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1、4濟您讯地折巒应轨道交通学院毕业设计（论文）开题报告题目：高速铁路70m+120m+70m连续梁桥设计专业土木工程（轨道工程）班级10115312学号姓名指导教师2014 年 3月 2日1 本课题的目的和意义、国内外研究现状、水平和发展趋势1.1 课题的目的和意义毕业设计是专业理论知识灵活运用于工程设计实践的一次升华，是大学学习的闭幕。 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、 拓展、综合教与学的重要过程，是对大学期间所学知识的全面总结。毕业设计是由我独立系统的完成一项工程设计，因而对培养自身的综合素质、增强 工程意识和创新能力具有其他教学环节无法取代的重
2、要作用。通过毕业设计这一时间较 长的教学环节，我独立分析问题、解决问题的能力以及实践动手能力都会有很大的提高， 还可以培养土木工程专业本科毕业生综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和 相关技能，解决具体问题的能力。以达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工 作岗位打下良好的基础。1.2 国内外研究现状与水平我国自 50 年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有 40 多年的历史，比欧洲 起步晚，但近对年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预 应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工 技术都已达到相当高的水平1。表 1 我国部
3、分已建成连续梁桥2序号名称建成年跨径(m)钢筋(kg/m2)钢绞线(kg/m2)混凝土(m3/m2)1洛溪大桥198818012965.91.212华南大桥199819091.860.30.963虎门大桥辅航道桥19972701771071.29在 20 世纪 90 年代，钢管混凝土拱在发挥材料性能，降低工程造价，美化结构造型 和减少施工设备等方面的优点逐步被桥梁界所重视3。钢管混凝土拱的新桥型也应运而 生。如2005 年初开通的巫峡长江大桥(中承式，主跨径 460 米)居同类桥梁跨度世界第一。自20世纪50年代公路斜拉桥问世以来，这种结构合理，跨越能力大，外形美观的 桥型就异军突起，发展迅猛
4、。斜拉桥以其结构形式多样，造型挺拔飘逸而受到人们青睐。 在技术上大跨斜拉桥需要继续研究的课题是结构的抗风，抗震设计及拉索的防护。从20 世纪90年代中期起，我国开始规划超长的跨海桥梁工程，2003年6月，宁泼杭州湾跨海大 桥开始动工，已于2008年通车。2002年6月，东海跨海大桥开工建设，该桥是上海国际 航运中心洋深水港区一期工程的重要配套工程，全长约为31km，已于2005年底建成通 车。国外也有同我国桥梁一样的经典作品，如瑞士 Chapel桥（1333年）；法国加德水道 桥（167-158BC）；罗马天使桥（134AD）；英国铸铁拱桥（1779年）；英国锻铁悬索桥（1820-1826 年
5、）；美国布鲁克林桥（1867-1883 年）；日本 lkitsuki,ohashi 桥（1991 年）； 巴西 Rio-Niteroi 桥（1974 年）；澳大利亚门道桥（1986 年）；瑞士 Salginatobel 桥（1930 年）；法国诺曼底桥（1995年）；丹麦大贝尔特桥（1998年）等。 aL(600nr一j壬H 忆inL一TI=71图1 澳大利亚门道（Gateway）桥（单位：cm）It玄战迪吏禺现代桥梁走过了 100余年的发展历程，可知本世纪的桥梁建设会表现出以下几个特 点：1，桥跨结构继续向大跨发展。2，新桥设计理论与旧桥评估理论更趋完善。3，建桥 材料向富强，轻质，多功能方
6、向发展。4,信息技术在桥梁工程中的应用更趋广泛。5,日益 重视桥梁美学，建筑造型和景观设计6。虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展，然而与国际先进水平仍存在一定差 距。想要赶超国际先进水平，必须要解决好下面几个问题：1. 发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。2在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采用养护调 换不易的大吨位支座。3充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结 构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。IUOOeW
7、io1rn图2 广东洛溪大桥（单位：cm）1.3发展趋势桥梁工程已被确认为一门独立的科学技术，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，如桥梁抗 风、抗震、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等9。随着计算机技术的普及 和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已 经成为解决复杂的工程分析计算问题的主要途径，出现了诸如ANSYS、SAP2000、ABAQUS、MIDAS、桥梁博士等专门针对土木工程问题进行有限元分析的
8、大型技术软件。 并且这些工程软件的更新也非常的快，它们的技术越来越成熟，操作越来越方便，计算 越来越精确，学习并掌握这些软件已是当代土木工程类专业学生的必然趋势。1.3.1 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。 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530m。1.3.2 桥型不断丰富20 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；
9、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。1.3.3 结构不断轻型化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，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。1.3.4 桥梁墩台及基础技术不断发展随着上部结构的迅猛发展，必然给下部结构提出更高的要求。自钢筋混凝土推广使用 以来，桥梁墩台的结构形式趋于多样化。除了传统的重力墩台外，发展了空心墩、桩柱式墩 台、构架式墩台、框架式墩台、双柱式墩、
10、拼装墩台及预应力钢筋薄壁墩等新型墩台 ， 并日趋轻型、柔性化。高墩技术也有较大发展。与此同时，桥梁基础也在发展。 50年代以 后，越江、跨海湾、海峡大桥的兴建以中国、日本为首大力发展了深水基础技术 10。如 50 年代在武汉长江大桥中首创了管柱基础;60 年代在南京长江大桥中发展了重型沉井、 深水钢筋混凝土沉井和钢沉井 ;70 年代在九江长江大桥中创造了双壁钢围堰钻孔桩基 础;80年代后进一步发展了复合基础11。在日本，由于本四联络线工程的建设，近20年 来，其深水基础技术发展很快，以地下连续墙、设置沉井和无人沉箱技术最为突出。2 文献查阅、调研情况2.1 文献综述作岳12在介绍预应力混凝土连
11、续梁桥设计基本理论的基础上，以实例为主线，详细 阐述了整体式支架现浇施工连续梁桥、悬臂施工连续梁桥、简支-连续施工连续梁桥、移 动支架逐孔现浇施工连续梁桥及顶推施工连续梁桥的具体设计计算方法和步骤，并给出 了与各施工方法相应的预应力混凝土连续梁桥设计图绘制的一般方法。可作为高等院校 桥梁工程专业课程设计及毕业设计等教学环节的参考用书，亦可供从事桥梁工程建设的 工程技术人员参考使用。吉林13旨在从结构工程师的角度，探讨提高混凝土桥梁耐久性的一些实用设计方 法，其中既有国内外在耐久性设计中的实用方法，亦包括作者近年来的一些研究成果。 本书共九章节，内容包括绪论、混凝土桥梁结构耐久性设计框架、基于提
12、升耐久性的混 凝土梁桥概念设计、合理成桥状态及纵向预应力配筋设计等。2.2 调研情况在课题开始前的调研过程中，我在图书馆和电子数据库中查阅了大量的关于铁路桥 梁、连续梁桥设计和施工的相关书籍和文献，并根据导师的要求，对 MIDAS 软件进行 了具体的了解和学习。同时，我还对之前在桥梁工程以及墩台与基础两本书中 学过的桥梁设计、施工、抗震与维护等基础知识进行了复习和回顾，为以后的设计尽可 能多的做积累。3 本课题的基本内容、重点、难点3.1 本课题的基本内容1、主要技术指标（1）线路等级：客运专线；（2）设计荷载：“ZK活载”(3) 设计行车速度：250km/h；(4) 桥上线路：双线，直线，线
13、间距4.6m；(5) 牵引类型：电力；(6) 地震动峰值加速度为0.10g；(7) 轨道结构：双块式无砟轨道；(8) 桥面坡度：纵坡+0.0%。2、材料规格(1) 混凝土：梁体采用C55级混凝土，墩身采用C35级混凝土，桩采用C35级 混凝土；(2) 预应力钢筋及锚具：钢束采用19-15.2或17-15.2高强度低松弛钢绞线， 抗拉强度标准值fpk=1860MPa。M15-19或M15-17群锚，YCW400B千斤顶张拉， 采用真空辅助灌浆塑料波纹管成孔；(3) 横向：采用4-15.2钢绞线，单端张拉，张拉端采用BM15-4扁形锚具锚固， 固定端采用BM15P-4型锚具锚固；(4) 竖向：采用
14、公称直径32mm的PSB830预应力混凝土用螺纹钢筋，其抗拉强 度标准值fpk=830MPa，弹性模量为Ep=200GPa, YC60B型千斤顶张拉，JLM-32型 锚具锚固，45mm ( =0.5mm)金属波纹管成孔，在腹板内单排或双排布置；(5) 普通钢筋：受力主钢筋用HRB335级钢筋；非受力钢筋用HPB235级钢筋。3、设计荷载1) 恒载(1) 梁体自重：主梁混凝土自重按26.5kN/m3；(2) 二期恒载：二期恒载包括钢轨、道碴、轨枕、防水层、保护层、人行道栏杆、 遮板、挡碴墙、接触网支柱、电缆槽竖墙、盖板等重量，本设计按174.5kN/m计算；(3) 基础变位：基础不均匀沉降按5c
15、m计算。2) 活载(1) 列车活载：双线“ZK活载”(2) 竖向动力系数：按高速铁路设计规范(试行)(TB10621-2009)计算。3) 附加力温度：按铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)办理，体系温差为+20C和-20C，顶板日照温差10C按指数函数分布考虑。4) 特殊荷载施工荷载：施工挂篮、机具、人群等按 1100kN。5) 荷载组合：分别以主力、主力+附加力进行组合，取最不利组合设计。4、结构构造(1)上部构造为单箱单室的箱梁截面，梁底下缘及底板上缘均按抛物线规律变化， 腹板、底板可按要求变厚；(2) 主墩墩高为106m，墩身截面采用矩形空心墩；边墩高为40m，墩身截面采 用矩形空心墩。(3) 采用钻孔桩基础，桩径 2.5m。5、施工顺序及要点(1)墩台基础施工：桥墩采用钻孔桩基础；( 2)在墩旁托架上施工中间墩顶 0#段， 0#段与桥墩临时固接；( 3)在中间墩顶 0#段上安置悬臂挂篮设施；
