一、本课题设计<研究）的目的 随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化，大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，这不仅有利经济的进一步发展，同时对促进文化交流、加强民族团结、缩小地区差别、巩固国防等方面也都有非常重要的意义。 桥梁是一种功能性的结构物，从古至今，人类从未停止过对桥梁安全性、经济性与美学的追求，很多桥梁不仅成为重要的交通枢纽而且成为令人赏心悦目的艺术品，具有鲜明的时代特征，至今仍被人们所赞叹。 随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高，人民对桥梁建筑提出了更高的要求。经过几十年的努力，我国的桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界先进行列。各种功能齐全、造型美观的立交桥、高架桥，横跨长江、黄河等大江大河的特大跨度桥梁，如雨后春笋般频频建成。目前随着国家公路五纵七横国道主干线的规划和实施，几十公里长的跨海湾、海峡特大桥梁的宏伟工程已经摆在我们面前。 桥梁工程作为一门独立的科学技术被确认，不再是仅凭桥梁设计者们智慧和经验的创造过程。它已发展成融理论分析、设计、施工控制及管理于一体的系统性学科。由于科技的进步，一些相关的学科也渗透入桥梁工程领域中，发展了新的分支学科，如桥梁结构分析与电算、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等。 回顾过去，展望未来，可以预见，在今后相当长的一个时期内，我们广大的桥梁建设者将不断面临着建设新颖和复杂桥梁结构的挑战，肩负着国家光荣而艰巨的任务。 因此，整个毕业设计环节的完成应达到使学生树立正确的设计思想，理论联系实际，逐步掌握设计原则，设计方法，设计步骤；独立完成设计，不断提高分析问题和解决问题的能力；将所学的课程系统地训练，以便掌握桥梁的基本理论、基本知识和基本计算方法；学会使用桥梁规范和设计手册，编写技术文件，不断提高计算、绘图，运用电脑等基本技能。 更重要的是通过此毕业设计，加深对各种桥型的力学特点、构造特点以及适用范围的了解；通过自行编制的计算程序，完成一项或多项结构辅助设计工作以及熟悉桥梁结构电算的一般方法；通过绘制施工图纸来熟悉AutoCAD软件的使用，真正的成为合格的桥梁工程专业毕业生。 三、设计<研究）的重点与难点，拟采用的途径<研究手段） 3.1．设计步骤 3.1.1 方案拟定阶段 根据给定的毕业设计任务书和河床断面图，通过比较各种桥型的结构特点、受力特点以及根据现行公路桥梁设计规范，确定桥梁总跨径、桥孔分孔，初拟桥梁图示、基础以及墩台的形式、桥梁横断面尺寸的设计、上下部构造主要尺寸的拟订，得出2—3套可行方案。3.1.2进行桥梁方案的比选 对基本尺寸的选择进行探究<包括梁高、边跨与中跨比值等参数）、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,综合考虑桥位的地质、地形条件，初拟以下三种方案：80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁、75m+135m+75m的预应力混凝土连续刚构、80m+125m<挂梁长为30m）+80mT型刚构三种桥型。三种桥型均为变截面的梁，其施工方法都可以采用悬臂施工，在边跨靠近桥台的部分可以采用支架施工。 三种桥型的上部尺寸的拟定分别综述为下： <1）80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁：由于预应力混凝土变截面桥的边中跨之比以0.6-0.7为宜<文献[12]P480），故选取0.64的边跨比。且支点梁高选取L/17.9=7.0m，跨中梁高取L/44.6=2.8m.梁底曲线选用最常用的二次抛物线形式。 桥面宽为0.25m<栏杆）+0.5m<防撞栏）+1.5m<人行道）+9m<行车道）+1.5m<人行道）+0.5m<防撞栏 ）+0.25m<栏杆）=13.5m。故横截面选取的是单箱单室截面。由文献[12]P480和文献[13]P84拟定出箱梁截面的细部尺寸为：箱梁顶宽为13.5m，底宽为7.5m.顶板厚度支点为70cm,再转化为35cm，其余为28cm，悬臂端厚度为20 cm，底板厚度由跨中到支点由30 cm变厚到90 cm，腹板厚度由跨中到支点从40 cm变厚到80 cm，均是按照二次抛物线变化。顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例,底板与腹板的连接处的承托选用1:1的比例。 具体的尺寸见预应力混凝土连续梁桥的总体布置图。 <2）75m+135m+75m的预应力混凝土连续刚构：根据文献[12]P487拟定边中跨之比选用0.556。支点梁高取L/18=7.5m，跨中梁高取L/54=2.5m.为了改善L/4— L/8截面底板的混凝土的应力，梁底截面选用1.65次曲线形式。 桥面宽为12m，横截面形式仍然选用的是单箱单室截面。由文献[2]P97、文献[12]P487和文献[13]P84拟定出箱梁的细部尺寸为: 箱梁顶宽为12m，底宽为6.8m. 顶板厚度除支点为30cm其余为27cm，悬臂端厚度为20 cm，底板厚度由跨中到支点由32 cm变厚到90 cm，腹板厚度由跨中到支点从40 cm变厚到70 cm，顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例,底板与腹板的连接处的承托选用1:1的比例。 具体的尺寸见预应力混凝土连续刚构桥的总体布置图。 (3> 80m+125m<挂梁长为30m）+80m T型刚构:根据文献[13]P202拟定边中跨之比为0.64。支点梁高为L/17-L/21，取6.5m,跨中梁高为支点梁高的1/5-1/2，选取2.5m。梁底截面选用二次抛物线形式。挂梁选用30m长。 桥面宽为12m，但是由于腹板的经济间距为2.5-4m，悬臂端的长为2-4m，故此桥型的横截面选用的是单箱双室截面。由文献[13]P202拟定出的箱梁的细部尺寸为：箱梁顶宽为12m，底宽为8m. 腹板间距为3.85m， 悬臂端长为2m。顶板厚度除支点为25cm其余为20cm，悬臂端厚度为15 cm，底板厚度由跨中到支点由18 cm变厚到60 cm，腹板厚度从跨中到支点为60 cm等厚，顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例,底板与腹板的连接处的承托选用1:1的比例。 具体的尺寸见预应力混凝土连续刚构桥的总体布置图 然后按照“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较以上三个方案的优缺点。比选后把80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁作为推荐设计方案。理由如下表所示。 综上所述，由于该桥位处的地基不好，而连续刚构桥对地基的承载力要求较高，并且此桥型为超静定结构，由于混凝土收缩徐变、温度的影响将会产生较大的次内力，因次结构的受力不明确，主墩的直接抗庄能力较差。若地基发生过大的不均匀沉降，连续梁可通过支座调整标高，抵消下沉来补救，而连续刚构做不到。T型刚构由于其在施工阶段经常会遇到强迫合拢，使用阶段经常会因为挠度多使得桥面线性不平整，结构中的伸缩缝较多。鉴于以上理由，现推荐80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁为最佳方案。 方案必选表 桥80m+125m+80m预应力混75m+135m+75m预应力混80m+125m+80m预应力混型 凝土连续梁桥 凝土连续刚构桥 凝土T型刚构桥 全桥的伸缩缝为桥孔数全桥伸缩缝只有两道，全桥伸缩缝只有两道，的偶数倍，较多，行车行车舒适；此桥不考虑行车舒适；此桥不考虑适舒适性差，跨径不受通通航要求，跨径可以跨通航要求，跨径可以跨用航要求，跨径可以跨过过沟谷标高较低的一过沟谷标高较低的一性 沟谷标高较低的一段，段，两桥墩均可避免高段，两桥墩均可避免高两桥墩均可避免高墩形墩形式，跨径布置合理 墩形式，跨径布置合理 式，布置合理 主墩无支座，施工时无墩顶设置有滑动支座体系的转化，结构为超在跨中容易产生较大的安时，温度变化、混凝土静定，由于温度变化、收缩徐变挠度，主墩无全收缩对上下部结构产生混凝土收缩徐变对上下之所，在施工时无体系性 的超静定内力较小，有结构产生较大的内力，的转化，全桥位静定结较好的抗震能力 该结构对基础地基要求构，不产生此内力 较高 美全桥梁高为二次抛物全桥梁高为1.65次抛全桥梁高采用的是二次观线，线性简洁明快、流性 畅，与周围环境协调好，桥型美观 物线，线性流畅，墩梁抛物线形式，与周围环固结，气势宏伟，与周境协调良好，但是由于围环境协调好，桥型美挂梁的存在，使得接缝观 较多。 三种方案材料均为预应力混凝土，桥长相同，下部结构的施工方法均可采用爬模或者翻模施工，上部结构均可采用悬臂施工与支架现浇的方法相结经合。横截面均采用的是箱型截面。两桥墩的高度相差不大。因此在总体上济的经济性相差不大。经济上主要是由于各种桥梁的细节部分的处理引起的型 差异，例如连续梁桥要进行体系的转化、连续刚构对下部地基处理要严格、T构桥型在最终合龙时大多数情况下都要进行强迫合龙。 3.1.3 计算阶段 (1>确定计算图式 (2>内力计算 a) 恒载内力计算 b) 活载内力计算 c) 附加内力计算 d) 结构次内力计算 (3>内力组合，包括承载能力极限状态和正常使用极限状态 (4>绘制内力包络线 (5>配筋设计 (6>应力验算 (7>强度验算 3.1.4下部结构的设计 3.1.5 施工图绘制 3.1.6 设计计算书的编写阶段 3.2 设计重点 <1）上部结构尺寸的确定； <2）利用桥梁电算程序计算主梁截面特性； <3）主梁内力的计算； <4）配筋计算以及钢筋的布置； <5）施工图的绘制 四、设计<研究）进度计划 1、3月1号——3月13号：熟悉毕业设计任务书和河床断面地质图； 2、3月14号——3月27号:方案拟定阶段、方案比选和开题报告； 3、3月28号——4月3号：拟定结构尺寸，内力计算； 4、4月4号——4月24号：内力计算或程序调试与基本数据准备、 作用效应组合和绘制包络图； 5、4月25号——5月8号:钢筋配置； 6、5月9号——5月22号：验算以及数据的整理； 7、5月23号——6月5号：绘制施工图。 8、6月6号——6月12号:编写设计说明书、译文、英文摘要；、 9、6月13号——6月19号：整理、修改及交稿； 10、6月20号——6月26号：毕业答辩及准备 五、参考文献 [1] JTG B01-2003，公路工程技术标准[S].北京：人民交通出版社，2004. [2]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社,2004. [3]JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004 [4] JTG D63-2005，公路砖石及混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社,2005. [5] 叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2005. [6] 周念先.桥梁方案比选[M]. 上海：同济大学出版社,1997. [7] 徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计[M].北京：人民交通出版社，2000. [8] 邵旭东.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2006 [9]邵旭东. 桥梁设计百问[M]. 北京：人民交通出版社，2003 [10]陈忠延. 土木工程专业毕业设计指南<桥梁工程）[M]. 北京：人民交通出版社, 2002. [11]范立础.桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，2006 [12]桥梁设计常用数据手册编写委员会.桥梁设计常用数据手册. 北京：人民交通出版社，2005. [13]姚玲森.桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，2006 [14]Toshio MIYATA, Toru FUJIWARA, Hitoshi YAMADA and Tetsuo HOJO. Wind-resistant Design of Cables for the TataraBridge [A]. Long-Span and High-RiseStructures IABSE Symposium Kobe 1998[C]. Kobe, 1998, V79: 51-56 指导教师意见 签名： 月 日 教研室<学术小组）意见 教研室主任<学术小组长）<签章）： 月 日