桥梁设计开题报告

时间：2024-08-23 22:17:33 开题报告我要投稿

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桥梁设计开题报告

　　桥梁，指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物。是世界上交通的重要建筑物，其涉及的知识非常广泛，要建好一座桥梁，无论在人力物力时间成本上都要花费很多。以下是YJBYS小编总结的桥梁设计开题报告范文，希望能在一定程度上帮到你!

桥梁设计开题报告

　　桥梁设计开题报告一

　　一、选题背景

　　根据2008年国务院调整的《中长期铁路网规划》，截止到2020年我国将建成如图1-1所示铁路网。随着铁路建设规模不断扩大，铁路网不断加密必然会存在大量新建线路交叉、并行临近既有线等情况。邻近营业既有铁路施工不仅需要控制工程本身的安全风险，还需控制与营业线相互影响引起的安全风险。高铁建设过程中采用高架桥技术可以避免与其它线路平面交叉，节省用地，同时由于线路的全封闭保证了运行的安全性。桩基础作为结构物的主要基础形式之一，由于具有承载力高、稳定性好、沉降小、抗震性能好以及能适应各种复杂地质条件等优点，被广泛用于交通、港口、工业与民用建筑等领域。在高速铁路高架桥施工中为了有效控制沉降，保障高铁运行时线路的高平顺性，桩基础得到了广泛应用。灌注桩具有施工时无振动、无挤土、噪音小等优点，特别是在软土地区，由于预制桩存在挤土效应而受周围环境制约，钻孔灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。桩基的广泛应用促进了灌注桩的理论与实践的快速发展。灌注桩广泛应用于高铁施工中。灌注桩施工是一个桩与周围环境不断相互作用的过程。灌注桩施工主要包括：(1)桩孔定位，泥衆制备;(2)钻孔与灌注泥装;(3)排査清空;(4)灌注混凝土。其中钻孔与灌注泥装、灌注混凝土及后期混凝土硬化承受上部荷载过程都会引起周围土体应力变化。若处理不当，会引起周边的环境问题，影响到邻近既有铁线路运行的安全性。

　　二、研究目的和意义

　　桩侧荷载传递取决于桩土接触面粗糙度、桩与土之间水平有效应力大小以及土的剪切特性。其中桩土接触面粗糖度依赖于施工方法和施工机械，通常来说，对于给定土层，同样施工条件下，各桩的桩土接触面粗糖度相差不大。而水平有效应力和土的剪切性能取决于钻孔时间、钻孔置空时间、饶注混凝土前孔内水压力等土体现场应力条件以及施工的一些具体细节影响。

　　三、本文研究涉及的主要理论

　　饶明贵(2003)[3]对既有线旁钻孔灌注桩施工方法进行了研宄，通过受力计算，结合相关地质条件，提出在一种可用于临近既有线的钻孔灌注桩的施工方法。罗鹏(2008)对邻近既有线路桥梁挖孔桩基础施工安全性分析进行了研宄。由于土溪左、右双线大桥临近既有土溪大桥，施工设计图考虑施工时可能影响既有线桥基础，因此将新建桥壤的柱基础设计为钻孔桩。经过施工方对现场勘察及力学分析后，决定将其改为挖孔桩施工。经实践证明，此项措施不仅是安全可行的，还可大大节约成本。吴庆润(2012)以上海某高架桥钻孔桩工程为例，介绍了大直径超深钻孔灌注柱施工中高护筒、清障、分层钻进、小钻头引孔等技术在邻近既有铁路施工中的应用。实践证明，该技术可有效解决了施工中大直径超深钻孔桩施工，地质环境复杂等技术难题，为今后类似工程的施工提供了借鉴。朱建才(2012)进行了钻孔桩施工对既有桥桥墩安全性影响试验研宄，结果表明：钻孔桩施工对周围土体水平位移影响范围一般在5倍桩径范围之内，引起的最大沉降量仅为5imn。对周围土压力和孔隙水压力影响不大，新桥钻孔桩施工对钱江二桥安全基本不存在影响。

　　Gunn et al (1993) 利用平面有限元方法模拟了钻孔灌注柱施工过程。在此模拟方法中架护壁釆用由y = 12kN/rn3的自重应力产生的静水压力，并假定开挖过程中不透水。混凝土饶注过程采用全混凝土压力，从底部开始换置泥衆。随后，因新鲜混凝土而产生的静水压力被换成硬混凝土材料。F.C.Schroeder(2004) 首先利用轴对称平面有限元分析了钻孔灌注桩施工对附近既有降道造成的影响。其进行了三种工况计算：前两个工况未计入險道存在，第三个工况模拟降道的开挖后续效果。此后，该文进行了三维有限元计算分析，但由于其程序限制，仅模拟了干钻孔的桩基施工，未能分析伴有泥菜护壁过程的灌注柱施工过程。陈隆(2010) 使用Abaqus对灌注桩群桩施工进行模拟，考虑了泥装护壁、混凝土硬化、分级加载等因素，得到考虑施工过程对灌注桩承载力的影响。李智彦(2013)采用三维数值模拟，对新建桥梁的钻孔灌注桩施工进行计算，预测了灌注施工各施工条件下对周围土体应力和变形的影响，并提出相应的施工建议。高晓燕(2015)运用Plaxis3DFoundation建立了某地铁线桩板结构的钻孔灌注桩施工三维有限元模型，采用应力释放模拟了钻孔桩施工。

　　四、本文研究的主要内容及研究框架

　　(一)本文研究的主要内容

　　本研究在国内外己有研究的基础上，主要进行以下研究工作：(1)对己有文献进行仔细研读，深刻理解掌握灌注披施工对周围环境及建筑影响产生的作用机理，研宄国内外最新的相关成果。(2)阐述被动桩计算方法中的地基反力法计算理论。针对具体实例，分别使用地基反力法及有限元法计算，对两种方法进行比较。(3)模拟灌注桩单桩施工过程，分析灌注桩施工引起的周围土体位移及应力变化。(4)使用有限元软件Abaqus模拟灌注桩群桩施工对临近客运专线桥梁影响。解决模型计算分析中遇到的难题，如施工阶段分步问题、土体本构模型参数选取问题、被动桩桩土接触问题。借助于有限元软件的强大的.非线性计算技术分析灌注桩施工对周围土体乃至桥填-基础系统的影响。

　　(二)本文研究框架

　　五、写作提纲

　　致谢 5-6

　　摘要 6-7

　　ABSTRACT 7-8

　　1 绪论 12-26

　　1.1 研究背景 12-14

　　1.2 灌注桩临近既有桩基施工研究现状 14-17

　　1.2.1 灌注桩临近既有桩基础施工方法研究 14

　　1.2.2 灌注桩施工数值模拟研究 14-15

　　1.2.3 灌注桩施工引起的周围地基土空间变形研究 15-17

　　1.3 国内外被动桩研究现状 17-23

　　1.3.1 现场测试法 17-18

　　1.3.2 室内试验 18-20

　　1.3.3 理论分析方法 20-22

　　1.3.4 数值模拟法 22

　　1.3.5 研究现状评述 22-23

　　1.4 研究工作内容 23

　　1.5 技术难点 23

　　1.6 研究方法与技术路线 23-26

　　2 土体侧移作用下被动桩地基反力法与有限元法对比 26-40

　　2.1 被动桩地基反力法求解 26-30

　　2.1.1 地基反力法假定 26-27

　　2.1.2 桩土相互作用的计算模型 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 基坑开挖对邻近既有桩影响 30-38

　　2.2.1 模型数据 30-32

　　2.2.2 地基反力法求解桩水平位移 32-33

　　2.2.3 有限元法求解桩水平位移及附加弯矩 33-35

　　2.2.4 理论解与有限元数值解对比 35-38

　　2.3 小结 38-40

　　3 钻孔灌注桩施工过程的三维有限元模拟 40-62

　　3.1 ABAQUS介绍 40-41

　　3.2 有限元法分析灌注桩施工过程主要难题 41-44

　　3.2.1 地应力平衡问题 41-42

　　3.2.2 有限变形问题 42

　　3.2.3 接触问题 42-43

　　3.2.4 生死单元问题 43

　　3.2.5 空隙水压力问题 43

　　3.2.6 混凝土硬化问题 43-44

　　3.3 灌注桩施工基本假定及建模过程 44-46

　　3.3.1 基本假定 44-45

　　3.3.2 灌注桩施工过程在Abaqus中的模拟 45-46

　　3.4 灌注桩单桩施工有限元分析 46-49

　　3.4.1 模型尺寸 46-47

　　3.4.2 模型参数选取 47-48

　　3.4.3 施工阶段划分 48-49

　　3.5 灌注桩对周围土体影响研究 49-61

　　3.5.1 地应力平衡计算 49-50

　　3.5.2 桩孔开挖与灌注泥浆 50-57

　　3.5.3 混凝土浇注及硬化的模拟 57-59

　　3.5.4 承受上部荷载 59-61

　　3.6 本章小结 61-62

　　4 灌注桩群桩施工对既有线桥墩-基础影响研究 62-92

　　4.1 工程概述与评估位置选取 62-64

　　4.1.1 工程概述 62-63

　　4.1.2 评估点桥墩、承台、桩基的布置及尺寸 63-64

　　4.2 有限元建模 64-72

　　4.2.1 基本假定 64

　　4.2.2 参数选取 64-65

　　4.2.3 模型尺寸、网格划分及边界处理 65-68

　　4.2.4 荷载施工阶段划分及初始状态位移计算 68-72

　　4.3 群桩施工对既有线桩基影响研究 72-84

　　4.3.1 施工过程中既有线桩基总位移变化 72-74

　　4.3.2 各施工阶段桩基位移分析 74-84

　　4.4 新线群桩施工对既有线承台、墩台位移影响研究 84-89

　　4.4.1 施工过程对桥墩、承台位移的影响 84-86

　　4.4.2 各施工阶段承台—桥墩位移具体分析 86-89

　　4.5 施工过程既有线位移最大值对比 89-90

　　4.6 本章小结 90-92

　　5 结论与展望 92-94

　　5.1 结论 92

　　5.2 展望 92-94

　　参考文献 94-98

　　六、本文研究进展(略)

　　七、参考文献

　　[1] Measor E.O.，New, D.R The design and construction of the Royal Festival Hall, South Bank[J] Journal Instn Civ. Engrs, 1951，36241-318.

　　[2]曹艳梅，夏禾，王鲲鹏.紧邻既有铁路桥基础施工对行车影响的预评估.铁道学报.2013.35(3):95-101.

　　[3]饶明贵，既有线旁钻孔灌注桩施工方法[J].铁道工程学报.2003，(1):145-149.

　　[4]罗鹏，邻近既有线路桥梁挖孔桩基础施工安全性分析[J].施工技术与测技术.2008，28 249-252.

　　[5]吴庆润，邻近既有铁路的大直径超深钻孔桩施工关键技术[J].地基基础.2012,34 (3)：176-179.

　　[6]朱建才，许明来，朱剑锋，徐日庆，周群建，钻孔桩施工对既有桥桥墩安全性影响试验研究[J].工程勘察.2012,(3): 27-32.

　　[7] Gunn M J，Yan,R W M. Stress transfer and deformation.mechanisms around a di^)hragm wallpanel [J]. Proc.ASCE,Journal of Geotechnical and Geoenvironmental &igineering, 1998，124(7):638-648.

　　[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]陈隆，叶涛，群桩施工全过程模拟，工业建筑，2010. (40)： 1011-1017.

　　[10]李智彦，丁振明，钻孔灌注桩施工对邻近桥桩基影响的数值模拟.公路交通科技.2013.(4):70-76.

　　桥梁设计开题报告二

　　摘要

　　本设计主要介绍了T型刚构桥及T型刚构桥设计的基本理论和方法(桥梁上部结构设计计算与配筋及下部结构设计计算与配筋)、施工关键技术与绕度、应力控制等。内容包括：刚构桥概述、桥型选择、构造布置、结构设计、稳定分析、作用效应计算、T梁选择施工及扰度控制、T梁应力计算、预应力筋计算与布置、预应力损失计算、主梁截面承载力与应力验算、变形验算、桥梁下部结构设计等。

　　关键字

　　桥梁，T型刚构桥，连续刚构桥，桥梁设计，结构分析，预应力，预应力损失，应力验算，变形验算，施工，工艺，桥墩、桥台。

　　一、本课题设计(研究)的意义与目的

　　随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化，大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，这不仅有利经济的进一步发展，同时对促进文化交流、加强民族团结、缩小地区差别、巩固国防等方面也都有非常重要的意义。

　　改革开放以来,我国公路建设进入了以高速公路为标志的快速发展阶段.随着国家实施积极的财政政策,公路投资力度不断加大,公路建设更是以前所未有的速度向前发展。在公路建筑中,桥梁是路线的重要组成部分。就其数量来说,即使地形不复杂的地段,每公里上一般也有2～3座桥梁,到1998年底,全国公路桥梁的数量以达22万座,总长度745.35万延米。就其造价来说,桥梁一般要占公路全部造价的10%～20%。同时,桥梁施工也比较复杂。因此,正确的、合理的进行桥梁设计和施工,对于节约材料,加快施工进度,降低工程费用,保证工程质量和公路正常营运,都有着极其重要的意义。

　　桥梁不仅是一个国家文化的象征,更是生产发展和科学进步的写照。桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖泊、山谷、低地或其他交通线路时使用的建筑结构。它是一种永久性的公共建筑物，具有广泛的社会性。

　　20世纪90年代,我国桥梁建设出现了一个全新的时期,突出体现在桥梁技术、桥型、跨越能力和施工管理水平的升华,千里江面上的座座跨江大桥与现代化高等级的公路迂回交叉的立交桥,以及特大跨度上深水基础的海湾、海峡大桥等,使江河、海峡天堑变通途,逐步形成了我国的立体交通网络。随着我国经济发展、材料、机械、设备工业相应发展,这为我国修建大跨径桥梁提供了有力保障。桥梁也呈现出以下特点：一是跨径不断增大;二是桥型不断丰富;三是结构不断轻型化。

　　我国幅员辽阔,经济发展水平参差不齐,经济上总体水平不高,公路桥梁发展还是要着眼于量大、面广的一般大、中桥,这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。预应力混凝土T形刚构桥的兴建，为桥梁建设实现结构高强轻型化，跨度长大化、施工机械化、装配化等方面开辟了新的途径。预加应力的新技术和悬臂施工的新工艺，使得这种桥型的结构性能和施工特点达到高度的协调统一，从而能获得满

　　意的'经济指标。特别是对于跨越深水、深谷、大河、急流的大跨度桥梁，采用预应力混凝土T形刚构桥，施工十分有利。

　　二、设计(研究)现状和发展趋势(文献综述)

　　T型刚构桥是在简支预应力桥和大跨钢筋土箱梁桥的基础上，在悬臂施工的影响下产生的，是指桥跨结构(主梁)和墩台整体相连的具有悬臂受力特点的桥。它是桥梁建设中一种较为独特的结构体系,具有外形美观,结构尺寸小、桥下净空大、视野开阔,施工简便快捷,养护费用低等优点。

　　50年代初期，预应力混凝土T型刚构桥的接踵兴建，为桥梁建设实现结构高强轻型化、跨度长大化、施工机械化、装配化等方面开辟了新的途径，预加应力的新技术和悬臂施工的新工艺，使得这种桥型的结构性能和施工特点达到高度的协调统一，从而能够获得满意的经济指标。适用于大跨悬臂平衡施工，可无支架跨越深水急流，避免下部施工困难或中断航运，也不需要体系转换，施工简便，采用预应力混凝土T型刚构桥施工十分有利。正是由于悬臂施工方法的突出的优点，预应力T型钢构桥的近十年来得到了较快的发展，成为大跨径桥梁中广泛采用的结构形式之一，它的跨度从60米左右发展至170米。

　　预应力混凝土T形刚构桥分为跨中带剪力铰和跨中内设挂梁的两种基本形式。然而，十几年来的实践证明，鉴于超静定结构的特性，由于温度影响、混凝土收缩徐变作用、钢筋松弛和基础不均匀沉降等会使结构内引起很难准确计算的附加应力，悬臂端因塑性变形的不断下垂不易调整以致造成行车不顺以及施工中有时要强迫合拢等种种缺点，这就限制了带铰T型刚构桥的广泛应用。

　　带挂孔的预应力混凝土T型刚构桥属静定结构，与带铰的T型刚构桥相比，虽由于T构各单元单独作用而在受力和变形方面稍差一些，但它受力明确，构造简单，特别是当挂梁玉多孔引桥的简支跨尺寸和构造相同时，更能加快全桥的施工进度获得经济效益，其桥的施工除了要有悬臂法施工用的机具设备外，还需要有预制和安装挂梁的设备。

　　三、主要研究(设计)内容、研究(设计)思路及工作流程

　　1、设计内容：

　　根据所给资料，该桥桥长90米，桥宽18m+2×人行道2.5m，按公路-II级城市桥梁设计。选择三种可行的桥型方案，拟定桥梁结构主要尺寸，根据技术经济比较，选择最优方案进行上部结构设计，拟定上部结构细部尺寸。

　　根据地勘资料, 该区为白龙江河床及漫滩，地形陡峻狭窄。地层岩性以卵石为主，松散~稍密;泥石流堆积区以碎石为主，偶见块石，松散~稍密，钻探未揭穿第四系松散层。地下水主要为空隙水，分布于第四系松散层中，水位较浅。卵石：[fao]=500kPa,qik=180kPa，碎石：[fao]=400kPa,qik=140kPa，漂石：[fao]=600kPa,qik=200kPa.设计计算采用保守参数[fao]=400，qik=140kPa。

　　2、就选择方案进行下列设计思路：

　　全桥纵横平面布置，合理拟定上下部结构的细部尺寸→上部结构内力计算及配筋设计→正常使用及施工阶段应力计算与强度验算→挠度计算与刚度验算→下部结构计算与验算→施工方案的拟定→绘制上部结构的一般构造图，钢筋构造图及施工示意图→编写设计计算说明书。

　　3、方法流程：

　　收集资料→整理资料→选题→设计→检查→修改→专题论文→整理装订→

　　答辩。

　　四、设计(研究)进度计划

　　1、第2周：熟悉毕业设计任务书和地质环境;

　　2、第3周:英文翻译和开题报告;

　　3、第4周:方案拟定和方案比选;

　　4、第5-7周: 拟定结构尺寸，内力计算;

　　5、第8周:内力计算或程序调试与基本数据准备、作用效应组合和绘制包络图;

　　6、第9周:上部结构配筋;