吉 林 大 学

交通学院

本科生毕业设计（论文）

开题报告

设计（论文）题目：牡丹江40米装配式预应力砼连续T梁桥设计

                 学生姓名：　高尚

                                  学    号：　44120611

                 班    级：　六班

                 专    业：　土木工程（路桥）

                 指导教师：　吴春利

牡丹江40米装配式预应力砼连续T梁桥设计

一、    选题背景及意义

桥梁工程”是土木工程专业的一门专业课程。我们在学习完“结构力学”

“混凝土结构设计原理”“材料力学”等基础课程的基础上，通过对本课程的学习，深入掌握桥梁工程专业技能，具体包括：了解桥梁工程规划、设计、计算的基本知识;

掌握常用的桥梁设计构造原理以及中小型桥梁的计算理论和方法；熟悉有关施工方面的知识等。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我们在对课本知识掌握的基础上要锻炼和提高自己实际设计的能力。毕业设计则是我们将所学知识具体运用的一个重要环节和必不可少的内容。对于我们来说，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。此外在毕设设计进行的过程中，

我们还将不断巩固和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，真正的成为合格的毕业生。

毕业设计学生独立系统的完成一项工程设计，因而对培养学生的综合素质、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要作用。通过毕业设计这一时间较长的教学环节，学生独立分析问题、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。

二、    国内外相关研究现状

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。

一．建设规模及施工技术

(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。 3.2.2 桥型不断丰富 20世纪50~60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。

(2) 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。

(3) 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、 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。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。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。

二．   设计风格

桥梁设计风格的转变主要表现为以下3个方面: (1)由于计算机的出现与发展,为桥梁设计师们提 供了新的设计工具,并已逐步取代了手工制图。桥梁设 计师们的创造力与想象力在电脑中得以充分展现。 (2)随着人类对地球生态平衡、自然环境及资源的 日益重视,对桥梁工程提出了与周围环境相协调的要求 桥梁的设计更加注重景观设计。 (3)大跨度桥梁的发展,不仅要求对成桥状态进行 设计,对施工阶段的设计也很重视,将施工方法与施工过 程相结合已成为现代桥梁设计的一大特色。

二．桥梁工程发展探因

1.材料革新 土木工程发展史表明,材料的每一次变革都会带来 土木工程的巨大飞跃。桥梁工程因此获得了一次又一次 的发展机遇。公元前5世纪至公元前3世纪,砖出现于 中国,实现了土木工程的第1次飞跃,开始了砖、木结构 的桥梁时代。19世纪波特兰水泥、现代钢材在欧洲的出 现,实现了土木工程的第2次飞跃,桥梁工程获得了空前 大发展,桥梁结构形式及规模有了突破。20世纪初叶, 预应力混凝土的出现,实现了土木工程的第3次飞跃,开 始了混凝土桥梁结构的时代。20世纪70年代开始,出 现了以碳纤维为代表的高级复合材料,首先被用于航空、 航天等高科技领域,现正逐步渗透到桥梁工程领域之中。

2. 电子计算机技术 当今的各种高新技术革命中,以计算机技术革命最 为耀眼。自本世纪70年代第1台微型计算机的诞生,开 辟了计算机新时代,从根本上改变了结构工程分析的历 史,一门新的学科---计算结构力学得以产生,有限元法 就此成为分析复杂桥梁结构形式的主要方法。随着计算 机技术的不断进步,促成了以计算机为辅助设计的桥梁 CAD技术分支学科的形成。

3. 预应力思想 预应力思想被喻为本世纪中最为革命的结构思想, 它源于1910年法国工程师金.弗来西奈设计建造的足尺 试验拱桥(跨度72.5m)中。此后的数十年里被推广到混 凝土结构中,形成了一整套预应力混凝土技术。在桥梁 工程的建设中,发挥出重大作用,创造了巨大的经济与社 会效益,其应用已遍及各种桥梁结构形式,不仅带动了中 小跨度桥梁的迅猛发展,也促成了大跨度桥梁的进步。 尤其在斜拉桥中,这种思想的发挥达到了顶点。此外,它 也被用于桥梁工程的施工过程之中,衍生出许多新的施 工方法和工艺;而在旧桥加固领域里,也显示出很强的竞 争力。当今由于预应力思想的结合,使得预应力混凝土 已成为本世纪最主要的桥梁材料。

4. 自架设体系思想 在本世纪桥梁工程的发展历程中,预应力思想促进 了桥梁结构形式的变革,而自架设体系思想带来了大跨 度桥梁施工技术的变革,两种思想交相辉映。自架设体 系思想是通过将结构离散成若干小的单元或构件,以便 于预制或现浇,然后按特定的施工步骤进行拼装或浇注, 已完成的结构部分就可以作为支撑体系参与下一阶段的 施工,直到全部结构的完成。它体现了“化整为零、集零 为整”的特点。这种思想在大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥 及连续梁桥等桥型的施工中得到灵活应用。在施工过程 中,由于存在着体系转化及受几何非线性、材料非线性因 素的影响,施工期间结构的受力状态比成桥状态更为不 利,于是提出了对施工阶段进行控制设计的要求。几经 发展,施工控制技术已逐步成为一门新兴的桥梁工程分 支学科。

5. 桥梁设计竞赛机制 桥梁设计竞赛的传统在19世纪末就已在瑞士盛行, 促进了当时瑞士桥梁工程的发展。两位世界级的桥梁设 计师罗伯特.马亚尔(1872-1940)和奥斯玛.安曼(1879 -1966)就深得这种传统的熏陶,前者曾创造出轻盈的薄 混凝土拱桥,而后者设计了乔治.华盛顿桥、维拉扎诺悬 索桥。随后在国外的许多大型跨海工程中都广泛地实行 了竞赛制,如丹麦的大贝尔特工程,由于政治原因设计竞 赛持续了25年之久,期间许多新的设计构思层出不穷, 积累了丰富的桥梁结构设计经验。因而设计竞赛的实行 一定程序上推动了桥梁工程事业的发展。

6.施工管理 体制桥梁工程的建设过程实际上也是施工组织活动的过 程。18世纪,欧洲兴起花型建筑的热潮,开始出现设计 与施工的分离。后来在英国进一步发展成了工程建设监 理体制。1956年由国际咨询工程师联合会(FIDIC)和欧 洲建筑工程联合会(FIEC)共同发起对英国土木工程师 学会(ICE)制定的合同条款进行修改,颁布了“FIDIC”合 同条件,后经历了1969、1977、1987年的3次改版。几十 年来它已被世界各国土木工程界广泛接受和借鉴,给桥 梁工程建设行业注入了新的活力,为确保桥梁的工程质 量、加快工程进度、控制工程造价提供了可靠的保障。

三．21世纪桥梁工程发展趋势
1.学科发展
如前所述,本世纪以来桥梁结构工程已发展成系统性的工程学科,主体框架已构筑完毕,但远未完善。可以预见,未来的世纪,这些分支将得以独立发展成熟,同时也会相互渗透。桥梁抗风领域,大跨度桥梁风致振动控制技术将成为研究的热点,试验仍将以风洞为依托。随着计算机技术的不断更新进步,数值风洞技术可望有突破。随着计算机微处理器技术的迅猛发展,桥梁CAD技术将面临新的发展机遇。集结构分析、工程制图、工程数据库及专家系统的桥梁CAD软件将会问世,并将迈入桥梁设计的网络时代。桥梁施工控制技术将进一步发展,GPS技术的应用将成为施工测量技术研究的热点。基础工程发展的重点在于海洋钻井平台技术的引进。旧桥加固检测技术的开发应用将成为下一世纪桥梁工程领域的另一道风景线。
2.材料发展
目前,在世界范围,高性能混凝土的研究在深入,应用在扩展。北欧国家如挪威、瑞典,桥梁基本都采用HPC(高性能混凝土)建造,目前对桥梁混凝土除高耐久与高强要求外,又增加了轻质的要求,因为桥梁上部结构使用轻质HPC(容重约1.9t/m3),桥梁自重减轻了,可以降低桥梁下部结构的成本,轻质高强(56~74MPa)HPC已经成功地在挪威一些工程中应用。美国、加拿大在SHRP计划的研究与应用基础上,正在大力宣传和推广应用HPC建设桥梁。有理由相信,高性能混凝土将获得越来越广泛的应用,并且会成为21世纪桥梁建设的优选工程材料。

三、    设计（研究）内容和要求

任务：

1． 需完成装配式预应力砼连续T梁桥上部结构设计；

2． 需完成装配式预应力砼连续T梁桥下部结构设计。

要求：

1． 掌握装配式预应力砼连续T梁桥上下部结构设计原理；

2． 设计内容满足桥梁规范要求；

3． 详尽绘制施工图纸；

4． 完成外文翻译工作（≥5000汉字）；

5． 编写与设计内容相关的计算机程序语句。

四、    拟解决的关键问题

1.   如何选择构造形式及尺寸；

2.   如何进行T梁毛截面几何特性计算及作用效应计算；

3.   如何进行预应力钢筋数量估算及布置及换算截面几何特性计算；

4.   如何进行承载能力极限状态计算；

5.   如何进行预应力损失计算；

6.   如何进行正常使用极限状态计算；

7.   如何进行变形计算、持久状态应力验算及短暂状态应力验算。

8.   如何进行盖梁计算；

9.   如何进行桥墩墩柱设计；

10. 如何进行钻孔桩计算。

五、    拟采用的设计方案（研究方法）

工作内容：

1． 构造形式及尺寸选定；

2． T梁毛截面几何特性计算及作用效应计算；

3． 预应力钢筋数量估算及布置及换算截面几何特性计算；

4． 承载能力极限状态计算；

5． 预应力损失计算；

6． 正常使用极限状态计算；

7． 变形计算、持久状态应力验算及短暂状态应力验算。

8． 盖梁计算；

9． 桥墩墩柱设计；

10．     钻孔桩计算。

六、    进度安排

时间安排：

1．2015.10-2015.12  外文翻译、资料收集、设计软件学习；

2．2015.12-2016.02  尺寸选定截面几何特性计算及作用效应计算；

3．2016.02-2016.03  预应力钢筋数量估算及布置及换算截面几何特性计算；

4．2016.03-2016.04  承载能力极限状态、预应力损失、正常使用极限状态计算；

5．2016.04-2016.05  变形计算、持久状态应力验算及短暂状态应力验算；

6．2016.05-2016.06  盖梁、桥墩墩柱和钻孔桩计算。

七、    参考文献

参考资料：

1．叶见曙. 《结构计算原理》. 人民交通出版社；

2．邵旭东. 《桥梁工程》. 人民交通出版社；

3．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范；

4．公路桥涵设计通用规范；

5．易建国. 《混凝土简支梁桥》. 人民交通出版社；

6．邹毅松. 《连续梁桥》. 人民交通出版社。

第二篇：硕士生学位论文开题报告封面格式

硕士学位研究生 开题报告与文献总结

课题名称：

学号： 学科专业： 年姓级： 名： 指导教师 ： 报告时间 ： 年 月 日

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