某先简支后连续T型桥梁前期报告、文献综述.doc

河北工业大学本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计（论文）题目：天津市汉沽环线蓟运河桥施工图设计（二）专业（方向）：道路桥梁与渡河工程学 生 信 息： 学号：0000000 姓名： 班级：道桥081指导教师信息：教师号：0000000 姓名： 职称：教授报告提交日期：2012年4月9日一.本毕业设计课题要达到的目的和意义 通过毕业设计的过程，使学到的书本上的理论知识，能真正联系实践、运用于实践、指导实践，更好的掌握所学的专业知识，同时培养自己独立思考、提出问题和解决问题的能力。对先简支后连续梁桥进行施工过程的计算和分析，一是熟悉桥梁设计的过程、特点，更好地了解的各种设计和施工规范；二是掌握先简支后连续梁桥这种桥型的各种设计、施工特点，掌握先简支后连续梁桥施工的各种特点；三是熟练使用各种设计软件、计算程序，特别是工程绘图软件和桥梁电算的各种程序等，为以后步入工作岗位，成为一名优秀的专业人员打下良好基础。二.相关设计资料 （一）主要内容1分析和整理基本设计资料，如：桥涵水文、地质、气象、施工条件等资料；2完成结构设计计算；3完成主要施工图的设计；4适当提出施工方法建议。 （二）设计指标天津市汉沽环线蓟运河桥位于汉沽环线改造工程南段、跨越蓟运河。1设计荷载：公路级、人行荷载3.5kN/m2 ；2桥梁起讫里程K0+ 911.614K1+ 290.714，全长约379.10m3桥面宽：总宽度14.0m，横断布置为0.25m栏杆带+0.75m人行道+12m车行道+0.75m人行道+0.25m栏杆带；4纵坡：0%5横坡：双向横坡1.5% 。6地震基本烈度：按度设计，度设防。根据地形和地质情况，拟采用梁桥等型式。 （三）设计数据1水文经水文计算,确定桥面设计标高为7.00m2气象资料桥址处全年平均气温l2.8，一月份平均气温-3.1。七月份平均气温267历年极端最低气温-21.8，极端最高气温42.3，最大冰冻深度53cm，最大积雪厚度30cm。年平均风速2.4 ms。最大风速18 ms3地质图1 桥位地质断面图4其它设计数据按现行规范有关规定取值。三. 遇到的问题、解决问题的方法、效果及启示1.桥梁结构的总体布置和初步方案拟定桥梁孔径的拟定主要根据泄洪的要求。在公路工程技术标准中规定了不同等级公路的设计洪水频率，本次为公路级。在求得总的孔径后，还需要进一步进行分孔布置即确定桥墩的位置。横截面布置主要包括桥面布置和上部承重结构的横截面设计。桥梁体系及下部结构形式的选定需要根据地质情况，水文情况等综合选定。2.桥梁结构设计方案比选方案一 简支梁桥 简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在较大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。方案二 连续梁桥 连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。方案三 先简支后连续T梁桥 先简支后连续T梁是国内外高速公路上常用的一种桥梁结构新形式，具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。它克服了简支梁整体性差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言，降低了施工难度，同时一定程度上达到了结构连续的目的。而相对于简支梁来说，减小了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝额的产生。因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体系及连续体系的优点。 先简支后连续梁桥相比简支梁桥和连续梁桥有如下优势：(1)改善了结构受力状况，采用连续设计比简支设计可减少预应力筋5%-15%。(2)预应力和初始上拱度相对较小，有利于桥面铺装施工。(3)先在现场预制，现场吊装，形成一般简支体系，然后通过现场浇注连续接头段，张拉负弯矩区域的预应力钢筋，使之成为真正的连续梁体系，不但有利于施工，按传统习惯预制和安装预应力梁，减少了桥面伸缩缝，增强了结构的整体性和行车的舒适性，改善了桥面养护维修。(4)先简支后连续T梁比简支T梁桥结构刚度大，梁高低，用料少，结构中的钢材和混凝土数量少，且施工简便，不要搭脚手架，施工质量容易控制，经济效益和社会效益均为可取。(5)由于主体结构采用预制构件，因此混凝土的收缩和徐变对梁的挠度和次内力影响不大。综上，方案三先简支后连续T形梁桥的设计经济、合理、实用，故本工程将使用先简支后连续T形梁桥的设计。先简支后连续结构的受力情况先简支后连续结构的受力情况明显分为两个不同的阶段：(1)在简支阶段，构件所承受的是本身自重、前期预加力及施工荷载等前期荷载，结构为静定结构，混凝土收缩徐变引起的结构变形较大，但在结构内并不产生次内力 (2)形成连续结构后，结构还要承受后期恒载。后期预加力、车辆荷载及其他后期荷载，结构也变成了超静定结构，混凝土收缩徐变将引起结构次内力。随时间的推进，结构中的内力是在不断变化的，将引起结构内力重分布。3.桥梁结构施工方法的选用 桥梁结构的施工方法与设计有着十分密切的关系，不同结构形式的桥梁结构可采用不同的施工方法，同种结构形式也可采用不同的施工方法，结构运营阶段的受力状况取决于所选用的施工方法。设计必须考虑施工的因素，设计与施工相互配合，相互约束。 根据预选桥型，计划采用预制行车道板，现场吊装，最后连接处现场浇注形成连续性的施工方法。先简支后连续施工过程图和介绍 图1 施工阶段示意图 第一阶段：预制T梁，张拉正弯矩钢束，两端对称张拉；安装临时支座，架设主梁，形 成简支体系第二阶段：安装连续墩永久支座，逐孔现浇梁肋连续段混凝土，张拉墩顶负弯矩钢束。第三阶段：现浇桥面混凝土，从边墩向中墩对称拆除临时支座，形成连续体系。第四阶段：浇筑二期恒载；桥面混凝土铺装，安装排水设施。实际按受力结构可分为简支阶段、体系转换阶段、连续梁阶段和二期恒载施工阶段。四.结构设计的内容，方法和步骤结构设计包括上部结构设计和下部结构设计。上部结构设计主要内容有：截面尺寸的拟定，内力计算，配筋计算，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载力极限状态验算，刚度验算。下部结构设计包括：桥墩，桥台及基础的设计计算。在此主要介绍上部结构计算。（一）截面尺寸拟定在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸，其余的细部尺寸可参考已建成的相同桥型，相近跨径，桥宽。荷载标准的桥梁的截面尺寸，可根据方案的具体情况进行分析。（二）内力计算1.钢筋混凝土或预应力混凝土桥梁的恒载，占全部设计荷载的很大部分，而且梁的跨径越大，恒载所占的比重也越大。因此，要准确地计算作用于连续梁桥上的恒载。连续梁桥的恒载内力，主要是结构自重引起的内力。结构自重可由结构的体积剩以材料的容重求出。2.当活载的荷载横向分布系数确定以后，作用在主梁上的荷载数值就可以求出，利用熟知的结构力学方法就可以计算活载作用下，主梁的截面内力。截面内力的计算方法就可以计算活载作用下，主梁的截面内力。3.结构次内力的计算,在超静定结构中,温度变化,混凝土收缩,徐变,预应力张拉,墩台的不均匀沉降都会产生次内力,这些次内力虽然都可以用计算机进行计算,但我们在运用这些程序时应掌握这些计算的基本概念以及注意参数的应用,能定性的判断计算结果的正确性 。（三）配筋设计，预应力力钢筋面积的估算及布置，面积应分别按强度要求与施工和使用阶段的应力要求进行估算，在满足要求的同时要尽量经济。钢束布置要按规范满足构造要求，锚于梁端时，为减小支点和锚固面上预加力的偏心距和避免过大的局部集中力，将钢束尽量布置的分散和均匀些。 钢筋布置完后要对梁截面强度进行验算，如不符合要求则应对截面尺寸和钢筋的布置进行调整直到合格。 （四）应力验算，应力验算主要指正常使用阶段的应力验算。对于钢筋混凝土结构主要进行变形和裂缝宽度的验算。预应力混凝土结构主要验算在使用荷载和预加力作用下，混凝土和预应力钢筋的应力，变形及B类构件裂缝宽度。五.进度安排开始时间结束时间周数阶段成果2012-03-262012-04-0967周收集资料，分析论证，确定总体方案，开题报告2012-04-092012-04-27810周桥梁结构尺寸拟定，内力计算及荷载效应组合，中期报告2012-04-302012-05-181113周结构强度、刚度、稳定性验算2012-05-212012-06-081415周绘制施工图，毕业设计文件整理，毕设终稿2012-06-112012-06-1516周成绩评审，答辩桥梁施工控制技术 -文献综述摘要:再好的桥梁设计方案都需经过施工变为现实。随着桥梁事业的发展，桥型越来越复杂，技术水平也越来越高，这就对桥梁的施工过程提出了更高的要求。施工控制关系设计方案的实现和施工成本等方方面面，不同桥型、不同地质条件下，施工方法会有或大或小的差别。桥梁施工控制的掌握，可以保证施工安全、质量，控制施工成本。近年来，桥梁施工控制方面有了充足的发展。关键词: 桥梁 施工控制 现状 发展桥梁施工控制看似简单，实际却很复杂，不同桥型会有不同的控制方法，同一桥梁也有多种控制理论，只有对桥梁施工控制深入了解，才能找出最合适的控制理论和方法，从而减少成本，提高质量，保证施工的顺利进行。桥梁施工控制与桥梁施工质量控制目标是一致的，都是保证桥梁建设质量的手段。桥梁施工质量控制重在“微观控制”，而桥梁施工控制重在“宏观调控”，是桥梁施工质量控制的补充与前提。桥梁的施工控制已逐渐被工程界所重视,并形成了一些实用的控制方法,这些方法包括参数识别法、最佳成桥状态法、无应力法、神经网络法、线形回归分析法、卡尔曼滤波法和灰色预测控制法，其中灰色预测控制是一种比较好的反馈控制方法。桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理论设计状态(线形与受力)相吻合。要实现上述目标,就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计的所有因素,以便对施工过程实施有效的控制。 1. 结构参数不论何种桥梁的施工控制,结构参数都是必须考虑的重要因素,结构参数是施工控制中结构施工模拟分析的基本资料,其准确性直接影响分析结果的准确性。实际桥梁结构参数总是会与设计参数存在一定的误差,施工中如何计入这些误差,使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数, 是必须首先解决的重要问题。包括:结构截面尺寸。采用动态取值和误差分析;材料弹性模量。随机采样试验,取得混凝土4 天、7 天、14 天和28 天的弹性模量,预应力钢绞线弹性模量采用国家建材中心实验室实验数据;材料容重。采用随机抽样方法,准确识别钢筋和不同集料对混凝土材料容重的影响程度;材料热膨胀系数;施工荷载。自架设体系中都存在施工临时荷载,它们对结构受力与变形的影响在控制中不可忽视,必须按实际情况取值;预加应力。预加应力是预应力混凝土结构内力与变形控制考虑的重要结构参数,但其大小受多种因素影响,包括张拉设备、管道磨阻、预应力钢绞线断面尺寸、弹性模量等。控制过程中对其取值误差必须合理估计。 2. 施工工艺施工控制是为施工服务的,反过来,施工的好坏又直接影响控制目标的实现。除要求施工工艺必须符合控制要求外,在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来挂蓝就位安装和梁段浇筑等方面误差,使施工状态保持在控制之中。 3. 施工监测监测是桥梁施工控制的最基本手段之一,使大桥顺利、成功修建的重要工序,也是为后期调控提供基础数据的重要手段, 包括对应力、变形、温度以及建材力学指标的监测。在控制过程中,保证测量的可靠性极为重要,除了要从测量设备、方法上尽量减少测量误差外, 在进行控制分析时必须将误差计入。 4. 结构计算分析模型对实际桥梁结构进行减化并建立计算模型, 必然存在误差, 包括各种假定、边界条件处理、模型化的本身精度等。 5. 温度变化温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,其程度随温度变化而变化。在不同时刻对结构状态(应力、变形)进行量测,其结果是不同的,温度变化的影响必须考虑。通常都是将控制理想状态定位在一天的一个特定温度下,从而将温度变化对结构的影响相对排除。一般是将一天中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间。 6. 混凝土材料收缩与徐变对预应力混凝土桥梁而言, 混凝土收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响,这主要是因为预应力混凝土桥梁施工必须经历一个比较长而又复杂的施工与体系转化过程,普遍存在加载龄期小、各阶段龄期相差大等情况,在控制中必须采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。以上这些误差可以归结为两种类型,即系统误差和随机误差。对于悬臂浇筑的大跨度连续梁桥,其施工控制是通过控制各施工阶段主梁悬臂端截面的预留拱度来实现的。而这又与截面在个施工阶段的挠度密切相关。因此,如果截面在理想状态计算的各阶段的挠度值都是正确的,那么截面的预留拱度也是正确的,依此施工,就能保证桥面标高在各施工阶段达到理想状态的计算标高。然而实际上,由于上述各种误差干扰的存在,各阶段的计算值不可能完全正确,这就需要在施工过程中根据结构的实际反应对挠度计算值进行修正。由于各阶段的挠度是各项参数的函数,所以挠度的修正可以通过参数的调整来实现。同时干扰各阶段挠度的误差,除了参数的误差外还有非参数系统误差和随机误差。对于这类误差,也必须采取适当的方法加以滤除、估计、预测和调整。桥梁可以分为简支桥、连续桥、刚构桥、悬索桥、斜拉桥、组合桥型等。近几年，桥型渐趋复杂，施工控制也日显重要，随着科技的发展，施工控制越来越全面和多样。先简支后连续桥梁的施工控制有其特殊之处，但各种桥型的施工控制互相联系，互相都有借鉴之处。对于斜拉桥，在主梁悬臂拼装过程中，确保主梁线形和顺、正确是第一位的，施工中以标高控制为主。二期恒载施工时，为了保证结构的内力和变形处于理想状态，拉索再次张拉时以索力控制为主。若主梁刚度较小，斜拉索索力的微小变化将引起悬臂端挠度的较大变化，斜拉索张拉时应以高程测量为主进行控制，但索力张拉吨位不应超过容许范围，确保施工安全。若主梁刚度较大，斜拉索索力变化了很多，而悬臂端挠度的变化却非常有限，施工中应以拉索，张拉吨位进行控制，然后根据标高的实际情况，对索力作适当的调整。此时标高、线形的控制主要是通过混凝土浇筑前底模标高的调整( 悬臂浇筑方法) 或预制块件接缝转角的调整( 悬臂拼装方法) 来加以实现的。悬索桥的主要承重结构是主索，主索在施工中又是悬索桥吊装的主要承重结构，主索一经架好，它的长度和线形调整甚小，为了确保悬索内力和线形符合设计要求，主索的无应力长度( 下料长度) 要严格加以控制，尤其对基准束的尺寸要更加重视。对于加劲梁的拼装，为保证符合设计线形，吊杆的下料长度( 无应力长度) 将又是一个控制重点。可以看出，为了使在无应力状态下结构各部分的尺寸准确无误，故要有一个符合结构实际的计算程序。在施工过程中，除了主索和加劲梁外，对桥塔受力、索鞍偏移、吊杆和主索股受力均匀性等应严加跟踪控制，保证应力和线形的双控实现。大跨度混凝土拱桥同样按安全、线形和恒载内力的要求进行施工控制。由于大跨度混凝土拱桥拱肋截面多采用底板、侧板、顶板分次浇筑完成的组合截面，必然造成结构挠度和内力的重分布，为确保拱肋应力和变形符合设计要求，要严格进行双控，但拱肋的形成一般要靠劲性骨架进行浇筑，其拱肋各段是在工厂放样加工制作的( 无应力长度) ，骨架一经合龙，今后无法进行大的调整，所以大跨度混凝土拱桥的施工控制，首先要把好骨架无应力长度控制这一关，然后，做好拱肋混凝土浇筑的跟踪施工、控制，确保拱肋应力和标高符合要求。拱桥是以受压为主的结构，对于施工过程中结构的稳定性要给予关注。预应力混凝土连续梁或连续钢构相对斜拉桥而言，没有斜拉索，其施工控制与斜拉桥主梁相同。凡是以悬臂浇筑或悬臂拼装施工的桥梁，都是逐节段向前推进的，施工控制中常采用逐节段跟踪控制的方法。桥梁施工控制包括方方面面，有对工序的合理安排、对材料的施工养护及对施工误差的控制等。施工控制的内容多样，方法也很多。伴随桥梁的产生，桥梁施工控制也同时产生。开始时，桥型简单，跨径较小，在施工控制上也多以简单的经验为指导。后来，桥型日变复杂，跨径也越来越大，施工控制上简单的经验指导法已经不能满足施工需求。于是，随着桥梁事业的蓬勃发展，各种施工控制理论也应运而生。近年来，随着科技的发展，各种先进的工具和方法也被应用其中，如太空事业的发展，使卫星控制法应运而生。但在桥梁施工的实践中，人们发现，各种理论和模型都有其缺点，都不是完美的。于是，各从业人员在实践中不断修正完善各种理论。本文通过对各文献的综述和分析，可得出以下结论：（1） 桥梁施工控制有很大的重要性，从业人员必须要有此意识；（2） 桥梁施工控制有较好的现状，各种理论已经比较成熟，也有较高的可行性；（3） 各理论仍不完美，需要再做完善，在实际应用中应注意选取合适的理论和方法，并注意各方面互相补充。参考文献 1 张明. 论桥梁施工控制的内容和方法 A ,2007 2 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