桥梁工程设计概

1广州新洲至化龙快速路，位于广州市东南部，起速公路东环线连接，跨越珠江后航道之官洲河和沥窖水道新洲至化龙快速路是广州南部地区未来道路主广州市官洲河大桥，必须遵照“技术先进、安全2应力混凝土连续刚构桥的美观、安全和适用的性能，设计方案一预应力混凝土连续梁桥全桥线条简洁明型，桥跨度合适，采用箱形断面，刚度大，施3.桥梁的运营养护成2.建筑高度小，外形简3.桥面平顺，行车舒适设计方案二简支预应力混凝土T梁桥桥梁的线型简单单调，但也不缺乏这1.T形截面，制造简单，接头也方便，常1．采用预应力混凝土T梁，最大跨径为经济合理，装配式结构，节约大量模板，缩短了工期，使用广泛。3.横隔梁保证各根主梁相互结成主体，以提高桥梁的整体刚度。设计方案三预应力混凝土连续刚构桥与周围景观协调一致。1.全桥跨度适中用技术先的悬臂浇筑法施工能安全的建成，且在施工过程中不需大量施工支架和临时设备，故施工方便，质量可靠，工期较短；2.全桥后期营运养护费用航道适应性好，通航净空3.全桥采用三跨一联的连续刚构，故只在两岸桥台整体性愈好，在荷载作用下各主梁就能更好地协同3左右。主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。增大梁高，只增加腹板高度，预应力混凝土，由于预应力和弯起束筋的作都由构造决定。原则上应满足束筋保护层的要求，并力求模横隔梁的高度可取为主梁高度的四分之三左右。在支在运输和安装中的稳定性。但如果端横隔梁高度比主梁略梁横隔梁的基本作用是增加截面的横向刚度，限制畸承受和分布较大支承反力的作用。箱形截面由于具有可以比一般肋形的桥梁少一些。目前许多国家认为可角度来分析，中间横隔板对纵向应力和横向弯矩的分4荷载要求。根据受力特点，翼缘板一般都做成变厚度的，是考虑翼缘板承担全部桥面上的恒载与活载，板的受力钢承担桥面铺装层的荷载、施工临时荷载以及自重，活载则扩大做成马蹄形。马蹄的尺寸大小应满足预施应力各个阶尺寸过小，往往在施工和使用中形成水平纵向裂缝，特别％，注意的是：下翼缘也不宜过大过高，这就要求将预应5接头强度可靠，焊接后立即就能承受荷载，但现场要有焊接设备，而且施工难度大。横梁梁肋的两侧。焊接钢板预先与横隔梁的受力钢筋焊接在一起做成安装骨架。当T梁安装就位后，即可在横隔梁的预埋钢板上再加焊接钢盖板使联接头构造与中横隔梁相同，但由于其外侧（近墩台一侧）不侧。相邻横隔梁之间的缝隙最好用水泥沙浆填满，所有外露种接头强度可靠，焊接后立即就能承受荷载，但现场要有焊6在缺乏焊接设备时，横隔梁亦可采用现浇混凝土联结混凝土连成整体。这种做法也可用于主梁间距较大的场合78预制装配施工是将在预制厂或桥梁现场预制机法、双导梁安装法、扒杆吊装法、跨墩龙门吊机安装法又称穿巷式架桥机，钢桁架导梁由贝雷梁或桥跨两墩设扒杆，预制梁两端系在扒杆的起吊钢两台跨墩龙门吊机分别设于待安装孔的前、后9通过对三种方案的对比，在经济上（工程费用，及以桥梁结构的经济性、实用性、安全性、美观性和施工主梁的内力计算，可分为设计和施工内力计计的依据。施工内力是指施工过程中，各施工阶段中动荷载，如施工机具设备（挂兰、张拉设备等）、供施工阶段验算用。把这部分内力和该阶段的主梁自配筋是否满足施工时的强度和刚度要求，否则应增配对于简支梁桥，主梁内力包括恒载内力、活载内力和的内力）。将它们按规范的规定进行组合，从中挑选应力验算。设计实践表明：在这几部分内力中，恒、活载内主梁恒载内力，包括主梁自重（前期恒载）G而它的计算与施工方法有密切关系。特别在大、中中不断有体系转换过程，在计算主梁自重内力时必G1）；后期恒载内力：包括桥面铺装、人行道、栏形成最终体系，主梁在纵、横向的联接也已空间受力特点，这部分内力可直接应用结构使用阶段，结构已成为最终体系，其纵向的力学计算图式是梁在横向也联成了整体，因此呈现空间结构的受力特性，即传递，精确计算是复杂的。为此，要利用实用空间计算方法iiiiii对汽车车列必须比较正向和逆向行驶两种布置情况，取其内力影响线，可直接使用等代荷载表，以免除排列作者来说，一般情况下，将车辆荷载的最大重轮置p于悬臂梁或连续梁等）L有关。对验算荷载与人群荷载，则不计冲击算荷载效应的横向折减，但折减后的效应不得小于用两行荷载和人群荷载均不予折减，即ξ=1；ckk考虑到在正常条件下构件的自重直接与初始预张拉fs=fpi+f式中：f——构件在预张拉作用下的实际挠度；sf——初始预张拉力P的作用引起的短期挠度；piif——张拉时参与作用的构件自重g产生的挠度。gllpii这里汇总了常用的配筋情况以供参考（点击图考虑到徐变是在由于收缩、松弛和徐变本身的组发展的。这就可以采用所谓时段递增法来进行计算。将历经的时间划分成一系列时段△t，这种逐步逼近的方法虽然仍是近似的，但它能够通fpt=-fpe-pn-1（125）ptf——由于应力损失发生后的预张拉力P所引起的挠度值；f——表示某一时段起始时的预张拉应力P所引起的挠度值；pnlnl任一时段终止时的预张拉力P，等于该时段起始时的预张拉力P减去收缩、徐变和松弛产生的损失。前一时段终止时的预张拉力，就l击力）计算的上部结构跨中最大竖向挠度，不应超过（l为计算跨径）；当用平板挂l意味着在使用阶段常遇荷载情况下桥面基本上接近拱度。对于位于竖曲线上的桥梁，应视竖曲线的凸力学观点分析却属于平面结构，它们的桥面板仅上，横梁再搁在主梁上。桥面板和横梁仅是传递lli所谓的“杠杆原理”。如果主梁所支承的相邻两块板上有了各片主梁的荷载横向影响线，就可根据不把荷载在内力影响线上按纵向最不利位置进行加载，这种构造形式的梁桥还是属于平面结构的范畴，按杠2cc22主梁剪力影响面的图形的纵横向完全异形，无法全跨单一的荷载横向分布系数，因而就必须寻求剪力于在简支梁桥中剪力由支点截面控制，因此这里仅讨布和杠杆法的分布相近，而从跨内第一片横梁开始，纵横向可看作各自相似，所以，如果我们仍然采用全此，我们可以作如下的近似处理：即在计算支点剪按杠杆法计算得到的m'，在跨内从第一片横梁则近似采用跨中的荷载横向分布系数m，从梁端到第一片中横梁之间采用从m'到m的直线福建泉州洛阳桥山东东汉石刻渭水桥浙江绍兴兰亭贴水平桥四川雅州雅江桥陕西凤翔双亭桥广州市郊架木桥内蒙古壁画长安渭水桥扬州五亭桥广西兴安灵渠石平桥京广线石家庄百孔大桥新荷线东明黄河特大桥内蒙古等均不会在梁中产生附加内力，设计计算方便，最易设计成各种标准跨径的装配式结构。由于简支梁是静定结构，结构内力不受地基变形的影响，海峡（湾）的长大桥梁建设也相继修建，一般公路和高等更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化我国广大桥梁工作者，充分认识到这一可贵接头和桥面，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”形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建悬索桥提供了有力保障。再加上广大桥梁建设者的精身于世界先进行列。我国幅员辽阔，经济发展水平参首先，要着重抓多样化、标准化，编制适用经济的标改革开放，党的富民政策，改变了人们的认识，“要致富、先修路”已成共识通基础设施建设已变成了人们的自觉行动。国家投资我国公路桥梁发展提供了资金保证。展望公路桥梁发pkff立方强度弹性模量EcEc轴心抗压标准强度f轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度容许压应力暂停状态容许拉应力标准荷载组合容许压应力容许主压应力持久状态短期效应组合容许拉应力容许主拉应力标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力σ持久状态应力标准荷载组合钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线钢束与混凝土的弹性模量比fff0.75f'0.7f'0.5f0.6fptpc0.6fpkfpkEpfpd0.75fpk0.65fpkY2Y3α无量纲0主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽可以节省预应力钢束用量，同时增大梁高一般只在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚分块面积i分块面积形心至上缘分块面积对上缘静矩分块面积的di分块面积截面形心的惯性矩ix距离i距离iy2)4)iiiI=Ad2xii4)支点截面变化点截面跨中截面在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁G(2)(3)33G(4)2变化点变化点作用效应剪力（kN）剪力（kN）剪力（kN）跨中Σccciii32TT分块名称翼缘板腹板马蹄Σiiiii1ΣITI2I2Iii12iΣ22222)2iij梁号梁号ηi1ηi2ηi3ηi4i512345梁号ηi6ηi7ηi8ηi9η12345c11111mc—0截面Ml/2公路-Ⅱ级均布荷载影响线面积影响线图示LL++l/2-L01KKcc3.3.4跨中弯矩M、跨中剪力Q计算l/2l/2表3-3-2跨中弯矩M、跨中剪力Q计算表截面Ml/2Ql/2类型公路-Ⅱ级公路-Ⅱ级KmcSiSEQ\*jc3\*hps29\o\al(\s\up9(一),y)30均EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up11(「),L)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(a),2)EQ\*jc3\*hps25\o\al(\s\up11(一),y)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(「),L)2剪力Q(kN)变化点剪力Q(kN)变化点12荷载类别跨中梁端跨中梁端跨中0结构自重结构自重44根据《公预规》规定，预应力梁应满足正常使用状态的强度要求。一下就跨中截面在各种作用效应组式中：M——持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值；kp2。p根据极限状态的应力计算图示，受压区混凝土达到极限强度f，应力图形呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度f，则钢束数的计算公式为：pdppd式中：M——承载能力极限状态的跨中最大弯矩；dpd对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提p对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布三角承托腹板Σi2yiSi3Ii4I=Ad2xii4ix4pxx采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲；为使预应0N2N3N4N500310081004001RR根据圆弧切线的性质，图中弯止点沿切线方向至钢束号升高值弯起半径支点至锚固点的水平距离d(mm)弯起点至距跨中截面水平距离k弯止点距跨距离(mm)888iiiiik2(xx)2iikiiii计算截面跨中截面L/4截面变化面截面kik为负值，钢束未弯起ikik为负值钢束未弯起为负值钢束未弯起ikik为负值钢束未弯起为负值钢束未弯起θi0ciii0220000在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋根据根据正6f其截面特性为计入非预应力钢筋影响（将非预应力预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚混凝土全面积预留管道面积预留管道面积净截面分块面积Ai2)A重心至i梁顶距离yi对梁顶边iii3)惯性矩Ii4)(yy) 混凝土全面积混凝土全面积净截面分块面积Ai2)A重心至i梁顶距离yi对梁顶边iii3)惯性矩Ii4)(yy)-----预留管道面积预留管道面积预留管道面积混凝土全面积净截面分块面积Ai2)A重心至i梁顶距离yi对梁顶边iii3)惯性矩Ii4)(yy)分块面积Ai2)A重心至i梁顶距离yi对梁顶边iii3)惯性矩Ii4)(yy)混凝土全面积预留管道面积预留管道面积净截面-- 混凝土全面积混凝土全面积净截面分块面积Ai2)A重心至梁i顶距离yi对梁顶边iii3)惯性矩Ii4)(yy)444444预应力钢筋换算面积预留管道面积 混凝土全面积预应力钢筋换算面积预应力钢筋换算面积预留管道面积分块面积Ai2)A重心至i梁顶距离yi对梁顶边iii3)惯性矩Ii4)(yy)4444净截面混凝土全面积预应力钢筋换算面积预应力钢筋换算面积预留管道面积分块面积Ai2)A重心至梁i顶距离yi对梁顶边iii3)惯性矩Ii4)(yy)净截面净截面A重心至梁i惯性矩A重心至梁i惯性矩Ii4)(yy)分块面积分块面积2)i混凝土混凝土全面积yiiyi3预应力钢筋换算面积预应力钢筋换算面积预留管道面积1111----净截面1I))u跨中截面L/4截面变化点截面支点截面L/4截面变化点截面支点截面cdf跨中截面的预应力钢筋和非预应力钢筋（本设计0dMd预应力混凝土简支梁应对按规定需要验算的-3fcu,kbh0f为混凝土强度等-3bh(2+0.6p)fPf-3fΣAsinθpdpdpbp02。vpdl1N10vHxl1xl1平均值钢束钢束l1l1平均值钢束l1钢束l1平均值钢束钢束l1平均值l1截面跨中截面跨中L/4l2计算锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失，后张阻的影响。首先计算反摩阻影响长度lf，即：fpd式中ΣΔl为张拉端锚具变形值，夹片式锚具顶压张拉d钢束σl1llf求得lf后可知五束预应力钢绞线均满足lf≤l，所以距张拉端为x处的截面由锚具变形lxlfdf截面跨中截面L/4截面变化点截面截面支点截面钢束编号xlfσl2x>lf截面不受反摩阻影响各控制截面l2l4可取l/4截面进行计算，并以其计算结果作为全梁各截面预应力钢筋应力损失的平均值。α——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，按张拉时混凝土的实际强4MPacpcpNNe2pp；pcAIl5对于采用超张拉工艺的低松弛级钢绞线，由钢筋松5l6uu-4。σ为传力锚固时在跨中截面和l/4接卖弄的全部受力钢筋接卖弄重心处，由N、M、M所引起的混凝土正应力的平均值。考虑到加载龄期不同，M按徐变系数变小σpc,l/2P1P1eEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up14(2),p))-MG1-σ(tu,90).MG23363988σpc,l/2332663988pspsEQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up10(—),ps)3209055表7-2-8各截面钢束应力损失平均值及有效应力汇总表钢束有效预应力预加应力阶段钢束有效预应力预加应力阶段lⅡl5l预应力损失项σ预加力σσσσlⅡl5l6l2lσσσlⅡl5l6l2l4l1pⅡ跨中截面L/4截面变华点截面截面0≤0.70f'N，M预加力阶段混凝土的压应力满足应力限制值区配筋率来防止出现裂缝，预拉区混凝土没有出现拉应力，故预拉支点截面或运输、安装阶段的吊点截面应力验3N。pⅡpⅡpl6sS283计算点面积矩面积矩3)第一阶段对其重心轴第二阶段对其重心轴8888883N669933396699AIInI0'I033639969面积矩主应力(MPa)面积矩主应力(MPa)计算第一阶段88σσ第二阶段σσ888将上表中的主应力值与主应力限值进行比较，均小于相应短期效应组合作用下没有消压，计算结果满足《公路桥规》中A类部分预应短期效应组合计算的抗裂要求。同时，A类部分预应力混凝土构件还必须满ltpc斜截面抗裂验算应取剪力和弯矩均较大的最不利区段8σN=pⅡAnIn In I'0I033639969σ=pⅡ—cxx0AIII'I33396699σN=pⅡ—An pⅡpnnb+M.y InInI0'I0I336399692222σσ面积矩正应力σ计算面积矩正应力σ计算主应力σ第一阶段888第二阶段888根据主梁截面在各阶段混凝土正应力验算结果c主梁在各控制截面的换算惯性矩各不相同，取梁L/4处截面的换算截面惯性矩03N3pepⅡp0截面惯矩应采用预加力阶段（第一阶段）的截面惯矩↑)预加力产生的长期上拱值大于按荷载短期效根据《桥规》中的规定，桥梁结构的局部加载计公路车辆荷载0.8046通常横隔梁弯矩为靠近桥中心线的截面较大，而ijA,j1j1A2j2A3j3A4j4A5j5AAA,jiAAηA,j=η1jb1A+η2jb2A+η3jb3A+η4jb4A+η5jb5A（11-2-3）ηA,121b2Ab4AηA,92949=η1jb1A+η2jb2A+η3jb3A+η4jb4A+η5jb5AEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up3(V),1i)abc--+--+de+--0i00MAMBV右1V右2i三车道M三车道M二车道MηAAiMMηηi三车道V三车道V右二车道V右ηi三车道V三车道V右2汽二车道V右2汽荷载组合MMBminV(kN)0考虑到主梁翼缘板内钢筋是连续的，故行车道板dgdg对于梁肋间的行车道板，实质上是一个支承在一系列相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩0002g2g2ll计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘A2A4y3d0d