钢筋混凝土简支空心板三级公路桥梁设计开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告题目：钢筋混凝土简支空心板三级公路桥梁设计学院：专业：班级：学号：姓名：指导教师：填表日期：一、选题的依据及意义：在大学期间我学的是道路桥梁方向专业，在今后的工作当中我将主要从事公路桥梁这方面的建设与施工，设计的好坏将直接影响到道路建设与施工的质量高低甚至是安全成败等问题。因此公路桥梁设计在公路建设中起着举足轻重的作用。毕业设计是我们大学阶段最后一个重要的教学实践性环节。通过课程设计使我们能将以前所学的理论知识和工程实际结合起来，同时加深我们对知识理解并进一步掌握桥梁设计的基本程序、基本方法和设计步骤，培养我们分析解决桥梁设计及施工中实际问题的能力。同时要求我们在设计过程中熟悉相关的行业规范、标准，能正确使用规范及相关的标准图集，并在设计过程中要充分考虑施工的方便性。能进行有关专业外文资料的翻译，加强计算机应用能力的训练。通过毕业设计的各个环节的综合训练，为毕业后尽快投入实际工作做准备，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法。这使得我们要通过运用各种通用图集和设计规范以及国家、地方标准，完成多层建筑的结构选型，结构布置，结构设计及结构图、施工图的绘制，培养了我们分析和解决实际问题的能力，还有独立思考、独立设计、创新的精神。提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能，使我们了解生产设计的主要内容和要求。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：在人为桥梁之前，自然界由于地壳运动或其他自然现象的影响，形成了不少天然的桥梁形式。如浙江天台山横跨瀑布上的石梁桥，江西贵溪因自然侵蚀而成的石拱桥（仙人桥）以及小河边因自然倒下的树干而形成的“独木桥”，或两岸藤萝纠结在一起而构成的天生“悬索桥”等等。人类从这些天然桥中得到启示，便在生存过程中，不断仿效自然。开始时大概是利用一根木料在小河上，或氏族聚居群周围的壕沟上搭起一些独木桥（桥之所以始称“梁”，也许便是因这种横梁而过的原故），或在窄而浅的溪流中，用石块垫起一个接一个略出水面的石蹬，构成一种简陋的“跳墩子”石梁桥（后园林中多仿此原始桥式，称“汀步桥”、“踏步桥”）。这些“独木桥”“跳墩子桥”便是人类建筑的最原始的桥梁，以后随着社会生产力的发展，不断由低级演进为高级，才逐渐产生各种各样的跨空桥梁。桥的类型，若以建桥的主要材料分，便有木、石、砖、竹、藤、铁、盐、冰桥等之别。木桥是最早的桥梁形式，我国秦汉以前的桥几乎都是木桥。如最早出现的独木桥、木柱梁桥。约商周时便出现浮桥，战国前后又出现排柱式木梁桥和伸臂式木梁桥。但因木材本身的特性，如质松易腐以及受材料强度和长度支配等，不仅不易在河面较宽的河流上架设桥梁，而且也难以造出牢固耐久的桥梁来，因此，南北朝始遂为木石混合或石构桥梁所取代。石桥和砖桥。一般是指桥面结构也是用石或砖料来做的桥，但纯砖构造的桥极少见，一般是砖木或砖石混合构建，而石桥则较多见。到春秋战国之际便出现了石墩木梁跨空式桥，西汉进一步发展为石柱式石梁桥，东汉则又出现了单跨石拱桥，隋代创造出世界上第一座敞肩式单孔弧形石拱桥，唐代李昭得造出了船形墩多孔石梁桥。宋代是大型石桥蓬勃发展的时期，创造出像泉州洛阳桥和平安桥那样的长达数里横跨江海交汇处的石梁桥，以及像北京芦沟桥和苏州宝带桥那样的大型石拱桥。竹桥和藤桥。主要见于南方，尤其是西南地区。一般只用于河面较狭的河流上，或作为临时性架渡之用。早期的主要是一种索桥，南北朝时称竹质的溜索桥为“笮桥”。后来出现了竹索桥、竹浮桥和竹板桥等。铁桥，在古代包括铁索桥和铁柱桥两种。前者属于索桥类，较多见，约在唐代便出现；后者属于梁桥类，实为木铁混合桥，极少见，在江西见一例。盐桥和冰桥。主要见于特殊的自然环境中。前者主要见于青海盐湖地区，后者主要见于北方寒冷地区。若以桥梁的结构及外观形式分，则主要有梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四种基本类型。梁桥。又称平桥、跨空梁桥，是以桥墩做水平距离承托，然后架梁并平铺桥面的桥。这是应用最为普遍的一种桥，在历史上也较其它桥形出现为早。它有木、石或木石混合等形式。先秦时梁桥都是用木柱做桥墩，但这种木柱木梁结构，很早就显出其弱点，不能适应形势的发展。因此，起而代之的是石柱木梁桥，如秦汉时建成的多跨长桥：渭桥、灞桥等。约在汉代时桩基技术发明，于是出现了石桥墩，标志着木石组合的桥梁能够越跨较宽大的河道能经受住汹涌洪浪的冲击。但由于石墩上的木梁不耐风雨侵蚀，于是便在桥上建起了桥屋，保护桥身，此桥型（廊桥）后多见于南方，但最早都见于黄河流域。中小型的石梁或石板桥，构造方便，材料耐久，维修省力，是民间最为喜用的一种桥形，尤其是南宋后，在福建泉州地区十分盛行，创造了许多长大的石梁桥。梁桥若中间无桥墩者，称单跨梁桥；若水中有一桥墩，使桥身形成两孔者，便称双跨梁桥；若两墩以上者，便称多跨梁桥。浮桥。又称舟桥、浮航、浮桁，因其架设便易，常用于军事目的，故也称“战桥”--一种用于数十百艘木船（也有用木筏或竹筏连横于水上的）连锁起来并列于水面，船上铺木板供人马往来通行的桥。若按严格意义上的桥：是以跨空和有柱墩为标志的话，那它还不是十足意义上的桥。浮桥主要建于河面过宽及河水过深或涨落起伏大，非一般木石柱梁桥所能济事的地方。浮桥两岸多设柱桩或铁牛、铁山、石囷、石狮等以系缆。浮桥目前在我国南方如江西、浙江、广西等地方仍常见用。浮桥的优点：一是施工快速，清咸丰二年（公元1852年），太平军围攻武昌，只用一夜时间就建成两座横跨长江的浮桥。二是造价低廉。缺点是载重量小，随波上下动荡不定，且抵御洪水能力弱，常需及时拆撤，并要人照看，管理繁琐，舟船、桥板与系船的缆绳要经常修茸和更换，维护费用昂贵。因此，很多浮桥的最后归宿，都向木梁桥、石梁桥或石拱桥发展。索桥。也称吊桥、绳桥、悬索桥等，是用竹索或藤索、铁索等为骨干相拼悬吊起的大桥。多建于水流急不易做桥墩的陡岸险谷，主要见于西南地区。其做法是在两岸建屋，屋内各设系绳的立柱和绞绳的转柱，然后以粗绳索若干根平铺系紧，再在绳索上横铺木板，有的在两侧还加一至两根绳索作为扶栏。始见于秦汉，如秦李冰曾在四川益州（今成都）城西南建成的一座笮桥，又名夷里桥，便是座竹索桥。现存著名的有建于明清时的泸定铁索桥、灌县竹索桥等。过索桥感觉非常惊险，正如古人形容过索桥的那样：“人悬半空，度彼决壑，顷刻不戒，陨无底谷。”唐代和尚智猛称：“窥不见底，影战影栗。”其实真正渡之还是安全的，正如《徐霞客游纪》对贵州盘江桥评价的那样：“望之飘然，践之则屹然不动。”拱桥。在我国桥梁史上出现较晚，但拱桥结构一经采用，便迅猛发展，成为古桥中最富有生命力的一种桥型，即使在今天，它也仍有继续发展的广阔前景。拱桥有石拱、砖拱和木拱之分，其中砖拱桥极少见，只在庙宇或园林里偶见使用。一般常见的是石拱桥，它又有单拱、双拱、多拱之分，拱的多少视河的宽度来定。一般正中的拱要特别高大，两边的拱要略小。依拱的形状，又有五边、半圆、尖拱、坦拱等之分。桥面一般铺石板，桥边做石栏杆。拱桥的形象最早见于东汉画像砖上，是由伸臂木石梁桥在发展过程中又受墓拱、水管等形状影响而产生的。文献记载见于南北朝时的《水经注》中，现存最早的实物和最具代表性的是隋代李春设计建造的赵州桥。石拱桥的发券，明以后，尤其在清代，则盛行用整券，即“桶状发券”。桥梁的构造，除较原始的独木桥、汀步桥以及浮桥外，一般均由跨空部分和跨空支承部分构成，即桥墩与桥身组成。梁桥，根据其所用材料和构造情况，可分为木梁桥和石梁桥。“木梁桥”包括木梁木柱桥、木梁石柱桥、木梁石墩桥、木撑架桥，其中“木梁石柱桥”是从木梁木柱这种原始的木桥发展而来的。“石梁桥”包括石梁石柱桥、石梁石墩桥、石伸臂桥（类似木伸臂桥）、三边石梁桥、漫水石梁桥、石板平桥（多见于园林“曲桥”和“纤道桥”）。其中以“石梁石墩桥”最为常见。这种桥比用石墩木梁又更进一步，避免了木梁桥面易于腐朽、常需维修的缺点。桥梁中还有一种与浮桥相结合的桥式，即“开合式桥”。其中间浮桥可根据需要开合启闭。如潮安县的湘子桥。其东西两端是石梁桥，中间则用十八只木船搭成浮桥相连接，以利排渲洪水，及“通巨舰，排放木筏”之用。拱桥，根据其构造情况以及拱券的圆弧和排列形式可分为：陡徒和坦拱式拱桥、尖拱和圆拱式拱桥、连拱和固端式拱桥，单孔和多孔式拱桥、实腹和空腹式拱桥，以及虹桥等等。其拱券的圆弧则有半圆、马蹄、全圆、锅底、蛋圆、椭圆、抛物线圆及折边等形式，排列形式则有并列和横联两种，其中横联式应用最多，并派生出镶边横联券和框式横联券两种。索桥，根据其采用不同质地的绳索及过度和构造形式，可分为竹索、铁索、藤索和溜索桥、城防吊桥，以及单索、双索、多索网状桥、并列多索桥等。随着我国交通运输业的发展，人们对公路桥梁的建设提出了更高的要求，例如行车要舒适、平稳，建设周期要短等等[6]。于是，先简支后连续的桥梁型式应运而生，并得以大量的使用。这种桥梁具有连续梁行车舒适的优点，同时它的主梁可以先期预制，在简支状态下安装，然后浇筑接头混凝土完成体系转换，因而可以大大缩短建设工期。目前公路上中小跨径的桥梁大量采用了这种型式的桥梁。简支变连续的方法是:在预制场预制好大梁，分片进行安装，安装完成后经调整位置，浇筑墩顶处接头混凝土，更换支座，完成一联简支变连续的过程。其受力特点是:主梁自重内力即简支状态下的内力，即主梁在简支状态承受自身重量；经过体系转换成为连续结构后，承受二期恒载及使用活载。桥梁是公路、城市道路或铁路的重要组成部分，是国家工业和技术水平的综合水平体现。所以说桥梁是一个国家的象征之一。从设计应用来看，高速公路上跨天桥仅是连接高速公路两侧的桥梁，但从美学角度考虑，它还是高速公路上的一道风景线。天桥不会因其单独孤立地存在而被人欣赏，它必然是与周边环境物像一起映人人们的眼帘，成为景观设计的一个重要组成部分而存在，因此桥梁的型式要服从于周边环境。上跨天桥作为一种人文景观，在桥型与地形紧密结合的同时，应注重与周围环境协调，造型优美的天桥与周围环境的完美结合，给人们带来的不仅是物质上的满足，更是精神上的愉悦与享受。三、本课题研究内容本课题主要研究桥梁的设计与计算，锻炼我们的知识运用能力。1、工程可行性论证（桥梁标准、自然条件与周围环境、桥位选择、桥址处水文、工程地质情况等）；2、桥型方案比选（初步设计阶段的主要工作）3、结构计算(1)、桥梁设计荷载、内力及内力组合计算；(2)、桥梁上部结构(主梁、桥面板)设计计算；(3)、桥梁下部结构（盖梁、桥墩、桥台、承台、基础）设计计算；4、绘图(1)、进行全桥整体布置、并绘制桥型布置图；(2)、绘制桥梁各构件一般构造图、钢筋构造图；(3)、绘制桥梁其它附属构件（支座、垫石、楔块、桥台堆坡、伸缩缝、防撞墙等）。四、本课题研究方案本项目的实施，将与在建的兰银公路一起形成甘肃东部又一条南北大通道，它对完善本省的一级公路路网布局，充分发挥高速公路网的规模效益将起重要作用。同时，本工程的建设对沟通宁夏与青海、甘肃与陕西及其以北省市的联系，连接我国西北经济区必将发挥极其重要的纽带作用。由于此三级公路地形复杂，桥梁构造物设置多，所以桥梁的设计周期和施工周期是控制全线贯通的主要因素之一。对基本尺寸的选择进行探究，对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。根据设计任务要求，参阅各种文献资料，依据现行公路桥梁设计规范，初拟用钢筋混凝土简支空心板公路桥它具有材料简单，技术成熟，易于工厂化施工，受力明确、构造简单、施工方便等优点；五、研究目标、主要特色及工作进度确定方案，主梁尺寸拟定及内力计算、荷载计算、桥梁上下部结构计算及配筋、绘制图纸工作进度安排：序号各阶段工作内容时间1查资料，调研，准备开题报告两周2交桥型方案初稿指导老师修改确定结构一周3主梁尺寸拟定及内力计算两周4按相关设计规范进行荷载及内力计算一周5进行桥梁上部结构设计计算一周6确定上部结构尺寸及配筋一周7进行下部结构设计计算一周8确定下部结构尺寸及配筋一周9编制设计说明书，整理结构结算书绘