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1、概述本设计桥梁位于某高速公路，跨越青岛市的主要排洪河道，规划河道宽度180m。设计桥梁与河道正交，设计速度100km/h，双向六车道，设计荷载为公路级，抗震烈度为6度，无通航要求。采用预应力混凝土连续梁桥。根据公路桥涵通用设计规范JTG D60-2004 ,按持久状况承载能力极限状态设计时，该公路桥梁的设计安全等级为一级。结合桥址处地形、地貌、地质、水文等情况，拟定出三个比选方案，分别是预应力混凝土连续梁桥、预应力混凝土简支梁桥及钢管混凝拱桥；依据安全、适用、经济、美观的原则确定预应力混凝连续梁桥为推荐方案，跨径布置为50m+80m+50m=180m，采用双箱单室分离式截面，采用满堂支架现场浇
2、注施工方法。拟定主梁纵、横断面尺寸；采用MIDAS/CIVIL6.71结构分析程序计算成桥后的主梁各控制截面的恒载内力和活载内力，分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合；估算预应力钢束数量并确定束数；布置钢束位置；对各控制截面进行强度、应力验算，各项验算均满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范要求。采用重力式桥台和柱式桥墩。此外，还进行了支座计算和桥面板计算。主要材料规格 混凝土：预应力混凝土梁采用C45，墩柱、台帽采用C30，系梁、承台及灌注桩C25。 钢绞线：预应力钢绞线采用直径j15.20（75.0）高强低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa，Ep=1
3、.95105Mpa。 普通钢筋：主筋采用HRB335（相当于原来的级），其它采用R235（Q235）（相当于原来的级）钢筋； 锚具及成孔管道：锚具采用OVM或HVM及其配套的支承垫板，管道采用金属波纹管或高密度塑料管成孔。 第一章 桥型方案比选桥梁结构的体系包括梁、拱、刚架、斜拉、悬索和组合体系。根据桥梁设计基本原则选择多个方案比较，最终确定桥梁形式。 1.1桥梁设计原则：（1）实用性桥梁必须实用，要有足够的承载能力，能够保证行车的舒畅、舒适和安全；既满足当前的需要，有考虑今后的发展；既满足交通运输本身的要求，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
4、、村镇、铁路及水利设施的桥梁，还应结合个有关方面的要求，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，桥梁还应该满足特定条件下的特殊要求（如地震等）。（2）经济性桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，综合考虑发展远景和将来的养护维修，使其造价和养护费用综合考虑后最节省。（3）安全性所设计的桥梁结构，在制造、运输、安装和使用过程中，应当具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，并具有安全储备。根据桥上交通和行人情况，桥面应考虑设置人行道、缘石、护栏、栏杆等设备，以保证行人和行车的安全。（4）美观性在适用、经济、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。
5、合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，施工质量也会影响桥梁的美观性。在城市和旅游地区，要注意环保问题，较多考虑桥梁的建筑艺术。但是不要把美观片面的理解为豪华的细部装饰，而在这方面增加很多费用。根据以上原则，对桥梁结构体系做出综合评价：（1）悬索桥悬索桥又称吊桥，主要有桥塔、缆索、锚碇、吊杆和加劲梁组成。缆索跨过塔顶锚固在锚碇上，是桥的承重结构。缆索上悬挂吊杆，吊着加劲梁，缆索受拉。悬索桥结构的自重较轻，跨越能力比其他桥型大，常用于建造跨越大江大河或跨海的特大桥。悬索桥造型优美，规模宏大，是特大跨径桥梁的主要形式。目前，世界最大跨径悬索桥为日本明石海峡大桥，主跨1991m。（2）斜拉桥斜拉桥是有
6、承压的塔、承拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。梁体用拉索多点拉住，好似多跨弹性支承连续梁桥，使梁体内弯矩减小，降低了建筑高度；又因箱形断面构造的应用，使结构充分利用材料的受力特点，从而减少了结构自重，节省了材料，使桥梁跨越能力显著增强。斜拉桥是一种拉索体系，具有优美的外形、良好的力学性能和经济指标，比梁桥有更大的跨越能力，是大跨度桥梁中最主要的桥型。目前，最大跨径已经达到890m(日本多多罗大桥)。（3）刚构桥刚构桥是有受弯的上部梁结构和承压的下部柱整体结合在一起的结构。由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸荷作用，整个体系是弯压结构，有推力的结构。实际桥位处地质条件较差，不适
7、宜该种结构体系。（4）拱桥拱桥体系主要承重结构是拱肋，以承压为主，可采用抗压能力强的圬工材料来修建。拱分为无铰拱、单铰拱、三铰拱。混凝土拱桥因铰的构造复杂、不易制作，故一般采用无铰拱体系。无铰拱结构增加了超静定次数，将引起较大的附加内力，为了获得结构合理的受力状态，在拱桥设计中，必须寻求合理的拱轴线形式。拱是有推力的结构，对地基要求较高，一般常建于地基良好的地区。但是梁拱组合体系对地基的要求不高。梁拱组合体系利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。在预应力混凝土结构中，因梁体内可储备巨大的压力来承受拱的水平推力，使这类结构既具有拱的特点，而又非推力结构，对地基要求不高，可作为比选方案。（5）梁
8、桥梁桥在在垂直荷载作用下，只产生垂直反力而无水平推力，梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。按静力特征可分为简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、T形钢构桥和连续刚构桥。钢筋混凝土结构无法利用高强材料来减轻结构自重，无法增大跨越能力。随着混凝土、钢材强度不断提高，预应力混凝土设计理论研究不断深入，预应力工艺不断改进，预应力混凝土梁桥获得了飞速发展。预应力混凝土桥梁的主要特点是： 预应力混凝土结构，由于能够充分利用高强材料，所以构件截面小，结构自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，桥梁跨越能力得到提高。 与钢筋混凝土桥梁相比，一般可以节省钢材30%40%，跨径愈大，节省愈多。 全预应力混凝土梁在使用荷载
9、下不出现裂缝，部分预应力混凝土在常遇荷载作用下也不出现裂缝，因此全截面参与工作，梁的刚度比通常开裂的钢筋混凝土梁要大，并且显著减小建筑高度，使大跨径桥梁做的轻柔美观。由于不出现裂缝，这就提高了结构的耐久性。 预应力技术的应用，使悬臂施工、顶推施工和转体施工在预应力混凝土梁桥中得到新的发展和应用，并且为现代预制装配式结构提供了最有效的结合和拼装手段。可根据需要在结构纵、横和竖向任意分段，施加预应力，即可集成理想的整体。此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。我国后张法装配式预应力混凝土简支梁桥的标准设计有25m、30m、35m、40m四种。目前，预应力混凝土简支梁桥的跨径已达到5070m，最大跨径的
10、连续刚构已达到301m（挪威斯托尔马桥）。 1.2 方案比选：各方案示意图如图1-1至1-3。图1-1 连续梁桥示意图图1-2 简支梁桥示意图图1-3 梁拱组合桥示意图表1-1 方案必选表方案比选比较项目第一方案第二方案第三方案桥型预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土简支梁桥梁拱组合体系主跨结构特点在垂直荷载作用下，只产生垂直反力而无水平推力；结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。受力简单，设计计算方便，梁中只有正弯矩；体系温变，收缩徐变，张拉预应力不会在梁中产生附加内力，静定结构，结构内力不受地基变形影响，对地基要求较低，能适用于地基较差的桥址上建桥。利用梁的受弯和
11、拱的承压特点组成联合结构，预应力混凝土结构中，梁体内可储备巨大的压力来承受拱的水平推力，使这类结构既具有拱的特点，而又非推力结构的特点。建筑造型侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方跨径一般，线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调。跨径较大，线条非常美，与环境和谐，增加了城市的景观养护维修费用小小较大设计技术经验较丰富，国内先进水平经验较丰富，国内先进水平经验一般，国内一般水平施工技术满堂支架就地浇筑：施工平稳可靠，不需大型起重设备；桥梁整体性好，施工中无体系转换，不产生恒载徐变次内力，施工方便。选用40m标准跨径后张法简支梁，采用装配式的施工方法，可以节约大量模板支架，缩短施工期
12、限，加快建桥速度；可选用的吊装机具有多种。转体施工法，可以利用施工现场的地形安排预制构件场地；施工期间不中断通航，不影响桥下交通；施工设备少，装置简单，容易制作掌握；减少高空作业；施工难度较大。工期较短较短较长由上表可知，预应力混凝土连续梁桥为首选方案。 1.3主梁截面形式探讨选定箱形截面是一种闭口薄壁截面，适用于具有正负弯矩的结构，具有良好的结构性能，在现代各种桥梁中得到广泛应用。其主要优点是：（1）截面抗扭刚度大，结构在施工和使用过程中具有良好的稳定性；（2）顶板和底板都具有较大的混凝土面积，能够有效的抵抗正负弯矩，并满足配筋的要求；（3）适应现代化施工方法的要求，如悬臂施工、顶推施工等；
13、（4）承重结构和传力结构相结合，使各部件共同受力，达到经济效果，同时截面效率高，并适合预应力混凝土结构空间布束，更加收到经济效果；（5）抗扭刚度大，跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横向分布；（6）能够很好的适应布置管线等公共设施。 1.4桥墩桥台方案确定桥墩按照构造可分为实体墩、空心墩、柱式墩、框架墩等。实体重力式桥墩是以实体圬工墩，主要靠自身重力平衡外力，从而保证桥墩的稳定和强度。此种桥墩自身刚度大，具有较强的防撞能力，但同时存在阻水面积大的缺陷，比较适合与修建于地基承载力高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上。薄壁空心墩较大幅度削减了墩身自重，减小了软弱地基负荷，减小了自身的截面尺寸，使
14、结构在外观上更加轻盈。适用于地基土软弱的地区，它的缺点是：当采用现浇混凝土时，需耗费一定数量的模板和钢筋。柱式桥墩是目前桥梁中广泛采用的桥墩形式。他具有线条简捷、明快、美观，既节省材料数量又施工方便的特点，特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥。柱式桥墩有承台、柱式墩身和盖梁组成，对于上部结构为大悬臂箱形截面，墩身直接与梁相接。框架式桥墩采用钢筋混凝土或预应力混凝土等压挠和挠曲构件组成平面框架代替墩身，支承上部结构，必要时可做成双层或多层框架。构造形式有形墩。框架式桥墩的出现，给桥梁建筑增添了新的艺术造型，改变了桥墩原先笨拙的形象，是桥梁整体结构造型更加轻盈美观，同时是桥梁的跨越能力提高，缩
15、短了主梁的跨径，降低了梁高。但是结构构造比较复杂，施工比较困难。据勘察，桥位处地质情况较差，场区第四系厚度1015m，第四系主要为全新统人工填土及洪冲积层组成，基岩主要为中生界燕山晚期粗粒花岗岩岩机，地层分布从上到下依次为：A、素填土 B、亚粘土 C、含粘性土中粗砂 D、粗砾砂 E、强风化花岗岩经过以上分析并结合工程地质状况分析，该处柱式桥墩为最佳方案。 第二章 上部结构尺寸拟定及内力计算该设计经方案比选后采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长180m。根据桥下通航无净空要求，主跨径定为80m。上部结构根据通行双向6个车道要求，采用单箱四室箱型梁，桥面宽度32m。 2.1桥梁立面布置 2.2.1桥梁总跨径的确定桥梁墩台和桥头路堤压缩河床，使桥下过水断面减少，流速增大，引起河床冲刷和桥位上游壅水，因此桥梁总跨径必须保证桥下有足够的排泄面积，对河床不产生过大冲刷，并注意壅水可能淹没耕地和建筑物等危害。 2.1.2 .桥梁分孔连续梁跨径的布置一般采用不等跨的形式。边跨长度过短，边跨桥台支座处将会产生负反力，支座与桥台必须采用相应抗拔措施或边梁压重来解决；边跨过长，将增大，削弱了边跨刚度，将增大活载在中跨跨中截面处的弯矩变化幅值，
