开题报告-范例

1、毕业设计开题报告题目双壁钢围堰学生姓名程志 学号G20095118班级高0906-1专业道路桥梁工程技术一、研究背景近年来在深水、流急、覆盖层厚的水文地质条件下修建桥梁基础时，设计了一种双 壁钢围堰防水结构。桥梁墩台基础，大多位于水中，修建水中基础，最常用的方法就是 围堰法。双壁钢围堰是一个带有单斜面刃脚的圆形双壁全焊水密钢结构圆筒，有自浮力， 有强度更高的双壁钢壳，圆筒的内、外壁形成的空间称之钢壳。内、外壁由钢板围焊而 成，圆筒上、下均不设底板或盖板，钢壳下口以环形单斜面刃脚封闭，钢壳上1敞开， 以方便施工时往钢壳内灌注混凝土或注水。围堰内、外壁之间即钢壳以刚性支撑联结， 并设有竖向隔舱板，

2、把环状圆筒的钢壳等分成若干个互不相通的隔舱，以保证钢围堰在 水中悬浮阶段于钢壳内注水下沉时围堰的稳定，以及着（河）床时能分舱注水或灌注混凝 土，以适应河床面的高差和调整围堰的倾斜度。双壁钢围堰刃脚根据墩位处岩层面倾斜 情况可做成高低刃脚形状，以使钢围堰下沉到岩层面时，围堰刃脚同岩层面接触留下的 缝隙减小，使之吻合密贴。根据施工条件，围堰全高可分节制造，每节又对称分数个单 元制成单元体。通常施工时，将已拼就的底节围堰运送到位、下水，然后接高并在围堰钢壳内注水 下沉，围堰落人河床后，视需要在围堰钢壳内灌注混凝土或注水以增加围堰重并在围堰 内吸泥使其渐渐均匀地下沉到设计高程。双壁钢围堰在桥梁基础施工

3、过程中起防水、防 土作用，不参与主体结构的受力，围堰内部也没有隔墙或支撑，提供了足够的工作空间。 双壁钢围堰的作用一是作为承台施工挡水结构，二是作为钻孔平台的支撑结构，承受的 荷载包括水流冲击力、水头压力、以及由钻孔平台作用的竖向力。二、国内外研究现状国内状况双壁钢围堰技术自九江长江大桥第一次运用以来，据不完全统计，国内桥梁建设中不下3O座桥都成功使用了双壁钢围堰技术（见表1）。双壁钢围堰的功能现在不仅仅只运用到桥梁基础的修建，在其它领域也有所创新。比如虎门大桥辅航道桥设计有双 壁钢围堰作为防撞设施就是一例。19931997年施工完成的虎门大桥辅航道桥为跨径 150+270+150（m）的连续

4、钢构桥。连续钢构桥主墩19号、20号桥墩为空心薄壁柔性墩，墩 身刚度较小，而虎门水道辅航道通航标准为万吨级轮船，为避免船舶碰撞大桥主墩保护 大桥安全，在19号、2o号主墩上、下游分别设置大型双壁钢围堰和钢筋混凝土圈体的结 合体作为主墩防撞设施（即防撞岛）。19号、20号主墩防撞岛分别设置在主墩上、下游5 m 处，共四个。此防撞岛设计分上、下两段。下段为圆型双壁钢围堰部分，其外径25 m， 内径22 In，壁厚（钢壳厚）1. 5 m，其中19号主墩下游的防撞岛下段高28. 5 m，其余均 为29. 5 m。在钢壳内为片石压浆混凝土。围堰底封底混凝土厚5. 5 m，为片石压浆混 凝土。上段为钢筋混

5、凝土圆筒型圈体部分，内径22 m，高3. 5 m。上、下段混凝土之问 用直径16 mm钢筋连接，并且在下段混凝土浇完后，在与上段圆筒型圈体混凝土的接触 面上铺一层2em厚砂浆，使上、下段混凝土之间有一隔离层。在上、下段腔体内填砂崟L使用型壁钢圃堰辩梁一览*序弓桥名敞壁础地 欲曲形式时何（年1九n.电大桥_19?22武汉侵江二新圆形19953武汉军由怪江会蹈大橘异瑕成形颂14黄袒憧江大桥割形网55桐硬位江大桥圆形19956南原径江第二大拆20017芜碘长匹大折20003W(H9削做长江公KS大桥2002西陵检江大析m1996H隆辙铁路点州长江特大拼200212碗环挟路阿莲江大桥stxu13愁成铁

6、路廉此大桥mJ4这戚段路施江河大析崛形15Un罂铁路窟成渠江柬桥圆形im16断野供路夏携集凯高桥圆形W37塞港铁路笼钱切江大桥澎恐呼淮铁路黄珂特大桥2Wd19南点缺路左P大折W220京九枚癖泰利穆江大梆圆摩-1995刀祗博制中运辑特大桥圆形网722福州rff青州商口枣桥_!圆形200323垂如下视太斯.：2DO224跳江四桥圆形20M25片妙宥.江北大橘.26京捕高速公盛断县育州涉漠特大拼200427善埠朝阳淮河公路大桥2(XQ2B蚌弟部丽盛持大桥2K的明雨幕置沅泳大轿3Q |虎门大桥轴航道侨1997此防撞岛设计为二级防撞体，承受横桥向撞击力3 000t。万一船舶直接撞击上段钢 筋混凝土圈体部

7、分，在1 000 t撞击力下破坏，从而吸收大部分撞击能量，剩余的撞击 能量则由下段双壁钢围堰承受，因此，在大吨位船舶撞击情况下，可避免下段双壁钢围 堰受到大规模的破坏，也使船体避免过分的损伤。国外状况罗马作为古代文明最重要的发祥地，在古代建筑方面也具有开创性的发明。围堰就 是罗马人最先采用的结构物施工方法之一。为了在水中修建桥墩或桥台，罗马人使用淤 泥，碎石在桥墩或桥台位置修筑水密性的堤坝，这就是最原始的围堰。后来为了提高围 堰的坚固性，罗马人又使用单排木桩或双排木桩，在木桩的结合处抹上粘性泥土。随着 材料的发展，钢板桩逐步替代了木桩，钢板逐步替代了粘性泥土。伴随着工业革命的到 来，在欧洲和美

8、洲掀起了公路、桥梁和码头等的大规模建设。各种施工机械如抽水机、 打桩机、钻机、吊车等的出现也促使深水基础的施工成为可能。由于技术的逐步成熟和 发展，为了增强围堰的稳定性和强度，在国外，越来越多的施工业者采用双壁钢围堰 (Double wall Coferdam，简称DWC)来建设深水桥梁基础、长度较短的码头和其他水中 结构物的施工。现在的双壁钢围堰的高度累计可达25 m，宽度可达30 m，甚至更多。通 常国外使用的双壁钢围堰有两种类型，一是我们国内普遍采用的即上述介绍的用钢板围 焊的双壁钢围堰，只是使用比较少而已；另一种是钢板桩双壁钢围堰，即将打入水中平 行的两列钢板桩进行横向以及纵向连接和锁

9、定，并在两层之间的间隙填人砂石或其他合 适的材料就成了双壁钢围堰。钢板桩双壁钢围堰作为双壁钢围堰的一种类型，在欧洲和 美洲，以及亚洲的日本和中国的台湾地区应用最为广泛。三、预期达到的目标学会搜集资料，寻求帮助，及综合运用资料的能力。养成独立思考，分析问题，解决问题的能力。对组合梁桥有一定了解，学会一套桥梁设计计算的软件，并会运用来设计计算。对组合梁桥研究发展趋势有一定的了解，知道相关方面的发展概况，有一个全局 观念，及综合运用各种知识的能力。圆满完成设计，在设计的时候能有所创新，有所收获。指导教师签字时间年 月 日第_章绪论1.1国内外应用现状桥梁墩台基础，大多位于水中，修建水中基础，最常用的

10、方法就是围堰法。钢围堰是基 础施工的挡水结构，又是施工主要机具设备和人员的工作平台的承重结构。双壁钢围堰的作 用一是作为承台施工挡水结构，二是作为钻孔平台的支撑结构，承受的荷载包括水流冲击力、 水头压力、以及由钻孔平台作用的竖向力。所以对其施工工艺也有一定的要求：1双壁钢围 堰应进行专门设计，其强度、刚度及结构稳定性、锚锭系统、使用期等应满足施工要求。 2 双壁钢围堰适用于深水基础施工，围堰的尺寸及高度应根据基础尺寸及放样误差、墩位处河 床标高、围堰下沉深度和施工期间可能出现的最高水位高程以及浪高等因素确定。 3双 壁间距应根据下沉需克服的水的浮力、土壤摩阻力、基底抗力而定。双壁钢围堰本身应分

11、设 多个对角的横向互不通水的隔水仓，以便在下沉过程中分仓对称灌水、砂砾石或混凝土。4双壁钢围堰的制作，应按设计要求在工厂施工，其分节分块的大小应按工地吊装、移运能 力确定。5双壁钢围堰拼焊后应进行焊接质量检验及水密试验。 6各节、块拼焊时，应按预先安排的顺序对称进行。 7围堰浮运定位 8围堰清基应符合设计要求， 清基完成后，由潜水员逐片检查，合格后，方可浇注水下混凝土封底。封底要求按本规范第 7章的规定进行。9围堰着床后的允许偏差应符合设计要求。设计无要求而又作为承台模板用时，其误差应符合模板的施工要求。10围堰拆除时，应采取措施防止撞击墩身。双壁钢围堰技术自九江长江大桥第一次运用以来，据不完

12、全统计，国内桥梁建设中不 下3O座桥都成功使用了双壁钢围堰技术（见表1）。双壁钢围堰的功能现在不仅仅只 运用到桥梁基础的修建，在其它领域也有所创新。比如虎门大桥辅航道桥设计有双壁钢围堰 作为防撞设施就是一例。19931997年施工完成的虎门大桥辅航道桥为跨径150+ 270+150（m）的连续钢构桥。连续钢构桥主墩19号、20号桥墩为空心薄壁柔性墩，墩身刚度较 小，而虎门水道辅航道通航标准为万吨级轮船，为避免船舶碰撞大桥主墩保护大桥安全，在 19号、2o号主墩上、下游分别设置大型双壁钢围堰和钢筋混凝土圈体的结合体作为主墩防撞 设施（即防撞岛）。19号、20号主墩防撞岛分别设置在主墩上、下游5

13、m处，共四个。此防撞 岛设计分上、下两段。下段为圆型双壁钢围堰部分，其外径25 m，内径22 In，壁厚（钢壳厚）1. 5 m，其中19号主墩下游的防撞岛下段高28. 5 m，其余均为29. 5 m。在钢壳内为片石压浆混 凝土。围堰底封底混凝土厚5. 5 m，为片石压浆混凝土。上段为钢筋混凝土圆筒型圈体部分， 内径22 m,高3. 5 m。上、下段混凝土之问用直径16 mm钢筋连接，并且在下段混凝土浇完 后，在与上段圆筒型圈体混凝土的接触面上铺一层2em厚砂浆，使上、下段混凝土之间有一 隔离层。在上、下段腔体内填砂。罗马作为古代文明最重要的发祥地，在古代建筑方面也具有开创性的发明。围堰就是罗

14、马人最先采用的结构物施工方法之一。为了在水中修建桥墩或桥台，罗马人使用淤泥，碎石 在桥墩或桥台位置修筑水密性的堤坝，这就是最原始的围堰。后来为了提高围堰的坚固性， 罗马人又使用单排木桩或双排木桩，在木桩的结合处抹上粘性泥土。随着材料的发展，钢板 桩逐步替代了木桩，钢板逐步替代了粘性泥土。伴随着工业革命的到来，在欧洲和美洲掀起 了公路、桥梁和码头等的大规模建设。各种施工机械如抽水机、打桩机、钻机、吊车等的出 现也促使深水基础的施工成为可能。由于技术的逐步成熟和发展，为了增强围堰的稳定性和 强度，在国外，越来越多的施工业者采用双壁钢围堰(Double wall Coferdam，简称DWC)来 建

15、设深水桥梁基础、长度较短的码头和其他水中结构物的施工。现在的双壁钢围堰的高度累 计可达25 m，宽度可达30 m，甚至更多。通常国外使用的双壁钢围堰有两种类型，一是我们国内普遍采用的即上述介绍的用钢 板围焊的双壁钢围堰，只是使用比较少而已；另一种是钢板桩双壁钢围堰，即将打入水中平 行的两列钢板桩进行横向以及纵向连接和锁定，并在两层之间的间隙填人砂石或其他合适的 材料就成了双壁钢围堰。钢板桩双壁钢围堰作为双壁钢围堰的一种类型，在欧洲和美洲，以 及亚洲的日本和中国的台湾地区应用最为广泛。1.2工程背景1.3双壁钢围堰施工工艺简介测量定位一拼装首节双壁钢围堰一下放第一节双壁钢围堰一依次焊接并下放第二

16、、第三 节钢围堰一检查钢围堰顶面标高一就位、固定一潜水员检查箱底与河床接触情况一根据摸底 情况抛填砂袋一安插封底混凝土导管一灌注封底混凝土一抽水并设置内支撑一基底找平、堵 漏一施工承台、墩身。目前双壁钢围堰的施工工艺流程如图1-4。施工要点说明：制造双壁钢围堰时立面分若干层，平面分若干块，其大小要根据制造设备、运输 条件和安装起吊能力而定。条件许可时，块件宜大，以减少工地焊接，提高质量，加快施工 进度。图1-4钢壳在水中靠灌水压重下沉，而在覆盖层中靠填充混凝土压重和堰内抽水取土下 沉。下沉到位的钢围堰，其钢壳的刃脚应全部稳妥的支立于基岩面上，以保证清基和 顺利钻孔。当墩身混凝土筑出水面后，就可

17、拆除双壁围堰的上部，切割均在堰内进行，内壁在无 水的环境下切割，外壁在灌水后的静水环境中切割。双壁钢围堰施工的特点双壁钢围堰施工常常是结合桥梁基础钻孔桩施工的一种新的深水桥基础施工方法。采用 双壁钢围堰施工有以下优点：能承受较大水压，因此尽可能地提高抽水水位；双壁钢围堰结构刚性大，能承受向内或向外的压力。所以，不怕水淹没围堰，也不 怕下沉时翻砂，施工十分安全可靠。在此还必须保证已经施工的工程的安全，丽采用双壁钢 围堰，只要及时在围堰底，甚至尽可能地完成部分钻孔桩，围堰就能安全渡洪；双壁钢围堰工序单一，施工简便，围堰在水中是以注水下沉，工作就是拼装围堰钢 壳。同时，围堰内没有支撑，吸泥下沉和清基

18、都比较方便，这样，能及早封底，使围堰尽早 达到稳定状态；双壁钢围堰顶部的施工平台，能承受较大的施工荷载。同时，堰体范围内平台下设 有支撑，适宜于使用大型旋转钻机，因此双壁钢围堰钻基础己成为我国目前桥梁深水基础采 用较为广泛的基础形式；(5 )双壁钢围堰结构简单、设计快、制造方便。1.4双壁钢围堰受力分析围堰在桥梁施工中属于临时结构，也有些被作为基础的一部分。它是一种水工建筑物， 故本设计中材料容许应力取值和有效宽度计算所用参数均取自水利水电工程钢闸门设计规 范。双壁钢围堰构件均采用Q235钢材，钢围堰在下沉到位后，受到的荷载主要是：静水压 力和动水压力，入土部分外壁板承受主动土压力，内壁板承受被动土压力，围堰超出水面的 部分会承受可能的波浪力和风力。各种荷载的选取要参考相应的设计规范。对于双壁钢围堰 而言，它一般是由桁架和钢板组成的壳体结构，其传力途径为：水压力f内外壁板f竖向角 钢加劲肋f水平桁架内外环板f水平桁架斜杆。钢围堰的受力分析包括下沉阶段和承台施工 前堰内抽水状态。钢围堰受力的主要计算荷载有