某大桥毕业设计开题报告

'本科生毕业设计开题报告毕业设计题目：XXX大桥学院：建筑工程学院专业班级：土木工程0702学生姓名：指导教师：年月日 一.X桥建设背景：近年来哈尔滨市的经济稳定快速发展，私家车数量急剧增加，且市区内南北两岸交通不便，为了解决南北两岸交通的不便，让车辆更好更快通过松花江，有必要为了加快通行效率以加快两岸联系，在该河段设置桥梁。以此来迅速缓解现有的交通压力。建设这座横跨松花江的梁桥还有利于哈尔滨市区乃至黑龙江整体经济进一步的发展。二.设计任务要求：桥梁本身有足够的承载能力，耐久性，能保证行车的畅通、舒适和安全；既满足当前的需要，又考虑今后的发展；既满足交通运输本身的需要：通航河流上的桥梁。三.工程概况（一）项目概况：1.项目地理位置X桥位于黑龙江省哈尔滨市，横跨松花江公路x大桥位于现**大桥上游10.8公里处，在黑龙江省哈尔滨市**松花江独岛上游约1公里处跨越松花江。2.主要工程数量本标段范围为K1＋100～K1＋397.06，主线总长2.87km3.主要技术标准⑴公路等级：分离式双向六车道高速公路；⑵设计速度：120km／h；⑶路面宽度：32m；⑷汽车荷载等级：公路-Ⅰ级；⑸设计洪水频率：1/300（特大桥）和1/100（大、中、小桥及路基）；⑹主线路面：沥青砼路面，路面设计标准轴载为BZZ-100KN；⑺地震动峰值加速度：≤0.05g，地震烈度七级；⑻平面坐标系统:1954年北京坐标系统，中央投影带子午线经度116°； ⑼高程系统：1985年黄海高程系统。4.工期计划开工工期2011年10月1日，完成时间2013年3月31日，总工期30个月5.建设条件⑴自然条件①地形、地貌本标段为丘岗垅谷地貌，地形呈波浪型起伏，最高海拔为400多m，最低为200m。谷洼地之间坡度一般小于25°，垅谷洼地多为水田，少部分为水塘沟溪。②气象特征本标段地区属亚热带季风气候，具有气温温和、雨量较充沛、热量不充裕、光照较充足、冬季长、春秋季短、春寒夏热、秋冬干阴和无霜期长等特点。气温的季节性变化显著，一月份平均气温-20℃，七月份平均气温＋24℃；本地区降水年内分配较均，主要集中在4～6月，该时期降水量约占全年降水量的48%，易产生地区性的洪涝灾害；降水量最少时期是10月～次年1月，4个月的降水量仅占年降水量的16%左右。年平均降水量1347～1440mm。多年平均风速3.1—4.2m/s，年最大风速7m/s。七级风速，年平均相对湿度：77%～80%。③地层岩性、地震区域范围内基岩为泥质粉砂岩，覆盖层从上至下为含碎石浅灰色、褐色砂质淤泥质粘土、粉质粘土、卵石层。本区域地震基本烈度划分为七度区，设计地震分组为一组，地震动峰值加速度为0.10g，为抗震设防区。⑵施工条件①交通条件**公路贯穿本标段，交通便捷，距**市区较近，乘车可在15分钟内至市区。②施工用电、用水标段离乡镇较近，电力供应充足，施工期间用电搭接较方便、线路短，需与供电部门取得联系。湖常年有水，且标段范围内地下水较丰富，水质良好，可就近取用。③水泥、木材、石灰、钢材等工程所需水泥、木材、石灰等材料，本地均有产出，根据工程需要在满足质量要求的前提下择优选择购买。钢材从****购进。④ 砂、石主要的石料场有址坊廖山采石场，位于**县**镇，可生产各种规格碎石，交通运输较便利。工程所用的砂、砾石材料主要从长江沿线采砂场购买，由汽车运至工地。6.工程特点⑴跨越既有线多，本标段线为跨线桥，贴近市区，所以安全管理为重中之重，⑵支架现浇普通砼连续箱梁工程数量较少本标段普通砼连续箱梁数量，共四孔/一联，现浇支架、模板投入量较大。四.设计内容：设计参选的三方案的评比图桥梁纵、横断面的设计和平面布置上部结构的设计计算下部结构的设计计算绘制桥梁施工图五.设计的意义和目标:通过本桥的设计能使我们进一步了解桥梁设计的过程，了解和掌握设计的方法和步骤，熟悉桥梁设计时所需要的各种规范条例，培养查阅资料，综合解决问题的能力，熟练运用cad软件，能把书本的知识真正应用的设计实践中，让自己真正懂得如何来解决实际应用时的问题，为自己将来进入工作岗位做好铺垫。六.设计方案（一）设计思想：1.应该满足技术先进的要求以及安全可靠的基本要求；2.要保证桥梁应该在100年设计基准期内正常使用。3.应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响，在选择材料，保护层厚度，4.阻锈等方面满足耐久性的要求，5.除此之外还应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则考虑沿岸缩小运距，促进该地区的经济发展，产生最大的经济效益，6.如果该桥设过桥费，应能尽可能多的吸引更多的桥梁通过，达到尽可能快收回投资的目的。 7.环保可持续发展的要求，该桥贴近市区，应该满足桥梁建设以及使用过程中生态，水，空气，噪声等方面的要求。8.桥梁施工完成后，将两头植被恢复或进一步美化桥梁周边的景观，亦属环境保护的内容。水文计算1.4水文计算1.4.1设计资料三.大桥桥位地质剖面图。四.水文资料：桥为河段为稳定性河段，设计洪水位频率1：100，设计洪水位40.85m。五.洪水含沙量ρ=3kg/m3。六.桥位概况：本桥位于某市境内外，跨越松花江，河宽240米。1.4.2计算设计流量QS[10]1.根据河道横断面图式，本河道采用单宽式，采用形态法计算。2.依据桥位地质剖面图，假定为单宽式Ⅰ类河道，糙率n=0.02，m=50。3.洪水比降I=0.3‰。4.设计水位40.85m，起止桩号k1+100—k1+397.06七.过水面积ω及水位宽度B计算，见下表。过水面积ω及水位宽度B计算表表1-3桩号（m）地面标高（m）水深（m）平均水深（m）水面宽度（m）过水面积(m2)累积面积(m2)合计+179.1240.8500000W=795.17B=209.13+205.3835.7535.002.526.2665.6565.65+234.2735.4525.2545.12728.89148.12213.77+248.2635.0435.8075.53113.9977.37291.14+260.9334.4436.3076.05712.6776.74367.85+286.1934.9705.3055.80625.26146.66514.51+305.8637.1803.6364.47119.6787.95602.46+362.5938.7861.9642.80056.73158.84761.3 +386.06　39.9070.8431.40423.4732.95794.25+388.2540.8500.4222.190.92795.17合计209.13795.176.平均水深H均=ω/B=795.17/209.13=3.802m7.由谢—满公式V=m(H均)2/3I1/2=50(3.802)2/3(0.0003)1/2=2.1096m/s8.设计水位时，过水断面流量QSQS=ωV=795.172.1096=1677.50m3/s设计流量偏安全考虑，选定QS=1700m3/sV=2.11m/sω=795.17m/sB=209.13m1.4.3确定桥孔长度1.河段类型选择依据桥位地质剖面图，假定该桥位河段为顺直型稳定性河段。2.桥孔布设原则(1)桥孔不宜过多的压缩河槽；(2)墩台基础可以视冲刷程度，置于不同的标高上。2.采用经验公式计算桥长Lj=QS/(βqc)（1-1）式中：QS——设计流量；取值为QS=1700m3/s；β——压缩系数；取值为β=k1(Bc/Hc)0.06=1.272；k1——稳定性河段取1.00；qc——河槽单宽流量，qc=QS/Bc=1700/209.13=8.13Lj=QS/(βqc)=1700/(1.2728.13)=164.4m3.采用过水面积计算（冲刷系数法）[10]上部结构采用预应力混凝土箱型梁桥，标准跨径为50m（桥墩中心间距），假定采用单排双柱式桥墩柱直径d=1.5m，设计流速VS=2.11m/s，QS=1700m3/s，冲刷系数P=1.2，系数计算：μ=10.375VS/L0=10.3752.11/(501.5)=0.984 λ=1.5/50=0.030则ωq=QS/[μ(1λ)PVS]=1700/[0.984(10.030)1.12.11]=767.37m2根据桥位断面图桥下毛过水面积为795.17m2略大于767.37m2。桥孔净长Lj=4(501.5)=194m。与经验公式计算结果接近，可以采用。桩台前缘桩号为：k1+184.43，另一侧桥台前缘桩号为k1+382.931.4.4确定桥面最低标高计算壅水高度：建桥后，左路堤阻水面积ωn=2.692+2.8128+0.92=6.4248m2Qn=ωnV均=6.432.11=13.57m3/s，Qn/QS=13.57/1700=7.9/1000查表得：η=0.07Vq=QS/ωj=1700/795.17=2.14m/s由经验公式：ΔZ=η(Vq2Vch2)（1-2）Vch——采用建桥前全断面平均流速2.11m/s。故ΔZ=η(Vq2Vch2)=0.07(2.1422.112)=0.009m所以=ΔZ/2=0.0045m1.计算浪高根据设计资料中的气象地震资料：气候条件：一月份平均气温20℃，七月份平均气温+24℃；风力：7级，V=15m/s；地震烈度：7度。考虑最不利影响，浪程D=600m，平均水深H均=3.802m，风速Vw=15m/s。=9.81*3.802/15*15=0.1660.7（）0.7=0.7（0.166）0.7=0.20==26.16 0.0018()0.45=0.0078th0.2=0.1970.13th0.198=0.0254HLj%=2.3=0.174m2.计算水位本河道无流水，其他引起水位升高的因素忽略不计。Hj=Hs+=40.85+0.0045+0.1742/3=40.971m3.桥面标高的确定本河段不通航，采用桥下净空ΔHj=0.5m。桥梁建筑高度ΔHD=2.5m（预应力混凝土箱型梁桥）Hqm=Hj+ΔHj+ΔHD=40.971+0.5+2.50=43.971m故桥面标高采用44m。1.4.5冲刷计算本河段以假定为平原顺直型河段，属稳定性河段，对河槽自然演变的影响不明显，对该桥位地质断面图分析，河床地质属中砂和细砂质土壤，应按砂质河槽计算。已知桥位河段历年汛期平均含砂量ρ=3kg/m3。该桥上部结构采用4孔50m预应力混凝土箱型梁，下部结构采用钢筋混凝土单排四柱式桥墩，柱径D=1.5m，钻孔灌注桩桩径D=1.5m；桥台采用桩柱式，桩柱直径D=1.5m。1.河槽一般冲刷根据地质剖面图分析，桥下河槽不可能扩宽。已知桥下河槽流量Q=1700m3/s，桩台前缘桩号为：k1+184.43，另一侧桥台前缘桩号为k1+382.93；粗糙系数m=50。桥孔长度Lj=382.93--184.43=198.5m桥孔净长Lj1=4(501.5)=194m 由桥位断面知，河槽最大水深Hmax=6.307mH均=ω/B=795.17/209.13=3.802m由于河床为细砂及中砂，平均粒径采用D均=1mm单宽流量系数B2=L=198.5B=209.13λ=查表得：u=0.974=7.39m2.河槽中桥墩的局部冲刷桥下河槽的一般冲刷计算结果Hp=7.39m，其相应的冲刷流速为（1-3）查表得kξ=1，B1=1.5，=1mmm/s由Hp=7.39m，D均=1mm，查得V0=0.62；V>V0，砂质河槽。 =0.523m3.墩台的最低冲刷线桥位河段属于稳定性河段，河槽中的桥墩可采用相同的最低冲刷线标高，并以河槽中的最大水深计算冲刷深度，未考虑其他因素应起的冲刷取ΔH=0。总冲刷深度hs=Hp+Hb=8.34+0.523=8.861m最低冲刷线标高Hm=Hshs=40.858.863=31.987m（二）备选方案：1.连续箱梁桥立面图横断面图 平面图2.简支空心板桥立面图横断面图 平面图3.斜拉桥立面图横断面图 平面图（三）方案论证：桥型连续箱梁桥斜拉桥预应力简支空心板桥跨径布置450100+100540纵向横坡2.0%2.0%1.5%截面形式一箱两室箱梁截面单箱多室箱型截面空心板界面跨中梁高2.5m3.205m1.2m上部结构施工方法悬臂浇筑法悬臂拼装法悬臂拼装法技术要求施工难度大，危险性高，施工工艺较复杂高度机械化，需要一整套机械动力设备，施工速度快，占用场地少施工技术简单，但工艺复杂，所需的施工设备少适用性桥下净空大，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，结构刚度大，变形小，伸缩缝少，行车平稳舒适梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制少；抗风稳定性好；便于悬臂施工等。施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格1．施工方便。2．适合中小跨径。3．结构尺寸标准化。 安全性自重较大，水平推力也较大，一孔破坏会影响全桥安全1．行车平稳2．索力调整工序比较繁复，施工技术要求高目前国内大量采用，安全，行车方便。美观性外形美观具有现代气息，结构轻盈美观一般经济性节省材料，但支架较贵，维修费用较高造价最高造价较低比选结论：根据上述对比，不难发现。斜拉桥梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制少；抗风稳定性好；便于悬臂施工等。施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格，最重要的是造价过高，本桥非景观桥对于美观要求不高，所以不予采用。由于简支空心板桥耐久性较差，且养护维修费用较高，一般用于小跨度的、跨河桥，跨线桥，故不予以采用，综合桥位处的地形地貌，地址等条件，并着重考虑施工方便性，经济性，结合以上述方案的比较分析，决定采用预应力混凝土连续箱形梁桥。七.课题进度安排（周一至周五）1本学期第20周～第21周及第八学期第5周设计三个桥梁方案，进行桥梁结构方案的比选确定桥梁设计方案，绘制三个方案设计图（平面、立面、横断面），完成开题报告的编写、打印、装订，上交。3第6周～第7周熟悉有关结构分析程序，拟定结构分析计算模型，确定各种结构计算参数。4第8周～第9周完成整体结构计算。根据计算结果，完成主要受力构件的设计、验算。将最后计算结果形成相应的图表。5第10周～第11周绘制设计图纸（A3图5～6张）。6第12周～第13周手算熟悉本桥其余部位的设计内容，完成相应的设计图纸（A3图2～3张）。7第14周～第15周编制、完善设计计算说明书。第十五周周五下午五点之前上交打印、装订完毕的说明书。 8第16周准备答辩。9第17周答辩。八.参考资料及所用文献1.《桥梁工程》.2.《基础工程》3.《桥涵水文》4.《城市桥梁设计荷载标准》5.《公路桥涵设计通用规范》6.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》7.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》8.《公路桥涵地基与基础设计规范》9.《公路桥涵施工技术规范》10.《公路工程技术标准》'