神定河大桥设计和计算分析开题报告

1论文的目的及意义

当前随着国内的经济实力与社会生活水平的不断地发展与提高，更快速便捷的交通是必不可少的，有了快速便捷的交通才能更好的带动经济的发展。特别是随着“一带一路“计划的展开与实施，我国的交通更需要得到大力的发展，因此我国现存的交通系统的完善与更替十分重要。

桥梁是跨越山川，河流，峡谷，以及海峡的重要的结构工程，是交通线路上的重要的组成部分，有着不可或缺的作用，它是国家的政治，经济的重要的命脉。因此它对于整个交通运输系统来说起着非常巨大的作用。桥梁工程拥有着十分悠久的历史，距今三千多年前的周朝，就有人架设了浮桥。而我国古代的桥梁杰作例如赵州桥，更是不胜枚举。

然而近代以来由于种种原因我国的桥梁工程的发展虽然也十分迅速，但是需要承认的是我们的技术确实与西方国家存在一定的差距。我国已经是一个桥梁大国了，拥有着数量众多的各式桥梁。然而我们现在还不是一个桥梁强国，因此如何研究并且应用桥梁方面的技术与知识就显得尤为重要。

2国内外发展概况

2.1改革开放以来，我国公路建设事业迅猛发展，作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到了相应发展，特别是近十年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期，一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁相继建成，标志着我国的公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。近几年建成的特大桥梁，不少在世界桥梁科技进步中具有显著地位。诸如正在建设的重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥，并创造了该类型桥梁十余项世界第一；苏通大桥以主跨1088m为世界第一跨度斜拉桥，同时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥；润扬长江公路大桥南汊悬索桥，以1490m跨度为世界第三大悬索桥；刚通车的杭州湾跨海大桥为世界第一长跨海大桥；万县长江大桥为目前世界上跨度最大的混凝土拱桥；此外江阴长江公路大桥、香港青马大桥，其跨度分别在悬索桥中居世界第四位和第五位；南京长江二桥、白沙洲长江大桥、荆沙长江大桥、鄂黄长江大桥、大佛寺长江大桥、李家沱长江大桥等特大桥的跨度名列预应力混凝土斜拉桥世界前十位。

我国公路桥梁发展趋势

随着科技的发展，新材料的开发和应用，在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前，我国桥梁建设正在与国际接轨，开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。（1）跨径不断增大

目前，世界上钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m，钢斜拉桥为890m，而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径已经突破1000m，钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为300m，拱桥已达420m，斜拉桥为530m。（2）桥型不断丰富

本世纪50～60年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁，技术上出现新的突破。（3）结构不断轻型化

悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减少，非常轻盈；拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬臂、薄板件等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。（4）重视美学及环境保护

桥梁是人类最杰出的建筑之一，闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥，这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市标志性建筑。因此，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。

2.2桥梁的基本组成和分类

（1）桥梁的基本组成

1.桥跨结构：在线路中断时跨越障碍的主要承载结构，也叫上部结构。

2.桥墩和桥台(通称墩台)：支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的筑物，也叫下部结构。设置在桥两端的称为桥台，它除了上述作用外，还与路堤相衔接，抵御路堤土压力；防止路堤填土的滑坡和塌落。桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，通常称为基础。3.支座：在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。它不仅要传递很大的荷载，并且还要保证桥跨结构能产生一定的变位。4.锥形护坡：在路堤与桥台衔接处设置的圬工构筑物，它保证迎水部分路堤边坡的稳定。

（2）桥梁的分类

梁式桥

梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从20m直到300m之间。公路桥梁最常用的大跨径梁式桥主要为预应力混凝土连续箱形梁桥，由于预应力混凝土连续箱梁它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等在构造、施工和使用上的优点。大跨径梁桥的上部结构大多采用箱形截面，是因为箱形截面有较大的抗扭刚度，箱梁允许有最大细长度，同T形梁相比徐变变形较小。由于嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大，能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥。

虽然连续箱梁桥采用预应力混凝土建造，能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但由于结构本身的自重大（约占全部设计荷载的30%至60%），且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。

拱式桥

拱桥，在桥梁的发展史上曾经占有重要地位，迄今为止，已有三千多年的历史，当今亦因其形态美、造价低、承载潜力大而得到广泛的应用，也是大跨径桥梁形式之一，跨径从几十米到四百多米。拱桥的受力特点为拱肋承压、支承处一般有水平推力，按其建造材料来分，可分为圬工拱桥、钢筋（骨）混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等。（1）圬工拱桥最常见的为石拱桥，我国古代石拱桥建造就有很高的成就，圬工拱桥不便于实现工厂化施工，施工周期较长，相应的费用较高。同时，圬工材料尽管适合承压，但其自重相对于许用应力而言较大，因而不适于用作大跨度桥梁。（2）钢筋混凝土拱桥为拱桥的主要形式，它分箱形拱、肋拱、桁架拱。根据近年的实践，常用的拱桥施工方法有主支架现浇、预制梁段缆索吊装、预制块件悬臂安装、半拱转体法、刚性或半刚性骨架法。

斜拉桥

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一，目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有40余座。大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。整体来说，我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列，部分成果达到国际领先水平。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成主要承重构件，利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承，减小了梁内弯矩，受力特点为外荷载从梁传递到索，再到索塔。选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。斜拉桥优点：梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大；受桥下净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性优于悬索桥，且不需要集中锚锭构造；便于无支架施工。斜拉桥缺点：由于是多次超静定结构，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，且技术要求严格。斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇，加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标，已成为大跨度桥梁最主要桥型，在跨径200～800m的范围内占据着优势。

悬索桥

悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一，其造型优美，规模宏伟，常被人们称为“桥梁皇后”。从1883年美国建成布鲁克林桥（主跨486m）开始，至今已有120多年历史。20世纪80年代末，世界上修建悬索桥到了鼎盛时期，建成跨径大于1000m的悬索桥17座。悬索桥由索塔、锚碇、主缆、吊索（或吊杆）和主梁（加劲梁）5大部分组成。主缆为主要承重构件，受力特点为外荷载从梁通过系杆传递到主缆，再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索。

悬索桥由于主缆采用高强钢材，受力均匀，因此具有很大的跨越能力，但亦具有整体刚度小、抗风稳定性不佳产，费用高、施工难度大等缺点。此种结构当跨径大于800m时，方具有很大的竞争力。

2.3世界各国桥梁建造发展

早在距今约三千年的周文王时,我国就已在宽阔的渭河上架设过大型浮桥。后陆续涌现了一大批以石料、铁为建材的桥梁建筑,其中以赵州桥(跨度37.02m,公元605年)、大渡河铁索桥(跨度约100m,1803年)等为标志，体现了古代桥梁的伟大成就,也显示了古代中国的强盛。18世纪以后,欧洲率先进入工业社会,从根本上改变了200年西方文明的历史,促进了大规模的铁路桥梁建设。迄今,以英国不列颠尼亚箱梁桥(跨度141m,185年)、美国布鲁克林悬索桥(跨度486m,1883年)及英国福斯悬臂桁架桥(跨度520m,1890年)为标志的桥梁建筑仍散发着西方工业文明的气息。20世纪初期,西方工业社会获得空前发展,日趋发达。于30年代掀起了第1个大跨悬索桥建设高峰,以美国纽约、华盛顿桥(跨度1067m,1931年)、旧金山金门大桥(跨度1280m,1937年)为代表显示出其桥梁领域的垄断实力。二战后,德国、日本再度堀起。50年代起,德国经济的复苏推动了德国桥梁工程的发展,斜拉桥结构得以初现光芒,并很快波及世界桥梁工程界。60年代,日本、丹麦开辟了兴建跨海工程的先河。80年代初,我国迎来了改革开放的新时期。经过近20年的发展,我国经济突飞猛进,国力显著增强。同时,我国也加快了基础建设的步伐,一大批桥梁如雨后春笋,层出不穷。特别是近十年来建成的代表当今世界桥梁最高发展水平的一大批斜拉桥、悬索桥,更是确定了中国的世界地位。当今,世界桥梁工程的格局如同国际政局的多极化局面,不再是美、英垄断的天下,呈现了以日、美、英、中、德、法及其他国家共同发展的新局面。展望下一世纪,崛起的中国定会有再现东方文明的辉煌时刻。

2.4连续刚构桥的优点及施工方法

⑴墩梁固结无支座，利于悬臂施工，省去大型支座及其养护、维修费用；⑵一联内无缝，改善了行车条件；主梁常采用变截面箱型梁

⑶随着墩高的增加，连续刚构的墩顶以及跨中弯矩趋近连续梁者。

施工方法

（1）平衡悬臂施工法：直接从已建墩台顶部逐段向跨径方向延伸施工，每延伸一段就施加预应力使其与成桥部分连接成整体。

（2）逐跨顶推施工法：其源于钢桥架设中普遍采用的纵向拖拉法，但由于混凝土结构自重过大，滑道设备过于庞大，而且配置承受施工中变号内力的预应力筋也比较复杂，早期未能实现，随着预应力混凝土技术的发展和高强低摩阻滑道材料的问世，才得到采用。

（3）移动模架施工法：移动模架施工法就是利用机械化的支架和模板逐跨移动并进行现浇混凝土施工的方法。

序号

周数

完成任务

1

1-2

接受并熟悉资料

2

3

开题报告

3

4-6

熟悉大跨径桥梁施工的主要工作和流程

4

4-10

建立桥梁计算模型

5

11-13

绘制桥梁设计图纸

6

14-15

论文成果总结，编写报告

7

15-16

根据学院安排，参加论文答辩