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1、第 1 页 共 5 页毕业设计开题报告毕业设计开题报告设计方向：阿北通道骆驼沟大桥（右线）设计方向：阿北通道骆驼沟大桥（右线）摘要：摘要：预应力混凝土简支桥梁以其独有的外形简单，质量较轻，制作和架设方便等优点，在桥梁工程中被广泛运用，并成为中小跨径桥梁的首选桥型。本设计简要介绍预应力混凝土简支梁桥在国内外的现状和展望，以及预应力空心板桥的特点和上部结构的初步设计步骤关键字：预应力关键字：预应力 空心板空心板 预应力混凝土预应力混凝土1 1 桥梁工程的现状和展望桥梁工程的现状和展望发展交通事业，实现四通八达的现代化交通，对发展国民经济，巩固国防具有非常重要的作用。50 年来，新中国桥梁建设取得了
2、突飞猛进的发展，公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载、高时速方向发展。从大桥主跨度上看，武汉长江大桥主跨为 128 米，而正在建设中的武汉天兴洲长江大桥主跨则达到 504米，比年修建的世界最大公铁两用桥丹麦厄勒海峡大桥主跨还长 14 米。从荷载和时速上看，武汉天兴洲长江大桥荷载达到了 2 万吨，而南京大胜关长江大桥设计时速达到了 300 公里，成为世界上设计运行速度最高的铁路桥梁。公路桥梁也在朝着美观、大跨、轻型的方向发展。1.1 由国内外桥梁的发展我们可以预见今后桥梁建设趋势：1.1.1 跨径不断增大 ：目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过 500m，钢斜拉桥为 890m，而钢悬索桥达 1990m。
3、随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破 1000m，钢悬索桥将超过 3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为 270m，拱桥已达 420m，斜拉桥为530m1.1.2、桥型不断丰富 本世纪 5060 年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁，技术上出现新的突破。所有这一切，使桥梁技术得到空前的发展。 1.1.3、结构不断轻型化 第 2 页 共 5 页悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减少
4、，非常轻颖；拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化1.1.4，预应力应用更加丰富和灵活 部分预应力在公路桥梁中得到较广泛的采用。不仅允许出现拉应力，而且允许在极端荷载时出现开裂。其优点是，可以避免全预应力时易出现的沿钢束纵向开裂及拱度过大；刚度较全预应力为小，有利于抗震；并可充分利用钢筋骨架，减少钢束，节省用钢量。 体外预应力得到了应用与发展。体外预应力早在本世界 20 年代末就开始应用，70 年代后应用多了起来。体外配索，可以减小截面尺寸，减轻结构恒载，提高构件的施工质量；力筋的线型更适合设计要求，其更换维修也较方便。加固桥梁时用体外索更
5、是方便。著名的美国 Longkey 桥，跨径 36m，即是采用了体外索。 1.2 在我国，预应力混凝土桥梁结构已经成为桥梁发展的主体一系列在建和已建的桥梁工程表明：预应力技术在公路桥梁中得到较广泛的采用，预应力混凝土桥梁具有一定的刚度和强度，抗裂性能和较少的维修工作量。预应力应用更加丰富和灵活，以及总体造价的降低，采用预应力混凝土桥梁是符合我国实际的。1.2.1 从上世纪 90 年代初开始，中国的桥梁建设者就积极开展从内陆建桥向跨海建桥的研究和谋划。大跨、轻型、快速施工是世纪的跨海桥梁发展的方向。2005 年建成的东海大桥是中国第一座真正意义上的跨海大桥，全长公里，当时是全球 30 多座跨海大
6、桥中最长的一座；而刚刚贯通的杭州湾跨海大桥，全长约 36 公里，又改写了这项世界之最。正在建设中的跨海工程还包括上海崇明越江通道工程、青岛跨海大桥、厦门跨海大桥等。1.2.2 中小跨径的公路铁路桥梁以及市政立交桥将被预应力混凝土桥梁所替代。1.2.3 在跨度 100-300 米的公路铁路桥梁中，预应力混凝土连续梁具有较大的优势。2 2 空心板桥的特点空心板桥的特点第 3 页 共 5 页我国常用的装配式桥型截面形状有实心板和空心板两种。实心板，其具有形状简单，施工方便，施工质量容易控制，建筑物高度小，结构整体刚度大等优点，但截面材料不经济，自重大，运输不便，而若现浇施工受季节及气候影响，又需模板
7、与支架，跨径一般不超过 8 米。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便，建筑高度又较同跨径的 T 梁小，其中间挖空形式有很多种，可以减轻自重，同时充分利用材料。当其跨径增加时，就显得不笨重而且不经济，故多用在中小跨径桥上。预应力混凝土空心板桥的跨径可以达到 8 10 13 16 20 米，主要有以下优点：采用高强度钢筋，可以节省约 20%-40%的钢筋量。预应力可以大幅度提高梁的抗裂性能和耐久性能，利用高标号混凝土可以使截面尺寸减小，梁自重减轻，也增大桥梁的跨越能力，也利于施工运输和架设。由于混凝土的全面受压，充分发挥了混凝土的抗压性好的优势，提高了梁的刚度。本毕业设计以阿北通道骆驼沟大桥
8、（右线）为背景，进行桥梁上部结构设计，并绘制相关图纸。3 3 预应力混凝土空心板设计计算步骤预应力混凝土空心板设计计算步骤3.13.1 尺寸初步拟订确定构件主要建筑材料，构件的截面形式及尺寸的选定，桥梁纵横端面等预应力混凝土空心板，其挖空部分采用圆形，圆端形的截面，一般取高跨比 h/I=1/151/20，板宽一般取用 1100-1400mm 顶板和底板厚度不宜小于80mm，预应力混凝土空心板一般采用现场预制直线配筋的先张法生产，跨径适用于 8-20m，后张法预制预应力混凝土空心板的适用跨径为 16-22 m。根据类似桥梁设计示例，以及现行桥梁设计趋向，空心板的初步尺寸定为：高度取900 mm，
9、板宽取 1500 mm， 顶板和底板厚度取 100 mm，腹板厚度 170mm。其简图如下所示：第 4 页 共 5 页边主梁截面图形边主梁截面图形 中主梁截面尺寸图形中主梁截面尺寸图形3.2 截面几何特性计算计算内容包括：毛截面面积，毛截面中心位置，毛截面对重心轴的惯性矩。计算方法采用手算和电算相结合。3.3 主梁内力计算3.3.1 荷载横向分布系数的计算支座处荷载横向分布系数的计算采用杠杆原理跨中荷载横向分布系数的计算，采用铰接板梁法对荷载横向分布系数汇总3.3.2 荷载内力计算永久荷载产生的内力基本可变荷载产生的内力内力组合3.4 预应力钢筋估算和预应力钢筋的布置在满足结构正常使用极限状态
10、下的使用性能要求和保障结构在达到承能力极限状态时具有一定的安全储备。3.4.1 截面特性的计算3.4.2 控制应力和有效应力的选取3.4.3 估算预应力钢筋的截面积3.4.4 预应力钢筋的布置，一般情况下根据结构在正常使用极限状态下正截面抗裂性或裂缝宽度限值来确定预应力钢筋的数量。3.5 计算净面积和换算面积，重心位置，惯矩3.6 预应力损失计算预应力损失计算根据设计以及施工要求分项进行计算3.7 变形验算3.7.1 持久状态应力验算和短暂状态应力验算3.7.2 主应力验算计算截面：弯矩和剪力均较大处，跨中截面混凝土正应力验算，1/4 1/8 截面正应力验算第 5 页 共 5 页计算点：验算净截面和换算截面重心轴处3.8 主应力验算与校核验算内容：正截面抗弯强度验算，斜截面抗剪强度验算，斜截面抗弯强度验算3.9 铰缝计算3.9.1 铰缝剪力验算3.9.2 铰缝抗剪强度验算3.10 主梁变形验算空心板刚度验算（不满足时候设置预拱度）3.11 计算机复核分析3.11 伸缩缝计算4 工作计划及进度安排：前 8 周完成基本设计及计算任务，9，10 周完成相关图纸的绘制。11 周进行修改整理，12 周提交成果及答辩5 本设计的预期成果：完成桥梁上部结构设计计算工作以及整套计算书，并绘制出相应的图纸。提交成果包括纸质和电子文档两部分。
