10m空心板梁桥

1、第一章 设计原始资料1.1、工程概况1.1.1工程概况：南方某平原区河流，桥位河段的水面比降0.7，m=35, 经实地调查波浪推进长度D=3Km，h纵=0.95m，风速15/s。该地区汛期一般为七、八级风，风压为550pa。无漂流物及通航要求, 该地区标准冻深为0.6m,地面以下均为中砂，d95=0.72mm，汛期含沙率为7kg/m31.1.2 技术标准：公路等级：公路-I级设计速度：80km/h洪水频率：1/50斜交角度：150桥梁宽度：净宽11.50+2×0.5m1.1.3地质条件土层名层厚0tp容重杂粘土2.36022019圆砂1.013050019全分化粉砂岩0.423083

2、019强分化粉砂岩2.030095019中分化粉砂岩6.3400170019构思宗旨（1）符合交通发展规划，满足交通功能需要；（2）桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就，体现人民智慧；（3）设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便；（4）与高速公路的等级和周边环境相宜；（5）学习等截面梁桥的设计过程；（6）学习桥梁设计软件。1.1.5 材料（1） 混凝土：C30 混凝土抗压强度标准值ck=20.1MPa，抗压强度设计值cd=13.8MPa，抗拉强度标准. 值tk=2.01MPa，抗拉强度设计值10 MPa´td=1.39MPa，弹性模量Ec=3.0（2） 钢筋：采

3、用HRB335，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，钢筋的弹性模量。1.2水文计算1.2.1设计原始资料（1）桥面平面图（2）桥位地质纵剖面图（3）南方某平原区河流，桥位河段的水面比降0.7，m=35（4） 地面以下均为中砂，d95=0.72mm，汛期含沙率为7kg/m3 （5） 经实地调查波浪推进长度D=3Km，h纵=0.95m，风速15/s。（6） 该地区汛期一般为七、八级风，风压为550pa。 (7) 无漂流物及通航要求，同时也不考虑抗震等。 (8) 洪雨季节一般为六、七、八、九、十月。 (9) 设计流量为57m3/s，设计水位为1693.58m，设计流速为1.23m/s。 (10）该地区标

4、准冻深为0.6m1.2.2河段类型判断 该河段位于平原与山区的过渡地带，河床地质条件较好，河岸比较齐整，其河床多为砾石，冲淤变化不大，主槽宽浅，极少摆动，平面顺直，综合判断为山前区稳定性河段。1.2.3水文计算B(桥长）=10m。 桥宽12.50m， 河宽7.93m， 水深2mQ=V*A A=7.93*2=15.86 湿周X=12， R=A/X=15.86/12=1.32由曼宁公式得 C=41.89m/s由谢才公式得=1.18m/sQ=VA=7.93*1.18=9.36/s1.2.4拟定桥长该河属于稳定性宽滩性河段，查规范桥涵水文与水力学采用12-9式计算其中Bc=7.93 1.9代入上式=1

5、.09 7.28m故桥梁方案按10m左右布孔为宜。1.2.5冲刷计算1）一般冲刷非粘性土质，全部按河槽计算，根据公路工程水文勘测设计规范中式641修正式，式中：造床流量下河槽宽度（m）=20m造床流量下的河槽平均水深（m）=0.95m； 河槽泥砂平均粒径（mm）=0.72mm；E 2知E=0.66 =1.16 Hcm=3m其余数据与上同，代入上式，=10.06m桥下最低冲刷线高程=1693.58-10.06=1683.52m1.2.6计算桥面标高（1）雍水高度Fr=（1.182/9.8×1.9）=0.0741 即设计流量通过时为缓流v0= vc=vs=1.18m/s桥孔侧收缩系数e=

6、1-0.375=1-0.375=0.96桥墩阻水引起过水断面折减系数r=0.13冲刷系数p=1.2冲刷前桥下含桥墩在内的毛计算过水断面面积A =11.02净水面积A=(1-r)=(1-0.13)11.02=9.587 m水流阻力系数=×(+V)=×(+1.18)=1.213m/sZ=0.05×(1.213-1.18)=0.004 m因为该河为山区与半山区河流所以桥下雍水高度= Z =0.004m（2）波浪高度由经验公式进行波浪高度的计算：式中:计算波浪高度； 平均水深 （m）；=1.9m D计算浪程 （m）；D=3000m g重力加速度（m/s2）g=9.80m/

7、s2 风速（m/s）;=15m/s KD有效浪程系数查水力学及桥涵水文表128由于0.946,用内插入法可得=1.00(注：)计算桥面标高时通常代计入将数据代入上式，可得最终波浪高度=0.533m=+=0.004+0.533=0.359m（3） 桥面最低标高本河段流水现象不严重，亦无流木和较大漂浮物，无通航和抗震要求，其他引起水位升高的因素均可略去不计。故：设计水位考虑雍水，浪高，波浪雍高，河湾超高，水拱，局部股流雍高（水拱与局部股流雍高只取其大者），床面淤高，漂浮物高度等诸因素的总和；（m）桥下净空安全值，取为0.5m桥梁上部建筑物高度，包括桥面铺装高度，此处取为2m=1693.58+0.3

8、59+0.5+2=1696.439m因为路面标高为1696.439m 所以=1696.439m第二章 桥梁初步设计的基本程序2.1桥梁结构的总体布置和初步方案拟定立面布置 （一）孔径的拟定 桥梁孔径的拟定主要根据泄洪的要求。在公路工程技术标准(JTGB01-2003)表中规定了不同等级公路的设计洪水频率，如高速公路、一级公路上的大、中、小桥和涵洞的设计洪水频率均规定为1/100：二级公路上的大、中桥规定为1/100，小桥和涵洞为l/50；三级公路上的大、中桥规定为1/50；四级公路的小桥规定为1/25等。在桥位附近的水文站可以调查得到相应这些设计频率的流量和水位，然后在已知桥位的河床断面上可求

9、出桥下顺利宣泄设计洪水所需的最小过水面积，从而确定桥台的台口位置。在有的情况下可将桥台位置适当往河心方向推，以缩短桥长，节省造价。如宽滩河流、深基础桥梁等。应该注意的是总跨径的缩短会引起过水面积减小，流速加大，从而导致冲刷加大以及桥前壅水高度的加大。在确定基础埋置深度及周围建筑、农田的安全时应考虑这一因素。 （二）跨径的拟定 在求得总的孔径后，还需进一步进行分孔布置，即确定是一跨还是多跨过河(路线)，如果是多跨布置，即是确定桥墩的位置。对于跨河桥梁，分孔的主要依据是通航要求，地形和地质条件、水文状况、技术经济条件和美观的要求。 桥梁的分孔和造价有很大的关系，跨径和孔数不同时，上部结构和墩台的总

10、造价是不同的。跨径越大，孔数越少，上部结构的造价就越大，而墩台的造价就越小。反之，墩台的造价可能较上部结构的大。另外，当遇到水深较深或河床地质不良等的河流，其基础的设计和施工均较复杂，造价就高，跨径宜选得大一些；反之，对于宽浅河床，水深不大(如北方的季节性河流)，而且河床地质较均匀的河流，桥墩和基础的造价就低，跨径就可以选得小一些。一般认为最经济的造价就是要使上部结构和下部结构的总造价最低。 对于通航河流，则首先应满足通航要求。将通航孔布置在主航道位置，其余的桥孔跨径则选用经济跨径，但对于变迁性河流，考虑航道可能发生变化，则需多设几个通航孔。 从结构受力合理和用材经济出发，连续体系的分跨布置要

11、考虑合理的跨径比例，如边跨与中跨的比例。采用的施工方法和跨径布置也有密切的关系，如同样是预应力混凝土连续梁桥，采用支架施工和采用悬臂施工其边跨与中跨的比例就不相同。采用支架施工的，边跨长度可取中跨的0.8倍左右是经济合理的；采用悬臂施工法，考虑到一部分边跨采用悬臂施工外，剩余的边跨部分还需另搭脚手架施工。为使脚手架长度最短，则边跨长度取中跨长度的0.65倍为宜。 三跨带挂孔的单悬臂梁桥，边孔也称锚固孔，在自重和荷载作用下锚孔产生的弯矩对中孔有卸载作用，它的跨长一般为中孔的0.60.8倍。锚孔太短会使靠近桥台的梁端产生负反力。中孔的挂梁长度约为中孔的0.30.4倍。钢筋混凝土悬臂梁桥因承受负弯矩

12、时顶面受拉有裂缝之患，一般不宜将悬臂做得过长，约在0.150.3倍中孔跨径。 单孔双悬臂梁，当主梁采用T梁截面时，悬臂长度一般为中孔长的0.30.4倍。采用箱形截面的钢筋混凝土双悬臂梁桥，为使跨中的最大和最小弯矩的绝对值大致相等，充分发挥跨中部分底板的受压作用，悬臂长度甚至可达中跨长度的0.40.6倍。悬臂过长时活载挠度将增大。 对于有推力体系，如拱桥，在多跨布置时为避免桥墩承受单向推力，尽量采用等跨布置。 桥墩位置的选择还应取决于墩位处的河床地质条件，应置于稳定可靠的地基上，避免设在岩石破碎带或断层等不良地质地基上。 跨径的选择还与施工能力有关，有时选用较大的跨径虽然在技术和经济上是合理的，

13、但由于缺乏足够的施工技术能力和机械设备，也不得不放弃而改用较小跨径。桥梁分孔是个非常复杂的问题，各种各样的条件和要求往往互相发生矛盾。例如：跨径l00m以下的公路桥，为了尽可能符合标准跨径，不得不放弃采用按经济要求确定的孔径：从备战要求出发，等跨布置是最佳选择，以便抢修和互换；但有时因工期很紧，为减少水下工程，需要减少桥墩加大跨径。（三）桥面标高的确定 桥面标高或在路线纵断面设计中已定，或根据设计洪水位、桥下通航需要的净空来确定。 对于非通航河流，梁底一般应高出设计洪水位(包括壅水和浪高)不小于0.5m，高出最高流冰水位0.75m：支座底面高出设计洪水位不小于0.25m，高出最高流冰水位0.5

14、0m。 对于无铰拱桥，拱脚允许被设计洪水位淹没，但一般不超过拱圈矢高的23，拱顶底面至设计洪水位的净高不小于1.0m。对于有漂流物和流冰阻塞以及易淤积的河床，桥下净空应分情况适当加高。 在通航及通行木筏的河流上，桥跨结构之下，自设计通航水位算起，应能满足通航净空的要求。 当允许建筑高度富裕时，可考虑上、中、下承式的各种桥型；如建筑高度限制很严，多半要采用下承式或超静定体系。（四）基础底面标高的确定 基础底面标高主要取决于地基的地质条件和河流的冲刷深度。 1地基的地质条件 (1)岩石地基。当覆盖土层较薄(包括风化层)时，通常将基础直接修建在清除风化层后的岩面上；当风化层很厚时，埋深应按风化层的风

15、化程度、冲刷程度及相应的允许承载力来确定；当岩层表面斜倾时，应避免将同一基础的一部分置于岩层，另一部分置于非岩层上，以防止结构物由于不均匀沉降而倾斜或破裂。对于大桥的基础，当冲刷较严重时，除应清除风化层外，尚应视基岩强度将基础嵌入一定深度或采用其他锚固措施，使基础与基岩连成整体。 (2)非岩石地基。对均质土层，基础埋深可按荷载大小和地基土的承载力来确定，当多层交错时，为避免不均匀沉降，各基础应放在相同的持力层上。 2河流冲刷深度 (1)小桥涵基础。无冲刷时，基础埋深应在地面或河床底以下(岩石地基除外)至少1m；有冲刷时埋深应在局部冲刷线以下不少于lm；如河床上有铺砌层时，埋深宜在铺砌层顶面以下

16、至少1m。 (2)大、中桥基础。有冲刷时，其埋深应按公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)中表选用。（五）桥面纵坡的确定桥面设置纵坡首先有利于排水，同时，在平原地区，还可以在满足桥下通航净空要求的前提下降低墩台标高，减少桥头引道土方量，从而节省工程费用。桥面的纵坡，一般都做成双向纵坡，在桥中心设置竖曲线，纵坡一般不超过3为宜。桥梁当受到两岸地形限制时，允许修建坡桥，但大、中桥和城市桥梁桥面纵坡不宜大于4，位于市镇混合交通繁忙处桥面纵坡不得大于3。横截面布置横截面设计主要包括桥面布置和上部承重结构(如梁式桥中的主梁，拱桥中的主拱圈)的横截面设计。（一）桥面布置 桥面的宽度取决于桥上交通

17、的需要，在公路工程技术标准(JTGB01-2003)表-1中，给出了不同公路等级的行车道净宽标准，一般在毕业设计资料里作为设计要求已经给出。 在可能条件下，在高速公路、一级公路上，一般以建上、下行两座独立桥梁为宜。城市交通的公路桥桥面宽度应考虑到城市交通工程规划要求予以适当加宽。 桥上人行道与行车道的设置，应根据需要而定，并与前后线路布置配合。自行车道与行车道之间，必要时应设适当的分隔设施。(二)横截面设计 1设计原则 桥跨结构横截面采用什么形式主要与结构体系、跨长、荷载等级、施工方法等因素有关。在某些特定条件下，如城市桥梁，还要满足美观要求。 (1)结构体系。不同的体系，其受力特点也各不相同

18、。如梁式桥的主梁是以它的抗弯能力承受荷载的，同时也要保证它的抗剪(或主拉应力)。因此对梁式桥截面的基本要求是用最经济的面积提供最大的抗弯惯矩；即用最小的自重提供最大的承载能力。对于简支体系，它只产生单向正弯矩，在钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁中，受拉区主要是钢筋和预应力筋起作用，因此混凝土面积可以减小到只需符合规范的构造要求，对钢筋和预应力筋能起保护作用即可，但受压区应保证有足够的承压面积；所以简支体系一般跨径在30m以上的大多做成T-梁，30m以下的为施工方便，大多采用板式截面。10m左右的小桥可采用整体浇筑的钢筋混凝土实体板式截面。在连续体系和悬臂体系中，由于有正负弯矩区，因此选择截面时要

19、考虑这一因素。跨度不大的钢筋混凝土连续或悬臂梁桥，如采用T型截面，则应对支点附近截面的腹板加宽，或局部增加底板，以提高截面抗压和抗剪能力。当跨径超过5060m时，可做成预应力桥，截面可采用箱形。这样不仅保证了正负弯矩区的受力，也保证了施工阶段的强度和稳定性。拱桥的主拱圈是以受压为主的压弯构件，其截面不仅要能够提供抗弯惯矩，而且应提供足够的承压面积。除采用满堂支架施工的拱桥外，在体系转换的各施工阶段截面要承受较大弯矩，这些弯矩对拱圈截面的设计往往起控制作用。但一旦拱圈合拢，推力起作用后，截面上会产生强大的轴力，对改善截面的受力是很有利的。 (2)跨长因素。跨度小的桥梁(520m)，其截面设计主要

20、考虑要形状简单，施工方便，因此板式截面用得较多。但随着跨长的增大，自重内力所占的比重迅速加大，因此希望截面的尺寸尽量小，材料尽量采用轻质高强。但跨长越大要求截面的抗力也越大，这是一对矛盾。中等跨度的桥梁(2040m)，采用肋式截面的较多，如T型，I型，冒型等，大跨度桥梁一般都采用箱形截面。近年来，在中等跨度以上的拱桥设计中采用钢管混凝土截面的也不少，其截面形状有圆形的，椭圆形的，哑铃形的，还有把钢管做成劲性骨架，外包混凝土的等。由于钢管混凝土施工方便，受力合理，因此得到迅速推广。(3)施工因素。桥梁的施工方法很多，有整孔安装、支架施工、缆索吊装、顶推法、劲性骨架施工、悬臂施工等。不同的施工方法

21、，截面的受力也不同，因此设计的要求也不相同。如整孔安装和支架施工，没有复杂的体系转换，基本上是一次落架的受力状态，而且采用这些施工方法的桥梁，一般跨度不大，因此大多采用经济，施工方便的板式截面。中等跨度以上的梁式桥绝大多数设计成连续体系或悬臂体系，采用悬臂施工方法。为保证施工中的强度和稳定性，横截面基本采用箱梁。在顶推施工中，每个截面都要经受正负弯矩的作用，箱形截面也是它的首选方案。在拱桥施工中，无支架和少支架施工方法采用较多，首先要将拱圈合拢，然后再施工拱上建筑和桥面系。因此采用肋式截面、箱形截面和钢管混凝土组成的各种形状的截面的较多，便于吊装合拢。当采用劲性骨架施工时，由钢管和外包混凝土组

22、成的箱形截面无疑是一种优选方案。 2截面形式 梁式桥的横截面有板式，肋式和箱式等几种形式。拱桥的横截面形式可视上承式、中承式和下承式选用，上承式拱桥主要采用板式，肋式和箱式截面，中等跨度以上的拱桥一般采用无支架、少支架施工方法施工。为便于吊装，合拢，采用钢筋混凝土肋拱和箱形拱的较多。中承式和下承式拱桥则采用矩形，I字形，箱形等肋式截面。近年来钢管混凝土在拱桥中的使用也越来越普遍，其截面形式有圆形，椭圆形，哑铃形。 平面设计大、中桥梁的线型，一般为直线，当桥面受到两岸地形限制时，允许修建曲线桥。也允许修建斜桥，其斜度一般不大于45°，通航河流上不宜大于5°桥墩沿水流方向的轴线

23、与通航水位的主流方向交角)。小桥涵的线型及其与公路的衔接，可按路线的要求布置。初拟方案根据以上的布置和设计原则可以根据自己的设计条件着手方案的初拟工作。初拟方案时，思路要宽，只要满足孔径要求，暂不管经济、美观与否，都先提出来，但结构体系和地质地形条件要相符。如地质条件差时不宜采用拱式体系和超静定体系，以免产生过大的附加力，如要做拱式体系，可设计成无推力的梁、拱组合体系，在宽浅河床上采用多跨梁式平桥是经济、合理的，在跨越深谷，或水深较深，地质条件较好的桥位，采用拱式体系既能与周围环境很好协调，又可达到经济合理的要求等。在此阶段一般要求提出45个方案。 初拟方案不要求严格按比例尺画，即在跨度、建筑

24、高度、矢跨比等方面大体上按照比例即可。为了便于比较，每个图式都要徒手画在同样大小的桥址横断面上。为此，可用厘米纸，先画一个桥址断面图，然后复以透明纸随手勾出草图方案即可。如系跨河桥，则要在河床断面图上画出常水位、设计洪水位、通航水位与线路设计标高；如系跨线桥，则应画出桥下净空的范围。考虑方案时，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔或引桥。桥长不大时，往往不将正桥和引桥分别考虑，而是统筹全长来设计。2.2 桥梁结构设计方案比选初拟方案完成后，通过初步分析，将其中明显竞争性不大的体系删去，提出23个个有特色的体系作进一步分析评比，这23个比选方案应力求受力合理，施工可行。然后按以下比选标准选出最佳推荐方

25、案。比选标准主要依据安全、功能、经济与美观。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。（一）安全 安全标准可从行车安全、通航安全、基础地质条件的安全与施工安全等几方面考虑。行车安全主要通过桥面设施的布置来实现。如根据公路等级和车流具体情况决定是否需设置中央分隔带、分车带或护栏以保证行车安全。通航安全虽然有通航净空保证，但应注意是否有拖船组成的船队通过，另外桥下水流方向是否与桥梁垂直，如遇到这些情况均应适当加大桥梁跨径。基础的安全一方面应该满足规范中规定的基础埋深与河流的冲刷深度和冰冻深度的关系，另一方面应检查基础附近是否有裂缝、断层、溶洞等不良地质现象存在，由此检查桥梁分孔是

26、否合理。施工期间结构的安全也是应考虑的重要因素，如果设计要求编制施工组织计划，则要注意洪水和飓风对桥梁施工的不利影响，一般要求在洪水来临之前桥墩的施工面要超出设计洪水位。（二）功能 桥梁的功能无非是两方面：一是跨越障碍(河流、山谷或线路)，二是承受荷载。在具备这两种功能的23个比选方案中，应选择传力路线直接、简捷的结构形式，以保证结构受力的合理性。此外，还应考虑非正常运营条件下(如地震、风载)能保证结构功能的实施。如在地震区修建桥梁要考虑抗震性能好的桥型。梁式体系比拱式体系好，无铰拱比有铰拱好，整体式的比组合式的好，扩大基础比桩基础好，低桩比高桩好等。同时方案中需要考虑军事或自然因素破坏后的修

27、复难易。军事抢修关系战争胜负，自然灾害修复关系人民的生命财产。一般来说，梁式体系较拱式体系容易修复。从这一意义上讲，小跨能满足功能要求的就不做大跨；能用标准设计或通用设计的宜优先考虑。（三）经济 评价一座桥的经济性可从以下几个方面进行：造价、工期及养护维修。 1. 造价 它包括材料费、人工费、机具设备费。 材料费的估价由于目前缺乏经济指标的资料，而且各地区计算方法又不一致，暂按材料用量来衡量。估算材料用量的方法有： 1) 采用标准设计与通用设计时，可按所附材料表查用。 2) 参考同类体系、同荷载标准、相近跨度的已建桥梁的工程数量。如每平方米的材料用量等。可参考有关桥梁设计总结资料求得；如缺乏这

28、类统计数字时，可参考结构设计图纸的主要尺寸进行估算。 3) 根据教材或参考书中提出的构造尺寸以及经验尺寸，定出总体设计的轮廓尺寸，然后对主要结构的少数控制截面进行粗略的验算。验算时可仅按主力组合进行。 在材料用量比较中，主要考虑钢材、混凝土(水泥)、木材的用量。按照我国目前情况，需多注意节约钢材与木材，当设计有特殊要求或为了满足教学要求时，也允许采用钢桥。每个方案都要求给出材料指标，即每平方米桥面上部结构和下部结构的混凝土，高强钢丝(钢绞线)和普通钢筋的用量，以作经济比较。 (2)人工费和机具设备费的标准各地区有很大差别，可根据概预算定额标准进行估算。 2. 工期 一座桥梁建设工期的长短与造价

29、有很大的关系，桥梁作为线路的一部分，应该要求做到“线路修到那里，桥也通到那里”，以保证机具、材料、人员的输送，而且线路早日交付运营，可以使国民经济早一天获益，否则损失就很难估算。影响工期的因素很多，在建桥资金有保障的前提下，有基础工程量的大小、结构形式、施工方法等。尤其是基础工程，因此，在地质条件复杂，河水较深的桥位可适当加大跨径，以减少基础施工的难度。另外，选择的桥型可优先考虑工厂化，预制装配程度高的；上下部结构可平行施工的方案。 上、下部结构类型多的桥梁，要求特种机具设备的或新体系的工期也长；非就地取材的桥型，不仅造价高，而且工期长；采用脚手架施工的工期长，而且有水毁之虞，都需一一加以考虑

30、。 3. 养护与维修 在桥梁规定使用期限内经常维修费用的多少需要考虑，混凝土桥的养护和维修费用比钢桥要低得多，当遭受军事或自然因素破坏后的修复，梁式桥比拱桥方便。 （四）美观 我国基本建设是遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则。因为一座桥梁往往是一个城市的标志，一个城市的骄傲。国外桥梁设计现已对美观提到重要的地位，认为是反映人类文化成就的组成部分，并给人以精神上的陶冶和享受。设计时应考虑结构的造型与当地地形、景物的协调，桥梁轮廓尺寸应比例匀称，各部结构要协调平衡，如梁式桥应避免头重脚轻的肥梁瘦柱外形：桁架桥要求腹杆方向变化少、避免重复交叉；拱桥拱上建筑的跨中高度与墩台上的高度比例不能相差

31、悬殊；中承式拱应注意桥面上下部分的比例协调，黄金分割是建筑中常用的确定比例的规则；风景区跨谷桥的桥墩，由中孔至两侧边孔的距离以递减收小较为美观；跨线立交桥，主梁或上部结构与桥墩以纤细为美，切忌桥台侧墙长大，既耗费圬工，有碍观瞻，又妨碍视线，影响车速，这在高速公路中更显得必要；桥墩外形亦可作多种变化；风景区的桥梁外表，必要时也可着色美化。 除了以上四方面主要的比选标准，施工设备和施工能力也是必需考虑的一个方面。每一个比选方案都应初步考虑采用什么施工方法，根据所给的施工设备和现场条件制订施工方案。从经济、工期等方面比较各个方案的可选性。以上各点仅提供了评比方案应该考虑的主要方面，供启发思考。必需注

32、意，以上各点既有联系，也有矛盾，而且各方案本身具有自己的特点。方案的选定关系到造价的高低、工期快慢与施工质量，是桥梁设计中的重要阶段。在此，只能根据毕业设计任务书提供的资料，抓住主要矛盾，进行分析评比，提出自己的评比结论，征得指导教师同意后，提出推荐方案，进入结构设计。应该指出的是，学生在毕业设计阶段主要是学习，而且时间和个人的能力有限，因此最后所选的推荐方案不宜选择结构复杂或跨径太大的桥型。2.3结构设计的内容、方法和步骤结构设计应包括上部结构设计和下部结构设计两大部分。上部结构设计的主要内容有：截面尺寸的拟定，内力计算(包括恒载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合。内力包络图的绘制)，

33、配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载能力极限状态强度验算，刚度验算，有的桥型如拱桥的主拱圈，斜拉桥的主塔等还需进行稳定性验算。下部结构设计的主要内容有：桥墩、桥台及其基础的设计计算。最后是结构总体施工方案说明。 上部结构设计（一）截面尺寸的拟定 在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸(如梁高，翼缘宽度等)，其余的细部尺寸(如箱梁的顶板厚度、底板厚度、腹板厚度、加腋尺寸等)尚未最后决定。细部尺寸的确定可参考已建成的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计。设计时要考虑以下几方面因素： 1.受力。如：在梁式体系中截面主要受弯，其上下缘承受拉

34、、压力而腹板承受剪力。 因此顶板和底板的厚度应由拉、压应力控制，腹板厚度由剪应力控制。T梁的翼缘板和箱梁的顶板除了作为主梁的一部分承受纵向弯矩外，还起桥面板的作用，承受横向弯矩，这部分尺寸必需先定下来，以免到最后加大返工工作量。因此，在梁式体系中计算内容的第一部分，就是桥面板的计算。拱式体系的主拱圈主要承压，因此其截面一般是对称的。截面尺寸除了要满足压应力的要求外，还应具有一定的抗弯能力。无铰拱桥是三次超静定结构，拱圈高度定得高，虽然能增大截面的抗弯能力，但超静定次内力也相应增大，不一定有利，所以要兼顾各方面因素后选定。 2.构造。有时截面尺寸不是受力控制而是构造控制。如钢筋混凝土梁的受拉区，

35、混凝土不受力，仅起保护钢筋的作用，此时构件的尺寸在混凝土满足规范要求的保护层厚度的前提下尽量取小值，以减小构件自重；预应力混凝土简支T梁或箱梁的顶、底板，腹板厚度除了应满足受力要求外还应考虑预应力管道的布置要求，采用什么预应力体系，管道外径尺寸多大，如果需要多排或多列布置则考虑排、列间距后再加上外面普通钢筋和混凝土保护层即为构造要求的板厚，在预应力筋锚固截面还需考虑锚垫板的尺寸大小及锚头所占的最小尺寸等。 3.施工。不同的施工方法对截面尺寸的要求也不相同。如采用整体浇筑施工法，则要求一定的构造厚度，以适应混凝土的浇捣，而采用滑模施工法的构件尺寸在满足结构受力和管道钢筋布置的条件下有可能进一步减

36、少。（二）内力计算内力计算包括恒载内力和活载内力计算，如果是超静定结构则还应计算由于温度变化，混凝土收缩、徐变，墩台不均匀沉降等引起的次内力，如果是超静定预应力混凝土结构则应计算张拉预应力引起的预应力二次矩等。 1恒载内力计算 恒载内力包括自重内力和后期恒载内力(如桥面铺装、人行道、防撞栏杆、灯柱等)两部分。其中自重内力和结构的施工方法有密切关系。如果结构采用分阶段施工，体系不断转换，则截面的恒载内力应是各施工阶段内力叠加的结果。在初步设计时，自重内力的计算有二种方法：采用一次落架法计算，然后和活载内力、附加内力组合后绘制内力包络图，作为配筋设计的依据。但是如果采用悬臂施工法施工时，实际内力包

37、络图在支点和跨中与一次落架的内力包络图相比有较大差别，前者的支点负弯矩较后者的大，而跨中正弯矩却小得多。使得用一次落架法叠加的内力包络图配出的预应力筋束数在支点处显得不足，而在跨中处偏多。此时可用乘系数的方法来减小这些差别，如支点负弯矩乘以1.1的系数，跨中：正弯矩乘以0.50.6的系数。如此配出的束数是否恰当，可在施工阶段验算时进行调整。按施工程序进行计算，但此时不考虑预应力(也无法考虑)和徐变的影响，施工荷载可用集中力近似代替。这样计算的自重内力与实际受力情况比较符合。 2活载内力计算 活载内力可按下式计算： （1） 式中：为冲击系数；为车道折减系数；为横向分布系数；为车辆轴重；为内力影响

38、线坐标。和可据结构形式、跨长、车道数查规范计算，内力影响线坐标可用计算，这里主要说明横向分布系数计算中的一些问题。 （1）各种计算方法的适用对象。在桥梁工程课程中介绍过好几种求荷载横向分布系数的方法，有刚性横梁法、刚接梁法、铰接梁法、G-M法。对于不同的上部结构和横截面形式；可采用不同的方法进行计算。 例如：对于宽跨比0.5，并具有可靠横向联结的梁系结构可采用刚性横梁法；对于采用刚性联结的多个单箱截面，可采用刚接梁法；对于刚性联结的二个单箱单室截面或单箱多室截面，可采用杠杆法或刚接梁法；对于铰接空心板桥可采用铰接梁法；对于密排梁系，尤其是宽桥，G-M法是一种比较合适的计算方法。在拱式体系中，对

39、于双肋式下承式或中承式拱桥，系杆拱桥一般采用杠杆法，多肋的上承式拱桥一般采用刚性横梁法。支点截面的荷载横向分布系数都是采用杠杆法。 (2)非简支体系荷载横向分布系数的计算。上述方法的荷载横向分布系数都是在简支梁桥的跨中截面上推导出来的，即得到的是跨中截面的荷载横向分布系数。计算弯矩时其他截面(除支点截面)只是借用了此值：计算剪力时，支点截面上采用的是杠杆法，从支点截面到第一片横梁(或14跨)直线变化。当设计采用的是悬臂梁或连续梁体系，通常的做法是：借用简支梁的值；参考桥梁工程教材中介绍的方法进行修正；采用空间程序计算内力影响面，在影响面上加载。由于活载内力在全部结构内力中占的比例不大，尤其跨度

40、大时活载内力所占比例更小，因此，活载横向分布系数有些差别，对整个结构的受力影响不大，故一般采用第一种方法。 3附加内力计算 附加内力是指风力或离心力等某些可变荷载引起的内力。 4结构次内力计算 在超静定结构中，温度变化，混凝土收缩、徐变，预应力张拉，墩台的不均匀沉降和位移都会产生次内力，这些次内力虽然都可用计算机进行计算，但学生在运用程序时应掌握这些计算的基本概念以及注意参数的取用，能定性的判断计算结果的正确性。（三）内力组合设计应按持久状况承载能力极限状态和正常使用极限状态两种组合进行。持久状况承载能力极限状态计算应按要求，对构件进行承载力及稳定计算，必要时尚应进行结构的倾覆和滑移的验算。在

41、进行承载能力极限状态计算时，使用（或荷载）的效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）应采用其组合设计值，结构材料性能采用其强度设计值。持久状况正常使用极限状态计算，采用使用（或荷载）的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过规范限值。在上述各种组合中，汽车荷载效应可不计冲击系数。在预应力混凝土构件中，预应力作为荷载考虑，荷载分项系数为1.0，对连续梁等超静定结构，尚应计入由预应力、温度作用等引起的次效应。（四）绘制内力包络图 在内力组合的基础上就可以绘制包络图了。包络图有弯矩包络图和剪力包络图，它们是配筋设计的依据。

42、当同一截面有多片主梁时，可选用各片梁的最大值。由于计算了两种极限状态的内力组合值，因此弯矩和剪力各个包络图。(五) 配筋设计截面的配筋设计可根据结构设计原理教材中提供的公式进行，同一截面的预应力筋（或钢筋）可按正常使用极限状态和承载能力极限状态的最大组合内力配置，然后取其大值。在预应力结构中为了防止预留管道在施工中堵塞，设计时应多留34个孔道。在正负弯矩区，如果需要调整束数，则当截面承受负弯矩时，截面下部需多配n束，则上部也要相应地增加n束才能满足0的条件。同理，在承受正弯矩时，截面上部需多配n束，则下部也应相应多配n束。(六)施工验算 施工验算是按照施工步骤，把荷载效应逐阶段进行叠加，每一阶

43、段的计算荷载包括节段自重，施工荷载（施工机具、施工人员、模板等）和预应力。如果用程序进行验算，则应确定每一阶段的计算图式，把荷载全部作用到正确位置进行计算。在验算构件吊装阶段的应力时应乘以动力系数。(七)应力验算 应力验算主要指正常使用阶段的应力计算。对于钢筋混凝土结构主要进行变形和裂缝宽度的验算；预应力混凝土结构主要验算在使用荷载和预加力作用下，混凝土和预应力钢筋的应力，变形及B类构件裂缝宽度，值得注意的是，在进行变形计算时，不论构件处在开裂或不开裂状态，都假定是理想的弹性体，只是构件的刚度要进行折减。(八)强度验算弯起钢筋的抗剪承载能力（kN）：斜截面抗剪强度验算公式（KN）: 下部结构设

44、计下部结构包括桥墩、桥台和基础。它们的设计与上部结构设计一样也由类型选择、尺寸拟定、内力计算、强度验算、稳定性验算及抗震验算等几部分组成，对于钢筋混凝土和预应力混凝土墩台还应进行配筋设计。由于不同类型的墩台其计算项目和计算方法也不相同，因此这部分内容可参考公路桥涵设计手册墩台与基础第二、三章中的设计与计算部分。施工方法设计正规的施工设计应包括施工程序设计、施工设备的设计、施工组织设计、绘制施工进度表、场地布置及综合概预算。由于毕业设计时间限制，只要求做施工方法设计并绘制施工流程图。这里所指的施工方法应包括上、下部结构。施工方法在拟定方案时就已选定了，因为结构的自重内力的计算和施工方法有密切关系

45、。在选择施工方法时要考虑工期、造价的因素，在场地条件许可或桥址离预制场近的条件下优先考虑预制装配方案，为抢工期，尽量考虑上、下部同时施工的方案。基础和墩台施工应安排在枯水期，在洪水到来以前最好把桥墩抢出设计洪水位。施工设备的选择，尽可能采用一机多用，利用率要高。一座桥的施工，不宜采用多种施工方法，这样会增加机具设备费用，加大造价。这些仅是选择的原则，在具体设计时不可能做到尽善尽美，只能抓住主要矛盾。2.4工程施工图的绘制工程设计图的内容桥梁结构设计图是设计工程师们根据有关设计文件的要求及相关设计资料(如建桥点的道路状况、交通量、地质、地理、水文等条件)，以桥梁规范为依据，结合长年积累的设计经验

46、，进行系统细致地规划、分析，设计绘制而成的，图纸反映了设计者的设计构思和设计意图。 概括地说“桥梁结构设计图是桥梁工程中所用的一种按照一定原则绘制而成的能够十分准确表达桥梁结构的外形轮廓、大小尺寸、结构构造和所选材料的图样”。 桥梁工程设计图包括桥梁基础；下部结构的承台、桥墩、桥台；上部结构主梁、栏杆、分隔带、伸缩缝等；桥头引道工程；附属设施；以及说明结构概貌、施工方法等特征的设计说明书。桥梁施工人员依据设计图纸和施工规范，将设计人员的设计意图正确地在现实中加以反映。所以，正确地绘制工程设计图纸是非常重要的。毕业设计绘制施工图的目的，就是让学生了解桥梁工程施工图的内容，学会施工图的绘制方法及如

47、何利用图纸表现工程设计意图。设计图的绘制1图纸标准图纸的规格即图纸幅面的大小尺寸有全国统一的标准，该标准规定：图纸幅面的基本尺寸为五种，代号分别为A0、A1、A2、A3、A4。为适应建筑物的具体情况，该标准又规定了图纸的长边可以加长，图幅尺寸及加长规定见表2-1，表2-2表2-1 图幅尺寸（mm）基本幅面代号A0A1A2A3A4B×1841×1189594×841420×594297×420297×210C105a25表2-2 图纸长边加长尺寸（mm）幅面代号长边尺寸长边加长后尺寸A011891338 1487 1635 1784 2

48、081 2230 2387A1841051 1261 1472 1682 1892 2102A2594743 892 1041 1189 1338 1487 1635 1784 1932 2081A3420631 841 1051 1261 1472 1682 1892图纸中的图标是说明设计单位、设计人员、图名、图纸编号、设计日期、图纸比例等的表格。2. 图线型式及用途在设计图中，为了表达不同的意思，并达到图形的主次分明，必须采用不同的线型和不同宽度的图线来表达。线型分为实线、虚线、点划线、折断线、波浪线等。线的宽度用B作单位，其值按国家标准以表2-3取用。表2-3 线宽表线宽比线 宽 (mm

49、)B2.01.41.00.70.50.350.5b1.00.70.50.350.250.180.35b0.70.50.350.250.18施工图的编排顺序和表现意图一套桥梁施工图按其结构的复杂程度不同，可以由几张图甚至上百张图纸组成，为清晰地表达结构图的层次，设计人员往往按照图纸内容的主次关系系统地编排图纸顺序，一般遵循的原则为：基本图在前，详图在后：总图在前，局部图在后；主要部分在前，次要部分在后；布置图在前，构件图在后。桥梁结构施工图一般常用的排列顺序是：图纸目录，设计总说明，总平面图，结构总体布置图，基础图，承台图，桥墩、桥台图，上部承重结构图，桥面系图，附属构件图。毕业设计阶段施工图的

50、组成和内容：结构总体布置图表明桥梁结构的总体概貌。基础立面布置图反映基础底部与持力层的相对位置关系。基础构造配筋图反映基础的具体构造布置和配筋情况。桥墩构造配筋图反映桥墩的具体构造布置和配筋情况以及桥墩与上部结构支承(支座)的相互关系。桥台构造配筋图反映桥墩的具体构造布置和配筋情况以及桥台与上部结构、引道的相互关系。主梁构造图反映上部承重结构的构造布置及与施工方法有关的设计细节。主梁普通钢筋配筋图根据主梁构造图及结构受力情况配置的钢筋。主梁预应力钢束布置图反映预应力钢束的布置情况。施工顺序图反映结构的整个施工过程。第三章 方案比选3.1设计方案第一方案：装配式预应力混凝土简支板梁桥（1）孔径布

51、置：10m，全长10米,宽12.50m。由于为简支板梁桥，每跨之间还留有5厘米的伸缩缝。桥面设有1.5的横坡，其中间标高高于外侧标高。（2）主梁结构构造：全桥采用等截面箱梁组合梁。每跨设有9片板梁，全桥共计9片板梁。桥面设有1.5的横坡，2%的纵坡,其中间标高高于外侧标高。（3）下部构造：采用三圆柱式桥墩；扩大基础。桥台采用U型桥台。（4）施工方案：全桥采用装配式施工方法。 装配式空心板梁桥的发展：简支板形截面梁以其优良的力学特性具有较大的刚度和结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。简支板梁桥是和

52、简支T梁同时发展起来的斜面形式。 第二方案：装配式预应力混凝土简支T梁（1） 孔径布置：10m，全长10米，宽12.50m。由于为简支T梁桥，每跨之间还留有4厘米的伸缩缝。桥面设有1.5的横坡，2%的纵坡。其中间标高高于外侧标高。（2） 主梁结构构造：全桥采用等跨等截面T型梁，主梁间距2.20m。预制T梁宽为1.8m，现浇湿接缝0.50m，预制梁间的翼板和横隔板待T梁架设后再现浇，以加强横断面的整体性。中心梁高2.30m，肋厚0.20m，马蹄宽0.40m，高0.40m，T梁翼缘端部厚0.18m，翼缘根部厚0.30m。横隔板间距为6.5米。单跨设有8片T梁，全桥共计8片T梁。桥面设有1.5的横坡

53、，2%的纵坡。其中间标高高于外侧标高。（3） 下部构造：采用三圆柱式桥墩；扩大基础。桥台采用T梁桥墩。（4） 施工方案：全桥采用装配式施工方法。装配式预应力混凝土简支T梁：预应力混凝土T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。 80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到5

54、0m跨径，大多都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。目前的预应力混凝土T形梁采用预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建议预制时在台座上设反拱

55、，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/22/3。第三方案：变截面预应力混凝土连续梁桥（1） 孔径布置：10m,全长10m，宽12.50m.桥面设有1.5的横坡，2%的纵坡，其中间标高高于外侧标高。（2） 主梁结构构造：上部结构为变截面箱梁。采用双幅分离的的单箱双室形式。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。（具体尺寸拟定见图3/2）（3） 下部构造：上、下行桥的桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为圆端形实体墩。（4） 施工方案：全桥采用悬臂节段浇筑施工法。变截面预应力混凝土连续刚构桥发展概况：连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。我国公路系统从80年中期开始设计、建造连续刚构桥，至今方兴未艾。连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系。一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以