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2、况1 1.2.1 国外研究现状1 1.2.2 国内研究现状2 1.3 简支转连续梁桥的施工特点3 1.4 桥梁博士系统简介4 1.4.1 直线桥梁计算4 1.4.2 截面计算5 1.4.3 横向分布系数计算5 碍俯滴舒蕉授谊价酉狠渣设脊郎绕哦假少伊嗜蕊啃椒碴饶卤星亥奶误驳调耸桓点鸵佯抱乾括杠卸章丽举城顷九烫婿朱肾渗近勘履贬耸丽掷懊右壤榨幂经夹灯尊娶笆疟躲觉傣诅猛迂袁患缀洛芯灿苹滦贱甲唁况证兆首娠扔抿蔷辨朱撅娠筋峦糜督尾团晋紧捕史寓县轧灾龋居含双党倡示辖创专咯彤镀钥瘪莆蓉体殉创憾误嫡瀑瓜裸帮费淮框该澈哨抹去瞒酬寻今摆芽秤狂玛啦鳞懈罪滴寡参妆痹榷阿飞疯濒河雨靛噬瑞筹销梆认屏仅酿狗掀注力斧融忍靠兄遣
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4、屋搂诅庙禁畴粟桅姨击轰嫌失以黍嗓栖辆魄息吃陋氧织于享件氦吟亏争短鸡恭妒乃使绣 目目 录录 第 1 章 绪论1 1.1 概述.1 1.2 国内外简支转连续桥梁的研究状况.1 1.2.1 国外研究现状 .1 1.2.2 国内研究现状 .2 1.3 简支转连续梁桥的施工特点3 1.4 桥梁博士系统简介4 1.4.1 直线桥梁计算 .4 1.4.2 截面计算 .5 1.4.3 横向分布系数计算 .5 第 2 章 桥梁设计方案和比选6 2.1 概述6 2.1.1 设计依据 .6 2.1.2 技术标准 .6 2.1.3 地质条件 .6 2.1.4 采用规范 .6 2.2 桥型方案及比选6 2.2.1 桥梁
5、设计原则 .6 2.2.2 桥型方案 .7 2.2.3 方案比较 .8 第 3 章 结构尺寸拟定.10 3.1 设计基本概况.10 3.1.1 桥梁线型布置 10 3.1.2 主要技术标准 10 3.1.3 主要材料 10 3.1.4 桥面铺装 11 3.1.5 桥面排水 11 3.1.6 施工方式 11 3.1.7 设计依据 11 3.1.8 支座强迫位移 11 3.1.9 温度影响 12 3.2 桥型及纵、横断面布置.12 3.2.1 桥型布置及孔径划分 12 3.2.2 截面形式及截面尺寸拟定 12 3.2.3 箱梁底板厚度及腹板宽度设置 14 3.2.4 下部结构尺寸的拟定 15 3.
6、3 毛截面几何特性计算.15 3.3.1 手算毛截面几何特性 15 3.3.2 桥梁博士计算毛截面几何特性 17 3.3.3 箱梁抗扭惯性矩的计算 17 3.4 截面效率指标.18 第 4 章 桥面板设计.19 4.1 桥面板恒载内力计算.19 4.2 桥面板活载内力计算.20 4.3 桥面板荷载内力组合.21 4.4 主梁行车道板配筋.22 4.4.1 行车道板尺寸的复核 22 4.4.2 支点处配筋 22 4.4.3 板跨中配筋 23 4.5 抗剪验算.23 第 5 章 主梁内力初步计算.24 5.1 模型的建立.24 5.1.1 施工阶段的划分 25 5.1.2 单元的划分、结构的离散
7、25 5.2 恒载内力计算.26 5.2.1 预制箱梁一期恒载集度 26 5.2.2 成桥后一期恒载集度 28 5.2.3 二期恒载集度 28 5.2.4 各阶段恒载效应计算 29 5.3 活载内力计算.31 5.3.1 主梁的最不利荷载横向分布系数 计算 .31 m 5.3.2 手算活载效应 37 5.3.3 电算活载效应 39 5.4 温度次内力计算.39 5.4.1 简支梁阶段温差作用效应计算 40 5.4.2 连续梁阶段温差作用效应计算 41 5.4.3 电算温度作用效应 42 5.5 基础沉降次内力计算.43 5.5.1 手算边支座沉降效应 43 5.5.2 电算各支座单独沉降效应
8、44 第 6 章 主梁内力初步组合.46 6.1 按持久状态承载能力极限状态设计.46 6.1.1 基本组合 46 6.1.2 偶然组合 47 6.2 按持久状态下正常使用极限状态设计.47 6.2.1 作用短期效应组合 47 6.2.2 作用长期效应组合 48 6.3 荷载内力组合结果.48 6.3.1 手算部分控制截面组合内力 48 6.3.2 电算组合内力 49 6.4 荷载内力包络图.52 第 7 章 预应力钢束的估算及布置.53 7.1 预应力筋的估算.53 7.1.1 按正常使用极限状态的应力要求计算 53 7.1.2 按承载能力极限状态的强度要求计算 56 7.1.3 手算配筋.
9、57 7.1.4 电算配筋 58 7.2 预应力筋束的布置.59 7.2.1 预应力筋的布置原则 59 7.2.2 束筋的选择与布置 60 7.2.3 普通钢筋的布置 63 7.3 主梁净、换算截面几何特性计算.63 7.4 束界的校核.65 第 8 章 预应力损失及有效预应力的计算.66 8.1 预应力损失计算.66 8.1.1 预应力筋与孔壁间摩擦引起的应力损失 66 8.1.2 锚具变形与压密、预应力筋回缩等引起的应力损失 67 8.1.3 预应力筋和台座间温差引起的应力损失 68 8.1.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失 68 8.1.5 预应力筋松弛引起的应力损失终极值 69 8.1
10、.6 混凝土收缩和徐变引起的应力损失 70 8.2 有效预应力的计算 .70 8.2.1 预应力损失组合 71 8.2.2 各阶段有效预应力计算 71 8.3 减小预应力损失的措施.72 第 9 章 配束后主梁内力计算.73 9.1 施工阶段主梁内力计算.73 9.2 运营阶段汽车活载内力、温度及基础沉降次内力计算.74 9.3 混凝土收缩徐变次内力计算.77 9.4 预应力效应计算.80 9.4.1 简支梁阶段预应力效应 80 9.4.2 连续梁阶段预应力效应 81 9.4.3 线性变换 83 9.4.4 吻合束 83 9.5 内力组合.83 第 10 章 主梁截面验算85 10.1 持久状
11、况承载能力极限状态计算85 10.1.1 正截面强度验算 .85 10.1.2 斜截面强度验算 .86 10.2 持久状况正常使用极限状态计算88 10.2.1 全预应力混凝土构件抗裂性验算 .88 10.2.2 挠度的计算及预拱度的设置 .91 10.3 短暂状况构件的应力计算与验算95 10.4 持久状况构件的应力计算与验算.101 第 11 章 主要工程量计算.104 11.1 混凝土总用量计算.104 11.2 钢绞线及锚具总用量计算.104 第 12 章 结论与展望.106 12.1 结论.106 12.2 展望.106 参考文献107 致 谢108 外文翻译材料109 第 1 章
12、绪论 1.1 概述 随着我国公路建设的飞速发展，我国现已建成京石、沈大、广佛等数条高 速公路主干线，它们已经成为促进我国国民经济发展的重要因素，目前全国各 省市都在进行着公路的大建设。 预应力混凝土连续梁桥由于具有变形小、刚度大、伸缩缝少、行车平稳舒 适、施工简便、养护简单、抗震能力强等许多优点，因而常常成为公路桥梁建 设中首选的方案。由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时，人们一直希望 将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来，实现用梁或板批量预 制生产的方式来加快连续梁的建设速度，同时省去繁琐的支模工序。预制拼装 法即是在这一情况下应运而生的，而该种方法一经出现则迅速得到了国内外桥
13、 梁工作者的欢迎，并迅速推广。 早期的预制拼装法仅仅局限于节段(segment)的预制和拼装。随着公路建设 的迅速发展，大量中等跨径的预应力混凝土连续梁桥方案常常作为优胜方案而 被采用。为了适应中等跨径长桥的建设的需要，出现了全跨径长度的梁或板的 预制构件，形成了将整跨梁或板架设于支座就位后“拼装”成连续梁的逐孔施 工方法，此“拼装”的含义也发生了变化。这种整跨梁预制、架设就位后，在 支座处通过现浇接头、待混凝土强度达到规定值后张拉预应力筋实现结构连续 的施工方法，即是我们常说的“简支转连续施工”方法。为了与常规的施工方 法形成的连续梁结构体系区分开来，我们把这种施工方法形成的结构体系称为 “
14、简支转连续结构体系” 。 1.2 国内外简支转连续桥梁的研究状况 1.2.1 国外研究现状 在国外，无论是日本、韩国等亚洲地区，还是美国、加拿大等美洲地区及 欧洲地区，都出现了很多采用简支转连续施工方法造成的桥梁实例。其中有 2 座桥梁在简支转连续结构体系中占具有重要的代表意义,它们是美国内布拉斯加 州林肯市建造的 2 座人行桥：一座为第十街的人行天桥，另一座为第五号街的 天。 1 桥 大约在 20 世纪 60 年代，波特兰混凝土协会（简称 PCA）对预制梁通过现 浇桥面板和连续横隔板连续（两种类型的正弯矩连接，例如焊接在构造上的直 钢筋以及弯钢筋）方法进行了研究。预制梁的连续可以通过桥墩上方
15、桥面板内 布置连续的钢筋以及内支座处两片预制梁端部之间的混凝土横隔板得以实现。 40 年以来，该种类型的连接一直是许多人研究的主题，这种连接方法已经成功 的应用于诸多国。 1 家 在 20 世纪 70 年代后期，作为密苏里州联合公路研究计划的一部分，密苏 里州一哥仑比亚大学研究了将钢绞线延伸到连接横隔板内部以形成正弯矩连接 的可行性，提出了一种设计方法，它将钢绞线的应力限制在其极限承载力的 15%， 以避免疲劳破坏，该研究还建议连续横隔板应该在桥面板之前浇筑。 在 1993 年，JosephA. Picenec,Steven. Kneip 等介绍了内布拉斯加州林 肯市第十街高架桥工程，该桥为预
16、应力混凝土连续梁（I 型截面）桥，采用简 支转连续施工方法，后连续工艺利用了内布拉斯加州大学研究设计的一种新的 后连续方式。 在 20 世纪 90 年代后期，在国家联合公路研究计划的框架下，施工技术实 验室（简称为 CTL）对该类连续梁桥进行了分析研究，该项研究显示，由于时 间效应所产生的正弯矩可以引起连续性连接的开裂。但相反抵抗矩将变大，因 此配筋和没有配筋的连接最终可能都会开裂。该研究跨中实际上与连续性横隔 板内的配筋无关，研究表明，正弯矩连接、费时、安装费用高，并且没有结构 上的优。 2 点 在英国，Clark 和 Sugie 在 20 世纪 90 年代后期，研究了预制梁的正、负 弯矩连
17、接。他们建议不去计算徐变和收缩效应，而是对跨径在 2036范围直m 接在铰处设计能够抵抗 700的正弯矩，而梁高至少为 1.1。对于小一点kN mm 跨度的梁，建议设计 600的正弯矩。kN m 在 2000 年，A.R.Marl 和 J.Montaner 详细探讨了一种新型的预制混凝土连 续箱梁桥的几何特征、概念设计、分析以及建造。该种典型的桥梁包括“U”形 截面的预制预应力混凝土梁和通过横隔板端实现混凝土桥面板的后连续预应力 连。 3 接 可知，国外对于简支转连续结构体系的研究不仅包括后连续的工艺上、后 连续端部的力学特性，还包括后连续端部的正负弯矩筋的配置，由于简支转连 续结构体系多采用
18、组合体系，因而很多的研究集中在混凝土的收缩徐变对简支 转连续结构体系的影响上。 1.2.2 国内研究现状 国内采用此方法的时间与国外相差并不长，但是由于高等级公路的发展滞 后，因而简支转连续结构体系的设计和施工水平都与国外有很大的差距，造成 了国内对该种体系研究的落后现状。简支转连续的含义也在不断扩展，不仅包 含了早期的桥面连续、桥面板连续、普通钢筋实现结构本身的连续、使用预应 力实现结构本身的连续等内容，而且涵盖了利用钢梁或混凝土梁作为简支构件， 在现浇混凝土板内利用预应力实现结构连续的钢混凝土组合梁桥的后连续问 题；后连续的内容也从早期的纵向连续扩展到横向桥面板的连续问题（使用普 通钢筋或
19、预应力筋） ；简支转连续的施工方法所采用的截面形式也得到了扩展， 由早期的 I 型截面、T 型截面、空心板梁发展到了箱型截面。 简支转连续施工方法在 20 世纪 80 年代兴起，并很快得到了广泛的应用。 我国河北滦河大桥、广东三洪奇大桥、柳南高速公路洛维大桥（30T 梁） 、京m 沈高速公路潮白河大桥（20空心板梁） 、福宁高速公路八尺门海湾特大桥（30m 、50T 梁） 、敦延一级公路长新高架桥引桥（40T 梁） 、梅河口绕越一级公mmm 路辉发河大桥（30箱梁） 、国道 102 长平一级公路东辽河大桥（20箱梁）以mm 及肇源松花江特大桥引桥（40T 梁）等都是采用此方法建成的简支转连续梁
20、m 。 4-7 桥 虽然目前国内对简支转连续结构体系的研究已广泛开展，但仍存在以下几 个主要问题：由于缺乏相应的规范及参考资料，目前我国简支转连续体系的 预制构件的设计依然根据规范上简支梁和连续梁的相关条例进行，没有考虑简 支转连续结构体系的固有特点。在简支转连续结构体系的施工工艺上，存在 很大的分歧，对后连续端部的浇筑顺序、后连续预应力的张拉顺序以及后连续 端部的浇筑方式缺乏统一的认识。在后连续端部的配筋方式和配筋量上没有 统一的规定，因而导致端部配筋的设计种类繁多，且带有一定的主观随意性。 1.3 简支转连续梁桥的施工特点 简支转连续施工方法是连续梁桥施工中较为常见的一种方法。一般先架设
21、预制主梁，形成简支梁状态；进而再将主梁在墩顶连成整体，最终形成连续梁 体系。该施工方法的主要特点是施工方法简单可行，施工质量可靠，实现了桥 梁施工的工厂化、标准化和装配化。概括地讲简支转连续施工法是采用简支梁 的施工工艺，却可达到建造连续梁桥的目的。目前随着公路的发展，为改善桥 梁行车的舒适性，简支转连续梁桥在中、小跨径的连续梁桥中得到了广泛的应 用。 在简支转连续梁桥中由简支状态转换为连续梁状态的常见方法有以下几种： 将主梁内的普通钢筋在墩顶连续； 将主梁内纵向预应力钢束在墩顶采用特殊的连接器进行连接； 在墩顶两侧一定范围内的主梁上部布设局部预应力短束来实现连续。 第一种方法虽然简单易行，但
22、常在墩顶负弯矩区内发生横向裂缝，影响桥 梁的正常使用。方法的效果最好，但施工很困难，故一般不采用。第三种方 法不仅施工可行，并且具有方法的优点，同时又克服了仅采用普通钢筋连续 的开裂问题。所以一般简支转连续桥多采用墩顶短束与普通钢筋连续这样的构 造处理来实现简支转连续。 由于简支转连续梁桥在施工过程常存在体系转换，需依据具体的施工过程 来分析结构的受力。施工的第一阶段是形成简支梁，此阶段主梁承受一期恒载 自重产生的内力及在简支梁上施加的预加力；第二阶段首先浇筑墩顶连续段混 凝土，待混凝土达到要求的强度后张拉墩顶负弯矩束（局部短束） ，最终形成连 续梁。连续梁成桥状态主要承受二期恒载、活载、温度
23、、支座沉降产生的内力 以及负弯矩束的预加力、预加力的二次矩、徐变二次矩等。由上面的分析可知， 简支转连续梁桥跨中正弯矩要比现浇一次落架大，而支点负弯矩要比现浇一次 落架小。因此，在主梁内要配置足够数量的正弯矩束筋，以满足连续梁状态的 承载要求和简支状态下承受结构自重的施工荷载的需要。 简支转连续梁桥施工程序对结构内力也有一定影响。目前施工有两种做法： 一种是先将每片简支梁转换为连续梁后，再进行横向整体化；另外一种做法是 先将简支梁横向整体化后，再进行结构的体系转换。前者按平面结构进行计算 分析较为合理；而后者转换后已属空间结构，要进行较为精确分析，比较繁杂。 1.4 桥梁博士系统简介 本文的工
24、程九洲田大桥所采用的简支转连续梁桥的设计计算采用同济大学 桥梁博士（V3.0 版）直线梁桥平面杆系有限元法程序。现对桥梁博士软件作一 简要介绍。 桥梁博士是一套通用桥梁结构设计施工计算系统。所有的功能都在窗口的 菜单内，与 Windows 的使用标准一致。该系统自 1995 年投向市场以来设计计算 了钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁、刚构、连续拱、桁架梁、斜拉桥等多种 桥梁。在设计过程中充分发挥了程序实用性强、可操作性好、自动化程度较高 等特点，对于提高桥梁设计能力考虑到了很好的作用。桥梁博士 V3.0 版本又增 加了新版桥规即公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2004）和公路钢筋混凝 土及
25、预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）的内容。 1.4.1 直线桥梁计算 能够计算钢筋混凝土、预应力混凝土、组合梁以及钢结构的各种结构体系 的与活载的各种线性与非线性结构响应，其中非线性的包括： 结构的几何非线性； 结构混凝土的收缩徐变非线性影响； 组合构件截面不同材料对收缩徐变的非线性影响； 钢筋混凝土、预应力混凝土中普通钢筋对收缩徐变的非线性影响； 结构在非线性温度场作用下的结构与截面的非线性影响； 受轴力构件的压弯非线性和索构件的垂度引起的非线性影响，结构混凝 土的收缩徐变非线性影响。 对于带索结构可根据用户要求计算各索的一次施工张拉力或考虑活载后估 算拉索的面积和恒载的
26、优化索力。 活载的类型包括公路汽车、挂车、人群、特殊活载、特殊车列、铁路中 活载、高速列车和城市轻轨荷载。 可以按照用户的要求对各种构件和预应力钢束进行承载能力极限状态和正 常使用极限状态及施工阶段的配筋计算或应力和强度验算，并根据规范限值判 断是否满足规范。 1.4.2 截面计算 截面特征计算：可以计算任意截面的几何特征，并能同时考虑普通钢筋、 预应力钢筋以及不同材料对几何特征的影响。 荷载组合计算：对本系统定义的各种荷载效应进行承载能力极限状态荷载 组合和正常使用极限荷载组合的计算。 截面配筋计算：可以根据用户提供的混凝土截面描述和荷载描述进行承载 能力极限状态荷载组合和正常使用极限状态荷
27、载组合的荷载组合 计算，并进行6种组合状态的普通钢筋或预应力钢筋的配筋计算。 应力验算：可根据用户提供的任意截面和截面荷载描述进行承载能力极限 状态荷载组合和正常使用极限状态荷载组合共 9 种组合的计算， 并进行种组合的应力验算及承载能力极限强度验算；其中强度验算根据截面的 受力状态按轴心受压、轴心受拉、上缘受拉偏心受压、下缘受拉偏心受压、上 缘受拉偏心受拉、下缘受拉偏心受拉、上缘受拉受弯、下缘受拉受弯 8 种受力 情况分别给出强度验算结果。 1.4.3 横向分布系数计算 运用杠杆法、刚性横梁法或刚接（铰接）板梁法计算主梁在各种活载作用 下的横向分布系数。 第 2 章 桥梁设计方案和比选 2.
28、1 概述 2.1.1 设计依据 该大桥地处会昌县麻洲镇，该大桥跨越湘水,是赣州市实施渡改桥建设项 目重要工程。桥梁设计总长度 100，为公路桥梁。m 2.1.2 技术标准 （1）路线道路等级：二级道路。 （2）设计行车速度：80。km/ h （3）桥面总宽 10，其中机动车道双向两车道宽 7.5（2 3.75） ，人行mm 道宽 2 1，栏杆 2 0.25。mm （4）荷载标准：公路级，人群荷载取 3.0。 2 kN / m （5）设计洪水频率：百年一遇。 （6）桥梁类型：预应力钢筋混凝土梁桥。 （7）通航要求：无。 （8）桥梁纵坡：3%。 （9）桥梁横坡：1%。 2.1.3 地质条件 地质结
29、构为分化和弱分化泥岩地层。 2.1.4 采用规范 公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)； 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)； 公路工程技术标准 （JTG B012003） 。 2.2 桥型方案及比选 2.2.1 桥梁设计原则 （1）适用性。桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增 长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用 年限，并便于检查和维修。 （2）舒适与安全性。现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向 与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制 造、运输、安装和使用过程中应
30、具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 （3）经济性。设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来 的养护和维修等费用。 （4）先进性。桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设， 应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工 进度，保证工程质量和施工安全。 （5）美观。一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与 周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观 片面的理解为豪华的装饰。 应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。 2.2.2 桥型方案 （1）比选方案的主要标准 桥梁方案比选有四项主要标准：安全，功能，经济与美
31、观，环保，其中以 安全与经济为重。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。 （2）初拟方案 先简支后连续梁箱型梁桥，如图 2-1 所示。 图 2-1 先简支后连续梁箱型梁桥 简支 T 型梁桥，如图 2-2 所示。 图 2-2 简支 T 型梁桥 T 形刚构桥，如图 2-3 所示。 图 2-3 T 形刚构桥 2.2.3 方案比较 方案一的优点： 从总体看，桥型线形简洁明快，伸缩缝少，行车平顺； 跨越能力大，自重较轻，受力性能好，变形小； 施工方便简易，降低了整体预算，比较合理； 采用先简支后连续施工，简单方便，施工快； 桥面上视野开阔，便于行车。 缺点： 预应力钢束张拉较多，技术要求较高。 方案二的
32、优点： 易与建造，构造简单，适应性强； 不受基础的限制，可标准生产； 结构造型灵活，整体性好，刚度较大。 缺点： 跨径较小，梁高较大，桥墩较多； 线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调。 方案三的优点： 外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔； 混凝土用量少，节约材料； 跨越能力大，自重较轻，受力性能好，变形小。 缺点： 钢筋用量大，造价高； 刚构桥超静定结构，对基础要求很高。因此基础造价也是很高。 三个初拟方案特点比较列于方案比选表表 2-1。 表 2-1 方案比选表 比较项目第一方案第二方案第三方案 桥型预应力混凝土连续梁桥简支梁预应力混凝土刚构桥 桥跨结构特点 预应力混凝土连续梁桥在垂
33、直荷载的作用下，其支座仅 产生垂直反力，而无水平推 力。结构造型灵活，可模型 好，可根据使用要求浇铸成 各种形状的结构，整体性好， 刚度较大，变形较小。受力 明确，理论计算较简单，设 计和施工的方法日臻完善和 成熟 在垂直荷载的作用 下，其支座仅产生 垂直反力，而无水 平推力。结构造型 灵活，整体性好， 刚度较大，其跨径 较小；且简支梁梁 高较大，与城市的 景观不协调 刚构桥在竖向荷载作用 下，一般产生水平推力， 所以要求良好的地基。 支柱除承受压力外，还 承受变矩。刚构桥为超 静定结构，所以在混凝 土收缩、温度变化、不 均匀沉降都会产生附加 内力。 建筑造型 侧面上看线条明晰，与当地 的地形
34、配合，显得美观大方 跨径一般，线条明 晰，但比较单调， 与景观配合很不协 调。 侧面上看线条明晰，与 当地的地形配合外形尺 寸小，桥下净空大，桥 下视野开阔 养护维修量小小较大 设计技术水平经验丰富，国内先进水平 经验较丰富，国内 先进水平 经验一般，国内一般水 平 施工技术 采用先简支后连续施工。 预制简支梁，分片进行预制 安装，安装完成后浇筑墩顶 接头的混凝土，更换支座。 把桥梁转换为连续梁。施工 简单、易行。 预制 T 型构件， 运至施工地点，采 用混凝土现浇，将 T 型梁连接，其特 点外型简单、制造 方便，整体性好 悬臂拼装法：对周围的 影响较小，不影响桥下 的通航。将结构分开预 制，
35、运输，拼装，再最 后合拢，可加快工期。 但施工阶段较复杂。 工 期较短较 短较 长 由表中比较可知，根据地质地形条件，结合桥梁设计原则，选择第一方案。 因为经济、受力、基础要求上比第三方案好；跨径上满足要求，景观与环境协 调，比第二方案好；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难 度较小。所以选择第一方案作为首选。 第 3 章 结构尺寸拟定 3.1 设计基本概况 本设计系江西省赣州市会昌县九洲田大桥。该桥位于江西省会昌县麻洲地 段，跨越湘水，属山岭重丘区。根据线路及相应行业技术要求，经比选，采用 简支转连续预应力混凝土等截面小箱梁桥型方案。 3.1.1 桥梁线型布置 （1）平曲线半径
36、：无平曲线。 （2）竖曲线半径：无竖曲线，纵坡采用 1.5%。 3.1.2 主要技术标准 （1）设计荷载：公路级，人群荷载取 3.0 2 /mkN （2）设计速度：80km/ h （3）桥面布置：双向两车道车道总宽 2 3.75=7.5+两侧各 1宽人行道+mm 两侧各 0.25护栏m （4）设计基准期：100 年 （5）设计安全等级：二级 （6）设计洪水频率：1/100 （7）通航标准：不通航 3.1.3 主要材料 （1）混凝土 预制箱梁、横梁：C40 混凝土，弹性模量 Ec=32500；M Pa 现浇接头、湿接缝、人行道、护栏：C40 混凝土；18.4 cd fM Pa 水泥混凝土铺装层：
37、C25 混凝土，Ec=28000。M Pa （2）钢材 低松弛高强度预应力钢绞线应符合 ASTM A416-97 的规定，单根钢绞线直 径15.24，钢绞线面积； s j m m140A 2 m m 钢绞线抗拉强度标准=1860，设计值，弹性1860 pk fM PaM Pa1260 pd fM Pa 模量。 5 1.95 10 p E M Pa 、级钢筋应分别符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB1301391 和钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499-98 的规定。凡钢筋直径12者，m m 均采用 HRB335（20MnSi）热轧螺纹钢筋，；凡 5 2.0 10 s E M Pa280 sd fM
38、 Pa 钢筋直径12者，采用 R235（A3）钢筋，。m m 5 2.1 10 p E M Pa195 sd fM Pa （3）其它 锚具及管道成孔。预制箱梁锚具采用锥形锚具，预应力孔道采用金属波 纹管，孔道内径为 5.5。cm 桥梁支座性能应符合交通部行业标准公路桥梁板式橡胶支座JT/T4- 93 的规定。采用 GPXZ 协调抗震型盆式橡胶支座。 桥梁伸缩采用 J-75 型伸缩装置。 3.1.4 桥面铺装 2混凝土磨耗层（容重 24）+ 9混凝土垫层（容重 25） ，cm 3 kN/ mcm 3 kN/ m 桥面横坡采用 1%，在梁底利用三角垫层设置横向坡度。 3.1.5 桥面排水 桥面纵向
39、设置 1.5%的坡度，排水采用自然排水，在桥面两侧设置排水管， 使用铸铁泄水管，桥面两侧每隔 5设置一对，采用直排式。 m 3.1.6 施工方式 简支转预应力连续施工方法。 3.1.7 设计依据 （1）交通部标准公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ； （2）交通部标准公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ； （3）交通部标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTGD62-2004） ； （4）交通部标准公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000） ； （5）同济大学 Dr.Bridge 系统桥梁博士V3.0 版。 3.1.8 支座强迫位移 每个支座单独下
40、沉 10，取最不利组合设计。m m 3.1.9 温度影响 按规范规定值采用，本设计假设桥面板和梁底的不均匀温差为 5。 3.2 桥型及纵、横断面布置 3.2.1 桥型布置及孔径划分 为了缩短工期，提高行车的舒适性，综合分析比较各种桥型后最终采用预 应力混凝土连续梁桥，全桥长度为 100，分为四跨，即每跨 25。桥跨的两端mm 各设置 8伸缩缝，即主跨的实际跨径为 99.84，主梁计算简图如图 3-1 所示。cmm 图 3-1 主梁计算简图 （单位：）cm 图 3-1 中，两边孔计算跨径为 2452 ,两中孔计算跨径为 2500,连续梁cmcm 两端至支座中心线之间的距离为 40。cm 3.2.
41、2 截面形式及截面尺寸拟定 （1）截面形式及梁高 预制箱型梁的高度从方便施工、减小主梁变形的角度考虑定为 1.25，高m 跨比 H/L=1/20。这个高度的选择利于后期上拱度的控制，对桥梁的耐久性也有 明显提高，主梁沿纵向外轮廓尺寸保持不变。如图 3-2.图 3-3 所示。 （2）横截面尺寸 整桥宽度为 10。由于采用先简支后连续的施工方法，主梁需先预制再运m 输、吊装就位，因此在横截面布置时应考虑到施工中的运输及吊装能力。采用 四片单箱单室小箱梁组合截面。其中，预制边梁顶板宽 230,底板宽 100；cmcm 预制中梁顶板宽 210，底板宽 100；预制制主梁间采用 40的湿接缝进cmcmc
42、m 行连接。为减轻主梁自重及防止温度应力过大，边、中主梁均采用斜腹板，腹 板斜度为 1:4。为满足顶板负弯矩钢束、普通钢筋的布置及轮载的局部作用， 箱梁顶板取等厚度 15。同时为了防止应力集中和方便脱模，在腹板与顶板交cm 界处设置 2010的承托。cmcm 跨中横断面箱梁布置图如图 3-2 所示，主梁横断面构造如图 3-3 所示。 图 3-2 横断面箱梁布置图 （单位：）cm 中梁跨中 边梁跨中 图 3-3a 主梁跨中横断面构造图 （单位：）cm 中梁支点 边梁支点 图 3-3b 主梁支点横断面构造图 （单位：）cm 3.2.3 箱梁底板厚度及腹板宽度设置 （1）箱梁底板厚度的设置，如图 3
43、-4 所示。 简支转连续施工的梁桥跨中正弯矩较大，因此底板不宜过厚；但是支点处 存在负弯矩，需要底板有一定的厚度来提供受压面积。因此将底板厚度在跨内 大部分区域设置为 15，仅在距边支点 160、中支点 220处开始加厚，cmcmcm 加厚区段长度均为 150,且底板加厚至 25，为锚固底板预应力束提供空间。cmcm 边支承线 中支承线 图 3-4 箱梁底板厚度变化示意图 （单位：）cm （2）腹板宽度设置，如图 3-5 所示。 由连续梁剪力变化规律，兼顾施工方便性，腹板宽度除在支点附近区域加 宽，其余均为 15，距边支点 160、中支点 220处开始加宽，加宽区段cmcmcm 长度均为 15
44、0，且腹板最终加宽至 25。cmcm 图 3-5 腹板宽度变化示意图 （单位：）cm （3）横隔梁（板）设置，如图 3-6 示。 为保证支座传力的可靠性，仅在永久和临时支承处设置。在边永久（临时） 支承处，设置一道厚为 20的端横隔梁，中间永久支承处设置 35横隔梁，cmcm 此外在中间临时支承处设置 10厚的箱内横隔板。cm 边永久（临时）支承线 中临时支承线 中永久 支承线 图 3-6 横隔梁设置示意图 （单位：）cm 3.2.4 下部结构尺寸的拟定 本设计对桥梁的下部结构不做详细设计要求，仅根据同类型桥梁下部结构 尺寸，拟定本设计中桥梁下部尺寸。桥墩采用桩柱式，桥台采用墙式桥台，钻 孔桩
45、基础。桥墩和桥台采用 1.2钻孔灌注桩基础，详细尺寸见施工图 S-m 12。 3.3 毛截面几何特性计算 3.3.1 手算毛截面几何特性 采用节线法计算预制边梁支点的毛截面几何特性，计算简图见图 3-7 所示， 可用下面公式计算。 图 3-7 预制边梁支点毛截面几何特性计算 毛截面面积： （3- mi AA 1） 各分块面积对下缘的面积矩： （3- iIi SAy 2） 中性轴距截面下缘的距离： （3-/ sim ySA 3） 毛截面惯性矩： （3- 22 () () miiisiis i IIA yyIA yy 4） 式中： -单个分块重心距截面下缘的距离； i y -分块对自身的惯性矩。
46、i I 节线描述基本数据列于表 3-1，表 3-2。截面宽度发生突变处，可以采用其 中一根节线高度升高 1来解决，这样对计算结果的精度影响极其微小。m m 表 3-1 预制边梁截面节线描述（单位：）m m 节线号节线高度（） i h节线宽度() i l 101000 22501125 3251500 41000500 511001300 611012300 712502300 表 3-2 截面几何特性的计算表 截面分 块 块面积 （） i A 2 m 块中心至底 缘距离 （） i ym 静矩（） i S 3 m 中性轴至梁底距离 () s ym 10.2656250.1250.033203 2
47、0.00081250.25050.000204 30.37450.62550.23425 40.091.0500.0945 / sim ySA 0.76698/1.075 s y =0.713 50.00181.10050.001981 60.34271.17550.402844 =1.075 m A 2 m=0.76698 i S 3 m 注：表中，。 11 () ()/ 2 iiiii Allhh 1 ()/ 2 iii yhh 3.3.2 桥梁博士计算毛截面几何特性 采用桥梁博士 V3.0 计算各控制截面几何特性，计算结果列于表 3-3。 表 3-3 主梁毛截面几何特性计算结果 截面位置
48、 （截面面积）（A ） 2 m (截面惯矩)()I 4 m （中和轴至梁底距离）x （）m 预制中梁跨中 0.7930.1580.757 预制中梁支点 1.040.1910.701 预制边梁跨中 0.8230.1630.772 预制边梁支点 1.070.1980.714 成桥后中梁跨中 0.8530.1680.786 成桥后中梁支点 1.10.2040.726 成桥后边梁跨中 0.8530.1680.786 成桥后边梁支点 1.10.2040.726 由表 3-3 中结果与 3.3.1 节手算结果表 3-2 比较可知，手算与桥梁博士软 件计算之间误差较小，可以采用软件计算结果。 3.3.3 箱
49、梁抗扭惯性矩的计算 对于薄壁箱梁截面，其抗扭惯性的计算可分为两部分：两边悬出的开口 T I 部分和闭口薄壁部分。 悬出部分计算公式： （3- 3 T Iabt 5） 式中： 系数，矩形宽度 ， 矩形高度。 abt 闭口薄壁部分计算公式： （3- 22 12 12 12 1 () 2 T ISSh SSS ttt 6） 以下计算成桥后一片主梁跨中截面抗扭惯性矩，闭合截面以外的翼板可以 忽略不计，计算误差在 1%左右，这样可以将主梁简化成为一个对称梯形，计算 图示如图 3-8 所示。 图 3-8 抗扭惯性矩计算简图 （单位：）cm =147.5,=85,=113.4,=110,=15,t=14.6。代 1 Scm 2 ScmScmhcm 1