橋梁設(shè)計開題報告

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橋梁設(shè)計開題報告

　　橋梁，指的是為道路跨越天然或人工障礙物而修建的建筑物。是世界上交通的重要建筑物，其涉及的知識非常廣泛，要建好一座橋梁，無論在人力物力時間成本上都要花費很多。以下是YJBYS小編總結(jié)的橋梁設(shè)計開題報告范文，希望能在一定程度上幫到你!

橋梁設(shè)計開題報告

　　橋梁設(shè)計開題報告一

　　一、選題背景

　　根據(jù)2008年國務(wù)院調(diào)整的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，截止到2020年我國將建成如圖1-1所示鐵路網(wǎng)。隨著鐵路建設(shè)規(guī)模不斷擴大，鐵路網(wǎng)不斷加密必然會存在大量新建線路交叉、并行臨近既有線等情況。鄰近營業(yè)既有鐵路施工不僅需要控制工程本身的安全風(fēng)險，還需控制與營業(yè)線相互影響引起的安全風(fēng)險。高鐵建設(shè)過程中采用高架橋技術(shù)可以避免與其它線路平面交叉，節(jié)省用地，同時由于線路的全封閉保證了運行的安全性。樁基礎(chǔ)作為結(jié)構(gòu)物的主要基礎(chǔ)形式之一，由于具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降小、抗震性能好以及能適應(yīng)各種復(fù)雜地質(zhì)條件等優(yōu)點，被廣泛用于交通、港口、工業(yè)與民用建筑等領(lǐng)域。在高速鐵路高架橋施工中為了有效控制沉降，保障高鐵運行時線路的高平順性，樁基礎(chǔ)得到了廣泛應(yīng)用。灌注樁具有施工時無振動、無擠土、噪音小等優(yōu)點，特別是在軟土地區(qū)，由于預(yù)制樁存在擠土效應(yīng)而受周圍環(huán)境制約，鉆孔灌注樁在施工中得到較為廣泛的應(yīng)用。樁基的廣泛應(yīng)用促進了灌注樁的理論與實踐的快速發(fā)展。灌注樁廣泛應(yīng)用于高鐵施工中。灌注樁施工是一個樁與周圍環(huán)境不斷相互作用的過程。灌注樁施工主要包括：(1)樁孔定位，泥衆(zhòng)制備;(2)鉆孔與灌注泥裝;(3)排査清空;(4)灌注混凝土。其中鉆孔與灌注泥裝、灌注混凝土及后期混凝土硬化承受上部荷載過程都會引起周圍土體應(yīng)力變化。若處理不當(dāng)，會引起周邊的環(huán)境問題，影響到鄰近既有鐵線路運行的安全性。

　　二、研究目的和意義

　　樁側(cè)荷載傳遞取決于樁土接觸面粗糙度、樁與土之間水平有效應(yīng)力大小以及土的剪切特性。其中樁土接觸面粗糖度依賴于施工方法和施工機械，通常來說，對于給定土層，同樣施工條件下，各樁的樁土接觸面粗糖度相差不大。而水平有效應(yīng)力和土的剪切性能取決于鉆孔時間、鉆孔置空時間、饒注混凝土前孔內(nèi)水壓力等土體現(xiàn)場應(yīng)力條件以及施工的一些具體細(xì)節(jié)影響。

　　三、本文研究涉及的主要理論

　　饒明貴(2003)[3]對既有線旁鉆孔灌注樁施工方法進行了研宄，通過受力計算，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)條件，提出在一種可用于臨近既有線的鉆孔灌注樁的施工方法。羅鵬(2008)對鄰近既有線路橋梁挖孔樁基礎(chǔ)施工安全性分析進行了研宄。由于土溪左、右雙線大橋臨近既有土溪大橋，施工設(shè)計圖考慮施工時可能影響既有線橋基礎(chǔ)，因此將新建橋壤的柱基礎(chǔ)設(shè)計為鉆孔樁。經(jīng)過施工方對現(xiàn)場勘察及力學(xué)分析后，決定將其改為挖孔樁施工。經(jīng)實踐證明，此項措施不僅是安全可行的，還可大大節(jié)約成本。吳慶潤(2012)以上海某高架橋鉆孔樁工程為例，介紹了大直徑超深鉆孔灌注柱施工中高護筒、清障、分層鉆進、小鉆頭引孔等技術(shù)在鄰近既有鐵路施工中的應(yīng)用。實踐證明，該技術(shù)可有效解決了施工中大直徑超深鉆孔樁施工，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜等技術(shù)難題，為今后類似工程的施工提供了借鑒。朱建才(2012)進行了鉆孔樁施工對既有橋橋墩安全性影響試驗研宄，結(jié)果表明：鉆孔樁施工對周圍土體水平位移影響范圍一般在5倍樁徑范圍之內(nèi)，引起的最大沉降量僅為5imn。對周圍土壓力和孔隙水壓力影響不大，新橋鉆孔樁施工對錢江二橋安全基本不存在影響。

　　Gunn et al (1993) 利用平面有限元方法模擬了鉆孔灌注柱施工過程。在此模擬方法中架護壁釆用由y = 12kN/rn3的自重應(yīng)力產(chǎn)生的靜水壓力，并假定開挖過程中不透水。混凝土饒注過程采用全混凝土壓力，從底部開始換置泥衆(zhòng)。隨后，因新鮮混凝土而產(chǎn)生的靜水壓力被換成硬混凝土材料。F.C.Schroeder(2004) 首先利用軸對稱平面有限元分析了鉆孔灌注樁施工對附近既有降道造成的影響。其進行了三種工況計算：前兩個工況未計入險道存在，第三個工況模擬降道的開挖后續(xù)效果。此后，該文進行了三維有限元計算分析，但由于其程序限制，僅模擬了干鉆孔的樁基施工，未能分析伴有泥菜護壁過程的灌注柱施工過程。陳隆(2010) 使用Abaqus對灌注樁群樁施工進行模擬，考慮了泥裝護壁、混凝土硬化、分級加載等因素，得到考慮施工過程對灌注樁承載力的影響。李智彥(2013)采用三維數(shù)值模擬，對新建橋梁的鉆孔灌注樁施工進行計算，預(yù)測了灌注施工各施工條件下對周圍土體應(yīng)力和變形的影響，并提出相應(yīng)的施工建議。高曉燕(2015)運用Plaxis3DFoundation建立了某地鐵線樁板結(jié)構(gòu)的鉆孔灌注樁施工三維有限元模型，采用應(yīng)力釋放模擬了鉆孔樁施工。

　　四、本文研究的主要內(nèi)容及研究框架

　　(一)本文研究的主要內(nèi)容

　　本研究在國內(nèi)外己有研究的基礎(chǔ)上，主要進行以下研究工作：(1)對己有文獻(xiàn)進行仔細(xì)研讀，深刻理解掌握灌注披施工對周圍環(huán)境及建筑影響產(chǎn)生的作用機理，研宄國內(nèi)外最新的相關(guān)成果。(2)闡述被動樁計算方法中的地基反力法計算理論。針對具體實例，分別使用地基反力法及有限元法計算，對兩種方法進行比較。(3)模擬灌注樁單樁施工過程，分析灌注樁施工引起的周圍土體位移及應(yīng)力變化。(4)使用有限元軟件Abaqus模擬灌注樁群樁施工對臨近客運專線橋梁影響。解決模型計算分析中遇到的難題，如施工階段分步問題、土體本構(gòu)模型參數(shù)選取問題、被動樁樁土接觸問題。借助于有限元軟件的強大的.非線性計算技術(shù)分析灌注樁施工對周圍土體乃至橋填-基礎(chǔ)系統(tǒng)的影響。

　　(二)本文研究框架

　　五、寫作提綱

　　致謝 5-6

　　摘要 6-7

　　ABSTRACT 7-8

　　1 緒論 12-26

　　1.1 研究背景 12-14

　　1.2 灌注樁臨近既有樁基施工研究現(xiàn)狀 14-17

　　1.2.1 灌注樁臨近既有樁基礎(chǔ)施工方法研究 14

　　1.2.2 灌注樁施工數(shù)值模擬研究 14-15

　　1.2.3 灌注樁施工引起的周圍地基土空間變形研究 15-17

　　1.3 國內(nèi)外被動樁研究現(xiàn)狀 17-23

　　1.3.1 現(xiàn)場測試法 17-18

　　1.3.2 室內(nèi)試驗 18-20

　　1.3.3 理論分析方法 20-22

　　1.3.4 數(shù)值模擬法 22

　　1.3.5 研究現(xiàn)狀評述 22-23

　　1.4 研究工作內(nèi)容 23

　　1.5 技術(shù)難點 23

　　1.6 研究方法與技術(shù)路線 23-26

　　2 土體側(cè)移作用下被動樁地基反力法與有限元法對比 26-40

　　2.1 被動樁地基反力法求解 26-30

　　2.1.1 地基反力法假定 26-27

　　2.1.2 樁土相互作用的計算模型 27-28

　　2.1.3 水平位移控制方程 28-29

　　2.1.4 方程的求解 29-30

　　2.2 基坑開挖對鄰近既有樁影響 30-38

　　2.2.1 模型數(shù)據(jù) 30-32

　　2.2.2 地基反力法求解樁水平位移 32-33

　　2.2.3 有限元法求解樁水平位移及附加彎矩 33-35

　　2.2.4 理論解與有限元數(shù)值解對比 35-38

　　2.3 小結(jié) 38-40

　　3 鉆孔灌注樁施工過程的三維有限元模擬 40-62

　　3.1 ABAQUS介紹 40-41

　　3.2 有限元法分析灌注樁施工過程主要難題 41-44

　　3.2.1 地應(yīng)力平衡問題 41-42

　　3.2.2 有限變形問題 42

　　3.2.3 接觸問題 42-43

　　3.2.4 生死單元問題 43

　　3.2.5 空隙水壓力問題 43

　　3.2.6 混凝土硬化問題 43-44

　　3.3 灌注樁施工基本假定及建模過程 44-46

　　3.3.1 基本假定 44-45

　　3.3.2 灌注樁施工過程在Abaqus中的模擬 45-46

　　3.4 灌注樁單樁施工有限元分析 46-49

　　3.4.1 模型尺寸 46-47

　　3.4.2 模型參數(shù)選取 47-48

　　3.4.3 施工階段劃分 48-49

　　3.5 灌注樁對周圍土體影響研究 49-61

　　3.5.1 地應(yīng)力平衡計算 49-50

　　3.5.2 樁孔開挖與灌注泥漿 50-57

　　3.5.3 混凝土澆注及硬化的模擬 57-59

　　3.5.4 承受上部荷載 59-61

　　3.6 本章小結(jié) 61-62

　　4 灌注樁群樁施工對既有線橋墩-基礎(chǔ)影響研究 62-92

　　4.1 工程概述與評估位置選取 62-64

　　4.1.1 工程概述 62-63

　　4.1.2 評估點橋墩、承臺、樁基的布置及尺寸 63-64

　　4.2 有限元建模 64-72

　　4.2.1 基本假定 64

　　4.2.2 參數(shù)選取 64-65

　　4.2.3 模型尺寸、網(wǎng)格劃分及邊界處理 65-68

　　4.2.4 荷載施工階段劃分及初始狀態(tài)位移計算 68-72

　　4.3 群樁施工對既有線樁基影響研究 72-84

　　4.3.1 施工過程中既有線樁基總位移變化 72-74

　　4.3.2 各施工階段樁基位移分析 74-84

　　4.4 新線群樁施工對既有線承臺、墩臺位移影響研究 84-89

　　4.4.1 施工過程對橋墩、承臺位移的影響 84-86

　　4.4.2 各施工階段承臺—橋墩位移具體分析 86-89

　　4.5 施工過程既有線位移最大值對比 89-90

　　4.6 本章小結(jié) 90-92

　　5 結(jié)論與展望 92-94

　　5.1 結(jié)論 92

　　5.2 展望 92-94

　　參考文獻(xiàn) 94-98

　　六、本文研究進展(略)

　　七、參考文獻(xiàn)

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　　[3]饒明貴，既有線旁鉆孔灌注樁施工方法[J].鐵道工程學(xué)報.2003，(1):145-149.

　　[4]羅鵬，鄰近既有線路橋梁挖孔樁基礎(chǔ)施工安全性分析[J].施工技術(shù)與測技術(shù).2008，28 249-252.

　　[5]吳慶潤，鄰近既有鐵路的大直徑超深鉆孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)[J].地基基礎(chǔ).2012,34 (3)：176-179.

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　　[8] F.C.Schroeder, D.M.Potts, T.LAddenbrooke. The Influence Of Pile Group Loading On ExistingTunnels [J], Geotechniqe, 2004,54(6)351 -362.

　　[9]陳隆，葉濤，群樁施工全過程模擬，工業(yè)建筑，2010. (40)： 1011-1017.

　　[10]李智彥，丁振明，鉆孔灌注樁施工對鄰近橋樁基影響的數(shù)值模擬.公路交通科技.2013.(4):70-76.

　　橋梁設(shè)計開題報告二

　　摘要

　　本設(shè)計主要介紹了T型剛構(gòu)橋及T型剛構(gòu)橋設(shè)計的基本理論和方法(橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算與配筋及下部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算與配筋)、施工關(guān)鍵技術(shù)與繞度、應(yīng)力控制等。內(nèi)容包括：剛構(gòu)橋概述、橋型選擇、構(gòu)造布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計、穩(wěn)定分析、作用效應(yīng)計算、T梁選擇施工及擾度控制、T梁應(yīng)力計算、預(yù)應(yīng)力筋計算與布置、預(yù)應(yīng)力損失計算、主梁截面承載力與應(yīng)力驗算、變形驗算、橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計等。

　　關(guān)鍵字

　　橋梁，T型剛構(gòu)橋，連續(xù)剛構(gòu)橋，橋梁設(shè)計，結(jié)構(gòu)分析，預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)力驗算，變形驗算，施工，工藝，橋墩、橋臺。

　　一、本課題設(shè)計(研究)的意義與目的

　　隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和經(jīng)濟的全球化，大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，建立四通八達(dá)的現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)，這不僅有利經(jīng)濟的進一步發(fā)展，同時對促進文化交流、加強民族團結(jié)、縮小地區(qū)差別、鞏固國防等方面也都有非常重要的意義。

　　改革開放以來,我國公路建設(shè)進入了以高速公路為標(biāo)志的快速發(fā)展階段.隨著國家實施積極的財政政策,公路投資力度不斷加大,公路建設(shè)更是以前所未有的速度向前發(fā)展。在公路建筑中,橋梁是路線的重要組成部分。就其數(shù)量來說,即使地形不復(fù)雜的地段,每公里上一般也有2～3座橋梁,到1998年底,全國公路橋梁的數(shù)量以達(dá)22萬座,總長度745.35萬延米。就其造價來說,橋梁一般要占公路全部造價的10%～20%。同時,橋梁施工也比較復(fù)雜。因此,正確的、合理的進行橋梁設(shè)計和施工,對于節(jié)約材料,加快施工進度,降低工程費用,保證工程質(zhì)量和公路正常營運,都有著極其重要的意義。

　　橋梁不僅是一個國家文化的象征,更是生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)進步的寫照。橋梁是供鐵路、道路、渠道、管線、行人等跨越河流、海灣、湖泊、山谷、低地或其他交通線路時使用的建筑結(jié)構(gòu)。它是一種永久性的公共建筑物，具有廣泛的社會性。

　　20世紀(jì)90年代,我國橋梁建設(shè)出現(xiàn)了一個全新的時期,突出體現(xiàn)在橋梁技術(shù)、橋型、跨越能力和施工管理水平的升華,千里江面上的座座跨江大橋與現(xiàn)代化高等級的公路迂回交叉的立交橋,以及特大跨度上深水基礎(chǔ)的海灣、海峽大橋等,使江河、海峽天塹變通途,逐步形成了我國的立體交通網(wǎng)絡(luò)。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展、材料、機械、設(shè)備工業(yè)相應(yīng)發(fā)展,這為我國修建大跨徑橋梁提供了有力保障。橋梁也呈現(xiàn)出以下特點：一是跨徑不斷增大;二是橋型不斷豐富;三是結(jié)構(gòu)不斷輕型化。

　　我國幅員遼闊,經(jīng)濟發(fā)展水平參差不齊,經(jīng)濟上總體水平不高,公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋,這類橋梁仍以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)橋的興建，為橋梁建設(shè)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)高強輕型化，跨度長大化、施工機械化、裝配化等方面開辟了新的途徑。預(yù)加應(yīng)力的新技術(shù)和懸臂施工的新工藝，使得這種橋型的結(jié)構(gòu)性能和施工特點達(dá)到高度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而能獲得滿

　　意的'經(jīng)濟指標(biāo)。特別是對于跨越深水、深谷、大河、急流的大跨度橋梁，采用預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)橋，施工十分有利。

　　二、設(shè)計(研究)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(文獻(xiàn)綜述)

　　T型剛構(gòu)橋是在簡支預(yù)應(yīng)力橋和大跨鋼筋土箱梁橋的基礎(chǔ)上，在懸臂施工的影響下產(chǎn)生的，是指橋跨結(jié)構(gòu)(主梁)和墩臺整體相連的具有懸臂受力特點的橋。它是橋梁建設(shè)中一種較為獨特的結(jié)構(gòu)體系,具有外形美觀,結(jié)構(gòu)尺寸小、橋下凈空大、視野開闊,施工簡便快捷,養(yǎng)護費用低等優(yōu)點。

　　50年代初期，預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋的接踵興建，為橋梁建設(shè)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)高強輕型化、跨度長大化、施工機械化、裝配化等方面開辟了新的途徑，預(yù)加應(yīng)力的新技術(shù)和懸臂施工的新工藝，使得這種橋型的結(jié)構(gòu)性能和施工特點達(dá)到高度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而能夠獲得滿意的經(jīng)濟指標(biāo)。適用于大跨懸臂平衡施工，可無支架跨越深水急流，避免下部施工困難或中斷航運，也不需要體系轉(zhuǎn)換，施工簡便，采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋施工十分有利。正是由于懸臂施工方法的突出的優(yōu)點，預(yù)應(yīng)力T型鋼構(gòu)橋的近十年來得到了較快的發(fā)展，成為大跨徑橋梁中廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式之一，它的跨度從60米左右發(fā)展至170米。

　　預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)橋分為跨中帶剪力鉸和跨中內(nèi)設(shè)掛梁的兩種基本形式。然而，十幾年來的實踐證明，鑒于超靜定結(jié)構(gòu)的特性，由于溫度影響、混凝土收縮徐變作用、鋼筋松弛和基礎(chǔ)不均勻沉降等會使結(jié)構(gòu)內(nèi)引起很難準(zhǔn)確計算的附加應(yīng)力，懸臂端因塑性變形的不斷下垂不易調(diào)整以致造成行車不順以及施工中有時要強迫合攏等種種缺點，這就限制了帶鉸T型剛構(gòu)橋的廣泛應(yīng)用。

　　帶掛孔的預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋?qū)凫o定結(jié)構(gòu)，與帶鉸的T型剛構(gòu)橋相比，雖由于T構(gòu)各單元單獨作用而在受力和變形方面稍差一些，但它受力明確，構(gòu)造簡單，特別是當(dāng)掛梁玉多孔引橋的簡支跨尺寸和構(gòu)造相同時，更能加快全橋的施工進度獲得經(jīng)濟效益，其橋的施工除了要有懸臂法施工用的機具設(shè)備外，還需要有預(yù)制和安裝掛梁的設(shè)備。

　　三、主要研究(設(shè)計)內(nèi)容、研究(設(shè)計)思路及工作流程

　　1、設(shè)計內(nèi)容：

　　根據(jù)所給資料，該橋橋長90米，橋?qū)?8m+2×人行道2.5m，按公路-II級城市橋梁設(shè)計。選擇三種可行的橋型方案，擬定橋梁結(jié)構(gòu)主要尺寸，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇最優(yōu)方案進行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計，擬定上部結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸。

　　根據(jù)地勘資料, 該區(qū)為白龍江河床及漫灘，地形陡峻狹窄。地層巖性以卵石為主，松散~稍密;泥石流堆積區(qū)以碎石為主，偶見塊石，松散~稍密，鉆探未揭穿第四系松散層。地下水主要為空隙水，分布于第四系松散層中，水位較淺。卵石：[fao]=500kPa,qik=180kPa，碎石：[fao]=400kPa,qik=140kPa，漂石：[fao]=600kPa,qik=200kPa.設(shè)計計算采用保守參數(shù)[fao]=400，qik=140kPa。

　　2、就選擇方案進行下列設(shè)計思路：

　　全橋縱橫平面布置，合理擬定上下部結(jié)構(gòu)的細(xì)部尺寸→上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算及配筋設(shè)計→正常使用及施工階段應(yīng)力計算與強度驗算→撓度計算與剛度驗算→下部結(jié)構(gòu)計算與驗算→施工方案的擬定→繪制上部結(jié)構(gòu)的一般構(gòu)造圖，鋼筋構(gòu)造圖及施工示意圖→編寫設(shè)計計算說明書。

　　3、方法流程：

　　收集資料→整理資料→選題→設(shè)計→檢查→修改→專題論文→整理裝訂→

　　答辯。

　　四、設(shè)計(研究)進度計劃

　　1、第2周：熟悉畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書和地質(zhì)環(huán)境;

　　2、第3周:英文翻譯和開題報告;

　　3、第4周:方案擬定和方案比選;

　　4、第5-7周: 擬定結(jié)構(gòu)尺寸，內(nèi)力計算;

　　5、第8周:內(nèi)力計算或程序調(diào)試與基本數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、作用效應(yīng)組合和繪制包絡(luò)圖;

　　6、第9周:上部結(jié)構(gòu)配筋;

　　7、第10周：強度、剛度、變形驗算以及數(shù)據(jù)的整理;

　　8、第11周：墩臺設(shè)計;