桥梁工程毕业设计开题报告

题目：嫩江大桥连续箱梁桥结构设计院（系）专学学班

业生号号

指导教师开题报告日期

说一、开题报告应包括下列主要内容：

1．课题来源及研究的目的和意义；2．国内外在该方向的研究现状及分析；3．主要研究内容；

明4．研究方案及进度安排，预期达到的目标；5．为完成课题已具备和所需的条件和经费；

6．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；7．主要参考文献。二、对开题报告的要求

1．开题报告的字数应在3000字以上；

2．阅读的主要参考文献应在10篇以上，其中外文资料应不少于三分之一。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。3．参考文献按在开题报告中出现的次序列出；

4．参考文献书写顺序：序号作者.文章名.学术刊物名.年，卷（期）：引用起止页。三、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。

四、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在院（系）保存，以备检查。指导教师评语：选题难易程度适中，适于作为毕业设计任务，有助于总结和归纳本科期间所学专业知识、并灵活地运用到实际工程设计中，这对于即将毕业参加工作的学生来说是合适和必要的。

指导教师签字：检查日期：

一、立题的目的和意义：随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高，人们对桥梁建筑提出了更高的要求，大跨度、轻材质、行车舒适、外形美观等要求已成为桥梁设计时需重点考虑的地方。经过几十年的努力，我国的桥梁工程无论在建筑规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界先进行列。各种功能齐全造型美观的立交桥、高架桥，横跨长江、黄河等大江大河的特大跨度桥梁，如雨后春笋般频频建成。

本次毕业设计可以锻炼我们四年来所学的知识，把所学的理论知识综合应用到实际中去地、系统地完成一个工程设计。所以这次的毕业设计是对学习和实践的一个综合训练，有着极其重要的意义。通过这次系统的毕业设计，可以使我们：

1、了解预应力混凝土连续梁桥的构造形式、结构特点及悬臂施工方法；2、掌握结构计算方法，包括截面尺寸的拟定、恒载内力计算、活载内力计算、预应力次内力计算、温度梯度计算、混凝土收缩徐变计算、施工阶段内力计算等；3、能够熟练运用桥梁结构设计软件进行桥梁设计计算；

4、熟悉掌握计算机Auto-CAD软件绘图及Dr.Bridge和MIDAS设计软件。此次毕业设计是学生毕业前对所学知识的一次较系统的巩固训练，还可以学到一些新的专业知识，有所创新。为今后的工作学习奠定扎实的基础，并积累一定得工作设计经验和掌握一个工程设计的全过程。这对于提高知识水平和工作的细心程度和工作态度，培养综合能力和养成吃苦耐劳的工作作风有很大的帮助。

二、国内外在该方向的研究现状及分析：欧洲工业后，钢桥、混凝土桥和预应力混凝土桥兴起并蓬勃发展，至20世纪30年代，由于高强钢丝和高强混凝土的使用，预应力混凝土结构最终以自重轻、刚度大、抗震、抗裂性能好等优点独占鳌头，广泛应用于各类工程中，被称为混凝土技术。在预应力混凝土桥梁方面，出现了很多新的桥梁形式和新的桥梁设计理论，施工工艺也日趋完善，从而提高了质量、降低了造价，甚至在大跨径桥梁方面可与钢桥媲美。

国际上，20世纪30年代法国与德国首先采用预应力混凝土修建了桥梁，1937年曾建成跨径33m的预应力钢筋混凝土简支梁桥和跨径69m的外露配筋悬臂梁桥。第二次世界大战以后，欧洲要修建被战争破坏的桥梁，但苦于缺少木材和钢材，于是跨径在30m以下的大部分中、小桥梁也采用了预应力混凝土。首先采用的是结构简单的简支梁桥，如法国里昂简支梁桥跨径为66m，1953年原联邦德国采用悬臂法进行桥梁施工获得成功，建成悬臂浇筑式T型钢沃尔姆斯桥。现已建成的200m以上跨径的预应力混凝

土桥梁有多座，如日本浦户、彦岛、滨名诸桥，美国的科罗—巴伯尔图阿普桥，阿根廷的巴拉圭桥等。

1960年中国最早建成的钢筋混凝土箱型薄壁梁桥—山东济宁跃进桥，是我国第一座混凝土箱梁桥，跨径为37m+53m+37m；19年又建成广西邕江悬臂箱梁桥，主跨55m。由于钢筋混凝土结构存在用钢多、自重大、易开裂等缺点，因此，为满足大跨径桥梁发展的需要，使用预应力混凝土是必由之路。1973年建成的北京复兴门立交桥，为8.25m+25m+8.25m三跨连续梁桥，桥宽51.m，分三段预制先形成双悬臂静定体系，然后连续，横向由变截面实腹宽翼缘梁组成。1974年设计了65m×4包头三联连续梁桥，悬臂法施工完成跨径37m+70m×3+37m的兰州黄河连续梁桥。1976年兴建了30m+45×2+30m的河北洺河四跨箱型连续梁试验桥。此后，于1978~1981年相继建成了采用悬臂法施工的兰州黄河桥，顶推法施工的广东东莞、湖南沩江等桥。

此后，随着高速公路和市政工程等基础设施的快速发展，预应力混凝土连续梁桥开始迅速发展和广泛运用。目前我国已建和在建的很大一部分桥梁为预应力混凝土连续梁桥，其中尤其以预应力混凝土连续箱梁桥的发展和应用最引人注目。预应力混凝土连续箱梁桥具有结构刚度大、行车平顺性好、伸缩缝少和养护简单等优点，备受业主和设计、施工单位的欢迎。目前，在40~150m跨度范围内，预应力混凝土连续箱梁桥已成为最主要的桥型之一。

三、主要研究内容：（一）设计基本资料I—主要技术标准

1、结构形式：主桥结构为预应力混凝土连续箱梁，跨径布置为85m+3128m+85m，

全长5m；

2、设计荷载：公路—I级；

3、桥面宽度：主桥全宽26m，双向共四车道。桥面横向布置为：2x[0.5m（防撞护

栏）+11.5m（行车道）+0.75m（防撞护栏）]+0.5m（分隔带）；

4、桥面纵坡与竖曲线:桥面纵坡2.45%；曲线要素为R=16000m，T=316.00m，

E=3.12m通航标准：IV级航道；5、桥面横坡：行车道双向2.0%；6、设计洪水频率：P=1/300；

7、地震作用：地震动峰值加速度系数0.087g，按0.1g设防；

8、设计安全等级：一级；9、环境类别：Ⅱ类；10计基准期：100年。II—材料

1、混凝土：主梁采用C60混凝土；桥面铺装采用C50防水混凝土及沥青聚酯纤

维混凝土；主墩墩身、过渡墩墩身及盖梁采用C40混凝土；承台采用C35混凝土；桩基础采用C30混凝土。搭板、护栏底座采用C30混凝土；伸缩装置槽口采用C55聚丙烯纤维混凝土；支座垫石采用C50混凝土；预应力管道压浆用水泥浆28天强度要求不小于45MPa。

2、预应力筋：纵向预应力及横向预应力钢束采用标准强度为fpk=1860MPa的s15.2

低松弛高强度钢绞线，其强度指标应符合GB/T5224-1995标准；竖向预应力钢筋采用标准强度为fpk=930MPa的精轧螺纹钢筋，其强度指标应符合津Q/YB3125-96和Q/ASB116-1997标准；

3、普通钢筋：受力钢筋采用HRB335钢筋，标准强度为fsk=335MPa，构造钢筋采

用R235钢筋，标准强度为fsk=235MPa；钢板采用Q235钢板；

4、锚具：采用符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2000）标准

的群锚张拉锚固体系；

5、预应力束管道：纵向预应力管道用塑料波纹管，横、竖向预应力采用金属波纹管；

6、支座：采用GPZ耐寒型盆式橡胶支座，其橡胶板材料为三元乙丙橡胶；7、伸缩装置：采用400型、240型伸缩装置，橡胶材料采用三元乙丙橡胶。III—施工方法

1、采用悬臂浇注法平衡对称施工，零号块采用支架现浇施工；

2、挂篮参数：自重100吨，最大悬浇长度3.5-5米，最大悬浇重150吨；3、按边跨、次中跨、最后中跨顺序进行合拢段施工；靠近过渡墩的边跨20m现浇

段支架浇注，合拢段采用吊架施工；合拢段长度均定为2m；

4、悬臂浇筑梁段全部要求一次浇筑完成；相邻梁段混凝土，应严格控制相邻两次

混凝土浇筑的龄期差在任何情况下不得大于15天；

5、要求每个梁段的施工周期（包括安置挂篮、立模浇混凝土及张拉纵向预应力束）

不小于10天，混凝土受力龄期不小于7天；

6、混凝土的浇筑顺序应全部从挂篮前端向后端浇筑，使挂篮前期挠度大，后期挠

度小，前期出现的腹板变形在后期浇筑过程中完全弥补；

7、混凝土应具有足够的初凝时间，在顶板混凝土浇筑完成后，采用插入式振捣器

对腹板接缝处进行充分的二次振捣，确保密实。

IV—设计规范

《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）；《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）；《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61—2005）；

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）；《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）；《公路工程抗震设计规范》（JTJ004—）；《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）；《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）；《公路桥梁盆式橡胶支座》（JT391—1999）；《公路桥梁伸缩装置》（JT/T327-2004）；

《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）；抗风计算按我国《桥梁抗风设计指南》进行。V—计算基本数据

1、控制张拉力：纵向预应力为k=0.75fpk，横向预应力为k=0.75fpk，竖向预应力为k=0.95fpk；

2、混凝土终极徐变系数：k=2.3，混凝土徐变速度系数=2.0；3、日照温差按《公路桥涵设计通用规范》的规定取值；

4、季节温差按最高温度40C、最低温度-30C计算，合拢温度为5~15C；5、桥面防撞墩、栏杆的自重集度q2=5.0kN/m；6、基础沉降量为0.012m。（二）设计计算主要内容

1、截面性质计算；建立有限元计算整体模型

（1）截面性质计算：由于强度和应力验算中用到的截面各有不同，故应计算各界面

的净截面特性和换算截面特性，此计算过程由程序进行。（2）建立计算模型：使用Dr.Bridge和MIDAS软件。

2、施工阶段内力计算

根据施工程序计算各施工阶段由恒载、施工荷载等引起的内力，得到不计预应力作用的最终恒载内力；（1）（2）（3）

确定各施工阶段的合理计算图式；施工阶段内力组合；

将各施工阶段的内力进行累加，得到最终恒载内力。

3、成桥阶段内力计算（1）（2）（3）（4）

计算二期恒载、活载引起的截面内力；

桥面板日照温差、整体温度引起的温度次内力计算；桥墩基础沉降引起的次内力计算；混凝土收缩、徐变内力计算。

4、预应力筋及非预应力筋估算及布置（1）

将步骤2得到的恒载内力（无预应力筋作用）与步骤3得到的成桥阶段内力进行内力组合，得到各控制截面的设计内力包络图；

（2）（3）

依据初步拟定的布束形式确定结构各截面纵向预应力筋；跟据构造设置纵向非预应力筋的数量。

5、施工阶段应力计算（1）

计算各施工阶段相应预应力束的预应力损失，并计算该阶段预应力钢束张拉、混凝土收缩、徐变等引起的次内力；

（2）（3）（4）

将预应力引起的内力与步骤2得到的相应施工阶段的内力相组合；验算该施工阶段的正应力是否满足规范要求；将各施工阶段的内力进行累加，得到最终恒载内力。

6、运营阶段应力及强度验算（1）

将步骤5得到的最终恒载内力（有预应力筋作用）与步骤3得到的成桥阶段内力进行内力组合，得到各控制截面的设计内力包络图；

（2）

根据相应的组合内力，验算正截面和斜截面的抗裂性，并验算截面的正应力、主应力是否满足规范要求，并根据计算出的主拉应力配置抗剪钢筋；

（3）

根据基本组合内力验算正截面抗弯强度和斜截面抗弯强度是否满足规范要求，若不满足要求，应配置适当的纵向非预应力钢筋，以提高截面的抗弯强度。

7、桥面板横向计算

选取主跨的跨中截面，计算桥面板在恒载、活载、日照温差、横向预应力等荷载作用下引起的横向内力，并验算截面的正应力是否满足要求。8、腹板竖向计算

选取主跨的l/4截面，计算箱形截面在恒载、活载、竖向预应力等作用引起的竖向剪应力，并验算截面的剪应力是否满足要求。9、变形及预拱度设计

设施预拱度应考虑悬臂施工时的一期恒载、悬臂合拢转连续后的二期恒载、次内力和1/2汽车活载的影响。10、桥墩设计

包括墩台与基础11、箱梁分析

对典型截面的箱梁进行横向分析，包括剪力滞效应、自由扭转、约束扭转、畸变等。

12、绘制桥梁构造及配筋图

⑴桥型一般布置；⑵上部结构构造；⑶上部结构施工顺序；⑷预应力束布置；⑸非预应力筋配置。

四、研究方案及进度安排，预期达到的目标：进度安排

时间

2013.3.1~2013.3.202013.3.21~2013.3.30

2013.3.31~2013.4.202013.4.21~2013.5.20

2013.5.21~2013.5.30

2013.5.31~2013.6.30

应完成的内容

收集相关资料、熟悉设计计算内容、理论以及计算软件

桥梁结构各构件截面尺寸拟定，截面几何性质计算

桥梁结构初步有限元建模，计算恒载等各种作用下的结构内力分析预应力钢筋估算与配置，箱梁应力与强度验算桥墩设计

整理计算数据、绘制设计图纸，撰写毕业设计论文

天数201020301030

五、为完成课题已具备和所需的条件：（1）有刘立鹏老师的亲自指导；（2）有众多的文献资料供查阅与引用；

（3）个人电脑装有桥梁博士、MIDAS、Auto-CAD等桥梁设计计算软件。

六、预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施：设计内容中最后一项，箱梁分析（选作）—对典型截面的箱梁进行横向分析，包括剪力滞效应、自由扭转、约束扭转、畸变等，由于没系统学过该方面的知识，到时候可能会进度有些慢，需要现查阅相关书籍，学习后再运用于毕业设计内容中。

七、主要参考文献：[1]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，2001.[2]张树仁、黄侨.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2010.[3]盛洪飞.桥梁墩台与基础工程[M].哈尔滨工业大学出版社，2009.[4]高冬光、王亚玲.桥涵水文[M].北京：人民交通出版社，2008.[5]范立础主编.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2004.

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