走马滩大桥设计—杨雯修改版

1、走马滩大桥设计摘要走马滩大桥初步设计为20的预应力混凝土简支箱形梁桥。该桥采用两车道布置。上部为预应力混凝土简支箱梁。预制箱梁高1.2，主梁间距2.9。为降低主梁高度，减少预应力引起的上拱度，后张法预应力混凝土箱梁在设计荷载下按部分预应力混凝土A类构件设计，主梁配筋采用预应力筋和非预应力筋混合配筋。锚具采用OVM155型锚具，锚具变形钢筋回缩按4计。预制件在张拉钢绞线时混凝土的强度应达到85%以上方可张拉。下部桥墩为钢筋混凝土圆形双柱式墩，墩柱直径1.2；桥墩基础为单排双列钻孔灌注桩基础，桩径1.4。桥墩盖梁为连续墩盖梁，按简支梁计算盖梁内力及墩柱顶竖向反力。桩基采用为单排桩形式，间距6.7。

2、关键词 下部结构；后张法；锚固；预应力混凝土Cook's Beach Big Bridge DesignAbstractThe program of Big Bridge from Cooks Beach preliminary design for 20m pre-stressed concrete free supported box girder bridge. This bridge has Two driveway. The upside of bridge is the type of prestressed reinforcement concrete simple un

3、derprop box girder. Prefabricating box girder has the tallness of 1.2m, the girders span length is 2.90m. In order to reduce the girders tallness, reduce the superior camber which the pre-stressed causes, the post tenioning pre-stressed concrete box girder under the designed load is designed accordi

4、ng to the partical pre-stressed concrete A member, the girder adopt the mixed complex of the pre-stressed reinforcing steel bar and the non-pre-stressed reinforcing steel bar. The anchorage uses the OVM15-5 anchorage, the anchorages distortion and reinforcing steel bars shrinkage is according to the

5、 length of 4. Pre-workpiece when pull the steel wring wire, the reinforcing steel bar can be tension until the concrete tensive intensity should only achieve above 85%. The pier of the bridges Infrastructure is the reinforced concrete circular distyle pillar, foot stalls diameter is 1.2m; Piers bedr

6、ock for single line double row drill hole irrigation pile foundation, stakes diameter is 1.4m. Bridge pier plate girder is continual pier plate girder which calculates plate piers internal force and the piers top vertical force according to the simple beam. Pile foundation use the single piling form

7、, span 6.7m.Keywords Substructure；Post tensioning concrete ；Anchorage；Prestressed concrete目 录1 概述11.1 选题依据11.1.1 设计目的及设计的主要内容11.1.2 设计拟应用的现场资料综述11.1.3 设计拟应用的文献综述11.1.4 设计相关技术的国内外现状11.2 研究（设计）思路21.3 研究（设计）内容22 方案比选32.1 概述32.2 各种设计桥式特点42.2.1 混凝土连续梁桥42.2.2 预应力混凝土双肢薄壁刚构桥82.2.3 预应力混凝土箱型简支梁桥11 方案点评113 上部结

8、构的计算133.1 行车道板计算133.1.1 悬臂板荷载效应计算133.1.2 连续板荷载效应计算143.1.3 内力组合计算173.1.4 行车道板配筋183.2 主梁内力计算与截面验算183.2.1 主梁截面几何特性的计算183.2.2 主梁恒载内力计算203.2.3 主梁活载内力计算223.3 截面设计313.3.1 预应力钢束数量的确定及布置313.3.2 截面几何特性计算353.3.3 截面承载能力极限状态计算423.3.4 预应力损失计算443.3.5 正常使用极限状态计算493.3.6 持久状况应力计算543.3.7 短暂状态应力验算573.4 锚固端验算583.4.1 混凝土

9、的局部承压承载力583.5 横隔梁内力计算603.5.1 计算荷载603.5.2 横隔梁内力影响线613.5.3 横隔梁配筋633.6 支座的选定653.6.1 确定支座平面尺寸653.6.2 确定支座的厚度663.6.3 验算支座的偏转情况663.6.4 验算支座的抗滑稳定性674 下部结构的计算674.1 设计资料674.2 盖梁计算684.2.1 荷载计算684.2.2 内力计算754.2.3 截面配筋设计与承载力效核834.3 桥墩墩柱计算834.3.1 荷载计算834.3.2 截面配筋计算及应力验算864.4 钻孔灌注桩计算874.4.1 荷载计算874.4.2 桩长计算89 桩的内

10、力及变位置计算90 桩身截面配筋与强度验算914.4.5 墩顶纵向水平位移验算935 施工945.1 施工方案945.1.1 工程概况945.1.2 总体施工方案945.2施工方法945.2.1 基础施工945.3 墩台施工955.3.1 墩台身施工955.3.2 墩台帽施工965.3.3 箱梁预制及安装965.4桥面系施工1025.4.1 防撞护栏及路缘石施工102 桥面板施工102 桥梁伸缩缝102结束语参考文献谢辞附录（设计图纸）1概述1.1 选题依据1.1.1 设计目的及设计的主要内容本设计通过自行拟定桥梁形式及断面尺寸，设计下部结构墩台基础并编制施工方案，使我们全面地掌握桥梁的设计及

11、施工理论，并学会将其应用于实践。桥梁的设计是系统性十分强的工作，有了本次设计我们可以对四年来所学的专业知识有一个综合系统的回顾和学习，并为今后的实际工作打下良好的基础。 本桥位在考虑它的使用、经济、美观的同时，我们还要着重解决其在工程实际中的问题。在建桥实践中，该桥采用20m跨径，采用预应力混凝土结构。使桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。1.1.2 设计拟应用的现场资料综述桥位地质情况，根据工程物探解释及工程地质调绘，桥址区地层自下而上由第四系冲洪积物及太古界大别山群变质岩组成。1.1.3 设计拟应用的文献综述本设计涉及内容广泛，需应用到材料

12、力学、结构力学、桥梁学、结构设计学及基础工程学等方面的知识。采用是2004年颁布的新规范公路桥涵通用设计规范，严格执行其规定。根据设计荷载等确定桥长、跨径及孔数。根据桥梁工程公路桥涵设计手册中的简支梁桥的计算进行行车道板的计算；荷载横向分布计算；主梁内力计算；横隔梁内力计算及挠度、预拱度的计算。根据结构设计原理进行主梁、横隔梁、行车道板及墩台与基础的截面尺寸设计及配筋计算。根据基础工程及公路桥涵设计手册进行墩台与基础的设计。并根据桥梁工程基础工程拟订施工方案。根据有关桥涵标准图进行施工图纸设计。知识涉及相对全面，能为以后的工作和学习打下比较扎实的基础。1.1.4 设计相关技术的国内外现状预应力

13、混凝土梁式桥在我国获得了很大的发展。早在70年代，我国就建成了跨径达五十多米的预应力混凝土简支梁桥。除了简支梁桥以外，近年来我国还修建了多座现代化大跨径预应力混凝土箱型刚架桥、连续梁桥和悬臂两梁桥。目前，我国在预应力混凝土箱型梁桥的施工技术方面达到了世界先进水平。在国外，预应力混凝土梁式桥的研究起步较早，法国著名工程师弗莱西奈经过20年研究使预应力混凝土技术付诸实践后，新颖的预应力混凝土梁式桥首先在法国和德国以异乎寻常的速度发展起来。西德最早用全悬臂法建造预应力混凝土桥梁，特别是在1952年成功地建成了莱茵河上的沃伦姆斯桥后，这种方法就传播到全世界。近年来，国外对大跨径预应力混凝土桥的结构体系

14、有这样的见解，倾向于采用悬臂浇筑工艺来修建连续梁桥。这种方法在世界发展甚快。1.2 研究（设计）思路跨径大于20米的简支梁桥，均采用预应力混凝土梁桥。它比普通钢筋混凝土梁桥一般可节省钢材30%，跨径越大节省越多。其刚度比普通钢筋混凝土桥要大，因此建筑高度可显著减少，使大跨径桥梁轻柔美观。由于能消除裂缝，扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。 本设计其优点是桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。1.3 研究（设计）内容根据设计任务书给定的地质资料、设计荷载及桥面净空，拟定本设计为预应力混凝土箱型简支梁桥，其中上部结构采用预应力混凝土箱梁，

15、共设四片主梁，五道横隔梁。下部结构采用钻孔灌注桩基础。上部结构计算内容包括：预应力混凝土箱梁内力计算；预应力混凝土箱梁配筋计算；行车道板的内力计算与配筋；横隔梁的内力计算与配筋。下部结构计算内容包括：盖梁的内力计算；墩柱得内力计算；基础的内力计算。2方案比选2.1 概述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。在方案比较中主要有以下三项任务：一是拟定桥梁图式，二是编

16、制方案，三是技术经济比较和最优方案的选定。编制设计方案,通常是从桥梁分孔和拟定桥粱图式开始。对一般的大跨度桥梁，依据以往的设计经验，主跨与边跨的比值有一个范围，再由此选定可能实现的桥型图式，鼓励新式桥式的大胆采用。一般选几个(通常24个)构思好、各具优点、但一时还难以断定孰优孰差的图式,作为进一步详细研究而进行比较的方案。对每一图式可在跨度、高度、矢度等方面大致按比例画在同样大小的桥址断面图上。编制方案中，主要指标包括：主要材料(普通钢筋、预应力钢筋、砼)用量、劳动力数量、全桥总造价(分上、下部结构列出)、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、特种机具。其目的在于为每个桥式提供全面的技术经济

17、指标，以便相互比较，科学的从中选定最佳方案。在编制方案中要拟定结构主要尺寸，并计算主要工程量。有了工程量，采取相应的材料和劳动力定额以扩大单价，就可以确定全桥造价。并且在每个方案中绘制出河床断面及地质分层的立面图和横断面图。设计方案的评价和比较要全面考虑上述各项指标，综合分析每一方案的有缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。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。

18、在方案比较中，除了绘制方案比较图外，还应编写方案比较说明书。其中应阐明编制方案的主要原则，拟定方案的理由，方案比较的综合评述，对于推荐方案的详细说明等。有关拟定结构主要尺寸所作的各种计算资料，以及为估算三材指标和造价等所依据的文件名称，均以附件的形式载入。在对本桥的设计中，选定三种桥式名分别是：A.预应力混凝土连续梁桥B.双肢薄壁刚构桥C.预应力混凝土箱型简支梁桥2.2 各种设计桥式特点2.2.1 混凝土连续梁桥一、构思宗旨：A 在40200m的跨径范围内，与其它结构体系比较，常成为最佳的桥型方案。B 预应力砼充分发挥了高强材料的特性，具有可靠强度、刚度以及抗裂性能。C 结构在车辆运营中噪音小

19、，维修工作量小。D 其施工方法已达到相当先进的水平，工期短效益明显。E 伸缩缝少，行车舒适，满足高速行车的要求。再用滑动支座时，连续长度可增大。温度、砼收缩徐变产生的附加内力较小。且全桥有较好的抗震性能。F 连续梁内力的分布较合理，其刚度搭，对活载产生的动力影响较小。混凝土收缩徐变引起的变形也是最小的。连续梁超载时有可能发生内力重分布，提高梁部结构的承载力。G 除动墩外，连续梁的桥墩及基础尺寸都可以做得小些。连续梁的边主跨的比值在0.50.8之间。二、尺寸拟定在预应力混凝土连续梁桥的设计中分跨、主梁高度、横截面形式和主要尺寸的拟定是方案设计中的关键所在。通过以上资料对比，当采用不等跨等截面连续

20、梁时，边跨跨径约为中跨跨径的0.50.8倍。当边跨采用主跨径的0.5倍或更小时，则在桥台上要设置拉力支座。当跨径超过60m时，易采用变高梁高度梁，主梁高度根据统计资料：变高度梁跨中截面h1=（1/301/50）L变高度支点截面公路桥h2=（1/161/25）L，h1/h2=2.03.0箱型截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位，箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。底板厚度约为梁高1/101/12。跨中底板内需要配置一定数量的钢索和钢筋，跨中底板厚度一般在2025cm。腹板应考虑最小厚度，若腹板内有预应力管道布置时，可采用2530cm。腹板在支点处的最大厚

21、度约为3060cm。A 上部结构a 孔径布置此桥是一座预应力混凝土连续梁桥，它由主桥和引此桥是一座预应力混凝土连续梁桥，它由主桥和引桥组成，跨径组合为40m+40m，边中跨比值为0.75，纵坡1.5%，桥总长80m。b 顺桥尺寸跨中梁高为3.0m，支点梁高3.0m。c 横桥向的尺寸截面纵向为等截面，桥面宽12m,采用单箱双室。顶板厚30cm,取全桥一致，支点处底板厚60cm，跨中厚为30cm，以方便布置预应力钢筋。顶部承托采用1：2的比例，高度分别为30cm×60cm；底部采用1：1的比例,高度分别为30cm×30cm。桥面设2.0的单向坡。d 人行道板图示1为连续梁桥跨中

22、处截面 单位：cm图示2为连续梁桥支点变化处截面 单位：cm图示3为连续梁桥支点处主梁截面 单位：cmB 下部结构主桥桥面标高高，采用矩形截面空心墩，墩较高，为柔性墩，柔性墩有足够的柔度，在减小水平力的作用时很有效。其它桥墩均为空心墩。基础工程采用桩基型式，桩基施工虽采用比较复杂的机具，但可节约不少材料和开挖基坑的土方量，施工过程中也不会遇到像深基坑那样的防水、防漏和防土等复杂问题；此外，它还具有承载力高，沉降量小，且均匀，能承受较大的垂直和水平荷载等特点。在桥梁基础中，桩基是一种常用的型式。本基础采用柱桩。三、施工方案连续梁最成熟的施工方法是挂蓝悬臂浇注的施工方法，为保证施工过程中结构的稳定

23、可靠，采用0号块梁段与桥墩临时固结。其具体措施是将0号块梁段临时支撑在扇形或门式托架的二侧。第一步：首先从B、C墩临开始对称悬臂施工。第二步：两边跨合拢，释放B、C墩临时固结措施，形成单悬臂梁。第三步：合拢中跨。图4悬臂施工示意图施工流程如下：拼装模板，施工主墩搭设墩旁托架施工0#架设挂蓝，安装箱梁底模板，安装钢筋，预留张拉管道称悬臂浇注，养生拆模后张拉预应力钢筋合拢边跨合拢中跨四、工程数量工程数量是技术经济指标之一，它很直观的反映了一座桥梁建造的水平。目前我国以每平方米桥面的三材（混凝土，预应力钢筋，普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁技术经济指标。本桥主要材料 混凝土：上

24、部结构: 预应力混凝土桥梁C50；钢筋混凝土桥梁C30下部结构: 桥墩C30，桩及基础C25钢筋：预应力混凝土桥梁：预应力钢筋9-75钢铰线；普通钢筋：HPB335钢筋(级钢)钢筋混凝土桥梁；主钢筋及箍筋、斜筋：HPB335钢筋(级钢)构造及架立钢筋：R235(级钢),. 预应力混凝土双肢薄壁刚构桥连续刚构是墩梁固结的连续结构，它利用高墩的柔度来适应结构由预应力、砼收缩、徐变和温度变化引起的位移，是一种很有竞争潜力的桥型。一、构思宗旨：A 沿用桥位旧址处双肢薄壁铁路桥，桥型新颖简洁轻巧，外形美观，桥净空大，桥下视野开阔。B 柔性双薄墩减小了主梁支墩净距，能有效消减墩顶弯矩峰值。梁高小，跨度大，

25、带有横梁的双肢薄壁墩具有一定的联合刚度，要承受较大弯矩，而各壁板内弯矩并不大。C 因墩与上部结构固结，在大跨度连续结构中减少了安装大型支座和养护上的麻烦，减少了桥墩及基础工程的材料用量，适用于较高桥墩。D 施工体系转换方便，伸缩缝少，行车舒服。E 顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度大，受力性能好。F 顺桥向抗推刚度小，对温度、砼收缩徐变及地震影响均有利。G.由于无支座，省掉了施工中体系转换和墩上的临时固结措施。H.此桥型可进一步增大跨径，上部结构不断轻型化且连续长度可增长，由此可进一步简化预应力索类型。二、成桥经验资料表由以下统计质料可以总结如下规律：连续刚构的边主跨径比在0.50.6之间，支点梁高

26、为跨中梁高的3倍左右，顶板厚在25cm左右，腹板和底板是沿全桥变化底，腹板跨中为40cm左右，支点处为60100cm之间。表21国内部分连续刚构桥分析表桥名跨径组合边主跨比梁高板厚跨中根部数值(m)与中跨比数值(m)与跨中比顶板(cm)底板(cm)腹板(cm)虎门大桥1502701500.5651/5414.83.425321304060重庆黄花园大桥1373×2501370.5484.31/5813.83.425281504070黄石长江大桥1463×2501460.5844.11/61133.125321355080江津长江大桥1623×2451620.663

27、4.21/5313.53.225321205080重庆嘉陵江大桥1402401400.5833.61/6725321204060南澳跨海大桥1222211220.55231/73113.625321204060华南大桥1101901100.5731/639.52.828321203555三、尺寸拟定刚构桥底主要尺寸包括主梁跨度、墩柱高度、桥梁横向宽度。这些尺寸要取决于主梁和支柱底刚度或两者的比例，主梁与支柱底刚度比决定了刚构桥的内力分布。刚度比很大，受力趋于简支梁，刚度比较小趋向于固端梁受力情况。刚架桥两端悬出长度为中跨跨度的0.20.5两者之间。若悬臂加长，端支柱弯矩可以减小，跨中正弯矩也可

28、以减小，但主梁变形较大，中跨主梁弯矩变化也较大。对于主梁弯矩较大的三跨连续刚架桥，边跨一般为中跨的0.7倍。主梁高度约为中跨跨度的1/301/40左右。当采用变高度梁时，端部梁高可为跨中梁高的1.22.5倍，适当加大端部的主梁高度，可以减小截面正弯矩，这样可使大多数预应力钢筋布置在主梁的顶部，使其构造简单且施工简单。A 上部结构a 孔径布置主桥为三跨预应力连续刚构桥，引桥为预应力混凝土简支梁主桥桥孔布置为20m+40m+20m。边跨与中跨的比值为0.75。b 纵桥向梁的尺寸梁高采用变截面形式，梁底按二次抛物线变化，跨中梁高为3.0m，支点梁高为6m，为跨中梁高的2倍。 图5为刚构桥支点处横截面

29、图 单位：cmc 横截面尺寸顶板厚30cm ,取全桥一致，支点处底板厚60cm，跨中厚为30cm，以方便布置预应力钢筋。顶部承托采用1：2的比例，高度分别为30cm×60cm；底部采用1：1的比例,高度分别为30cm×30cm。桥面设2.0的单向坡。B 下部结构主桥采用有两个横联的双肢薄壁墩，承担纵向水平力的作用，顶部与梁固结，中间设两个箱型横联。主墩的基础采用桩基，大量减少基础工程量。桥台为钢筋混凝土重力式U型桥台，其它桥墩均为混凝土空心墩，基础为桩型基础。四、施工方案本桥上部结构施工采用挂蓝悬臂浇注法施工。合拢的顺序是先边跨后中跨，边跨和中跨的合拢均采用支架法，且边跨合

30、拢段与边跨同时浇注施工。两个箱梁分开浇注，分别合拢后，再浇注横梁和桥面板。在墩柱两侧设墩旁托架浇注0号块，挂蓝的施工阶段最长为4m，其它看情况而定长，由于是墩梁固结的形式，如此就省去了临时固结的措施。施工挂篮为斜拉式，其主要特点为自重轻，结构受力明确，拼装方便。施工流程如下：拼装模板，施工主墩搭设墩旁托架施工0#块架设挂蓝，安装箱梁底模板，安装钢筋，预留张拉管道称悬臂浇注，养生拆模后张拉预应力钢筋合拢边跨合拢中跨五、工程数量工程数量是技术经济指标之一，它很直观的反映了一座桥梁建造的水平。目前我国以每平方米桥面的三材（混凝土，预应力钢筋，普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁技术

31、经济指本桥主要材料。混凝土：上部结构: 预应力混凝土桥梁C50；钢筋混凝土桥梁C30下部结构: 桥墩C30，桩及基础C25钢筋：预应力混凝土桥梁：预应力钢筋9-75钢铰线；普通钢筋：HPB335钢筋(级钢)钢筋混凝土桥梁；主钢筋及箍筋、斜筋：HPB335钢筋(级钢)构造及架立钢筋：R235(级钢),. 预应力混凝土箱型简支梁桥一、构思宗旨A 在考虑它的使用、经济、美观的同时，我们还要着重解决其在工程实际中的问题。在建桥实践中，当跨径大于20m，特别是30m以上的跨径，往往采用预应力混凝土结构。B 为了减轻箱梁自重，梁的翼板相对减薄，在保证强度要求下拟采用18cm。C 本桥跨径虽较小，但为减少施

32、工中的麻烦，特采用装配式结构，以使桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。及配筋计算；墩柱的内力及配筋计算；钻孔灌注桩基础的内力及配筋计算。二、尺寸拟定A 孔径布置：预应力混凝土变截面先简支后连续梁桥，分四跨，每跨20米，全长共80m。B 主梁结构构造：主梁为预制预应力钢筋混凝土箱型梁。主梁间距50cm，采用等截面梁高120cm，跨中截面顶板厚度18cm，顶板与腹板相交处设置三角承托。腹板水平厚度20cm，底板25cm，腹板与底板相接处设置下三角承托。梁间铰接，横桥向设置端隔板。梁顶设厚度为8cm的调平层，并与湿接缝一同浇注，使箱梁横桥向连为整体。

33、桥面铺装为10厘米沥青混凝土。桥面横坡由桥面铺装形成。C 桥墩基础：根据原始资料，主墩基础采用1.2m和1.3m的钻井灌注桩，东西边墩（桥台）采用刚性扩大基础。采用梯形盖梁。D 施工方案：现场预制预应力混凝土预应力梁，后张法预应力箱梁施工，钻孔灌注桩，然后后浇注桥面板，最终桥面系施工。 方案点评表2-2方案比选表方案一二三桥型名称预应力混凝土连续梁预应力混凝土刚构桥预应力混凝土箱型简支梁桥1跨径布置（m）40+4020+40+2020+20+20+202通航净空（m）3纵向坡度1.51.51.54截面形式一个单箱双室箱形截面一个单箱单室箱形截面4孔16片箱梁5跨中梁高（m）3.03.01.26

34、支点梁高（m）3.06.01.27工艺技术要求工艺要求较严格，需要的施工设备少，技术先进，占用施工场地少，施工中利用临时墩，有体系转换主墩无支座，施工体系转换方便，施工技术易，但工艺复杂，所需设备较少现行的施工技术、施工工艺和施工设备都很完善，施工难度小，造价低，工期短，适合中小型桥梁8上部结构施工方法悬臂浇注法悬臂浇注法后张法9使用效果属超静定结构，有可靠的强度、刚度、及抗裂性能，伸缩缝小，行车舒适，易养护抗扭刚度大，受力性能好，双肢薄壁墩有一定的联合强度是静定结构，对基础要求较低，便于预制、架设、简化施工管理，施工费用低10工程量钢绞线：t普通钢筋：t砼： m钢绞线：t普通钢筋：t砼：m钢

35、绞线：t普通钢筋：t砼：m通过仔细比较，预应力混凝土刚构桥虽抗扭强度较大，但施工复杂；预应力混凝土连续梁桥结构受力性能较好，且施工方便，养护工程量小，造价相对而言较低。预应力混凝土箱型简支梁桥，简支梁桥是我们最早使用的桥型，也是应用最为广泛的桥型。它受力简单，梁中只有正弯矩，体系温度、混凝土收缩徐变、张拉预应力等均不会在粱中产生附加内力，设计计算方便，最容易设计成各种标准跨径的结构。由于简支梁是静定结构，结构内力不受地基变形的影响，对基础要求较低，适用于地基较差的桥址上建桥。在多孔简支梁桥中，相邻桥孔各自单独受力，便于预制、架设、简化施工管理，施工费用低，因此被广泛采用。缺点是简支梁属于静定结

36、构，受力不如连续梁，同时伸缩缝多，养护麻烦，但是造价低廉劳动力耗用少，工作量小，经济，中小型桥尤其适用。综上，由对比我们可以看出方案三所需设备较少，占用施工场地少，对地基承载能力的要求不高，现行的施工技术、施工工艺和施工设备都很完善，施工难度小，造价低，工期短，适合中小型桥梁。所以，方案三是最佳选择。所以本设计最终确定选择预应力混凝土箱型简支梁桥。3上部结构的计算3.1 行车道板计算考虑到主梁翼缘板内钢筋是连续的，故行车道板可按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两种情况来计算。3.1.1 悬臂板荷载效应计算由于行车道板宽跨比大于2，故按单向板计算，悬臂长度64cm。一、恒载效应A 刚架设

37、完毕时桥面板可看成64cm长的单向悬臂板，计算图式见下图所示：图3-1 尺寸图（单位：）计算悬臂板根部一期恒载内力为：弯矩：剪力：B 成桥后桥面现浇部分完成后，施工二期永久作用，由于边梁悬出端没有现浇部分，此时桥面板可以看成净跨径为0.64的悬臂单向板。人行道和栏杆的重量：，计算第二期恒载内力如下：弯矩：剪力： 综上所述，悬臂根部永久作用效应为：弯矩: 剪力: 二、活载效应左边悬臂板处，只作用有人群荷载，见图1-1弯矩：剪力：承载能力极限状态作用基本组合：按“公预规”第4.1.2条3.1.2 连续板荷载效应计算对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实质上是一个支承在一系列弹性支承

38、上的多跨连续板，因此对于弯矩，先计算一个跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩M，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点处和跨中截面的设计弯矩。，即主梁抗扭能力较大，取跨中弯矩，支点弯矩一、永久作用A 主梁刚架设完毕时桥面板可看成39的悬臂单向板，如下图1-2图3-2 尺寸图（单位：mm）其根部一期恒载内力为：弯矩：剪力：B 成桥后先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值，梁肋间的板的计算跨径按下列规定取用：计算弯矩时：但不大于，本设计：计算剪力时： 即 式中：为板的计算跨径，为板的净跨径，为板厚，为梁肋宽度。计算图式见下图图3-3计算图式（mm）现浇部分桥面板的自重为：8混凝土垫层和10

39、沥青面层：计算得到简支板跨中二期恒载弯矩及支点二期恒载剪力为：弯矩：剪力：综上所述，连续板恒载效应如下：支点断面恒载弯矩：支点断面恒载剪力：跨中断面恒载弯矩：二、活载效应A 公路级产生的内力根据桥规，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载。后车轮着地宽度及长度为：；顺行车方向轮压分布宽度： 垂直行车方向轮压分布宽度：荷载位于板中央地带的有效宽度： 但不能小于取，产生重叠，应重新求，两个荷载的有效分布宽度：，折合成一个荷载的有效分布宽度为：荷载位于靠近支承处的有效宽度：但不能小于故取支点与跨中之间的有效分布宽度可近似按45°线过渡。， 为跨中汽车荷载弯矩：为跨中汽车荷载弯矩：综上所述

40、，连续板荷载效应如下：支点断面弯距：支点断面剪力：跨中断面弯距：图3-4内力计算图示3.1.3 内力组合计算一、承载能力极限状态内力组合计算（基本组合）A 支点断面弯矩：B 支点断面剪力：C 跨中断面弯矩：二、正常使用极限状态内力组合计算（短期效应组合）：A 支点断面弯矩组合：B 支点断面剪力组合：C 跨中断面弯矩组合：3.1.4 行车道板配筋悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需按其中最不利荷载效应配筋，即，其高度h=25,净保护层=4，选用钢筋，则有效高度：由公式：；解得=5b=0.53×203=108；s=400故选取5钢筋，钢筋间距为20cm,此时所提供给的钢筋面积为5

41、65400。由于，其高度其有效高度h=18cm,净保护层a=4cm，选用钢筋，则有效高度： 由公式： ；解得可知，跨中、支点处配筋相同，均为.按公预规5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求：满足抗剪最小尺寸要求。按公预规5.2.10条规定：，即98.43KN时不需要进行斜截面抗剪强度。计算，仅按构造要求配置钢筋。根据公预规第9.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋。3.2 主梁内力计算与截面验算3.2.1 主梁截面几何特性的计算本设计采用分块面积法计算,公式如下：毛截面面积：=i；各分块面积对上缘的静矩：i=ii毛截面重心至梁顶的距离：ys=i/i毛截面惯性矩计算公式:=+Ai

42、(yi-ys)2式中:分块面积；i分块面积的重心至梁顶边的距离s截面重心到梁顶的距离；i各分块对上缘的面积矩分块面积对其自身重心轴的惯性矩一、预制中主梁的截面几何特性图3-5主梁横截面单位（cm）梁跨中截面几何特性计算表 表3-1分块名称分块积i()分块面积形心至上缘距离i ()=ii（）分块面积的自身惯性矩Ii()i=si ()分块面积对形心的惯性矩x=ii2 ()截面惯性矩=i+x（）522000904698×1041.409×10933056.85×10958.26×10928000203.3569.2×1040.0762×10

43、92171.32×1091.369×10925200215542×1040.0103×1092051.059×1091.069×10927720063517602×10413.70×109-21512.814×10926.51×109180000111019980×1040.486×109-69085.70×10986.19×109合计1032400=420=78043381×10415.68×109157.74×109173

44、.43×109二、检验截面效率指标以跨中截面为例：上核心矩：s=下核心矩：x=截面效率指标： =根据设计经验，一般截面效率指标取为0.45至0.55，且较大者亦较经济。上述计算结果表明，初拟的主梁跨中截面是比较合理的。3.2.2 主梁恒载内力计算一、一期恒载（预制梁自重）为简化计算按不变截面计，主梁的恒载集度边主梁：中主梁：2、 二期恒载（桥面板接头）：边主梁：0 ；中主梁：三、三期恒载（栏杆、人行道、桥面铺装）g： 人行道和栏杆按8.5计算边主梁 ：中主梁 ：4、 主梁恒载汇总主梁恒载汇总表 表32梁号荷载边主梁中主梁一期恒载25.7424.61二期恒载02.25三期恒载g15.3

45、812.47恒载总和（）41.1239.33五、恒载内力计算如图所示，设x为计算截面离左支座的距离，并令=.图3-6 影响线主梁弯矩和剪力的计算分别公式如下：，=29.1，2=1533.502变化点到支点的距离为6.5主梁恒载内力计算结果如下表所示：主梁恒载内力计算表 表3-3项目（）（）L/2L/4变截面支点L/2L/4变截面支点=L0.5（）47.5335.6521.250=L0.5（）04.887.259.75一期恒载（）一号梁1223.42917.63546.9800125.61186.62250.97二号梁1169.71877.35522.9600120.1178.42239.95二

46、期恒载（）一号梁00000000二号梁106.9480.2147.81300109816.3121.94三期恒载g（）一号梁g731.011548.3326.830075.05111.51149.96二号梁g592.70444.56264.990060.8590.41121.58恒载总和g1+g2+ g（）一号梁1955.381465.93873.800200.67111.51400.92二号梁1869.351402.11835.7300191.93285.14383.473.2.3 主梁活载内力计算一、冲击系数的计算f1.5HZ 时=0.05 ，1.5f14HZ时，14HZ时，=0.45其中

47、=，=结构的计算跨径（）；结构材料的弹性模量()结构跨中截面的截面惯性矩 ()；结构跨中处的单位长度质量（），当换算为重力时单位长度应为（）；G结构跨中处延米结构重力（）， 由于是双车道，不折减，故车道折减系数为：=1。二、横向分布系数支点截面采用杠杆法计算，跨中截面采用修正偏心压力法。A 支点截面1号梁:,2号梁:,图3-7支点和跨中横向分布系数（尺寸单位：）B 跨中截面因为B/L=9.0/19.5=0.46<0.5,故可用修正偏心压力法计算。a 计算主梁的抗扭惯矩对于箱形截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算：= + = 图3-8 箱梁的计算模型（单位：）翼缘板的平均换算厚度:,由知，,查

48、表得,b 计算抗扭修正系数c 鉴于桥的对称性，只要计算1、2号梁即可，下面采用修正偏心压力法计算横向分布系数m。本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=4，梁间距为2.9，则=c 1号、2号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为=+=+0.4879×=0.47=-=-0.4879×=0.03=+=0.27 =-=0.23d 绘出荷载横向分布影响线，并按不利位置布载，如图1-6所示；其中人行道缘石至1号梁轴线的距离为=1.65-1.5=0.15；荷载横向分布影响线的零点到1号梁位的距离为x，可按比例关系求得：=，解得x=9.3 m并据此计算出对应各荷载点的影响线竖标。f 计算荷载

49、横向分布系数m1号梁：汽车荷载： 人群荷载： 2号梁：汽车荷载： 人群荷载：C 荷载横向分布系数汇总荷载横向分布系数汇总表 表3-4荷载1号梁2号梁跨中c支点oco汽车0.75150.50.751人群0.515510.32230三、计算活载内力公路级：人群荷载：汽车荷载：集中荷载：计算剪力时据表3-4可知：1号梁的恒载内力比2号梁的要大。而且荷载横向分布系数也大，所以活载内力也必然大，因此可以得到此结论，即1号梁总的荷载效应比2号梁大，因此可将1号梁的内力作为控制内力，只需计算1号梁即可。在可变作用效应计算中，对横向分布系数的取值做以下考虑：支点处横向分布系数取,从离支点L/4处到支点的区段内

50、呈直线形过度至支点截面处，跨中部分采用不变的mc。求各截面的最大弯矩和剪力：计算跨中截面最大弯矩和最大剪力时采用直接加载，计算公式：S =+ y式中：S所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩、剪力车道均布荷载标准值车道集中荷载标准值影响线上同号区段的面积y影响线上最大坐标值图3-9跨中截面作用效应计算图式A 跨中截面可变作用（汽车）标准效应： M=×0.7515×4.875××4.875×7.875×0.8125+0.7515×178.5×4.875=927.39V=×0.7515×7.875

51、15;0.5×9.75-×0.2515×4.875×0.0833+0.7515×214.2×0.5=94.86KN可变作用冲击效应：M=927.39×0.3=278.22 V=94.86×0.3=28.46 KN可变作用（人群）效应：M=×0.5155×3×4.875×19.5+0.4845×4.875×3×0.8125=79.26V=×0.5155×3×0.5×9.75+×0.4845×4.875×3×0.0833=4.06KN图3-10四分点作用效应计算图式B L/4截面处可变作用（汽车）标准效应：M=×0.7515×7.875×3.6563×19.5-