毕业设计（论文）开题报告
题 目：嫩江大桥连续箱梁桥结构设计
院 （系） 交通科学与工程学院 专 业 桥梁与隧道工程 学 生 学 号 班 号 指导教师 开题报告日期
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说 明
一、中期报告应包括下列主要内容：
1．论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行； 2．目前已完成的研究工作及结果； 3．后期拟完成的研究工作及进度安排； 4．存在的困难与问题；
5．如期完成全部论文工作的可能性。
二、中期报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在院（系）保存，以备检查。
指导教师评语：
指导教师签字： 检查日期： 2
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一、 研究方案及进度安排，预期达到的目标：
表1 进度安排
时 间 2013. ~ 2013. ~ 结构内力分析 预应力钢筋估算与配置，箱梁应力与强度验算 桥墩设计 整理计算数据、绘制设计图纸，撰写毕业设计论文 30 10 30 应 完 成 的 内 容 收集相关资料、熟悉设计计算内容、理论以及计算软20 件 桥梁结构各构件截面尺寸拟定，截面几何性质计算 桥梁结构初步有限元建模，计算恒载等各种作用下的20 10 天数 二、 工作进度
1 第一阶段进度：
3.1 在哈尔滨工业大学图书馆和数据库中借阅、下载了开题报告中所列参考文献； 3.2 安装Midas Civil、Auto CAD等软件完毕； 3.3 认真阅读、熟悉和理解了毕业设计的任务内容。 2 第二阶段进度：
本阶段完成了桥梁各截面尺寸的拟定，并计算出截面几何特性。 2.1 各箱梁截面尺寸：
主桥箱梁采用单箱单室断面，主跨墩顶高度为7.3m，跨中高度2.8m，其间的梁高在纵桥向按次抛物线变化，抛物线方程为Y= ，在Midas软件中由于不能精确输入方程式，故只输入了抛物线次数—，进行近似计算。
箱梁全宽12.75m，其中，底板宽6.25m，翼缘板长度为3.25m。翼缘板厚度分成两段变化，端部为0.2m，在距离端部2.8m处为0.50m，根部为0.95m，其间按直线变化。底板与腹板相交处设置0.6m3
0.3m的承托。
v1.0 可编辑可修改 箱梁的顶板厚度为0.3m；腹板在跨中35m范围内为0.50m，向支点方向依次过渡为0.5m、0.6m、0.7m、0.85m； 底板厚度在跨中为0.30m，在墩顶根部为0.9m，其间按次抛物线变化。
据此，主要截面尺寸拟定如下：
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图 1 箱梁跨中截面
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图 2 箱梁横隔板截面
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图 3 箱梁墩顶根部截面
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图 4 桥墩截面
由于变截面过多，在Midas Civil软件中按其截面竖向高度在纵桥向按次抛物线变化；底板厚度在跨中为0.30m，在墩顶根部为0.9m，其间按次抛物线变化，利用变截面组功能在跨中截面与墩顶根部截面之间建立起变截面，在此不一一列出其截面尺寸。共建立110个截面。 2.2 截面特性：
在Midas Civil软件的截面表格中可以查看所有截面的截面特性，为节省篇幅，10
在此只列出几个主要截面的截面特性。
表2 主要截面截面特性
面截面 积 跨中 墩顶根部 横隔板 桥墩 Asy Asz Ixx Iyy Izz Cyp Cym Czp Czm 周长 周长 外 内 表中——Asy（m2）：单元局部坐标系y轴方向抵抗剪力的有效抗剪面积。
Asz（m2）：单元局部坐标系z轴方向抵抗剪力的有效抗剪面积。 Ixx（m4）：绕单元局部坐标系x轴的扭转惯性距。 Iyy（m4）：绕单元局部坐标系y轴的惯性距。 Izz（m4）：绕单元局部坐标系z轴的惯性距。
Cyp（m）：沿单元局部坐标系+y轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。 Cym（m）：沿单元局部坐标系-y轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。 Czp（m）：沿单元局部坐标系+z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。 Czm（m）：沿单元局部坐标系-z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。 外周长（m）：截面外轮廓周长。
内周长（m）：箱型或管型截面的内轮廓周长。
3 第三阶段进度：
3.1 边界条件
四个墩底处建立固结点，主梁两边跨端点处建立交接点。 11
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图 5 模型边界条件
3.2 建立节点：169个；和单元：主梁单元162个、桥墩单元16个，共162个。
嫩江大桥Midas模型
3.3 定义结构组、边界组、荷载组和钢束组。 3.4 结构组：共定义了结构组70个。
1-0&1、2-0&1、3-0&1、4-0&1结构组为施工零号块，各含6个单元；
图 6 1-0&1、2-0&1、3-0&1、4-0&1结构组
1-2~1-14、2-2~2-14、3-2~3-14、4-2~4-14结构组为其他悬臂浇筑的结构，各含左右对称的2个单元；
图 7 1-2~1-14结构组
1-桥墩、2-桥墩、3-桥墩、4-桥墩是桥墩的结构组；
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图 8 桥墩结构组
除此还定义了合拢段结构组、左边跨现浇段结构组、右边跨现浇段结构组、总合拢段结构组、主梁纵梁结构组和支承节点结构组，在此就不一一列出图示。
3.4.1 边界组：共定义边界组14个。
包括支承、左边跨现浇段、右边跨现浇段、临时固结、永久支座和桥台连接等。 3.4.2 荷载组：共定义荷载组114个。
包括与1-2~1-14、2-2~2-14、3-2~3-14、4-2~4-14结构组相对应的挂篮1~挂篮13-8和混凝土湿重1~混凝土湿重13荷载组共33个；
“左边跨合拢段挂篮1”荷载组，次边跨合拢段挂篮2-1、2-2、4-1、4-2荷载组，中跨合拢段挂篮3-1、3-2荷载组，“右边跨合拢段挂篮5”荷载组共8个；
“左边跨合拢段混凝土湿重1”荷载组，次边跨合拢段混凝土湿重2-1、2-2、4-1、4-2荷载组，中跨合拢段混凝土湿重3-1、3-2荷载组，“右边跨合拢段混凝土湿重5”荷载组共8个；
钢束1-01~1-14、2-01~2-14、3-01~3-14、4-01~4-14荷载组与 “合拢段钢束1”~ “合拢段钢束5”荷载组共61个；
另外，还定义了自重、二期恒载、边跨合拢配重和次边跨合拢配重荷载组共4个。 3.4.3 钢束组：共定义钢束组18个。 3.5 静力荷载
为Midas模型添加施工时静力荷载，包括自重、挂篮重、混凝土湿重、二期恒载、合拢段配重、预应力钢束的预应力等。
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v1.0 可编辑可修改 3.5.1 挂篮重：在Midas软件中模拟挂篮时，采用的方法是将每一个挂篮对前一个已浇筑完毕且达到设计强度的混凝土单元产生的作用效应等效为一个施加在前一单元节点上的竖直向下集中力和弯矩。合拢段挂篮产生的集中力为，弯矩为，悬浇段挂篮产生的集中力为，弯矩为，如下图所示。
图 9 静力荷载—挂篮重
3.5.2 混凝土湿重：在Midas软件中模拟施工阶段混凝土湿重时，采用的方法是将每一个单元的混凝土湿重对前一个已浇筑完毕且达到设计强度的混凝土单元产生的作用效应等效为一个施加在前一单元节点上的竖直向下集中力和弯矩。具体单元混凝土湿重和其产生的集中力、弯矩见下表。
表3 混凝土湿重作用效应表
混凝土湿重单元号 kN M（kN/m） 单元号 集中力kN M（kN/m） 14
单元号 集中力kN M（kN/m） 单元号 集中力kN M（kN/m） 15
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图 10 静力荷载—混凝土湿重
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v1.0 可编辑可修改 3.5.3 二期恒载：二期恒载为施加在单元上的竖直向下均布力，。
图 11 静力荷载—二期恒载
3.5.4 合拢段配重：合拢段配重施加在39、73、75、109号节点上，为竖直向下的集
中力和的弯矩。
图 12 静力荷载—配重
3.5.5 预应力钢束的预应力荷载：由于施工阶段预应力钢束输入工作尚未完全结束，
故预应力荷载在此就不列出。 3.6 移动荷载：
设置有两车道，轮间距为1.8m，车辆类型按《公路工程技术标准JTG B01-2003》选择CH-CD类型，建立了一个移动荷载工况。 3.7 定义施工阶段：共23个施工阶段。
图 13 施工阶段1（8天）
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图 14 施工阶段2（8天）
图 15 施工阶段3（8天）
图 16 施工阶段4（8天）
图 17 施工阶段5（8天）
图 18 施工阶段6（8天）
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图 19 施工阶段7（8天）
图 20 施工阶段8（8天）
图 21 施工阶段9（8天）
图 22 施工阶段10（8天）
图 23 施工阶段11（8天）
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v1.0 可编辑可修改 图 24 施工阶段12（8天）
图 25 施工阶段13（8天）
图 26 施工阶段14（15天）
图 27 边跨合拢（8天）
由于后续施工阶段的Midas模型在此难以区分不同，故不再列出有关图示，仅给出施工工期：
解除边跨临时固结（1天），次边跨开始合拢（5天），次边跨合拢（8天），中跨开始合拢（5天），中跨合拢（8天），解除中墩临时固结（1天），二期荷载（10天），使用十年（3650天）。
3.8 各施工阶段开始时，在恒荷载作用下产生的弯矩：
图 28 施工阶段1, 最大负弯矩为
图 29 施工阶段2, 最大负弯矩为
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图 30 施工阶段3, 最大负弯矩为
图 31 施工阶段4, 最大负弯矩为
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图 32 施工阶段5, 最大负弯矩为
图 33 施工阶段6, 最大负弯矩为
图 34 施工阶段7, 最大负弯矩为
图 35 施工阶段8, 最大负弯矩为
图 36 施工阶段9, 最大负弯矩为
图 37 施工阶段10, 最大负弯矩为
v1.0 可编辑可修改 图 38 施工阶段11, 最大负弯矩为
图 39 施工阶段12, 最大负弯矩为
图 40 施工阶段13, 最大负弯矩为
图 41 施工阶段14, 最大负弯矩为
图 42 边跨合拢, 最大负弯矩为
图 43 解除边跨临时固结, 最大负弯矩为
图 44 次边跨开始合拢, 最大负弯矩为
图 45 次边跨合拢, 最大负弯矩为
图 46 中跨开始合拢, 最大负弯矩为
图 47 中跨合拢, 最大负弯矩为
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图 48 解除中墩临时固结, 最大负弯矩为
图 49 二期荷载, 最大负弯矩为
3.9 纵向预应力束估算与配置
3.9.1 配置原则
纵向预应力束的布置应满足以下三个条件：
i 在正常使用极限状态，应满足使用阶段的应力要求：荷载短期效应组合下，截面上下缘不出现拉应力；荷载标准效应组合下，截面上下缘压应力小于0.5f
ii 在施工阶段，应满足短暂状况正应力的要求：截面上下缘不出现拉应力；截面上下缘压应力小于0.7f ’
iii 在承载能力极限状态，应满足正截面抗弯承载力的要求。
一般来说，预应力配置应满足i、ii条件，后验算条件iii。若承载能力不足，可配置一定数量的普通钢筋。
3.9.2 按正常使用极限状态的应力要求计算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定，预应力梁应满足弹性阶段的应力要求和塑性阶段的强度要求。但由于受压区面积较大，上、下缘的压应力不是控制因素。为简便计，可只考虑上、下缘不出现拉应力的限制条件，即上缘
ysMMmin0，下缘yxmax0。 WsWx（1） 若最大弯矩Mmax和最小弯矩Mmin异号，需在截面上、下缘均布置预应力筋。
设上缘预应力筋为Ns，下缘为Nx，则由Ns、Nx产生的应力为：
NsNsesNNeNNeNNe)(xxx) ，下缘yx(sss)(xxx) AWsAWsAWxAWx上缘ys( 将上式代入上下缘应力控制条件得：
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v1.0 可编辑可修改 NsMmax(exKx)Mmin(exKs)M(eKx)Mmin(Ksex) ，Nxmaxs
(KsKx)(esex)(KsKx)(esex)ysMNs式中，Ks、Kx为截面上、下核心距：
Ks = Wx/ A， Kx= Ws/ A ，Ws= I / ys， Wx
ex= I /yx
设每根预应力筋面积为As，有效预加力为
ns = Ns/ (As
Nxyxs，则需要的预应力筋根数为：
x)
s) ，nx= Nx / (As
（2） 只在截面下缘布置预应力筋以抵抗正弯矩
i.
由下缘不出现拉应力控制：
Mmax0MmaxWx NxNxNxexKsexyxAWxyxysMii. 由上缘不出现拉应力控制：
yxexNxMmin0MminWs NxNxNxexeKxxysAWsys（3） 只在截面上缘布置预应力筋以抵抗负弯矩
i.
由上缘不出现拉应力控制：
Mmin0MminWx NsNsNsesKxesysAWsysysNsMii. 由下缘不出现拉应力控制：
yx24
eses Mmax0MmaxWx NsNsNsesKessyxAWxyx 需要注意的是，此时计算内力未考虑预加力次内力、混凝土收缩徐变的影响，而
预加力次内力使跨中正弯矩增大，使支点负弯矩减小。因此，一般将跨中钢束计算的结果增大20~30%，而支点不变。
施工阶段预应力筋估算公式与正常使用阶段相同，但内力取值不同。
3.9.3 按正截面抗弯承载力的要求计算
为简化计算，忽略实际存在的双筋影响，按单筋截面计算。承受双向弯矩时，可
各视为单筋截面，分别计算。
F0:fcdbxNsxx由内力平衡得：
Ms0:fcdbx(h0)Md222Md/fcdb 解得xh0h0fcdMdh0Ns=f sdAs22Md/fcdb) 得预加力Nsfcdbxfcdb(h0h0由上述步骤可以估算预应力钢筋面积，但由于本阶段任务还未最终完成，故在此不列出估算钢筋数量。
三、 后期拟完成的研究工作及进度安排
1 拟完成的研究工作
（1）预应力筋及非预应力筋布置；（2）施工阶段应力计算；（3）运营阶段应力及强度验算；（4）桥面板横向计算；（5）腹板竖向计算；（6）变形及预拱度设计；（7）桥墩设计；（8）箱梁分析；（9）绘制桥梁构造及配筋图。 2 进度安排
表4 后期进度安排
预应力钢筋估算与配置，箱梁应力与强度验算 桥墩设计 整理计算数据、绘制设计图纸，撰写毕业设计论13 10 30 25
x 文 四、 存在的困难与问题
设计内容中最后一项，箱梁分析（选作）—对典型截面的箱梁进行横向分析，包括剪力滞效应、自由扭转、约束扭转、畸变等，由于没系统学过该方面的知识，到时候可能会进度有些慢，需要现查阅相关书籍，学习后再运用于毕业设计内容中。
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