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1、1钢筋混凝土桥梁设计综述刘旭东河北科技师范学院 秦皇岛 066004摘要: 桥梁工程是土木工程中属于结构工程的一个分支学科，它与房屋工程一样，也是用砖块、木、混凝土、钢精混凝土和各种金属材料建造的结构工程。它既是一种功能性的结构物，又是一座立体的造型艺术工程，也是具有时代特征的景观工程,具有一种凌空宏伟的魅力。而钢筋混凝土桥梁在桥梁工程中占有重要的位置，通过对钢筋混凝土桥梁设计对桥梁工程有了进一步的认识。关键词: 钢筋混凝土；桥梁结构；设计0 引言桥梁是人类生活和生产活动中，为克服天然屏障而建造的建筑物，也是有史以来人类所建造的最古老、最壮观的土木工程之一，它的发展，不断体现着时代文明与发展的
2、进步。发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网，则离不开桥梁工程建设。道路、铁路、桥梁建设的突飞猛进，对创造良好的投资环境，促进地域性的经济腾飞，起到关键作用。桥梁是一个国家或地区经济实力、科学技术、生产力发展等综合国力的体现，它往往是代表一个地区经济、历史、人文等等社会发展的标志性建筑，可以说是社会历史发展一座不朽的丰碑。我国桥梁发展趋势.跨径不断增大目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过 500m，钢斜拉桥为 890m，而钢悬索桥达 1990m。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破 1000m，钢悬索桥将超过 3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为270m，拱桥已达 420m，斜拉桥为
3、 530m。.桥型不断丰富本世纪 5060 年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁，技术上出现新的突破。所有这一切，使桥梁技术得到空前的发展。2.结构不断轻型化悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减少，非常轻颖；拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化钢筋混凝土桥梁设计内容钢筋混凝土桥梁设计包括计算跨径，桥梁全长，桥梁总长，净跨径，总跨径，
4、设计水位，桥下净空高度，建筑高度等。 1、计算跨径桥跨结构两支点间的距离 l,称为计算跨径。桥跨结构的力学计算是以计算跨径为准的。2、桥梁全长对于梁式桥而言，桥梁两个桥台侧墙或八字尾端间的距离 L，称为桥梁全长（无桥台的桥梁为桥面系行车道长度） 。3、桥梁总长通常把两桥台台背前缘间距离 L1 称为桥梁总长。4、净跨径设计洪水位线上相邻两桥墩（或桥台）的水平净距 l0 称为桥梁的净跨径。5、总跨径各孔净跨径的总和，称为桥梁的总跨径。桥梁的总跨径反映它排泄洪水的能力。 6、设计水位相应于设计洪水频率的洪峰流量水位，即设计流量的水位，用标高表示设计水位的高低。7、桥下净空高度设计洪水位或设计通航水位
5、对桥跨结构最下缘的高差 H，称桥下净空高度。它不得小于因排洪所要求的，以及对该河流通航所规定的净空高度。 8、建筑高度桥面对桥跨结构最低边缘的高差 h,称桥梁的建筑高度。桥梁的建筑高度不得大于它的容许建筑高度，否则不能保证桥下的通航或排洪要求。 混凝土桥梁规划设计桥梁规划设计包括桥梁纵断面设计，横断面设计和平面布置。.桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥梁的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。.桥梁总跨径的确定桥梁的总跨径一般根据水文计算确定，必须保证桥下有足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷。设计时应适当缩短桥梁的总长度，以节约总投资。由此可见，桥
6、梁的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。3.桥梁的分孔根据通航要求、地理和地质情况，水文情况以及技术经济和美观的条件加以确定。但有时各矛盾互相冲突，使其成为设计中最基本、最复杂的问题。跨径越大、孔数越少，上部结构的造价就很高，墩台的造价就减少；反之，则上部结构的造价降低，而墩台的造价将提高。最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价趋于最低。.桥道标高的确定对于跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要；对于跨线桥，则应确保桥下安全行车。因此必须根据设计洪水位、桥下通航（或通车）净空等需要，结合桥型、跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。.桥梁横断面设计桥梁横断面的设计取决于桥上交
7、通需求，主要内容是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面宽度决定于行车和行人的交通需要。各级公路的桥面行车道净宽标准的一般规定见(公路工程技术标准)第 6.0.4 条。桥上人行道和自行车道的设置，应根据实际需要而定。人行道的宽度 0.75m 或1m，一条自行车道的宽度为一米，当单独设置自行车道时，一般不应少于两条自行车道的宽度。.平面布置桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳的通过。高速公路和一级公路上的大、中桥，以及各级公路上的小桥的线形及其与公路的衔接，应符合路线布设的规定。 二、三、四级公路上的大、中桥线形，一般为直线，如必须设成曲线时，其各项指标应符合路线布设规定。从桥梁本身
8、的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交，但对于一般小桥，为了改善路线线型，或城市桥梁受原由街道的制约时，也允许修建斜交桥，斜度通常不宜大于 45 度，在通航河流上则不宜大于 5 度。我国的桥梁设计必须遵照适用、经济、安全和美观的基本原则。 适用即要有足够的承载能力，能保证行车的畅通、舒适和安全；既满足当前的需要，又考虑今后的发展；既满足交通运输本身的需要也要考虑到支援农业，满足农田排灌的需要；通航河流上的桥梁，应满足航运的要求；靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还应结合各有关方面的要求，考虑综合利用。桥梁还应考虑在战时适应国防的要求。在特定地区，桥梁还应满足特定条件下
9、的特殊要求（如地震等） 。安全设计应满足施工和使用阶段的安全要求。经济桥梁设计必须经过技术经济比较，使桥梁在建造时消耗最少量的材料、工具和劳动力，在使用期间养护维修费用最省，并且经久耐用。另一方面，桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅能降低施工费用，而且提早通车，在运输上带来很大的经济效益。因此结构形式要便于施工和制造，能够采用先进的施工技术和施工机械，以便于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。美观 在适用、经济和安全的前提下，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调，这就是美观的要求。合理的轮廓是美观的主要因素。在城市和游览地区，要注意环保问题，较多地考虑桥梁的建筑艺术。4
10、 荷栽计算及组合确定结构计算模式、选定荷载和结构分析计算是桥梁计算工作中的三个主要部分。其中荷载的种类、型式和大小选择是否恰当，关系到桥梁结构在它的有限寿命期限内的安全，也关系到桥梁建设费用的合理投资。荷载可以根据不同的观点分类，可以分为主要荷载、次要荷载及特殊荷载，前者为结构设计中必须考虑的经常起作用的荷载；次要荷载为设计结构主要部分时虽非经常起作用，但在荷载组合时必须考虑的荷载；特殊荷载则根据桥梁结构特性，建桥地点具体情况和施工方法等，是要特别加以考虑的荷载。在我国现行的公路桥梁设计规范中（1985 年）荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。荷载组合是荷载效应组合的简称。指各类构件设计时不
11、同极限状态所应取用的各种荷载及其相应的代表值的组合。应根据使用过程中可能同时出现的荷载进行统计组合，取其最不利情况进行设计。 .永久荷载（恒载）永久荷载（恒载）是指结构在设计使用期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物的重力及附属设备等外加重力；作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台） 。预应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应，在承载能力极限状态设计时，作为结构抗力的一部分，而非永久荷载。.可变荷载可变荷载是指结构在设计使用期内其值随时间变化,且其变化与
12、平均值相比不可忽略的荷载。按其对桥涵结构的影响程度，又分为基本可变荷载（活载）和其它可变荷载。1、基本可变荷载（活载）包括车辆荷载及其影响力，人群荷载和汽车冲击力，离心力，汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力，即是这些车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力。2、其它可变荷载包括自然和人为产生的各种变化力，如风力（风荷载） ，汽车制动力，温度影响力，支座摩阻力、流水压力及冰压力等。.偶然荷载偶然荷载是指结构在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其值很大，且持续时间很短的荷载。主要是指地震荷载和船只或漂流物的撞击力钢筋混凝土桥梁施工问题考察了已通车的几个桥梁铺装层情况,对以前所用的
13、桥面铺装层施工方法及通车之后状况进行了认5真的研究和分析,提出了桥面铺装层整体现浇施工法。整体现浇就是全幅桥面铺装层一次成型,在行车道中心线处不留施工缝,甚至护栏两侧的振动梁轨道位置也不留施工缝,桥面一次成型方案显然是合理的,然而由于路幅宽度过宽给施工带来许多因难。若要一次成型,首先必须解决振动梁的问题,也即解决跨度达十几米振动梁的挠度问题,由于这么长的振动梁厂家没有生产,施工单位只有自己加工。加工振动梁之前,首先要根据设计图计算确定振动梁的挠度,然后在做好的混凝土地坪上铺设直径为 2 cm 的钢板,再在钢板上放出振动梁大样,并设置预拱度。振动梁主梁选用 1005 的焊管,主梁大样放样直径为1
14、01 mm,然后在主梁大样两侧用 10 cm 长的短角钢焊接在地模钢板上,作为定位角钢,定位角钢每米一道,上口和下口错开 50 cm,定位钢焊好后,将新购置的钢管安置在上下口定位钢之间进行对焊连接,主梁焊接好后,再按设计工艺流程焊接上弦杆、拉杆和斜杆等,一个振动梁由两片三角形桁架组成,待两片桁架焊接成型后,再在横向拼接在一起,组成一个完整的振动梁。浇筑铺装层混凝土之前,在护栏两侧设置振动梁轨道,轨道净距为 11.60 m,确保振动梁两端搭接在轨道上,轨道用8 铺设,型钢 l 为 6 m,振动梁向前走行,每完成 6 m3 混凝土的振实、刮平和提浆工作,立即将型钢轨道拆除一节,并迅速用混凝土将轨道
15、预留槽(直径为 20 cm)填实,此时先浇注的混凝土还未初凝,在混凝土凝固之前,填实预留槽混凝土将不会形成明显的施工缝,确保整个桥面铺装层的整体性。桥铺装层不论是平整度还是横坡均符合设计和规范要求,同时,由于整个铺装层不留施工缝,确保了铺装层的整体性。通过一段时间行车效果看,没有出现损坏现象,故此方案较以前分块施工方案更合理。结束语钢筋混凝土桥梁能充分发挥高强材料的特性，具有可靠的强度、刚度和抗裂性能，同时适用范围广，耐久性强，材料可塑性强，但是由于结构本身的重力大，大大限制跨越能力，而且采用就地浇注时，混凝土的质量比较难于控制。Reinforced Concrete BridgeDesign
16、sLiu xu dongHe Bei Normal University of Science and Technology Qin Huang Dao 066004Abstract: The bridge building is in the civil engineering belongs tothe structural engineering a branch discipline, it is same with the house project, also is the structural engineering which with the brickbat, the wood, the concrete, the concrete and each kind ofmetal material constructs. It not only is one kind of functionstruct
