简支T梁35m毕业设计计算书完整版

1、XXXX大学本科毕业设计摘 要本次设计的是倒水河大桥35m后张法预应力混凝土简支T梁桥施工图设计。根据相关技术规范要求，通过设计任务书、开题报告给出的基本数据，设计上部构造形式、横截面相应宽模度、预置高度、边梁悬臂长度、截面尺寸、绘制施工图等。本设计采用的是后张法预应力混凝土的简支T型梁桥，35mT梁的计算跨径是34.0m，梁长34.96m，主梁为变截面T型梁。路基全宽26m，半幅桥梁宽12.5m，两侧采用刚性护栏宽度各0.5m，不设人行道；桥面铺装采用5cm沥青混凝土10cm水泥混凝土；车道数为双向4车道；汽车荷载是公路级。上部构造形式采用5梁式；梁宽模数为B=2.5m，T梁预制高度为2.0

2、m。具体包括以下几个部分：桥型方案比选，桥型布置，结构各部分尺寸拟定；选取计算结构简图；恒载内力计算；活载内力计算；荷载组合；预应力钢束的估算及其布置；配筋计算；预应力损失计算；截面强度验算；截面应力及变形验算；行车道板的计算；下部结构计算；绘制施工图。使用的工具有：“Auto CAD”绘图软件、“MathType”数学公式编辑器、“桥梁博士”计算软件。关键词： 后张法； 预应力混凝土； 内力计算AbstractThe design of a bridge in Daoshuihe 35m post-tensioned prestressed concrete simply supported

3、 T beam bridge structure construction drawing design. According to the relevant technical specifications, through the design plan, opening report gives the basic data, design the form of superstructure, the corresponding cross-section width of Modular, preset height, beam, cantilever length, section

4、 size, construction drawing etc. This design uses a post-tensioned priestesss concrete simply supported T-beam bridge, 35mT calculations span beam is 34.0m, beam length 34.96m, the main beam for the variable cross-section T-beam. Sub grade full width 26m, half of the bridge width 12.5m, on both side

5、s of the width of the rigid barrier 0.5m, with no sidewalks; asphalt concrete pavement 5cm by 10cm cement concrete; Drive number of two-way 4 Drive; car load highway - level. Superstructure forms a 5 beam; beam width modulus B = 2.5m, T precast beam height 2.0m. Specifically include the following co

6、mponents: Bridge scheme selection ，bridge layout, structural dimensions of various parts of the development; select the calculation structure diagram; dead load of the internal force calculation; Live Load calculation; load combination; prestressed steel beam and the layout of the estimation; reinfo

7、rcement calculation; prestress loss calculation; strength calculation section; section stress and deformation of checking; lane board calculations；construction drawing. Use the tools: "Auto CAD" drawing software, "MathType" mathematical formula editor, "Bridge Doctor" c

8、alculation software.Key Words： Post-tensioned; Priestesses concrete; Internal force calculation目 录绪论11设计依据及标准21.1 设计依据、规范及技术指标21.1.1设计依据21.1.2设计规范21.2 主要使用材料22 水文计算32.1 设计流量Qs及河床断面平均流速v均计算32.2 确定桥孔长度52.3 确定桥面最低标高62.4绘制通航界限图82.5 冲刷计算93 倒水河大桥设计方案比选113.1 编制设计方案的主要原则113.2初步拟定比较方案113.3 技术经济比较和最终方案确定154 上

9、部结构计算设计资料174.1 桥梁跨径及桥宽174.2 设计作用174.3 材料及施工工艺174.4 基本计算数据175 上部结构横截面布置185.1 主梁间距与主梁片数185.2 主梁跨中截面主要尺寸拟定196 主梁作用效应计算226.1 永久作用集度计算226.2 恒载作用效应236.3 活载内力计算246.4 计算可变作用效应287 预应力钢束的估算及其布置317.1 跨中截面钢束的估算和确定317.2 预应力钢束布置338 主梁截面几何特性计算418.1 受压翼缘有效宽度bf,的计算418.2 截面几何特征值的计算419 持久状况截面承载能力极限状态计算439.1 正截面承载力计算43

10、9.2斜截面承载力计算4610 钢束预应力损失计算5110.1预应力钢束张拉（锚下）控制应力5110.2 钢束应力损失5111 应力验算6011.1 短暂状况的正应力验算6011.2 持久状况的正应力验算6211.2.1 持久状况下跨中截面混凝土正应力验算6211.2.2 持久状况下预应力钢筋的应力验算6311.2.3 持久状况下的混凝土主应力验算6412 抗裂性验算6812.1 作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算6812.2 作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算6913 主梁变形（挠度）计算7013.1 可变荷载引起的主梁挠度7113.2 长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度7213

11、.3 预加力引起的上拱度计算7213.4 预拱度的设置7314 锚固区局部承压计算7314.1 局部承压区尺寸要求7314.2 局部承压力计算7415 横隔梁计算7515.1 横隔梁上的可变作用计算7515.2 跨中横隔梁的作用效应影响线7615.3 横隔梁截面作用效应计算7815.4 横隔梁截面作用效应组合7815.5 横隔梁截面配筋计算7816 行车道板计算8016.1 悬臂板荷载效应计算8016.2 连续板荷载效应计算8116.3截面设计、配筋与强度验算8717 下部结构计算8817.1 下部结构设计资料8817.2 盖梁计算8917.3 桥梁墩柱计算9717.4 钻孔灌注桩计算102结

12、束语111参考文献112致谢114120绪 论几十年来，新中国桥梁建设取得了突飞猛进的发展，公路铁路两用桥向着跨径不断增大、桥型不断丰富、结构不断轻型化和预应力应用更加丰富和灵活方向发展。钢筋混凝土简支梁桥是目前公路上应用最广泛的一种桥型，施工方法有预制装配和现浇两种，这种桥型的结构简单，施工方便，简支梁对地基承载力要求也不高，其常用跨径在25m以下，当跨径大于30m时，需采用预应力混凝土简支梁桥，预应力混凝土简支梁桥与钢筋混凝土简支梁桥相比，不仅具有能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好以及美观等许多优点，更兼有降低梁高和跨越能力大的长处，特别是预应力技术的采用，为现代装配式结

13、构提供了最有效的接头和拼装手段，使建桥技术和运营质量均产生了较大的飞跃。它不仅允许出现拉应力，而且允许在极端荷载时出现开裂。其优点是，可以避免全预应力时易出现的沿钢束纵向开裂及拱度过大；刚度较全预应力为小，有利于抗震；并可充分利用钢筋骨架，减少钢束，节省用钢量。目前，预应力混凝土简支梁桥的跨径已达到50-70m。而装配式简支T形梁桥是使用最为普遍的结构形式，其具有建桥速度快、工期短、模板支架少、制造简单、整体性好、接头方便等优点而应用广泛。本次毕业设计的题目是倒水河大桥施工图设计，综合各方面因素，最终决定采用35m简支T梁桥作为本次设计的设计方案。本次设计主要采用手算的方法进行桥梁设计和计算，

14、Auto CAD绘制主要施工图，掌握桥梁设计和计算的基本方法，熟悉桥梁设计和计算的基本流程。通过独立地完成一座桥梁的设计任务，使自己基本上掌握桥梁设计的全过程，学会搜集资料、考虑问题、分析问题和解决问题的方法，进一步巩固已学的水力学与桥涵水文、基础工程、结构设计原理、桥梁工程等课程，并能查阅资料，熟悉、理解和应用公路工程技术标准和桥涵设计规范，为今后的工作学习打下扎实的基础。1 设计依据及标准1.1 设计依据、规范及技术指标1.1.1设计依据 （1）桥面宽度布置：双幅分离式12.5m（11.50m+2×0.5m）+1m（中央分隔带）+12.5m（11.50m+2×0.5m）

15、（2）设计荷载：公路-I级，设计时速：100公里/小时；（3）桥面纵坡：不大于3%；（4）设计洪水频率：1/300；（5）设计温度：标准温度20，体系温变±16，梁上下缘温差6；（6）通航标准：洪排河级；（7）地质质料见桥址纵断面剖面图。1.1.2设计规范 （1）中华人民共和国交通部部标准公路工程技术标准 (JTG B01-2003)；（2）中华人民共和国交通部部标准公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89)；（3）中华人民共和国交通部部标准公路桥涵设计通用规范(JTG D60- 2004)；（4）中华人民共和国交通部部标准公路圬工桥涵设计规范 (JTG D061-2005)；（5

16、）中华人民共和国交通部部标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。（6）中华人民共和国交通部部标准公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)。1.2 主要使用材料（1）混凝土后张预应力 T 梁及现浇接头采用 C50 混凝土；现浇混凝土铺装层采用添加聚丙烯纤维的 C50 防水混凝土；盖梁、台帽、柱式台背墙、墩台柱及桥头搭板均采用 C30 混凝土。（2）钢筋普通钢筋带肋钢筋应符合GB1499-1998钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的规定，光圆钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋的规定GB13013-1991的规定。直径大于和等于12mm及锚下支承垫板后的10mm螺旋筋采用HRB335钢筋，

17、其余小于12mm的采用R235级钢筋。（3）钢绞线采用GB/T5224-95级s15.20低松弛钢绞线，每束7根，标准强度1860MPa，最小破断荷载260.7KN，张拉控制应力1395MPa。（4）钢板结构用钢板均采用 Q235C 钢，材质应符合现行国标 GB700-88、GB8162-87、 YB(T)10-81的规定。（5）支座桥墩采用球冠圆形板式橡胶支座，支座规格：LQGYZ 250×42 CR；桥台采用聚四氟乙烯球冠圆形板式橡胶支座，支座规格：LQGYZF4 250×44 CR。（6）伸缩缝采用 SSF-60 毛肋伸缩缝。（7）预应力管道预应力管道均采用钢波纹管成

18、形。2 水文计算 针对给定的资料，对桥位进行水文计算并提出 23 个以上的可行性方案，然后根据施工工期、工程造价及三材用量等方面进一步进行技术经济性比较，选出推选方案四孔35m 预应力混凝土简支 T 型梁桥。 河床断面的水文计算均参阅桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著相关章节。2.1 设计流量Qs及河床断面平均流速v均计算根据河道横断面图式，本河道采用复式，采用形态法计算。（1）确定粗糙系数（糙率）根据桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著表2-4-1，由所给地质图分析得，K28+840为河槽与河滩的分界，选取糙率系数：河槽 n c=0.020， m c=50，河滩n t=0.033， m t

19、=30。（2）确定洪水比降 因缺乏相应洪水比降设计资料，现取洪水比降 i =0.5。（3）过水面积A 及水位宽度 B 计算以最大洪水位作为设计水位,Hs=109.61m，起止桩号为 K28+745K28+895。桥址断面过水面积A 及水位宽度 B的计算过程见表 2.1河槽部分：平均水深hc=AcBc=104.5840=2.6145m平均流速:由谢才满宁公式得vc=m chc23i12=50×2.614523×0.000512=2.1287m/s表2.1 洪水断面水力计算桩号河床高程（m）水深（m）平均水深（m）水面宽度（m）过水面积（m2）累计面积（m2）合计K28+800

20、.00109.610.000河槽Ac=104.58m2Bc=40m0.58105.80+810.00108.451.165.802.686.517.39+816.50105.424.1923.194.453.515.58+820.00104.904.7138.764.357.532.59+827.50105.633.9871.353.575.5419.78+833.04106.453.1691.132.403.468.29+836.50107.981.6399.411.473.55.16+840.00108.291.32104.58河滩At=77.81m2 Bt=31.48m2.082.55.

21、19+842.50106.782.83109.762.7317.547.77+860.00106.982.63157.542.627.519.65+867.50107.002.61177.191.313.985.19+871.48109.610.00182.38合计71.48182.38流量Qc=Acvc=104.58×2.1287=222.6194 m3/s河滩部分：平均水深ht=AtBt=77.8131.48=2.47m平均流速：由谢才满宁公式得vt=m tht23i12=30×2.4723×0.000512=1.2295m/s流量Qt=Atvt=77.81&

22、#215;1.2295=95.664 m3/s全断面总流量Q=Qc+Qt=222.6194+95.664=318.283m3/s偏于安全考虑取设计洪水总流量Qs=350m3/s。全断面设计平均流速：vs=QA=350182.38=1.919 m/s2.2 确定桥孔长度依据桥位地质剖面图，假定该桥位河段为顺直型稳定性河段。桥孔布设原则是：桥孔不宜过多地压缩河槽；墩台基础可以视冲刷程度置于不同地标高上。通过以下两种计算方法确定桥长：（1）采用经验公式计算桥长对于有明显河槽的河段，本设计可以采用的经验公式为： Lj=Qsqc （2.1）式中：Lj最小桥孔净长度（m）；Qs设计洪水总流量Qs=350(

23、m3/s）;qc设计洪水的河槽平均单宽流量qc=QcBc=222.619440= 5.565(m3/s）;压缩系数，=K1（BcHc）0.06，其中K1为系数，稳定河段为1.0，次稳定河段为0.92；河槽宽度Bc=40（m）；河槽平均高度Hc=AcBc=104.5840=2.6145（m）；故=K1（BcHc）0.06=1.0×（402.6145）0.06=1.1718，Lj=Qsqc=3501.1718×5.565=53.67m（2）采用过水面积计算桥长（冲刷系数法）上部结构采用预应力钢筋混凝土 T 梁，标准跨径为 35m；下部结构采用单排双柱式桥墩，柱直径 d=2.0m

24、 ； 根据桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著公式6-2-2计算公式为： Aq=Qs(1-)pvs （2.2）式中：Aq冲刷前桥下毛过水面积（m2）Qs设计洪水总流量Qs=350(m3/s）vs设计平均流速vs=1.919 m/s因墩台侧面涡流阻水而引起的过水面积折减系数，又称压缩系数，=1-0.375vs/L0=1-0.375×1.919÷35-2）=0.9782，其中，L0为桥墩净间距因桥墩阻水而引起的过水面积折减系数，对于一般宽浅河流，可认为各桥墩处的水深近似相等，则=b/l=2/35= 0.05714,其中b是桥墩的宽度，l为桥墩中心间距p冲刷系数，一般情况下，平原

25、河段不应大于1.20，取p=1.20Aq=Qs(1-)pvs=3500.9782×1-0.05714×1.2×1.919 =164.79m2根据推荐方案图，桥下净过水面积Aj=182.38-2×（1.16+2.8）=174.46m2>164.79m2,可以采用。2.3 确定桥面最低标高（1）计算桥前最大壅水高度DZ 按公路工程水文勘测设计指南（规范编写组，2001年）推荐公式计算桥前最大壅水高度： DZ=KNKy2g(vM2-voM2) (2.3)式中：DZ桥前最大壅水高度（m）voM天然状态下桥孔的平均流速（m/s）,voM=vs=1.919m/

26、svc河槽平均流速（m/s）,vc=2.1287m/sd50河床质中值粒径，本设计中，因河床主要为沙砾，取d50=0.2mmg重力加速度，取9.81m/s2vM,冲刷后桥下平均流速（m/s）, vM,=QsAj=360174.46=350174.46=2.0062 m/svM冲刷后桥下平均流速（m/s）, vM=vM,1+0.5d50-0.25(vMvc-1)=2.00621+0.5×0.2-0.25×(2.00622.1287-1)=2.096m/sKy修正系数，Ky=0.5vMg-0.1=0.52.0969.8-0.1=4.475KN定床壅水系数，KN=2vMvoM-1

27、=22.0961.919-1=6.585DZ=KNKy2g(vM2-voM2) =6.585×4.4752×9.81(2.0962-1.9192)= 1.0674 m（2）计算桥下壅水高度DZ, 根据桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著表6-3-2，按一般情况，DZ,=DZ/2=1.0674/2=0.5337m(3)计算浪高 根据桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著公式6-3-7 hL1%=0.13th0.7ghvw20.7th0.0018gDvw20.450.13th0.7ghvw20.7gvw2 （2.4）式中：hL1%计算浪高（m）即连续观测 100 个波浪高度值的最

28、大值；th 双曲正切函数；h 平均水深，h=AB=182.3871.48=2.55m；D 计算浪程（m）按最不利影响考虑，D= 600m；g 重力加速度（=9.81 m/s2）；vw风速， vw=20m/s；所以，0.7ghvw20.7=0.79.81×2.552020.7=0.100554724th0.7ghvw20.7= th0.100554724=e0.100554724-e-0.100554724e0.100554724+e-0.100554724=0.100220.13 th0.7ghvw20.7=0.13×0.10022=0.0130280.0018gDvw20

29、.45=0.0018×9.81×6004000.45=0.006036th0.0018gDvw20.450.13th0.7ghvw20.7= th0.006036=e0.006036-e-0.006036e0.006036+e-0.006036=0.0060359gvw2=9.81400=0.024525hL1%=0.13th0.7ghvw20.7th0.0018gDvw20.450.13th0.7ghvw20.7gvw2=0.0060359×0.0130280.024525=0.0032m计算桥面高度和计算水位时，以桥位处波浪高度hL1% 的三分之二计入。（4）

30、桥面标高确定(a)按不通航情况 Hmin=Hs+Dh+Dhj+DhD （2.5）式中：Hmin桥面最低高程（m）；Hs设计水位（m），Hs=109.61m；Dh各种水面升高值总和，Dh=DZ+2hL1%/3=0.5337+2×0.0032÷3=0.5358m；Dhj桥下净空安全值（m），据桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著表6-3-6，Dhj=0.5m；DhD桥梁上部构造建筑高度（本设计桥面铺装0.15m，预应力混凝土 T 梁梁高 2.5m），DhD=0.15+2.5=2.65m；Hmin=Hs+Dh+Dhj+DhD=109.61+0.5358+0.5+2.65=113.

31、2958m(b)通航河流的桥面高程除满足不通航河流的要求外，还应满足： Hmin=Hth+HM+DhD （2.6）式中：Hmin桥面最低高程（m）；Hth设计最高通航水位（m），Hth=109.61m；HM通航净空高度，本设计通航标准是洪排河级，据桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著表6-3-8，HM=6.0m；DhD桥梁上部构造建筑高度（本设计桥面铺装0.15m，预应力混凝土 T 梁梁高 2.5m），DhD=0.15+2.5=2.65m；Hmin=Htn+HM+DhD=109.61+6.0+2.65=118.26m故桥面最低标高为118.26m。2.4绘制通航界限图查桥梁工程（第二版）邵旭东

32、主编表1-2-2，航道等级-（2），单向通航孔，净高6.0m，净宽25m，上底宽18m，侧高4.0m，如图2.1图2.1 通航界限图（尺寸单位：cm）2.5 冲刷计算本河段已假定为平原稳定性河段，本河槽自然演变的影响不明显，对该桥址地质断面图分析，河床属砂砾土壤，应按砂砾土壤计算。该桥上部结构采用4孔35m 预应力混凝土T梁，下部结构采用钢筋混凝土单排双柱式桥墩，柱径 D= 1.5m ，钻孔灌注桩桩径D= 1.5m；桥台采用桩柱式，桩直径D= 1.5m。（1）计算河床的一般冲刷据桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著公式7-3-3 hp=K(AQ2Q1)4m1(B1(1-)B2)3m1hmc （

33、2.7）式中：hp般冲刷后最大水深（m）；hmc桥下河槽最大水深4.71（m）；K综合系数，K=1+0.02lgHmaxHd=1+0.02×lg4.712.55×0.002=1.036,其中，Hmax为河槽最大水深4.71m，H为河槽平均水深2.55m，d为床沙平均粒径0.002m；A单宽流量集中系数，A=（BcH）0.15=（402.55）0.15=1.1461.8；Bc为河槽宽度40m；m1与相对糙率有关的指数0.2160.243，本设计取0.24；因墩台侧面涡流阻水而引起的过水面积折减系数，又称压缩系数，=1-0.375vs/L0=1-0.375×1.919

34、÷（35-2）=0.9782，其中，L0为桥墩净间距；因桥墩阻水而引起的过水面积折减系数，对于一般宽浅河流，可认为各桥墩处的水深近似相等，则=b/l=2/35= 0.05714,其中b是桥墩的宽度，l为桥墩中心间距；Q1计算断面的天然河槽流量Q1=222.6194 m3/s；Q2桥下河槽通过的流量，当不能扩宽时，Q2=QcQc+Qt"Qs=222.6194222.6194+95.664×350=244.80m3/s, Qt"为天然状态下，桥下河滩部分通过的流量95.664m3/s，Qs为设计流量； Hp=KAQ2Q14m1B11-B23m1hmc=1.0

35、36×1.146×244.8222.61944×0.24×400.97821-0.05714×383×0.24×4.71=6.7m（2）计算河槽中桥墩的局部冲刷对于非粘性土河床可采用以下公式计算局部冲刷： hb=0.46KB10.60h0.15d-0.068(v-vo'vo-vo')n （2.8）式中：hb桥墩局部冲刷深度（m）；K墩形系数，查桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著表7-4-1,取1.0；B1桥墩计算宽度B1=2（m）；h墩前行近水深h=6.7m；d冲刷层内泥沙平均粒径d=0.002m；v墩前行

36、近流速v=Ed1/6h2/3=0.66×21/66.72/3=2.63m/s；vo床沙启动流速，查桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著公式7-1-2，vo=(hd)0.14(29d+0.00000060510+hd0.72)0.5=(6.70.002)0.14(29×0.002+0.000000605×10+6.70.0020.72)0.5=0.76 m/s；vo'桥墩起冲流速（m/s）, 查桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著公式7-4-4, vo'=0.645×(dB1)0.053vo=0.645×(0.0022)0.053

37、×0.76=0.3381 m/s；n指数，查桥涵水文（第四版）高冬光 王亚玲编著公式7-4-5,n=（vov）9.35+2.23lgd=（0.762.63）9.35+2.23lg0.002=0.01599；hb=0.46KB10.60h0.15d-0.068(v-vo'vo-vo')n=0.46×1.0×20.60×6.70.150.002-0.068(2.63-0.33810.76-0.3381)0.01599=1.454m（3）确定墩台的最低冲刷线桥位河段为稳定河段，河槽中的桥墩可以采用相同的最低冲刷线标高，并以河槽中的最大水深计算冲

38、刷深度，未考虑其它因素引起的冲刷，DH=0 ， 总冲刷深度hs=hp+hb=6.7+1.454=8.154m最低冲刷线标高Hm=Hs-hs=109.61-8.154=101.456m3 倒水河大桥设计方案比选3.1 编制设计方案的主要原则 1.随着桥梁理论的不断成熟，在桥梁设计中要求桥的适用性强、舒适安全、建桥费用经济、科技含量高。对建在城市中的桥梁还特别注重美观大方。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会作出基于基本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出完美的设计方案。2.设计方案的评价和比较要全面考虑各项指标，综合分析每一方案的有缺点，最后选定一个

39、最佳的推荐方案。按桥梁的设计原则、造价低、材料省、劳动力少和桥型美观的应是优秀方案。但当技术因素或是使用性质候特殊要求时就另当别论，注重考虑设计的侧重点。技术高，造价必然会高，个个因素是相互制约的。所以在比较时必须从任务书提出的要求以及地形资料和施工条件，找出所面临的问题的关键所在，分清主次。3.根据桥位断面水文计算结果，无论哪种方案均要在满足全断面流量的情况下，根据已确定的桥长及桥面最低标高选择桥型； 4.选择桥型要综合考虑当地的建筑材料的供给及利用率；还要考虑当地运输条件方面的情况；在满足以上条件的情况下，要充分利用当地的材料优势，考虑桥型要美观，与当地的自然环境要协调，与公路等级要适应，

40、而且经济费用要合理，要经久耐用；5.设计及选择桥型以满足一级公路技术指标为依据，设计荷载：公路级，设计时速：100公里/小时。3.2初步拟定比较方案 根据水文条件和公路等级要求，初步拟定以下三种方案供比较选择：方案一，预应力混凝土简支T型梁桥，标准跨径 35m，全长 152m，4孔×35m（如图 3.1 所示） 图 3.1 预应力混凝土简支T型梁桥（尺寸单位：cm） 上部结构采用预应力35m简支T梁（变截面，后张法），一幅五片梁。横截面详见图3.2，下部结构采用双柱桥墩和U形桥台。图3.2 35m简支T梁桥横断面（尺寸单位：cm）构思宗旨:1.简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方

41、便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装；2.采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。方案二，钢筋混凝土箱型肋拱桥，跨径布置

42、为 2×10m+10×10m+2×10m，全长 152.24m（如图 3.3 所示）图3.3 上承式箱形肋拱桥（尺寸单位：cm） 本桥为双幅分离式箱形肋拱桥，上部结构采用1410m预应力钢筋混凝土空心板型组合梁，中间10跨通过立柱，简支搁置在立柱上，然后传递到箱型拱肋上。本桥主拱圈为等截面悬链线箱形肋拱桥，矢高18.8m，跨径120m，矢跨比1/6.38，拱圈高2.4m。另外两侧，各两跨架立于墩柱上。上部横截面见图3.4，箱形拱肋横截面见图3.5。图3.4 上承式箱形肋拱桥上部横截面布置图（尺寸单位：cm）图3.5 上承式箱形肋拱桥拱肋横截面尺寸图（尺寸单位：cm

43、）构思宗旨: 1.充分利用桥下空间；2.外形较美观，桥型较简洁；3.桥下净空大；4.承重结构采用箱型拱肋，自重比例小，减轻了拱肋恒载内力，相应活载内力比重增大，所以跨越能力较大；5.上部结构采用等跨径简支空心板梁，方便工厂预制，缩短施工周期，加快建桥速度。缺点：需要大量的吊装设备，所需劳力多，主要是钢筋混凝土箱形拱肋承重，跨径较大，为平衡水平推力，需采用大型抵抗水平力基础。方案三，斜拉桥，主跨为单塔对称双跨，跨径布置为60m+90m，全长 159m（如图 3.4.3所示）图3.6 斜拉桥（尺寸单位：cm） 本桥独塔不等跨(60m+90m)斜拉桥，塔高30m，主梁采用混凝土三角形双箱梁截面，主梁

44、横截面见图3.7。图3.7 斜拉桥主梁横截面（尺寸单位：cm）构思宗旨:1、 鉴于主梁增加了中间的斜索支承，弯矩显著减小，与其他体系的桥梁比较，混凝土斜拉桥的钢材和混凝土用量均较节省；2、 借斜索的预压力可以调整主梁的内力，使之分布均匀合理，获得经济效果，并且能将主梁做成等截面，便于制造和安装；3、 斜索的水平分力相当于对混凝土梁施加的预压力，借以提高梁的抗裂性能，并充分发挥了高强材料的特性；4、 结构轻巧，适用性强。利用梁、索、塔三者的组合变化成不同体系，可适用不同的地形和地质条件；5、 建筑高度小，主梁高度一般为跨度的1/40-1/100，能充分满足桥下净空和美观要求，并能降低引道填土高度

45、；6、 竖向刚度及抗扭刚度均较强，抗风稳定性要好的多，用钢量较小以及钢索的锚固装置较简单；7.便于悬臂法施工和架设，施工安全可靠。缺点：斜拉桥是高次超静定的组合体系，与其他体系梁桥相比较，包含有较多的设计变量，全桥总的技术经济合理性，不宜简单的由结构体积小，重量轻或满应力等概念准确表示出来，是选桥型方案和寻求合理设计带来一定困难。索力调整是斜拉桥主梁受力均匀，以达到经济安全的重要措施。3.3 技术经济比较和最终方案确定表3.1 方案比选表序号方案类别比较项目方案一方案二方案三预应力混凝土简支T型梁桥4×35m钢筋混凝土箱形肋拱桥10m+10m+100m+10m+10m独塔斜拉桥60m

46、+90m1全长（m）152152.241592桥面最大标高（m）122.60124.39121.843纵向坡度0.40.40.44承重结构截面形式2×（5个T形梁截面）2×（2个钢筋混凝土箱形拱肋截面）2×（空心板型组合梁截面）5工艺技术要求 工艺要求较严格，需要的施工设备较少，技术先进，采用预制拼装法施工，占用施工场地多 。 已有成熟的工程技术经验，需要大量的吊装设备，所需劳力多。 高度机械化，施工作业周期进行，需一整套机械动力设备，施工速度快，占用场地少。6主要施工方法预制拼装法节段悬拼法悬臂拼装法7使用效果属静定结构，受力明确，桥面少量接缝，梁高小，刚度大，

47、易养护。主要是钢筋混凝土箱形拱肋承重，为平衡水平推力，需采用大型基础。造型新颖美观，为提高抗风稳定性，要采取复杂的措施。8造价及用材材料用量最少，造价最低。造价高，钢材、 木材、水泥和劳动力消耗均多。造价高，钢材用量大。9行车条件伸缩缝较少，易于行车。伸缩缝最多，不易于行车。伸缩缝最少，易于行车。10美观性不太美观，桥型简洁。美观，桥型较复杂。美观，桥型复杂。 通过仔细比较，钢筋混凝土箱形肋拱桥虽承载能力大，桥下净空大，但钢材、 木材、水泥和劳动力消耗均多,造价高，为平衡水平推力，需采用大型基础,桥面高程偏大，施工繁琐，需要大量的吊装设备，所需劳力多；斜拉桥虽然桥型美观，但桥型复杂, 钢材用量

48、大, 造价高, 为提高抗风稳定性，要采取复杂的措施,较适用于较大跨度，小跨度采用斜拉桥不经济；预应力混凝土简支T型梁桥结构桥型简洁，受力性能好，属静定结构，受力明确，桥面少量接缝，梁高小，刚度大，易养护。且采用预制拼装法施工，施工方便，养护工程量小，可以缩短施工周期，材料用量最少，造价最低。该桥连通武汉与麻城，交通量大，属于高速公路的一部分，人口相对稀疏，经济耐用放在首位，所以本设计最终确定选择方案一预应力混凝土简支T型梁桥。4 上部结构计算设计资料通过水文计算和技术经济性比较，选出推选方案为四孔 35m 预应力混凝土简支T型梁桥。4.1 桥梁跨径及桥宽标准跨径：35m（墩中心距）；计算跨径：

49、34.0m；主梁全长：34.96m；半幅桥宽：0.5m（防撞护栏）+11.5m（车行道）+0.5m（防撞护栏）=12.5m。4.2 设计作用公路I级，设计时速：100公里/小时。4.3 材料及施工工艺桥梁主梁混凝土采用C50，预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）的15.2钢绞线，每束7根，全梁配7束，=1860Mpa。普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于12mm 的均用R235钢筋。桥面铺装：设计总厚度15cm，其中水泥混凝土厚度10cm，沥青混凝土厚度5cm。按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm、外径77mm的预埋波

50、纹管和夹片锚具。4.4 基本计算数据基本计算数据见表 4.1。表4.1 基本计算数据表名称项目符号单位数据C50混凝土立方体抗压强度标准值fcu,kMPa50弹性模量EcMPa3.45×104轴心抗压强度标准值fckMPa32.4轴心抗拉强度标准值ftkMPa2.65轴心抗压强度设计值fcdMPa22.4轴心抗拉强度设计值ftdMPa1.83短暂状况极限压应力0.7fck,MPa22.68极限拉应力0.7ftk,MPa1.855持久状况极限压应力0.5fckMPa16.2极限主拉应力0.5ftkMPa1.33极限主压应力0.6fckMPa19.4415.2钢绞线弹性模量EpMPa1.

51、95×105抗拉强度标准值fpkMPa1860抗拉强度设计值fpdMPa1260抗压强度设计值fpd'MPa390最大控制应力con0.75fpkMPa1395使用阶段极限拉应力0.65fpkMPa1209材料容重钢筋混凝土1KN/m325.0沥青混凝土2KN/m324.0钢绞线3KN/m378.5钢束与混凝土的弹性模量比EP无量纲5.652注：考虑到混凝土强度达到50号时开始张拉预应力钢束，fck,和ftk,分别表示张拉预应力钢束时混凝土的抗压和抗拉强度标准值。fck,=32.4MPa, ftk,=2.65MPa。5 上部结构横截面布置5.1 主梁间距与主梁片数主梁间距通常

52、应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2500mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（上翼缘板宽度2000mm）和运营阶段的大截面（上翼缘板宽度2500mm）。净12.50m（11.50m+2×0.5m）的桥宽选用5片主梁，如图5.1。图5.1 上部结构构造图（尺寸单位：cm）5.2 主梁跨中截面主要尺寸拟定（1）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25。当建筑高度不

53、受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取2000mm的主梁高度是比较合适的。（2）主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板的厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本设计腹板厚度取200mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要

54、确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%20%为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多排三束，同时还应根据公预规9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为400mm，高度250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度100mm，以减小局部应力。按照上述资料拟定尺寸，绘制T形梁的跨中截面如图5.2。图5.2 T形梁的跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm）（3）计算截面几何特征计算时可将整个主梁截面划分为n个小块面积进行计算，跨中截面几何特征列表计算表5.2。(4)检验截面效率指标上核心距：=IA.(h-ys)=394527608550×(200-63.85)=33.89cm下核心距： kx=IAys=394527608550×63.85=72.