水利水电大学本科生毕业设计开题报告.docx

XXX水利水电大学本科生毕业设计开题报告学生姓名学号专业课题来源模拟研究或设计概述（500字左右）本设计的桥型为三跨等截面现浇预应力连续箱梁桥，桥梁跨径组合为：18m+28m+18m,总跨径64m。采用满堂支架现浇施工的施工方法。通过该毕业设计要求学生综合运用己学的理论知识、实践技能来解决本专业工程的实际问题，以培养学生独立工作能力（包括调查研究、检索中外文献资料、制定方案、设计与计算、实验调试、选择测试手段、数据处理、绘制规划图纸、论文撰写、口头表达等方面的能力），完成规划管理的基本训练和从事科学研究能力的初步培养。本报告通过设计任务书及相关材料的分析，初步完成对赵老屯桥的初步设计及施工图设计。初步设计包括桥位、桥梁断面设计、墩台基础形式、初步拟定上、下部结构主要尺寸。在初步设计方案基础上拟定细部构造和尺寸，进行荷载及内力分析，完成配筋计算、结构安全验算、施工图绘制等内容，为毕业设计的下一步的内容指明了方向，以便能够顺利有效的进行。主要内容-工程概况该桥为洛宁高速赵老屯支线上跨天桥，地震设防烈度7度。全桥长64m,拟定设计荷载公路II级，地震设防烈度7度。材料：C5O混凝土，钱缝采用C5O细石混凝土。桥面铺装采用IoCm厚C50防水混凝土。预应力钢绞线采用1860级高强低松弛，15.24钢绞线。1.1 基本资料：1.11 位置：桥梁位于赵老屯且与洛宁高速主线交叉桩号K13+815.000m1.12 桥宽：桥宽净Iom+2x0.5m防撞护栏（无人行横道），1.13 桥型选用：上部结构选用等截面预应力混凝土现浇连续箱梁；下部结构桥墩为单排柱式墩，桥台为单排桩式台，基础为钻孔灌注桩。1.14 桥面设计控制高程284.820m。主线高程：270.057m。1.15 路面类型：沥青混凝土路面1.16 拟定荷载标准：公路-H级1.17 桥梁与主线交叉角度：90°1.18 桥梁材料：主梁采用C50混凝土，立柱、盖梁及桥头搭板采用C30混凝土，基桩采用C25混凝土。桥面铺装采用9cm厚C40防水混凝土。预应力钢绞线采用1860级高强低松弛15.24钢绞线。其他主要技术标准以任务书附件形式给出，主要包括桥梁主要控制参数、对应桥梁相关基础资料的图纸、公路桥梁物理力学指标表、毕业设计施工图图纸目录等内容。二桥梁设计2.1桥型布置桥梁采用现浇预应力混凝土等截面连续箱梁，桥梁跨径组合为桥向两侧设置1.5%横坡，主要是有利于排水。桥宽Ilm,采用单箱双室截面便可满足要求。该桥桥墩为桩柱式，在中墩箱梁采用全实梁,全实梁长度2.0m,桥台处也采用全实梁，长度为1.2m。翼缘悬臂端厚度为15cm,悬臂根部取35cm,悬臂长度为1.5m,厚度应满足横向弯矩和纵向预应力筋的布置要求。2.2上部结构设计采用箱型截面。当连续体系桥梁的跨径超过40m60m或者更大时，主梁多采用箱型截面，其构造布置灵活，适用于有支架现浇施工、逐孔施工、悬臂施工等多种施工方式，常用的箱型截面有单箱单室，单箱双室和分离式双箱单室等几种，由于桥面设计宽度为净IOm+2X05m,所以本工程采用单箱双室。该桥采用等截面现浇预应力混凝土连续箱梁,箱梁梁高1.54mo2.2.1顶板单箱双室截面的顶板宽度为Um,确定箱梁顶板厚度一般需要考虑两个因素，即满足桥面板横向弯矩的要求(横载、活载、日照温差等)；满足布置纵、横向预应力钢筋束的要求。根据资料1,车行道部分的箱梁顶板厚度拟定可以参考下表：车行道部分桥面板的厚度(Cm)位置桥面板跨度方向垂直与行车道方向平行于行车道方向顶板或连续板3L+115L+13悬臂板LVO.25时,28L+1624L+13L>0.25时，8L+21顶板两侧悬臂板的长度对活载弯矩数值影响不大，但是考虑到悬臂板过长会出现一些不必要的问题，变截面单箱双室连续箱梁的跨中处的顶板厚度取220mmO2.2.2底板纵向负弯矩区受压底板的厚度对改善全桥受力状态、减小徐变下挠十分重要，因而大跨度连续体系桥梁中，应确保承受负弯矩的内支点区域的箱梁底板有足够的厚度。箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶，以适应箱梁下缘受压的要求，墩顶区域底板不宜过薄，否则压应力过高，由此产生的徐变将使跨中区域梁体下挠度较大，底板厚度与主跨之比宜为1/140-1/170,取实心。跨中区域底板厚度则可按照构造要求设计，一般为0.220.28m°取200mm。2.2.3腹板箱梁腹板的主要功能是承受结构的剪应力和主拉应力，除去箍筋和竖向预应力筋承担的以外，主要由腹板承担，在大跨度预应力混凝土箱梁中，由于剪力从跨中向支点处逐步增大，所以腹板厚度一般也从跨中向支点逐步增大。对于变截面箱梁，采用直腹板。一般情况下可按照以下原则选用：1、腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用20cm；2、腹板需要预应力束筋管道布置时可采用2530cm;3、腹板内有预应力束筋锚固头时，可采用35cm。本设计采用40cm。为了增强墩台支座处抗剪抗扭，在支座处设置实心，接近支座设置渐变段，渐变率为1/20,渐变段长为2.5m,两侧腹板厚由40cm变为60cmo2.2.4梗腋梗腋提高了截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少了扭转剪应力和畸变应力。桥面板支点刚度加大后，可以吸收负弯矩，从而减少了桥面板的跨中正弯矩。此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减小了次应力。从构造上考虑，利用梗腋所提供的空间布置纵向预应力筋和横向预应力筋。这也为减薄底板和顶板的厚度提供了构造上的保证。加腋有竖加腋和水平加腋两种。在顶板和腹板交接处如设置竖向加腋，则可加大腹板的刚度,对腹板受力有利，使腹板剪应力控制截面下移，错开了横向弯曲应力高峰，减小了主拉应力，并有利于竖弯束的布置。缺点是使预应力束合力位置降低，对桥面板跨中受力不利。水平加腋增加了桥面顶板与腹板之间的连接宽度，保证箱梁的整体性本设计梗腋形式上梗腋采用750X130;下梗腋采用200X200oZ3UZOUI1500JI-7500J|1500J图3支座处实心截面2.2下部结构2.2.1耳墙下部结构尺寸根据工程经验和公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007)初步选定，最后通过计算进行验算，调整下部结构尺寸。桥规规定两柱间距不得小于2.5倍的柱径。为了防止箱梁向两侧滑动，在桥墩桥梁的盖梁上都设置挡块，挡块的构造依据箱梁横断面，由于箱梁下部是直角，因此这里挡块是竖直的，挡块与相抵两侧留5cm的允许伸缩距离。挡块高40cm,宽50cm。耳墙是为了保证桥头路基的稳定，据台后填土厚度来确定，耳墙最小长度应使得填土放坡后不会进入桥台。本桥设计耳背墙长度取2.5m,一般耳墙顶要高于锥坡顶0.1m。2.2.2桥墩桩柱式桥墩一般由基础之上的承台、柱式墩身和盖梁组成。桥规规定两柱间距不得小于2.5倍的柱径，这里根据地质资料、桥墩桩径1.3m,两柱间距为。盖梁厚度这里取150cmo为了防止箱梁向两侧滑动,在桥墩桥台处的盖梁上都设置挡块，挡快的构造依据箱梁横断面，在桥台处由于箱下部是直角，因此这里挡块是竖直的，挡块与箱底两侧留有大概IO公分的允许伸缩距离。挡块高50cm,宽30cm。在桩柱连接处设置系梁，主要是加强横向联系，保证桩柱稳定性。这里系梁尺寸取为高200cm,宽160cm。根据工程地质条件，初步拟定桥台桩长为15m,桥墩处桩长为25m。桥台和桥墩的一般构造图如图4、图5所示。1:1301:1302.3桥面布置与构造桥面部分虽然不是主要承重结构，但它对桥梁功能的正常发挥，对主要构件的保护，对车辆行人的安全以及桥梁的美观等都十分重要。2.3.1桥面布置本设计因为桥面10+2X0.5m,按照公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范布置为双向二车道2.3.2桥面铺装桥面铺装的功能是保护桥面板不受车辆轮胎的直接磨损，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并能对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用。桥面铺装采用防水沥青混凝土，由粘层，防水层，保护层，及沥青面层组成。2.3.3桥面防水和排水设施为了保障桥面行车通畅、安全，防止桥面结构受降水侵蚀，应设置完善的桥面防水和排水设施。防水层：采用IOCm防水混凝土泄水管和排水管：桥面泄水孔设置在桥面两侧，一般采用预埋铸铁泄水孔或PVC泄水孔，在桥墩处设置。箱底泄水孔设置在箱底较低处，形状为圆形，直径一般为IOCn1。桥面横坡：桥面横坡采用构造造坡，即通过边箱梁顶板成坡的形式。箱梁底板在横桥向保持水平，通过桥面板倾斜来形成双向斜坡。本设计桥向设置2%横坡，主要是利于排水。2.3.4桥面伸缩装置桥梁伸缩装置的主要作用是适应桥梁上部结构在气温变化、活载变化、混凝土收缩徐变等因素的影响下变形的需要，并保证车辆通过桥面时平稳。常用的伸缩缝装置有填塞嵌固对称型、钢制支撑型、板式橡胶型、模数式、无缝（暗缝）型等类型。伸缩缝装置的设置应保证桥梁接缝处的变形自由、协调，车辆能平稳、安全的通过，并适应接缝周围可能出现的少量的错位，不致因此而引起伸缩缝装置部件的受损和脱落。本桥采用GQF-C8O型伸缩缝，全桥共设置两处伸缩缝。桥面横坡桥面横坡采用构造造坡，即通过边箱梁顶板成坡的形式。箱梁底板在横桥向保持水平，通过桥面板倾斜来形成单向斜坡。本设计桥向设置1,。5%横坡，主要是利于排水。2.3.5预留人孔在渐变初始地方各设置人孔，主要是让检修人员通过，定期对桥梁进行维修。尺寸及位置见下图100X100人孔IooXlOo/4人孔IX/图6人孔大样图通风孔：一般设计在箱梁腹板上，主要功能为减小箱梁内外侧大气温度差。其形状一般为直径IOCm左右的圆形，间距约5m。滴水槽：在箱梁悬臂板边缘宜设置向下凸出的滴水槽构造。图7滴水槽大样图三结构计算3.1几何特征计算计算内容包括：净截面和换算截面的面积、截面中心位置、截面对重心轴的惯性矩3.2荷载和组合荷载包括结构的自重，桥而铺装及附属结构的重量，还有活载包括汽车等，以及结构变形等产生的荷载。以及地震等产生的偶然荷载。荷载组合包括承载能力极限状态下的基本组合和偶然组合，正常使用极限状态下的短期效应组合和长期效应组合3.3预应力钢筋的估算及布置3.3.1预应力钢筋的估算按构件正截面抗裂性要求估算预应力筋数量。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的规定，预应力梁应满足使用阶段的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。对各控制截面在各种荷载组合下，分别按上述要求对主梁所需的钢束数进行估算。3.3.2预应力钢筋的布置预应力钢筋的布置根据公预规的规定，预应力梁应满足使用阶段的应力要求和承载能力极限能力状态的强度要求，满足梁端锚固和张拉的要求，同时预应力管道布置符合公路桥规中的相关构造要求。为了方便张拉操作，腹板钢束都锚固在梁端，支座负弯矩钢束在人孔处张拉。（1）跨中截面预应力钢筋的布置后张法预应力混凝土受弯构件的预应力管道布置按公路桥规中的相关构造要求布置，并参考已有的设计图纸，对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置。（2）锚固面钢束布置对于锚固端截面，钢束布置考虑下面两方面：一是预应力钢束群重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性,以满足张拉操作方便等要求。3.4强度验算验算内容包括：正截面抗弯强度验算、斜截面抗剪强度验算、正截面抗裂验算、斜截面抗裂验算、应力验算、局部受压验算。（1）正截面抗弯强度验算先将结构进行简化，选取控制截面按照规范要求进行验算。（2）斜截面抗剪强度验算需要验算的截面位置：支点横梁边缘处截面；梁高突变处截面;腹板厚度突变处截面；1/4跨径处截面；腹板箍筋布置方式突变处截面；剪力较大区域，下弯或弯起预应力钢筋无法覆盖或布置较少的截面。按照规范相关条文要求，对以上截面进行斜截面抗剪验算。（3）正截面抗裂验算按照公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范6.3.1条1款验算，计算混凝土和钢筋应力的内力时所用的弯矩值，是乘以频遇系数以后的组合弯矩值。（4）斜截面抗裂验算斜截面抗裂按公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范6.3.1条2款验算。主应力按照公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范6.3.3条计算。计算时所用的内力值，是乘以频遇系数以后的组合内力值。（5）应力验算持久状况T梁计算截面的应力，需满足公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范的规定。短期状况T梁计算截面的应力，需要满足公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范的规定。（6）局部受压验算对于局部受压的预应力锚下混凝土、支座处混凝土，应进行局部受压验算，必要时需添加配置局部受压间接钢筋。验算方法参照公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范5.7.1条和5.7.2条。3. 5计算软件设计中要需要用到的软件有：计算机CAD绘图，桥梁博士、MIDAS、桥梁通和桥梁大师软件以及方案设计师的应用四.施工图绘制1 .整桥工程数量表2 .桥型布置图（立面图、平面图、特征剖面图）3 .箱梁一般构造图（边梁、中梁）4 .箱梁预应力钢筋布置图（边梁、中梁）5 .箱梁普通钢筋布置图（边梁、中梁）6 .桥面铺装钢筋构造图7 .伸缩缝一般构造图8 .桥台、桥墩一般构造图9 .桩基础一般构造图10 .桥台、桥墩钢筋构造图11 .桩基础钢筋构造图12 .桥头搭板钢筋构造图五.预期成果完成一座整桥设计，并编制设计说明书。图形绘制包括图纸目录、设计总说明、全桥工程数量汇总表、桥型布置图、一般构造图、预应力钢筋布置图等。提交的成果包括纸质和电子文档两部分。主要参考文献(不少FO篇)1交通部颁公路工程技术标准(JTGBOl2003).交通部颁公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004).|3交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004).4交通部颁公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007).5公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-20U).6预应力筋用锚具、夹具和连接器(GB/T14370-2007).7公路桥梁板式橡胶支座规格系列(JTT663-2006).8预应力混凝土桥梁用塑料波纹管(JT-T529-2004).9 JTGTB02-012008,公路桥梁抗震设计细则S.北京：人民交通出版社，2008.10 GB50010-2002,混凝土结构设计规范S.北京：人民交通出版社，2002.11李广慧.桥梁工程M.郑州：郑州大学出版社，201L12交通部专家委员会.公路桥梁通用图M.北京：人民交通出版社，2007.13王晓谋.基础工程M.北京：人民交通出版社，2010.14薛伟辰.现代预应力结构设计M.北京：中国建筑工业出版社,2(HL15邵旭东.桥梁工程M.北京：人民交通出版社，2008.16叶见曙.结构设计原理M.北京：人民交通出版社，2005.一、根据初步设计，初步确定桥梁的上下部相关尺寸。二、桥梁计算软件midasCivil对桥梁进行设计计算：设置操作环境，定义材料跟截面，建立结构模型，输入边界条件，输入荷载，输入钢束特性、钢束形状以及钢束预应力荷载，输入移动荷载数据，进行结构分析并查看分析结构三、熟练应用AUtoCAD设计软件绘制完成：采取的主要技术路线或方法绘制出.桥型布置图（立面图、平面图、特征剖面图）、.箱梁一般构造图、箱梁预应力钢筋布置图、箱梁普通钢筋布置图、桥面铺装钢筋构造图、伸缩缝一般构造图、桥台、桥墩一般构造图、桩基础一般构造图、桥台、桥墩钢筋构造图、桩基础钢筋构造图、桥头搭板钢筋构造图等箱梁图纸1.5- 1.9英文翻译，施工图及相关资料的收集、阅读，看懂一套施工图纸。1.12- 1.16准备开题报告。1.19- 1.23完成开题报告，绘制桥型布置图好一般构造图，并进行验收考核。3.9-3.27上部结构的设计：数值模型输入，结构验算，构造图定稿，附属设施一般构造图，上部结构计算书。3.30-4.13生产（毕业）实习4.13-5.8下部结构设计：高粱设计，桥台、承台设计，桩基设计时间安排相关图纸的绘制，下部结构计算书。5.11-5.15附属设施的设计，如：栏杆、搭板。5.16-5.20设计成果的整理与答辩准备5.23-5.27毕业答辩指导教师意见签名：年月日备注