西沟门大桥设计开题报告
2021-03-15 10:03
1. 研究目的与意义（文献综述）
一、目的及意义
桥梁作为一种功能性的结构物，既承载了交通工具，又成为了一座城市乃至一个国家的象征。桥梁建设历史悠久，随着工业革命的促进，无论是材料、规模还是造型都相对于古代桥梁有了飞跃性的变化。
现代桥梁设计遵循安全、耐久、经济、技术先进、美观环保的基本要求，设计人员要通过自身的专业技术知识、工程经验以及参考国内外已有的桥梁方案，首先依据规范或者特定的程序进行探究与推导甚至创新，初步拟定最优方案，再进行结构受力分析，配筋，施工方案设计等。一个优秀的桥梁设计，不仅要科学严谨、造型优美、考虑人文，更要推崇出新，在跨径、形式或者技术上创新。随着我国大力发展基础设施，各种大跨径、新型、美观、在全球首创的桥梁一座一座建成。2016年12月29日，横跨云贵两省，桥面距离河底垂直距离565米的世界第一高桥，北盘江大桥正式通车。世界第一长跨海大桥珠澳跨海大桥，预计在2017年四月份通车。2016年10月27日，创下桥梁建设7个“世界第一”的汝郴高速赤石大桥将通车运营。2016年8月14日，夜郎河特大桥成功完成大桥主体工程施工，正式进入拱上墩建设阶段，标志着世界首例“贯入式大体积嵌岩拱座基础”大桥的设计、施工取得重大突破。我国的桥梁建设得到迅速的发展，不论在建设规模上还是在科技水平上，均已跻身世界行列，这不仅对改善人们的生活水平，改善投资环境，促进经济的腾飞起着关键的作用，而且对促进文化交流、加强民族团结、巩固国防等方面也有着重要的意义。
2. 研究的基本内容与方案
二、设计基本内容
本次西沟门大桥设计，根据技术标准、平纵横布置、桥位地形地貌、工程地质、水文条件、气候条件等，拟定了三种满足要求且不同体系的图示来编制桥型评选方案，以下分别是预应力混凝土连续刚构桥，独塔混凝土斜拉桥以及中承式钢管混凝土三种方案。
| 方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 | |
| 预应力混凝土连续刚构桥（82.5m 150m 82.5m） | 独塔混凝土斜拉桥（195m 120m） | 中承式钢管混凝土拱桥（净跨径220m） 引桥简支梁桥（2×30m 20m） | ||
| 跨中梁高(m) | 2.7 | 2.5 | 2.5 | |
| 支点梁高(m) | 8 | 2.5 | 3 | |
| 截面形式 | 双幅单箱单室 | 单幅肋板式 | 单幅肋板式 | |
| 造型 | 形式轻巧、简单、与山谷地形景色协调统一。 | 壮观雄伟、现代感强烈 | 造型多样美观、结构轻盈 | |
| 功能特点 | 行车舒适，超静定结构，强度刚度可靠，易养护，但是高墩需要进行抗震抗风设计。 | 受力性能优异，安全度高，斜拉索可以更换维修，但主塔过高，为提高抗风稳定性，要采取复杂的措施。 | 充分发挥了钢材和混凝土的受力性能，安全度高，但由于引桥采用结构简支桥面连续的方式，一定程度上减小了行车舒适度。 | |
| 施工工艺 | 悬臂浇筑施工工艺成熟，非常适合地形，且占用场地少，但由于桥墩较高，加大了施工的难度。 | 采取悬臂浇筑，施工精度要求高，施工工序稍复杂，需要先进施工机械以及完善的施工监控系统。 | 采用斜拉悬臂施工方式，占用场地大，施工精度设备要求高，但不需要高墩施工，且主拱肋采取预制拼装的方式，缩短了工期。 | |
| 工期 | 较长 | 较长 | 较短 | |
| 工程量 | 混凝土（m3） | 19216 | 22160 | 16788 |
| 钢筋、钢（t） | 915 | 886 | 648 | |
| 钢绞线（t） | 367 | 337 | 123 |
根据以上造型，功能，施工，经济等指标的比较，最终决定将第一方案预应力混凝土连续刚构桥作为推荐桥型方案，总结其优点有如下四点：
（1）三种方案造型各有特点，且都很符合山区特点，与景观协调一致。连续刚构桥以及斜拉桥相比于带引桥的中承式拱桥，行车更加平顺，且刚构桥由于没有布置斜拉索以及吊索，视野更加开阔。
（2）三种方案受力性能都比较优异，但是前两种方案都存在高墩的设计，尤其是斜拉桥方案，还需要考虑抗风等因素，设计分析过程比较繁琐，而刚构桥由于国内外已有大量设计建造经验，设计方法科学成熟。
（3）刚构桥采取悬臂施工的方式，同样经验成熟，相对于斜拉桥以及钢管混凝土拱桥，难度小，虽然拱桥方案下部结构施工时间短，上部结构拱肋采取预制拼装的方式，工期缩短，但是拱桥的斜拉悬臂需要较大的施工场地，在山区建设预（4）从工程量估算表来看，钢管混凝土拱桥由于结构形式的特点，混凝土钢绞线以及钢筋用量是最省的，其次是刚构桥方案，在采用分幅的形式后，主梁截面相对于做成单箱多室面积减小，并且下部结构相对于单幅的斜拉桥方案工程数量并没有增多，而斜拉桥方案由于主梁采用等截面形式，采用较高的主塔以及桥墩基础等因素，工程量最大。从造价的角度来看，刚构桥由于工程量适中且考虑到施工方式等，在三个方案中最为经济。
因此，西门沟大桥选择三跨混凝土连续刚构桥方案。
三、设计目标
1.提交设计说明书文件，内容包括方案选型说明，所定结构布置、结构计算简图及分析过程等，装订成册，字数不少于0.8万字。设计计算说明书中涉及参考文献不低于10篇；
2.提交有关图纸，包括至少3张3号加长方案图和其他5张3号图。图纸中至少包含一张手绘图纸，其他可以采用用计算机绘图，但要求有粗、中、细三种线型，图纸标题栏另行要求。
四、拟采用的技术方案
1.方案设计：
在可行的方案中进行方案比较，产生推荐方案，提交方案报告。方案报告由方案比较图(3号加长，平立面比例1：200)和相应设计说明组成。
2.技术设计：
（1）完善总体布置图。根据技术设计的成果，细化完善方案设计时绘制的总体布置图；
（2）绘制主体结构的构造图(2张3号图)；
（3）绘制主体结构的钢筋图(2张3号图)；
（4）绘制施工方案(程序)图(1张3号图)；(5)主要工程数量计算(提交计算书，汇总表写入设计说明书)。
3. 研究计划与安排
第1周 阅读实际项目设计任务书，调查收集桥梁设计资料；
第2周 初步方案设计，考虑可行的桥梁方案，并考虑桥梁施工过程；
第3周 对可行的三种方案进行比选，确定最合理桥梁方案，提交设计开题报告；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 中华人民共和国交通部. jtg b01—2014. 公路工程技术标准[s]. 北京：人民交通出版社，2014．
[2] 中华人民共和国交通部. jtg d60—2004. 公路桥涵设计通用规范[s]. 北京：人民交通出版社，2004．
[3] 中华人民共和国交通部. jtg d62—2004. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[s]. 北京：人民交通出版社，2004．
