金山大桥设计开题报告
2021-03-11 12:03
1. 研究目的与意义（文献综述）
“金山大桥的设计”是很有意义的毕业设计。在学习了“结构力学”“混凝土结构设计原理”“材料力学”“基础工程”等专业课程的基础上，通过本次毕业设计的学习，深入掌握桥梁设计专业相关技能，具体包括：了解桥梁方面的规划、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。 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；学会使用各种规范和设计手册，编写技术文件，不断提高计算、绘图、运用电脑等基本技能。 此外在毕业设计设计的过程中，我们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midas，桥梁博士等电算软件完成一项或多项结构及内力设计工作；通过绘制各类图纸来熟悉AutoCAD软件的应用，成为合格的毕业生。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。
2. 研究的基本内容与方案
一、设计（论文）主要内容：
1．方案设计
2．技术设计
3．结构计算及验算
4．毕业设计说明书的编写
5．外文文献的编译。
二、要求完成的主要任务:
1. 方案设计（初步设计）：至少提出3个可行的设计方案，经过经济技术比较，产生推荐方案，提交设计方案的开题报告（3周）。
2. 技术设计
1）完善推荐方案的总体布置图；
2）上构主体结构的构造图及布筋图；
3）下构主体结构的构造图；
4）施工程序的设计及说明；
3. 结构计算：控制截面和重要部位的内力分析计算、配筋计算设计及有关验算。
4. 毕业设计说明书的编写。（≥10000字，图纸 ≥5 张（2或3号图纸））
三、方案比选
金山大桥是福州市为全面实施“东扩南进西拓”城市发展战略、完善路网建设、发展城市经济和交通要道，近期建设的重点工程之一；是福州市连接金山新区和大学城片区建设的又一主要通道。由水文、地质、气候等条件可知，河床横断面平坦，为平原顺着河段，应将桥位布置在河槽较宽，较深，流量较大处，综合考虑主跨应该布置在右边。现拟定三种方案进行比选
方案一：（80 160 80）m两塔三跨斜拉桥
优点：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；抗风稳定性比悬索桥好；不需悬索桥那样的集中锚碇构造；便于悬臂施工等。
缺点：它是多次超静定结构，设计计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格。
方案二：（90 130 90）m预应力混凝土连续箱形梁桥
本桥采用箱型截面，因为跨度很大（对连续梁桥），在外载和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变截面梁能符合梁的内力分布规律，变截面梁的变化规律采用二次抛物线。
优点：结构刚度大，变形小，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，线条明快简洁，施工工艺相对简单，造价低，后期养护成本不高等。
缺点：桥墩处箱梁根部建筑高度较大，桥梁美观欠佳。超静定结构，对地基要求高等。
施工方法：采用悬臂浇筑施工，用单悬臂—连续的施工程序，这种方法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。
方案三：（200）m下承式钢箱拱
本桥采用箱型截面，因为河床横断面较为平坦，设计桥面与河面较近，故不宜采用上承式和中承式，因而采用下承式，由于跨径较大，采用箱型截面较为合适。
优点：跨越能力大，相比梁式桥，可以节省大量钢材和水泥，耐久，养护，维护费用低。
缺点：自重较大，增加下部结构工程量，且箱型拱对吊装要求高。
施工方法：采用悬臂浇筑和悬臂拼装法。
| 方案 | 设计方案一 | 设计方案二 | 设计方案三 |
| 适用性 | 跨越能力大，跨径变化灵活，一般来说在300~1000米的跨度采用斜拉桥，在刚度，抗风抗震稳定性等有较大优越性。 | 连续钢构采用箱形截面，抗扭刚度大，可以保证其强度和稳定性，有效的承担正负弯矩，桥梁的结构刚度大，变形小，行车平稳舒适。 | 大中桥，采用空腹式悬链线拱，在盛产砂石的地方，可以就地取材，箱型截面拱具有抗扭刚度大、结构稳定性强、整体性能好等优点。 |
| 美观性 | 斜拉桥线性流畅美观，而且桥塔可以做成多种样式，与环境相协调。 | 全桥线条简洁明快，与周 围环境协调好，因此，桥 型美观 | 拱肋线采用二次抛物线，线形优美，外形轻盈美观 |
| 施工难 易 | 高空作业多，连接构造复杂，施工工序多，大跨径施工时风险大。 | 相对简支梁桥的施工要更复杂。 | 施工较方便，可现浇，或预制现浇相结合，但对吊装能力要求高。 |
| 经济性 | 斜拉桥的构造相对梁桥，拱桥等较为复杂。斜拉桥的拉索要求高，相对增加了造价。 | 连续梁刚度大，变形小，伸缝少，能充分利用高强材料特性，促使结构轻型化，跨能力强。 | 跨越能力较大，能就地取材，可以大量节省刚才和木泥。 |
由于施工地段地质良好，地势较为平坦，无需复杂结构配合地质地势要求。 由上表可得，经过对此三方案进行对比，并结合实际的经费，环境和施工设备方面判断方案二为最佳方案。在施工技术难度上而言，方案二预应力混凝土箱型梁桥的施工技术成熟，技术难度相对斜拉桥较低。并且材料可以为预制构件可以大大缩短工期。方案三虽然外观优美，但其费用高，并且工期长，影响整体施工进度。与此同时它的抗震性能差，而且对地质要求高，技术难度大。方案一，斜拉桥施工复杂，成本高，虽然抗风抗震，但当地环境对此要求不高，因此不推荐斜拉桥。综上所述，方案二为最优方案。
3. 研究计划与安排
1-3周 完成方案设计
4-6周 技术设计
7-11周 结构计算及验算
4. 参考文献（12篇以上）
[1]金小川,周宗红,金小安,纪承子. 中国桥梁设计使用年限的研究[j]. 公路与汽运,2012,(02):162-165.
[2]钟丽清,杨占雄. 桥梁设计中存在的安全耐久性问题及对策研究[j]. 湖南交通科技,2010,(01):94-96 104.
