桥梁工程连续梁连续钢构毕业设计计算书及桥梁工程方案比选 - 图

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第一章 概述

1.1预应力混凝土连续梁桥概述

预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展：

由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。

预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米，到80年代则达到440米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。

我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。

虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。

连续梁和悬臂梁作比较：在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在40—200米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应

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力混凝土桥梁的主要桥型之一。

然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续—刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。

另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。

在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：

1．发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。

2．在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续—刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。

3．充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。

另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都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的技术经济指标。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续—刚构等箱形截面上部结构的比较可见：连续—刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续—刚构也是未来连续体系的发展方向。

总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。

本次设计为(70+125+70)m预应力混凝土连续梁，桥宽为12.25m，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱单室箱型截面，全梁共分80个单元，单元长

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度分别有4.6m、4.5m、4m、3.5m、2m、1.25m、0.75m。由于多跨连续梁桥的受力特点，支点附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。

由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以采用桥梁博士软件进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。

1.2技术标准

1、设计桥梁的桥位地型及地质图一份。 2、设计荷载：公路—Ⅰ级

3、桥面宽度：：2×（0.5+净—11.25＋0.5） 4、抗震烈度： 7级烈度设防 5．风荷载：500Pa 6、通航要求：无

7、温度：最高月平均温度34o 最低月平均温度-3o 施工温度10o 8. 纵坡： 2% 横坡：2%

10．桥头引道填土高度：<=4米

1.3地质条件

该处地质条件较好，地面上为黄土，再往下为碎石，再往下为中砂，再往下为粉砂岩。

图1.1 地形图

1.4采用材料

混凝土：C50混凝土

混凝土桥面铺装材料：C40混凝土 预应力钢筋：270级钢绞线（15.24）

非预应力钢筋：直径≥12mm的用Ⅱ级螺纹钢筋，直径<12mm 的用Ⅰ级光圆钢筋； 锚具：XM锚或OVM锚 1.5采用规范

JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》 JTJ 022-85《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》

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JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

第二章 方案比选

2.1构思宗旨

（1）符合城市发展规划，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）学习变截面梁桥的设计过程。

2.2比选标准

在我国，安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素，安全尤为重要。

2.3设计方案

2.3.1设计方案一

变截面预应力混凝土连续梁桥（桥型布置图见第三章）

（1）孔径布置：70m+125m+70m，全长265m，宽25m，分两幅布置。箱梁根部梁高6.5m，跨中梁高3m，从一号块到跨中按二次抛物线变化。由桥面设有2％的横坡，2%的纵坡，其中中间标高高于两侧标高。

（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单室形式。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。

（3）下部结构：桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为柱式墩。 （4）施工方法：

全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法，两端桥台处使用整体现浇法。 2.3.2设计方案二

中承式拱桥

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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图2.1 中承式拱桥立面图

┊ ┊ 1）孔径布置：跨径50m+170m+50m，全长270m。桥面设有2％的纵坡，护栏采用装 金属制桥梁护栏。

┊ ┊ （2）结构构造：主桥采用劲性骨架钢管混凝土结构，主跨170m，拱圈高42.5m，┊ 矢跨比为1/4，主梁采用单箱双室。拱肋截面形式采用四肢拱肋形式，这种形式强度┊ ┊ 高、质量轻、塑性好、耐疲劳。钢管采用16Mn钢，即可采用成品无缝钢管，也可由订 钢板卷制加工而成。横撑钢管采用D60*12mm与D80*12mm钢管。 ┊ （3）主梁施工：主梁采用加劲骨架下的挂篮现浇施工。 ┊ ┊ （4）下部构造：全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩。

┊ （5）施工方案：岸跨及边跨采用有支架施工，主拱圈建成后，进行进行骨架下吊┊ 线 篮现浇施工。 ┊ 2.3.3┊ ┊ 设计方案三

双塔三跨式斜拉桥

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