开题报告预应力混凝土简支梁桥设计.docx

1、开题报告一、 毕业设计的意义本毕业设计通过对预应力混凝土简支小箱梁梁桥进行施工过程的计算和分析，一是可以熟悉桥梁设计的过程、特点，更好地了解各种设计和施工规范，二是有利于掌握预应力混凝土简支梁桥、下承式钢管混凝土拱桥、斜拉桥等桥型的各种设计、施工特点，三是可以熟练掌握绘图软件、计算程序，特别是CAD 绘图软件和 EXCEL 等程序，为以后步入工作岗位，成为一名优秀的专业设计人员打下良好基础。二、桥梁分类梁式桥是指用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。梁式桥为桥梁的基本体系之一。制造和架设均甚方便，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例。梁桥又可分为简支

2、梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。用拱作为桥身主要承重结构的桥。拱桥主要承受压力，故可用砖，石，混凝土等抗压性能良好的材料建造。大跨度拱桥则可用钢筋混凝土或钢材建造，可承受发生的力矩。1.拱的受力特点，拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。拱在同样荷载作用下，拱脚支座产生水平反力（也叫推力）。它起着抵消荷载引起的弯曲作用，从而减少了拱杆的弯矩峰值。2.拱的类型。按结构组成和支承方式，拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种。三铰拱为静定结构，两铰拱和无铰拱为超静定结构，工程中较多采用后两种形式。刚构桥（rigid frame bridge），主要承重结构采用刚构的桥梁。梁和腿或墩（台）身构成刚性连接

3、。结构形式可分为门式刚构桥、斜腿刚构桥 、T 形刚构桥和连续刚构桥。门式刚构桥其腿和梁垂直相交呈门形构造，可分为单跨门构、双悬臂单跨门构、多跨门构和三跨两腿门桥。前三种跨越能力不大，适用于跨线桥 ，要求地质条件良好，可用钢和钢筋混凝土结构建造。三跨两腿门构桥，在两端设有桥台，采用预应力混凝土结构建造时，跨越能力可达 200 多米。 斜腿刚构桥桥墩为斜向支撑的刚构桥，腿和梁所受的弯矩比同跨径的门式刚构桥显著减小，而轴向压力有所增加；同上承式拱桥相比不需设拱上建筑 ，使构造简化。桥型美观、宏伟，跨越能力较大，适用于峡谷桥和高等级公路的跨线桥，多采用钢和预应力混凝土结构建造。如安康汉江桥（铁路桥），

4、腿趾间 距176 米，1982 年建成。T 型刚构桥是在简支预应力桥和大跨钢筋土箱梁桥的基础上，在悬臂施工的影响下产生的。其上部结构可为箱梁、桁架或桁拱，与墩固结形成整体，桥型美观 、宏伟、轻型，适用于大跨悬臂平衡施工，可无支架跨越深水急流，避免下部施工困难或中断航运，也不需要体系转换，施工简便。T 型刚构可分为带挂梁结构的 T 型刚构桥和带剪力铰结构的 T 型钢构桥。 连续刚构桥分主跨为连续梁的多跨刚构桥和多跨连续刚构桥，均采用预应力混凝土结构 ，有两个以上主墩采用墩梁固结，具有 T形刚构桥的优点。但与同类桥（ 如连续梁桥、T 形刚构桥）相比：多跨刚构桥保持了上部构造连续梁的属性，跨越能力大

5、，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低，如广东洛溪桥。多跨连续刚构桥则在主跨跨中设铰接，两侧跨径为连续体系，可利用边跨 连续梁的重量使 T 构做成不等长悬臂，以加大主跨的跨径。悬索桥（suspension bridge）指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁。悬索桥的构造方式是 19 世纪初被发明的，许多桥梁使用这种结构方式。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到 1000 米以上。悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。由于塔架基本上不受侧向的力，它的结

6、构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个双曲线。这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。现代的悬索一般是多股的高强钢丝。悬索桥的构造方式是 19 世纪初被发明的，许多桥梁使用这种结构方式。现代悬索桥，是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。是大跨径桥梁的主要形式。悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。由

7、于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到 1000 米以上。1998 年建成的日本明石海峡桥的跨径为 1991 米，是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造。悬索桥比较灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比较稳定的桥在这些地区必须更加坚固和沉重。悬索桥的坚固性不强

8、，在大风情况下交通必须暂时被中断悬索桥不宜作为重型铁路桥梁悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，因此假如地面本身比较软的话，塔架的地基必须非常大和相当昂贵。悬索桥的悬索锈蚀后不容易更换。按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生 S 形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。除以上形式外，为增强悬索桥刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。桥面支承在悬索（通常称大揽）上的桥称

9、为悬索桥。英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之意，故也有译作“吊桥”的。“吊桥”的悬挂系统大部分情况下用“索”做成，故译作“悬索桥”，但个别情况下，“索”也有用刚性杆或键杆做成的，故译作“悬索桥”不能涵盖这一类用桥。和拱肋相反，悬索的截面只承受拉力。简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接铺在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行，为了保持桥面具有一定的平直度，是将桥面用吊索挂在悬索上。与拱桥用刚性的拱肋作为承重结构不同，其采用的是柔性的悬索作为承重结构。为了避免在车辆驶过时，桥面随着悬索一起变形，现代悬索桥一般均设有刚性梁（又称加劲梁）。桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在

10、悬索上。现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设有支承悬索的鞍形支座。承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，也有个别固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。斜拉桥 1又称斜张桥，是指一种由一条或多主塔与钢缆组成来支撑桥面的桥梁。斜拉桥主要可分为两大类，视乎钢缆如何与主塔连接。斜拉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。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。斜拉桥(cable stayed bridge)作为一种拉索体

11、系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有 A 型、倒 Y 型、H 型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥是 1955 年德国 DEMAG 公司在瑞典修建的主跨为 182.6 米的斯特伦松德（Stromsund）桥。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为俄罗斯的俄罗斯岛大桥，主跨径为 1104 米,于2012 年 7 月完工。 2斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。斜拉桥是一种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受。梁

12、除支承在墩台上外，还支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是主梁。以一个索塔为例，索塔的两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了， 最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下

13、的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。斜拉索数量再多，道理也是一样的。之所以要很多条，那是为了分散主梁给斜拉索的力而已。三、 毕业设计的基本内容一、设计依据及技术标准龙头寨位于北江中游，拟建造一座跨越北江的大桥。桥型为预应力混凝土简支梁桥，桥面连续，梁桥截面为小箱梁形式，桥面净宽为 9+1.752=12.5m,设计荷载为公路级，在桥梁范围内为直线、平坡，桥面横坡采用 2%双面坡。设计主要是通过方案比选，说明简支梁桥的优越性，并对它进行结构内力分析及配筋计算，最终得到施工图。三、设计的重难点，解决途径和本人的能力水平1、本次设计的重点是桥梁方案比选及总体设计中的尺寸拟定、上部结构内力计算及布

14、筋、下部结构内力计算及配筋结构设计验算（包含正常使用极限状态和承载能力极限状态）。2.本次设计的难点是方案拟定中的下承式拱桥桥墩的绘制，拱肋和吊杆形式的确定、简支梁桥与简支梁桥桥面连续计算的差别、斜拉桥桥塔的形式确定、简支梁桥中的刚接梁法计算荷载横向分布系数、小箱梁的预应力钢束的布置、下部结构中的盖梁内力计算和配筋。3、设计中遇到的困难的解决途径有：一是参考武汉晴川桥的施工图完成了下承式拱桥方案设计，二是参照闫志刚主编的看范例快速学设计丛书：钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计完成了简支梁桥的设计。4、本人在设计中感觉到了自己专业知识的匮乏，同时缺乏相关设计经验，使得设计工作效率低下，不过通过这次设计我进步了许多，我会在以后工作和学习的过程中不断完善自我。四、设计进度计划1、第一、二周是方案阶段，主要完成方案拟定和方案比较，参考书目是周念先的桥梁方案比选、夏永明的桥梁概念设计邵旭东，胡建华的桥梁设计百问2、第三到七周是结构计算阶段，主要完成结构内力分析和结构设计计算，参考书目为闫志刚主编的看范例快速学设计丛书：钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计、易建国的桥梁计算示例集 混凝土简支梁板桥第三版，同时参考了交通部各种规范。3、第八到九周是设计绘图阶段，主要完成施工图的绘制，参考湘潭大学毕业设计基本规范。4、第十周完成设计说明书。