山脈和江河湖澤縱橫全國，在已通車的公路路線中尚有大量渡口需要改建為橋梁，并且隨著社會主義工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的逐步實現(xiàn)，還迫切需要修建許多公路、鐵路和橋梁，在此我們廣大橋梁工程技術人員將不斷面臨著設計和建造各類橋梁的光榮而艱巨的任務?？偠灾?，一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中，要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。課題研究的意義畢業(yè)設計是高校本科培養(yǎng)計劃中最后一個，也是最重要的教學環(huán)節(jié)，目的是使學生在學完培養(yǎng)計劃所規(guī)定的基礎課、技術基礎課及各類必修和選修專業(yè)課程之后，通過畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，較為集中和專一地培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、基本知識和基本技能，分析和解決實際問題的能力。和以往的理論教學不一樣，畢業(yè)設計是學生在老師的指導下，獨立的、系統(tǒng)的完成一個工程設計，以期能掌握一個工程設計的全過程，在鞏固已學課程的基礎上，學會考慮問題、分析問題和解決問題，并可以繼續(xù)學習到一些新的專業(yè)知識，有所創(chuàng)新，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。本次設計為(26+2*46+26)m預應力砼連續(xù)梁，橋?qū)挒?8,分為兩幅，設計時只考慮單幅的設計。梁體采用單箱雙室箱型截面，全梁共分80個單兀一般單兀長度分為2m。頂板、底板、腹板厚度均不變。由于多跨連續(xù)梁橋的受

力特點，靠近中間支點附近承受較大的負彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁咼米用變咼度梁，按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。由于預應力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定結構，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以采用有限兀分析軟件一BSAS進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。本次設計的預應力混凝土連續(xù)梁采用滿堂支架法施工。主要內(nèi)容1?結合題目查閱外文資料，并翻譯出不少于3000字的內(nèi)容；2?進行畢業(yè)調(diào)研，寫出實習總結報告；3?在廣泛收集資料的基礎上寫出開題報告；4?進行橋跨結構的方案設計或方案說明；5?確定連續(xù)梁總體尺寸及截面各部分尺寸；6?結構內(nèi)力計算與組合；7?梁體預應力鋼筋設計；8?按相應的規(guī)范進行各項檢算并修改設計；9?施工方法的簡要說明；10?工程圖紙繪制；11.畢業(yè)設計文整工作（含說明書、計算書及圖紙）。國內(nèi)外預應力混凝土橋梁研究的現(xiàn)狀從連續(xù)剛構按結構體系的發(fā)展脈絡來看，經(jīng)歷了由簡單到復雜的過程，即從簡支梁（板）橋一T形剛構橋一懸臂梁橋和連續(xù)梁橋一連續(xù)剛構橋。其跨越能力較T型剛構橋和連續(xù)梁橋大，已成為主跨120?300m范圍內(nèi)的首選。1991年葡萄牙建成的主跨跨徑250m的Oporto預應力混凝土鐵路橋居同類橋型的世界首位。1999年挪威建成的Stolma公路橋主跨跨徑達301m，居同類橋型的世界前列，其跨中182m米用輕質(zhì)混凝土。2006年中國重慶石板坡長江太橋公路復線橋主跨更是達330m，居同類橋型的世界第一，實現(xiàn)的方案是主跨米用鋼筋混凝土箱梁結構。以上的工程實踐是不改變連續(xù)剛構的橋梁形式，除了對混凝土梁段施加強大的預應力以外，某些橋梁還通過降低部分節(jié)段的重量來增大主跨跨越能力。如果把連續(xù)剛構作為主體橋梁，柔性拱體系看作梁體的加勁部分，這樣演變而成的連續(xù)剛構柔性拱組合橋也將是增大跨徑的有效橋梁形式。連續(xù)剛構橋其變形、內(nèi)力和應力在結構中起伏較大，應力甚至出現(xiàn)較大的拉應力，其強度、剛度在一些截面處無法滿足設計要求。連續(xù)剛構柔性拱橋在變形、內(nèi)力、應力方面變化較均勻，明顯改善了主梁對等的連續(xù)剛構橋的不足之處，使結構受力較為合理。這是因為剛構橋通過柔性拱加勁后，整體結構的豎向剛度增大，結構性能已不同于單獨承力的梁橋與拱橋，而是充分發(fā)揮了拱與梁各自的受力特點。這包括：梁體自重主要由主梁部分承擔，而二期恒載及活載則由梁、拱共同承擔。柔性拱體系起到了一個轉(zhuǎn)換大跨度主跨分布力至拱圈，再至橋梁墩身、基礎的作用。預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本章簡介其發(fā)展：由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點：如過早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結構自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。為了解決這些問題，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應力。自從預應力結構產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。預應力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來的，當時西歐很多國家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材，各國開始競相采用預應力結構代替部分的鋼結構以盡快修復戰(zhàn)爭帶來的創(chuàng)傷。50年代，預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了100米，到80年代則達到440米。雖然跨徑太大時并不總是用預應力結構比其它結構好，但是，在實際工程中，跨徑小于400米時，預應力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系。雖然預應力混凝土橋梁的發(fā)展還不到80年。但是，在橋梁結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發(fā)展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點，但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者，因為限于當時施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費工費時。到后來，由于懸臂施工方法的應用，連續(xù)梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨預應力混凝土連續(xù)梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在40—200米范圍內(nèi)占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結構體系已經(jīng)成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。然而，當跨度很大時，連續(xù)梁所需的巨型支座無論是在設計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題；而T型剛構在這方面具有無支座的優(yōu)點。因此有人將兩種結構結合起來，形成一種連續(xù)一剛構體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。梁式橋橫截面的設計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟用料等等因素都有關系。當橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預應力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預應力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了工程人員的親睞?？傊?，箱形截面是大、中跨預應力連續(xù)梁最適宜的橫斷面形式。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是，由橫架分析可知：兩者對頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負彎矩一般比單室式分別減少70%和50%。