毕业设计开题报告简支转连续小箱梁.docx
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毕业设计开题报告简支转连续小箱梁
本科生毕业设计(论文)开题报告
学生姓名:
导师姓名、职称:
所属学院:
专业班级:
设计(论文)题目:
2020年3月8日
1、目的及意义(含国内外的研究现状分析)
1.1设计的目的
毕业设计是完成教学计划达到本科生培养LI标的重要环节。
它着重培养学生综合分析和解决问题的能力和独立工作能力、组织管理和社交能力,对于增强事业心和责任感,提高毕业生全面素质具有重要意义。
是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。
毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最为重要的教学环节。
它要求学生积极跟进学术动态,充分了解国内外各种桥梁的现状和发展趋势,在一定程度上了解和掌握它们的设计与施工方法,并且运用本科所学的各门基础课与专业课知识,在老师的指导下,遵循相关的设讣施工规范,独立地完成一个课题的全部设计工作,解决与之相关的问题,熟悉相关设汁规范、手册、标准图、以及工程实践中常用的方法。
在毕业设讣之中,能够对以下各个方面的综合能力进行锻炼,其中包括:
(1)培养学生综合分析和解决问题的能力和独立工作能力、组织管理和社交能力。
(2)有效提升了学生对工程报告、设计文件的编写过程的熟悉程度。
(3)充分了解国内外各种桥梁的现状和发展趋势,使学生具备从事道路桥梁方面工作的实际能力,为将来走向工作岗位打下良好的基础。
(4)提高计算、绘图的能力,能够熟练地查阅文献和使用规范手册,确保我们对于CAD、MIDAS等计算机辅助软件运用的能力得到很大的提升。
1.2设计的意义(理论或实际)
相比较其他类型的桥梁,预应力小箱梁具有较高的结构安全度和耐久度,更加有利于实现设计•和施工的标准化、生产的工业化和机械化,并具有良好的可维修性和可更换性,所以随着我国高速公路建设的快速发展,在中小跨径桥梁中使用装配式小箱梁结构的比重越来越大。
同时采用预应力混凝土小箱梁,可以缩短整体工期,减少材料费投入,工艺更简单,施工操作更容易,也更容易保证质量。
而采用先简支连续预应力混凝土小箱梁结构兼具简支结构施工便捷的优点和连续结构行车舒适性好的优点,又具有良好的经济性,确实是一种合理、先进的结构形式。
箱型截面具有良好的结构性能,在现代各种桥梁中得到广泛应用,其主要优点是:
(1)截面抗扭刚度大,结构在施工与使用过程中都乂有良好的稳定性。
(2)顶扳和底板部具有较大的混凝土面积,能有效地抵抗正负弯矩,配筋的要求容易得到满足,适应于具有正负弯矩的结构,如连续梁等。
(3)适应现代化施工方法的需求,如悬臂施工法、顶推法等。
这些施工方法要求截面具有较厚的底板。
(4)承重结构与传力结构相结合,使各部件共同受力,达到经济效果,同时截面效率高,并适合预应力钢筋空间布束。
此外箱形截面能满足各种使用条件,它的长度变化幅度十分大,并且腹板间距也能放大到一定程度;箱梁抗扭刚度也比较大;箱梁容许有最大细长度;箱梁应力值较低,重心轴不偏一边,同T形梁相比徐变变形较小。
但是箱型截面也存在一些明显的缺陷,需要引起充分重视。
如箱形面属薄璧结构。
除受力钢筋外,还需配置大量构造钢筋,这对于中等跨径的桥梁,有时会导致用钢量比工字形或T形截面多。
而对于大跨径桥梁,山于箱型截面乃实腹式梁,相比于空腹式的桁架式结构自重较大。
而减轻自重是大跨径桥梁的重要课题,因而在设计时必须采取措施减轻自重,以节省材料,使造价经济。
国内针对预应力混凝土箱梁桥的设计和施工都做了大量的研究,并且有着成熟的设汁和施工技术。
在国内,30m跨度以内的小箱梁桥有标准的图纸供设计人员参考,而且在国家大力推进装配式施工和绿色施工的背景下,预应力小箱梁便于拼装施工、缩短施工周期、机械化施工以及环保等方面的优势为行业所青睐。
并且在20-35m跨度内,小箱梁在与空心板和T梁竞争过程中逐渐胜出而成为中小跨径第一大桥型。
国外也有小箱梁标准图的应用,日本建设部和日本标准协会对先张法箱型梁(类似我国的大空心板)设计有标堆化规定,但跨径不能超过21.9m,跨径分级增值为lm;对后张法预制箱梁的标难化规定只是山地方部门或一些预应力混凝土公司制订,跨径一般为20-10m带翼箱梁。
顶板和横隔梁都是作为预应力混凝土构件设计,但是在日本小箱梁桥一般不做后连续。
美国小箱梁的应用大多采用平接式箱梁体系(类似我国大空心板),通过特殊灰浆形成很小的剪力键连接在一起。
其预制梁桥的横隔梁通常不是在现场浇筑的混凝土横隔梁,如用K形钢系杆连接或焊接钢板的连接的横隔梁。
美国的这种施工工艺虽然可以减少现场作业、利于上部结构的扩建和承建。
但是横隔梁连接处的腐蚀问题也需关注。
先简支后连续体系的优点:
(1)施工快
主梁可在下部工程施工的同时进行预制,成批生产,因此可以缩短施工周期,使施工简便快速,满足施工要求。
(2)跨度大
相对与简支结构体系来讲,先简支后连续结构体系的宽度有较大的提升。
高速公路桥梁的跨度一般可达到40米。
这主要是山于先简支后连续结构体系的跨中弯矩大幅减小,而支座处产生了负弯矩,使得弯矩在整个梁中能够较为均匀。
同样高度的梁体,在先简支后连续结构体系中因荷载而产生的弯矩较简支梁要小,也就是说可以把跨度做的更大一些。
(3)造价省
与简支梁相比,先简支后连续体系的跨中弯矩相对较小,而内支座处则承受比完全连续梁小得多的负弯矩。
简支转连续使结构在刚度上则获得很大的提高,并且对配筋设计•与施工都极为有利。
它既保持了简支梁施工简便和节省模板支架的优点,乂吸取了连续结构减小话载弯矩的长处。
为了承受活载的支点负弯矩,需将跨中的正弯矩钢筋在接近梁端处弯起,并伸到接头处与相邻的简支梁的同类钢筋相焊接。
先简支后连续体系的缺点:
先简直后连续结构体系的缺点主要是指因为结构在一定程度上连续而带来的种种不利影响。
(1)预应力损失
在先简直后联系结构结构体系施工过程中,要张拉敦顶负弯矩钢束,这样势必会导致梁体中的预应力损失。
论文参考。
我们可以通过控制张拉设备的完好性、张拉的技巧性和张拉温度等方面来减少主梁预应力损失。
而在连续结构或者简支结构就不会出现这种情况。
(2)横向联系薄弱
桥梁在实施体系转换时,通常较为注重纵向联系,从而忽略横向联系,导致横向联系的刚度不够,通车不久就出现病害,一般釆用凿出破损的混凝土,重新焊接钢筋后浇筑高强度混凝土来修复。
(3)挠度大、裂缝多
挠度过大跟预应力损失过大、混凝土材料徐变预测不准确、竖向施工接缝剪切徐变过大、活荷载具有静载特性以及混凝土单向应力强度准则不符合复杂应力状态等有关。
腹板斜向裂缝一般位于桥梁跨中,裂缝呈现上宽下窄特征,位置幕近腹板的上托板。
根据不同的惜况,H前大多采用高压灌胶和贴碳纤维布来处理裂缝。
本次设计针对江汉六桥4X28米小箱梁桥工程进行设计尺寸拟定,采用箱形截面,须完成主梁内力计算包括恒载和活载讣算及内力组合,得出最不利情况,从而来确定预应力钢束的数量的布置位置。
再通过对主桥主梁截面儿何特性的计算,从而进行钢束预应力损失佔算,配筋完成后应对截面的强度与应力进行验算,主梁端部的局部承压强度验算,主梁变形验算等。
下部结构设计•包括桥墩和桩基的设计,盖梁,墩柱,桩基计算等,各部分构件都应进行内力和配筋计算。
2、基本内容和技术方案
2.1设计标准
(1)设计荷载:
机动车道为公路-I级;
(2)车道数量:
双向共6车道;
(3)桥梁结构:
3X29m简支转连续小箱梁桥。
2.2设计资料
(1)桥梁上部结构:
预应力混凝土小箱梁,为预制装配,先简支后转连续;
(2)桥梁下部结构:
盖梁为现浇钢筋混凝土,墩柱为现浇钢筋混凝土,桩基为钻・钢筋混凝土灌注桩;
(3)其它:
地震按动峰值加速度0.0龍进行设防,其它自己拟定。
2.3设计依据
(1)公路工程技术标准JTGB01-2014
(2)公路桥涵设计通用规范JTGD60-2015
(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62-2018
(4)公路桥涵地基与基础设计规范JTG3363-2019
(5)廖朝华.公路桥涵设计手册-墩台与基础.人民交通出版社,2013
(6)MIDAS使用手册
2.4设计内容
(1)桥型方案比选,桥梁总体布置,上部结构布置及尺寸拟定,施工方法确定,基于有限元软件的桥梁结构内力计算、预应力钢束估算及损失计算、次内力计算、施工阶段及使用阶段结构验算,锚下局部承压验算和行车道板汁算,盖梁尺寸拟定和讣算,墩柱尺寸拟定和计算,桩基直径拟定和计•算。
(2)绘制桥型布置图、主梁一般构造图、主梁预应力钢筋和普通钢筋构造图、盖梁和桥墩一般构造图、桥墩钢筋构造图、桩基一般构造图、桩基钢筋构造图、主要施工程序图等。
2.5主要任务
(1)查阅不少于15篇的相关资料,其中英文文献不少于3篇,完成开题报告。
(2)编写设计说明书A4不少于80页,查重全文复制比不超过30%o
(3)绘制图纸A3不少于30张。
(4)完成英文不少于20000字符、中文不少于5000字符的英文文献翻译。
2.6设计的技术方案
(1)熟悉地质和设计资料;
(2)桥型方案比选;
(3)桥梁总体布置:
(4)±部结构布置及尺寸拟定;
(5)施工方法确定;
(6)利用MIDAS建立小箱梁桥结构有限元模型;
(7)主梁内力计算:
恒载计算、活载内力计算和内力组合;
(8)预应力钢筋面积佔算及钢束布置:
预应力钢筋面积佔算和预应力钢束布置;
(9)主梁截面儿何特性计算:
截面面积及惯距计算和梁截面对重心轴的净计算;
(10)钢束预应力损失:
预应力钢束与管道壁的摩擦损失、山锚具变形,钢束回缩引起的预应力损失、预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失、钢筋松弛引起的预应力损失、混凝土收缩徐变引起的预应力损失;
(11)主梁截面强度及应力验算:
截面强度验算、截面应力验算、抗裂性能验算、主梁变形(挠度)计算;
(12)梁端锚固区的局部承压验算:
局部承压尺寸要求、局部抗压承载力汁算;
(13)行车道板讣算:
翼缘板内力计算及配筋、腹板间连续单向板的内力计算及配筋;
(14)盖梁尺寸拟定和计•算;
(15)墩柱尺寸拟定和计算;
(16)桩基直径拟定和计•算。
3、进度安排
(1)3月8日完成开题报告;
(2)4月30日完成桥梁上部结构设计;
(3)5月20日完成桥梁下部结构设计;
(4)5月27日完成图纸绘制;
(5)5月31日完成论文上传及打印装订。
4.参考文献
[11中华人民共和国交通部.公路工程技术标准JTGB01-2014ES].北京:
人民交通出版社,2014.
[2]中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范JTGD60-2015ES1.北京:
人民交通出版社,2015.
[3]中华人民共和国交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62-2018ES1.北京:
人民交通出版社,2018.
[4]中华人民共和国交通部.公路桥涵地基与基础设计•规范JTG3363-2019[S1.北京:
人民交通出版社,2019.
[5]中华人民共和国交通运输部.公路桥梁抗震设计细则JTGTB02-01-2008ES1.北京:
人民交通出版社,2008.
[6]廖朝华.公路桥涵设计手册墩台与基础(第二版)[M].北京:
人民交通出版社,2013.桥梁工程()
[7]邵旭东.桥梁工程(第5版)[M].北京:
人民交通出版社,2019.
[8]叶见曙.结构设计原理(第四版)[M].北京:
人民交通出版社,2018.
[9]MIDAS使用手册.
[10]刘效尧,徐岳.公路桥涵设计手册梁桥[M].北京.人民交通出版社,2011.
[111徐岳.公路桥梁设计•丛书连续梁桥[M]
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