大跨度预应力混凝土连续梁桥结构计算书（224页）

1、 大跨度预应力混凝土连续梁桥（70m112m70m）初步设计第一章 设计任务书1.1 设计任务说明一、 设计的目的及意义学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解公路预应力混凝土桥梁在桥式方案比选、结构计算及施工架设等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容。为学生在毕业后从事桥梁技术工作打好基础。二、设计的主要内容根据已有的水文地质资料，确定不同的桥式方案并绘图。进行桥式方案的比选和工程量的计算。对基本尺寸的选择进行探讨（包括梁高、边跨与中跨长度及比值等参数）。对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。运用常规的超静定混凝土桥梁分析程序计算结构内力及变形，布置预应力

2、钢筋，进行正常使用极限状态的截面设计与检核。通过自己编制程序，计算结构在承载能力极限状态下的配筋，并对结果进行校核。梁的一般构造图及配筋图。三、主要设计技术标准1、 设计荷载 汽车荷载：汽超20，挂120； 特种荷载：特300； 人群荷载：3.5KN/。2、桥梁净空：总宽25m，双向6车道63.5m，人行道宽21.5m，栏杆20.5m。3、坡度：纵坡1，横坡24、截面形式：变截面箱梁5、材料： 砼： 上部结构采用 C50 下部结构采用 C25 钢筋： 预应力钢筋采用975钢绞线（极限抗拉强度1860Mpa）普通钢筋采用级钢筋6、设计规范：公路桥涵设计通用规范（JTJ 021-89） 中华人民共

3、和国交通部，1985公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ 023-85） 中华人民共和国交通部，1985公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）中华人民共和国交通部，1985公路桥位勘测设计规程（JTJ 062-82） 中华人民共和国交通部，1982 7、通航要求：三级通航标准。四、基本要求 1、编写设计说明书，内容包括： 英文摘要 桥式方案比选、工程量估算、基本尺寸探讨、施工方案的确定 选定桥式的内力及变形的分析结果 自己编制预应力估索程序并对结果进行校核 根据配筋结果对结构进行全面成桥检算和施工应力检算 中英文文献翻译 2、设计图纸 桥式方案比选图，至少应有三个方案

4、主桥选定桥式的一般构造图 梁部结构预应力钢筋布置图及梁段普通钢筋布置图五、计划进度安排 步骤 设计内容 需要时间 累计周数1 桥式方案比选及工程量计算 1.5 1.52 拟定结构尺寸并优化 1.0 2.5 3 施工方案拟定 0.5 3.04 运营阶段结构内力计算 2.0 5.05 施工阶段结构内力计算 0.5 5.56 体系转换次内力计算 0.5 6.07 估算并配置主梁的预应力钢筋 2.0 8.08 施工及营运状态的应力计算 0.5 8.59 绘制设计图并编写设计说明 3.0 11.510 毕业设计论文答辩 0.5 12.01.2 设计提要一、桥梁结构的总体方案和初步方案拟定1、根据所给的设

5、计资料对全桥进行立面布置，包括孔径的拟定、跨径的拟定、桥面标高的确定和墩台位置及基础类型的确定。2、主梁采用变高度箱形截面，应参考已建好桥梁确定箱形截面的形式及主要结构尺寸，同时要考虑到桥面布置、钢索布置、受力、构造及施工要求等各方面因素。3、主梁采用悬臂施工法施工，分段进行逐段拼装或灌注，因此要确定主梁如何分段，分段长度决定于悬臂吊重的能力，为避免模板和施工复杂化，分段长度类型不要太多。4、施工方案要先拟定，包括悬臂施工的移动吊车机具设备的构造，梁段砼的运输等问题，都要通过深入细致的构思加以解决，画出施工设计草图，说明施工是否具有可行性。5、确定主梁梁段的安装顺序，画出悬臂施工程序草图，这是

6、以后进行内力计算和设计、配置钢索的主要依据。二、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个具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。然后按比选标准选出最佳推荐方案。各方案评比的条件应力求相同，例如桥梁总长应接近，桥面与桥头接线的标高应相同，冲刷线以下的基础埋置深度要相同。各比选方案均要求画一张总体布置图，包括立面布置图，平面布置图和典型横截面布置图（如主梁变高度，则应画出支点和跨中的横截面）。每张立面图上要求标明地质情况、设计洪水位、设计通航水位、低水位、通航净空、桥梁总长、各孔的跨径、桥梁纵坡、桥面竖曲线半径、

7、桥面标高、梁底标高、承台顶面标高、基础底面标高（或桩底标高），在横截面上要求标明桥面总宽度、车行道、人行道，分隔带宽度、主梁外形尺寸、桥面横坡、盖梁、桥墩、承台和基础的外形尺寸。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，在经济、适用和在可能条件下考虑美观。另外还要考虑施工设备和施工能力。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定施工方案。从经济、工期等方面比较各个方案的可选性。三、结构尺寸及施工方案的拟定在方案比选阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸，其余的细部尺寸尚未最后确定。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

8、准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计，设计时要考虑受力、构造、施工等因素。下部结构的截面尺寸的拟定包括桥墩、桥台和基础的类型和轮廓尺寸，结构的细部尺寸拟定参照桥涵设计规范的有关规定，设计时进行全面考虑，最后定出较为合理的结构尺寸。桥梁结构的施工与设计有十分密切的关系，不同结构形式的桥梁结构可采用不同的施工方法，同种结构型式也可采用不同的施工方法，结构运营阶段的受力状况取决于所选的施工方法。悬臂施工法是连续梁常用的施工方法。四、悬臂施工时期荷载引起的结构内力计算悬臂施工方法是从桥墩开始向跨中不断接长梁体构件（包括拼装和现浇）的悬臂架桥法。悬臂施工时期荷载引起的结构内力要计算两种情况：

9、(1) 当连续梁采用悬臂对称施工时，梁段的总量按静定悬臂梁计算各截面的弯矩和剪力，计算的结果将作为总的设计内力值的一部分。(2) 上述施工时期悬臂梁所承受的内力除梁段总量外，还应计及模板、支架、施工人员和机具等重量引起的弯矩和剪力。计算的结果将用来估算施工过程中悬臂梁的强度和抗裂安全性。、梁段总量引起的内力计算可按悬臂梁计算。第i块梁段的总量为：W(i)=n 式中： n考虑模板可能变形等引起的砼梁段体积增大系数，可取1.05；表示砼的容重，可取2.52.6t/，表示每块砼梁段的体积。为简化计算，梁段重量可认为作用于各段中线上。 、施工时期截面最大内力计算设梁上活动挂蓝计算重量为P，集中作用在已

10、经张拉好的前一节梁段距离端部1m处，P包括以下两部分重量，即P=P1+P2式中：P1表示挂篮、机具、模板及施工人员等重量，可以估计为50吨；P2正在灌注的砼梁段重量。五、连续梁在运营阶段的结构内力计算 1、正确划分节点和单元，在综合考虑设计、施工等因素的前提下，为了计算的方便，将实际结构离散成若干节点和单元，在节点连接方式和边界条件上一定要注意与原结构的保持一致，这是保证计算图式能够真实模拟实际结构的重要条件之一。2、确定主梁梁高，顶、底板的厚度及腹板厚度的变化规律，计算各截面的几何特性。3、确定结构在成桥阶段的各项荷载。4、按设计规范分别计算在各种不同荷载组合下的结构内力。六、由于砼徐变及体

11、系转换引起的结构内力计算在结构的施工过程中，由于发生了体系转换及砼徐变的作用，使得结构重力及预应力产生结构内力都会发生变化，弯矩重分配的计算，可参照下列规定进行。、在先期结构上由于结构重力产生的弯矩，经过重分配后在后期结构中的弯矩（至t时）,可按下列公式计算：式中：表示在先期结构上的结构重力按先期结构体系计算的弯矩；表示在先期结构上的结构重力按后期结构体系计算的弯矩；表示从加载龄期时至计算所考虑时间t时的徐变系数，参照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中附录四的规定。、在先期结构上由于结构重力产生的弯矩，经过重分配后在后期结构中的弯矩（至t时）,可按下列公式计算：式中：表示作用在先期结构

12、上的预应力按先期结构体系计算的弯矩；表示作用在先期结构上的预应力按后期结构体系计算的弯矩；表示从加载龄期时至计算所考虑时间t时的徐变系数，参照公路 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中附录四的规定。七、预应力混凝土结构的配筋计算 根据桥涵设计规范规定，预应力梁应满足截面应力的要求和承载力的要求。可以根据这些要求估算截面上预应力筋的数量。一般以荷载作用下截面的应力条件进行配筋。其应力条件为：式中：、分别为预应力在截面上缘和下缘所产生的应力； 、分别为荷载最不利组合时的最大和最小弯矩包络图值； 、分别为截面上缘和下缘的抗弯模量； 、分别为混凝土的容许拉、压应力。 一般情况下，由于梁截面较高，受压

13、区面积较大，压应力不是控制因素，为简便计算，可考虑上缘和下缘的拉应力这个限制条件。对于全预应力混凝土梁，等于零。根据截面受力情况，配筋有三种形式： 截面上、下缘均布置力筋以抵抗正、负弯矩； 仅在截面下缘布置力筋以抵抗正弯矩； 仅在截面上缘布置力筋以抵抗负弯矩。按桥涵设计规范分别计算在各种不同情况下预应力筋的数量。第二章 桥式方案比选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

14、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

15、、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

16、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。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：预应力混凝土连续梁桥双肢薄壁刚构桥斜拉桥2.2 各种设计桥式特点2.2.1 预应力混凝土连续梁桥构思宗旨：1、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。2、预应力砼充分发挥了高强材料的特性，具有可靠强度

17、、刚度以及抗裂性能。3、结构在车辆运营中噪音小，维修工作量小。4、其施工方法已达到相当先进的水平，工期短效益明显。5、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。6、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。7、除动墩外，连续梁的桥墩及基础尺寸都可以做得小些。成桥经验资料连续梁的边主跨的比值在0.60.7之间，较其它两种桥式比值要大，支点梁高与跨中梁高比值要小，在2.0左右。表21 国内预应力连续梁

18、桥分析表桥名跨组合径边主跨比梁高H中H中/LH支H支/ H中珠江三桥80110800.732.71 /40.75.52.04常德大桥84.7312084.70.731/30.06.82.27沙洋汉大桥62.46111+62.40.562.51/44.462.4华北大桥70+100+700.73.31/30.361.82松花江大桥59+790+590.6631月30日5.41.8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，当主桥采用多跨连续梁时，中间部分采用等跨布置，边跨跨径约为中跨跨径的0.650.7倍。当边跨采用主

19、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度约为3060cm . 上部结构（1）孔径布置 此桥是

20、一座预应力混凝土连续梁桥，它由主桥和引组成，跨径组合为70m+112m+70m，边中跨比值为0.63，桥下为三级通航，纵坡1%，桥总长252m。（2）顺桥尺寸 跨中梁高为3.0m，支点梁高6.0m，为主跨的1/20，梁底按二次抛物线变化。（3）横桥向的尺寸截面纵向为变截面，桥面宽25m,采用双幅单箱室。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。纵向上，梁底按二次抛物线变化，腹板在距支点四分之一跨度处以4m阶段直线变化。顶部承托采用1：2的比例，高度分别为30cm60cm；底部采用1：1的比例,高度分别为30cm30cm。桥面设20的单向横坡。

21、图2-1 连续梁桥支点处截面 单位：cm 图2-2 连续梁桥跨中截面 单位：cm（4人行道板其形式采用搁置式具体尺寸见下图：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。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

22、程中结构的稳定可靠，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23 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经济指标。混

23、凝土标号C50，墩身为C25，1275的低松弛钢绞线，级普通钢筋预应力钢筋 65.7kg/非预应力钢筋 89.5 kg/混凝土 0.846 m3/ 表22 工 程 数 量 表 材 料预应力钢筋普通钢筋混凝土规 格12-75钢绞线级钢筋C50C25单 位ttM3M3上部结构453.33617.555837.4下部结构3713.72.2.2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。构思宗旨：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。柔性双薄墩减小了

24、主梁支墩净距，能有效消减墩顶弯矩峰值。梁高小，跨度大，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。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。施工体系转换方便，伸缩缝少，行车舒服。顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度大，受力性能好。顺桥向抗推刚度小，对温度、砼收缩徐变及地震影响均有利。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。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。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

25、0.50.6之间，支点梁高为跨中梁高的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23 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5484.31/5813.83.425281504070黄石长江大5844.11/61133.125321355080江津长江大桥16232451620.6634.21

26、/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，跨中正弯矩也可以减小，但主

27、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。1、上部结构（1）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70m+112m+70m。边跨与中跨的比值为0.63。（2）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，约为跨度的1/37.3，支点梁高为6m，为跨中梁高的2倍。（3）

28、横截面尺寸 图2-4 刚构桥支点处横截面图 单位：cm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。底板顶面按二次抛物线变化，腹板在距支点四分之一跨度处以4m阶段直线变化。顶部承托采用1：2的比例，高度分别为30cm60cm；底部采用1：1的比例,高度分别为30cm30cm。桥面设20的单向横坡。 2、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。施工方案本桥上部结构施工采用挂蓝悬臂浇注

29、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，其它为3.5m、3.0m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

30、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。混凝土标号50，墩身为C25，1275的低松弛钢绞线，级普通钢筋预应力钢筋 65.7kg/非预应力钢筋 89.5 kg/混凝土 0.846 m3/表2-4 材料用表项目预应力钢筋普通钢筋混凝土规格1275钢绞线级钢筋C50C25单位ttm3m3上部结构313.165726.336368下部结构6862.92.2.3斜拉桥 斜拉桥依靠固定于索塔的斜拉索或主缆支承梁跨，梁似多跨弹性支承，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索或吊索的间距有关，适用于大跨度桥梁，是一种跨越能力极强的桥型。一、构思宗旨1、 鉴于

31、主梁增加了中间的斜索支承，弯矩显著减小，与其他体系的大跨度桥梁比较，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1/401/100，能充分满足桥下净空和美观要求，并能降低引道填土高度；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

32、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。桥经验数据表 2-5 国内斜拉桥成桥资料表桥名跨度（m）体系梁截面桥宽梁高索面索距塔高辽宁长兴岛83.2+176+83.2支座支承单箱三室101.75双640济南黄河104+220+104悬浮双三角箱19.52.25双853.8上海泖港85+200+85刚构挂梁分离双室122.2双6.54

33、4天津永和125+260+125悬浮双三角箱14.52双11.850.5长沙湘江北105+210+105刚构单箱三室30.13.4单852.7武汉长江二180+440+180支座支承双梯形箱29.23双890重庆长江二169+444+169悬浮双主肋242.5双9110郧阳汉江86+414+86地锚单箱四室15.62双892三、尺寸拟订斜拉桥主梁通常为等高度梁。对主梁支承于塔墩上的支承体系，为承受支承截面较大负弯矩，在局部区段可加大梁高或加厚下翼缘厚度。现代斜拉桥都为密索体系，主梁高度越来越小，向着桁式体系转换。密索体系梁高一般为跨径的1/701/200，或为节段长的/51/18。对于单索面，

34、要适当加大梁高，取梁跨比的上限，以提高梁的抗扭刚度。在选择梁高时，要考虑以下因素：索间距、主梁承受的压力、横梁跨度、索与梁的锚固要求等。主梁为弹性支承多跨连续梁，梁内弯矩决定于弹性支承位移、索间距及梁的刚度，梁的刚度越大，弯矩越大。主梁承受的拉索水平分压力与桥的跨度有关，一般靠墩塔处压力最大，必要时局部加大截面。主梁高度要大于等于横梁高度，横梁高度取决于横梁的跨度。从横向风力稳定性角度考虑，桥宽与梁高之比宜大于8，最低限度不宜大于6。现代斜拉桥均采用密索体系。密索体系有以下优点：有利于降低梁高；便于悬臂法施工、索力小，使锚固构造简单，且便于换索。混凝土主梁索间距取为610m, 多数取8m。拉索

35、布置为扇形，为此要拟订拉索锚于塔上的间距。根据主梁的受力要求或为了减小索面积，拉索的竖直分力越大越好，因此应尽量减小拉索在上的间距，一般取为1.62.2m，它决定于拉索锚头布置及张拉空间的要求。1、上部结构桥孔径布置主跨为单塔对称双跨，可以节省一个塔和基础，缩短斜拉索总长，可取的较好的经济效益。跨度为112m112m。顺桥向尺寸梁高为3.2m，为主跨的1/35，为等高粱。横桥向尺寸截面纵向为等截面，桥面宽25m，采用单箱四室截面形式。本桥为塔梁固结体系。这种结构存在的主要缺点是上部结构重量和活载力都需由支座传给桥墩，需要设置很大吨位的支座，造价较高。（4）横截面图图25 斜拉桥横截面图下部结构

36、桥台为钢筋混凝土重力式U型桥台，基础为柱桩基础。施工方案本桥施工利用悬臂拼装法。工程数量混凝土标号C50，预应力钢筋1275 桥面混凝土 1m3/预应力钢筋 65kg/普通钢筋 107.8 kg/表2-6 材料用表材 料预应力钢筋普通钢筋混凝土规格1275钢绞线级钢筋C50C25单位ttm3m3上部结构391.6649.96025下部结构168.20.279682.92.4方案点评桥型最终定为预应力混凝土连续梁桥， 表2-7 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斜拉桥1跨径布置（m）70+112+7070+112+70124+1242通航净空（m）1010103纵向

37、坡度1114截面形式两个单箱双室箱形截面两个单箱单室箱形截面单箱四室箱形截面5跨中梁高（m）3.03.03.26支点梁高（m）6.06.03.27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。8上部结构施工方法悬臂浇注法悬臂浇注法悬臂拼装法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造型新颖美观，为提高抗风稳定性，

38、要采取复杂的措施10工程量钢绞线： 453.33t 普通钢筋：617.5t 砼： 5837m钢绞线：313.2t 普通钢筋：726.33t 砼：6308.2m钢绞线：285.2t 普通钢筋：515.7t 砼：5012m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；斜拉桥虽然桥型美观，但适用于较大跨度，小跨度采用斜拉桥不经济；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。所以本设计最终确定选择预应力混凝土连续梁桥方案。第三章 结构的初步设计3.1主梁尺寸的拟定预应力混凝土连续梁以受力体系来分，有等截面、变截面连续梁桥、桁架连续梁桥，连续-刚构梁桥

39、及V形墩连续梁桥等。其中等截面及变截面是目前我国预应力混凝土连续梁桥采用最多的截面形式。等截面连续梁一般适应以下情况： 跨径一般为4060m（国外也有达到80m跨径者）,构造简单，施工快捷的连续梁。 桥的立面布置以等跨径为宜，也可以不等跨布置，边跨与中跨之比不应小于0.6，高跨比一般为1/151/25。 适应于支架施工、逐跨架设施工、移动模架施工及顶推施工等。而变截面梁主要适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥，本设计选用变截面预应力混凝土连续梁。梁底立面曲线可采用圆弧线、二次抛物线及折线等，除外形高度变化外，为满足梁内各截面受力要求，还可将截面的底板、顶板和腹板改变厚度。在本设计中梁底立面曲线选用

40、抛物线形，底板采用变厚度。在孔径布置方面，边跨与总跨之比一般为0.50.8，当边跨与中跨之比小于0.3时，边孔桥台支座要做成拉压式，以承受负反力。其跨径布置为70m+112m+70m，右边与两跨24m的简支梁相连，边孔与中孔跨径之比为0.63。变高度梁的梁高与最大跨径之比，在跨中截面一般为1/301/50，支点截面可选用1/151/20，在本设计，跨中截面出梁高为3.0m，支座处梁高为6.0m。预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多，一般应根据桥梁的跨径、宽度、梁高、支撑形式、总体布置和施工方法等方面综合确定。合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁自重、节约材料、简化施工和改善截面的受力性能是十分重要

41、的。目前预应力连续梁桥横截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面，其中，板式、肋梁式截面构造简单、施工方便；而箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。本设计选用分离式单箱双室的箱形截面。一、 梁高 顶板厚 底板厚在连续梁桥中，箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部，根部底板厚度一般为根部梁高的1/101/12，以符合施工和运营阶段的受压要求，并在破坏阶段使中性轴尽量保持在底板以内；跨中底板厚度一般为200250，以满足跨中正负弯矩变化及板内配置预应力钢筋与普通钢筋的要求。在本设计中支座处的底板厚为60cm，跨中处底板厚为30cm，在支座与跨中间按抛物线形变化，坐

42、标系建在支点梁底，则梁高和梁底曲线形的抛物线方程为：梁高：（cm） 底板厚：（）。在确定箱形截面顶板厚度时一般考虑两个因素：满足桥面横向弯矩的要求；满足布置纵向预应力钢筋的要求。在配筋的混凝土桥面板中，顶板的厚度与腹板间距可参考下表：表3-1 腹板和顶板参考尺寸腹板间距（m）3.55.07.0顶板厚度（）180200200250280300 二、 悬臂板长度 腹板厚 箱梁截面顶板两侧挑出的悬臂板（翼板）长度也是调节顶板内弯矩的重要因素，一般可取悬臂板长度为腹板间距之半。当配置横向预应力筋时，悬臂板应尽量外伸。本设计中悬臂板长度取为2.0m。箱梁腹板主要承受截面剪力和主拉应力。在预应力连续梁桥中

43、，弯束对荷载剪力的抵消使梁内剪应力和主拉应力较小；在变高度连续梁桥中截面高度的变化也可减小主应力值。因此，除上述受力因素外，考虑预应力钢筋布置及混凝土浇注后的箱梁腹板最小值一般为：腹板内无预应力束管道布置时可采用200；腹板内有预应力管道布置时可采用250300；腹板内有预应力束锚固时采用350。在大跨径预应力混凝土连续箱梁中，腹板宽度宜从跨中向支点逐渐加宽，以承受支点处较大剪力，一般采用300800，也有达到1m左右者。本设计中顶板厚度取300，腹板厚度在跨中处各处宽均为400，在支座处两侧宽度为600，中间腹板宽度为400mm。箱梁截面尺寸如下图所示：图3-1 连续梁支点截面尺寸图（单位：

44、cm）图3-2 连续梁跨中截面尺寸图 （单位：cm）3.2基本材料的选用一、 钢筋预应力混凝土桥梁用的钢材就其使用状况可分为非预应力钢材和预应力钢材两大类。前者与钢筋混凝土桥梁的钢材完全一样；目前使用的预应力钢材主要有高强钢丝、钢绞线和高强粗钢筋三大类。按照桥规第2.2.1条规定，预应力混凝土构件中的预应力钢筋宜采用冷拉II级、冷拉III级、冷拉IV级钢筋、冷拉5号钢筋、热处理钢筋（V级钢筋）、冷拔低炭钢丝、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。在本设计中，预应力钢筋均采用1275的低松弛钢绞线，其标准强度R=1860Mpa，张拉控制应力=0.75=1395Mpa，两端“双控”张拉，张拉时混凝土强度要达

45、到80%的设计强度，普通钢筋采用级钢筋。二、混凝土混凝土的标号是混凝土强度的主要标志。它决定混凝土的其它物理力学性能。选用合适的混凝土标号除根据结构构造特征外，还需与钢材的级别相适应，由于预应力钢材的强度均较高，所以一般均选用较高标号的混凝土。这不仅会减小结构混凝土的用量、减轻自重，且因高标号混凝土比较密致，徐变较小，也有利于减小应力损失。公路钢筋混凝土桥涵设计规范规定：公路桥梁预应力混凝土构件的混凝土标号不宜低于C30，主要承重构件用碳素钢丝、钢绞线的构件不宜低于C40。本设计上部结构采用的混凝土标号为C50，下部结构采用C25。三、锚具预应力结构成败的关键是混凝土内部必须具有永久存在的预应

46、力。在先张法构件中主要依靠混凝土与预应力钢材间的握裹力来产生这种永存预应力。大量的后张法构件在预制时都是通过采用可靠的锚夹具使结构产生预应力。由于受到自身结构和构造特征的限制，预应力混凝土连续梁桥的绝大多数是采用后张法施工的。因此，选用一种锚固性能良好、成本低廉、使用简便且又与预应力混凝土连续梁桥修建工艺相适应的锚固体系是很重要的。对锚具的基本要求是：锚固可靠，预应力损失小施工方便，成本低廉，机具简单，且与预应力混凝土连续梁梁桥施工工艺相适应。本设计选用的锚具为：HVM1512锚具，其锚垫板尺寸为270270160，波纹管的直径为92。3.3 施工方法的选择一、施工方法的选定不同的施工方法适应

47、于不同的桥梁形式，不同的施工方法在施工各阶段的内力也不同，有时结构的控制设汁出现在施工阶段。设计与施工时不能也无法截然分开的，结构设计必须考虑施工的方法、施工内力与变形，而施工方法的选择应符合设计的要求。我国建造的预应力混凝土连续梁桥的施工方法很多，常用的施工方法有：支架就地浇注施工、悬臂施工、逐孔施工和顶推施工等。与变截面连续梁最匹配的施工方法为悬臂施工法，悬臂施工法是从桥墩开始对称地、不断悬出接长的施工方法。悬臂施工通常分为悬臂浇注和悬臂拼装，悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具，模板继续施工。悬臂拼装法则是将预制节段快件，从桥墩两侧依

48、次对称安装节段，张拉预应力筋，使得悬臂不断接长，直至合拢。而悬臂浇注按施工受力图式又分为挂蓝悬臂施工和桁式吊悬臂施工之分。挂蓝悬臂施工是在桥墩的两侧对称逐段浇注混凝土、张拉预应力钢筋、移动挂蓝、立模绑扎钢筋等循环连续施工，直至和拢形成连续梁桥，该方法是国内外大跨径连续梁桥的主要施工方法之一。本设计选择挂蓝悬臂施工。梁体每24米分为一个节段，以挂篮为施工机具，从桥墩开始对称伸臂逐段现场浇筑混凝土。挂篮通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行车系统和工作平台几部分组成。承重梁是挂篮的主要受力构件，可以采用钢板梁、工型钢、万能杆件组拼的桁架或斜拉体系等，它承受施工设各和新浇节段混凝土的重量并有支座和锚固

49、装置将荷载传递到己施工完成的粱身上，当后支座的锚固能力不够，并考虑行走的稳定，常采用在尾端压重的措施。本桥采用桁架式挂篮。二、施工流程 在施工中，架设模板，安装钢筋、浇筑混凝土和张拉等全部工作均在挂篮平台上进行。当该节段的全部施工完成后，由行走系统将挂篮向前移动，动力采用绞车牵引。挂篮的主要功能是：支撑梁段模板，调整正确位置，调运材料、机具，浇筑混凝土和在桂篮上张拉预应力筋。在施工桥墩顶部的0号块一同浇筑，支撑这部分施工重量采用三角托架，由于桥墩比较高，可在墩中设置预埋件支撑或悬吊式施工托架。悬臂浇筑施工的钢筋加工，混凝土拌制和运输问题都需要周密计划，尽量缩短运输路线，方便施工。本桥采用的路线

50、是将预制加工场没置在桥头，当悬臂施工为合拢而路线不通时，可通过简易支架或吊装设备进行水平运输。合拢段的施工是悬臂施工的关键。在合拢段的施工过程中，由于昼夜温度变化、新浇筑混凝土的早期收缩、己完成结构-混凝土的收缩、徐变、新浇筑混凝土的水化热影响、结构体系的变化以及施工荷载等因素对尚未达劲强度的合拢段混凝-土的质量有直接影响。对于大跨度和多跨一联的连续梁桥，合拢段的长度在满足施工要求的前提下，应尽量缩短，这样在构造处理上比较方便，一般取24m，本桥采用3m、3.5m、4m几种不同长度节段。另外，为了保证结构按没计要求合拢，避免在合拢过程中的不利因素，增强合拢段的刚度，采用加强普通钢筋的配置，或配

51、有一定数量的劲性型钢，目的是在合拢段混凝土施工过程中可传递内力，并保持合拢段两侧梁体的连续性。本桥第一施工段的施工周期为28天，其余均采用7天。加快施工进程的主要关键在于混凝土早期强度的快速增长，减少混凝土的养生时间，这是现场浇筑施工中存在的共同性问题。其施工程序为：第一步：首先从中跨的A、B墩同时开始进行悬臂施工。第二步：两岸边跨同时合拢，A、B墩处的临时固结释放，形成单悬臂梁。第三步：AB跨中段进行合拢，形成三跨连续梁。挂蓝悬臂施工的流程图如下：图3-3 悬臂施工法的流程图三、注意事项挂蓝悬浇过程中难免要出现不平衡弯矩，为此，需采用必要的措施来承受这些不平衡弯矩。目前常用的措施有： 加临时

52、锚固，采用预应力双排锚杆将墩、梁临时固结。通常锚杆的下端预埋在墩内，锚杆从混凝土中穿过并锚在梁顶。锚杆的数量由施工弯矩计算而定。为便于拆除，在临时支座间设置20厚的硫磺沙浆夹层，并在临时支承附近布设千斤顶，以便于施工中的微调。这种方法构造简单，制作、拆卸方便。 在墩旁设置临时支架，采取上一种措施后，如果桥墩太高、悬臂太长，不足以承受不平衡弯矩时，可在墩单侧或两侧设置支架和临时固结共同承受施工弯矩，当临时支承可能出现拉应力时，应设置抗拉设施。需要指出的是，随悬臂施工进程，如遇单孔合拢并张拉锚固预应力筋后，应立即拆除上述临时措施。采用挂蓝悬臂浇注施工不需大量施工支架和大型临时设备，不占用很大的预制

53、场地，逐段浇筑，易于调整和控制梁段的位置，且整体性好，不影响桥下通航、通车，不受季节、洪水影响，不受跨数限制，各段施工属严密的重复作业，需要施工人员少，工作效率高，桥梁施工受力状态与运营受力状态基本相近，与顶推法相比，不因施工而增加过多的材料，但悬臂施工法中梁体部分不能与墩柱平行施工，施工周期较长;而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。体系转换次数较多，施工线形及合拢技术要求较高。第四章 主梁纵向预应力筋的估算与布置4.1 PRBP程序估算一、数据信息1、 材料信息： (1) 混凝土本设计中上部结构采用C50混凝土，根据桥规第2.1.3条： C50混凝土的抗压弹性模量为3.

54、5104MPa； C50混凝土的抗弯压弹性模量为3.5104 MPa； C50混凝土的容重(含钢筋的平均容重)为2.6 t/m3。(2) 纵向预应力钢束本设计选定的预应力钢筋为1275的钢绞线，其，张拉控制应力=0.75R=1395Mpa，张拉时混凝土强度要达到80%的设计强度。初定预应力钢束的参数指标如下：a) 单束孔道的面积A1：A1=3.140.0922/4=0.006644(m2)b) 单根钢束的面积A2：A2=0.00167976m2c) 预应力钢束的弹性模量Eg：Eg=1.9105 Mpad) 预应力钢束的标准强度R：R=1860MPae) 张拉控制应力：=0.75R=0.7518

55、60=1395Mpaf) 钢束松弛终极值与控制应力比值为：0.045g) 孔道摩阻系数：0.35h) 孔道偏差系数：0.006i) 锚具变形与钢束回缩系数值（一端）：0.0062、荷载信息： (1) 恒载： a) 一期恒载：程序按截面尺寸信息自动计入 b) 二期恒载：含铺装层和栏杆重，按 3.2786t/m计入 (2)活载： 采用汽超20级，六车道，按规范，每列可布一辆重车和六辆标准车；采用挂120级时，全桥只布一辆挂车。3、温度变化的影响： 本设计估索阶段只考虑了一种情况的温度变化影响，按上下缘温差为5C的情况考虑。4、基础的不均匀沉降影响：本设计估索阶段不考虑，同时不计水平强迫位移和转角强

56、迫位移。收缩徐变的影响：本设计在估索阶段不考虑收缩徐变的影响 与环境有关的基本徐变系数：0 与材料有关的基本徐变系数：2 收缩速度系数：0.00625 收缩终极值：0.0015二、填卡注意事项本设计用PRBP程序对桥梁进行估索与成桥检算时，共填有二张卡，第一张卡用来估算一次成桥顶、底板的预应力钢筋数目，第二张卡为成桥检算卡。二张卡间既有区别又有联系，在填卡时注意如下几个方面：节点及单元控制信息是PRBP程序的控制信息，一次成桥填卡时，应对应填使用阶段纵向加载、估索，而在成桥检算时填全面进行成桥检算梁元坐标指整体坐标系下的端截面坐标值，单元上、下缘按I端到J端的局部坐标定义；一次成桥时可以先不考

57、虑施工阶段及收缩徐变的因素，安装时视为一次施工完毕,在运营阶段的荷载信息填写荷载组合时可不考虑特载。估索时，不必要过分追求数据的可靠性，估索的结果可能不太准确，底板索用一次成桥的数据，顶板索用施工成桥的数据。填卡时输入数据繁多，易出错，为了避免出错和检查方便，可将整体坐标定义在结构的对称部位，Y坐标一般为正值较好。三、填写估索数据卡本设计在填写估索数据卡时，将支座处横隔板重量换算成集中力，作为运营阶段的集中荷载作用在支座单元上，考虑以下五种荷载组合： 第一种：汽车+二期恒载+第一组集中力+第一组强迫位移+第一组温度力 第二种：挂车+二期恒载第三种：汽车+二期恒载+第一组集中力+第二组强迫位移+

58、第二组温度力第四种：满人+二期恒载+第一组集中力+第一组强迫位移+第一组温度力第五种：挂车+二期恒载+第一组集中力+第一组强迫位移+第一组温度力 其中汽车荷载为汽-超20，挂车荷载为挂-120，满布人群荷载集度为0.35t/m12 m=4.2 t/m, 数据卡的具体填写及估索结果参见附录一。3.2 估索阶段结构内力分析 本设计的内力分析计算由PRBP程序完成。PRBP程序是一个桥梁分析专用程序，在本设计中我们要用此程序进行估索、全面成桥检算，故需填两个数据卡，分别对以上两个阶段进行内力分析。两张卡既有联系又有区别，估束按一次成桥进行。结构内力主要有恒载内力、活载内力和结构次内力组成。其中恒载内

59、力包括一期恒载产生的内力和二期恒载产生的内力。结构的内力与施工有密切的关系，预应力混凝土连续梁有各种不同的施工方法。它的施工方案是由桥址的地形、水流条件、施工设备等因素所决定的。一般说来，除满堂支架施工方法外，采用其他的施工方法的结构都面临着体系转换这一共同的问题。例如采用悬臂拼装或悬臂浇筑施工的连续梁，结构可能会经过悬臂刚构、单跨固定梁或悬臂梁、连续刚构等不同体系最后才形成多跨连续梁。从设计角度考虑考虑，在选择体系转换次序时应该使最终的连续梁体系的恒载内力分布最合理。结构的活载内力包括汽车、挂车和人群荷载所产生的内力。一、结构自重（一期恒载）引起的内力计算由于本设计采用悬臂施工法，结构自重引

60、起的内力应按悬臂梁计算。而PRBP程序计算的结构自重引起的内力则是按一次成桥后的连续梁计算而得，故结构自重引起的内力不应采用PRBP程序的计算结果。结构自重引起的内力在施工阶段估索程序中已有计算，悬臂段的内力如下表所式：表4-1 结构自重产生的内力截 面 号弯矩值M（tm）截 面 号弯矩值M（tm）93924.58518-14078.01103601.48419-18107.73112867.343-20-21946.35121714.84121-26156.8813134.27222-30756.6614-1887.62123-32379.3615-4037.70924-35760.716-