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1、第1章 绪 论1.1 概述随着我国交通运输业的发展，人们对公路桥梁的建设提出了更高的要求，例如行车要舒适、平稳，建设周期要短等等。于是，兼顾简支梁桥和连续梁桥优点的先简支后连续桥梁形式应运而生。简支变连续梁桥经历了简支梁桥面（板）连续恒载简支、活载连续、体系不转换先简支后连续结构体系的发展历程，从原来的普通钢筋连接墩顶发展到现在的采用预应力筋连接，但是墩顶混凝土的开裂问题的克服效果不佳，就此国内外主要对墩顶混凝土开裂，以及如何更好连接墩顶以防止开裂的研究进行了大量的研究。跨径大有增加，并且有继续增大的趋势，成为现代桥梁建设中的一种重要桥型。简支梁桥属于单孔静定结构，它构造简单，施工方便，其结构
2、尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在很大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏(已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜)，另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。而连续梁桥同简支梁桥相比较而言
3、，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。先简支后连续梁桥刚好发挥了上述两种梁桥的优点，克服它们的缺点。其施工特点是先按简支梁规模化施工，后用湿接缝把相临跨的梁块连接成连续梁，从而得到连续梁优越的使用效果。1.2 先简支后连续体系的特点先简支后连续是连续梁桥施工中较为常见的一种方法。采用先简支后连续的桥梁设计，
4、可减少桥梁接缝，大大提高行车舒适度，所以近来被大量采用。从施工方法而言，其特点是简单方便，质量可靠，实现了桥梁施工的工厂化、装配化。该方法目前在中、小跨径的连续梁桥的建设中得到了广泛的应用。先简支后连续有以下几种常见的施工方法：(1)主梁的普通钢筋在墩顶连续该方法简单易行，缺点是墩顶负弯矩区常常发生横向裂缝，影响桥梁的正常使用。(2)主梁纵向预应力钢束在墩顶连续该方法效果最好，缺点是施工难度大，往往需要特殊的连接器来完成，一般也不采用。(3)墩顶两侧主梁在一定范围内布设预应力短束实现连续该方法简单可行，具有第2种方法的优点，同时克服了墩顶负弯矩区的开裂问题。第一种方法虽然简单易行，但常在墩顶负
5、弯矩区内发生横向裂缝，影响桥梁的正常使用。方法二的效果最好，但施工很困难，故一般不采用。第三种方法不仅施工可行，并且具有方法二的优点，同时又克服了采用普通钢筋连续的开裂问题。所以一般先简支后结构连续梁桥多采用墩顶短束与普通钢筋连续的构造处理来实现简支转连续。由于先简支后连续梁桥在施工过程中存在体系转换，那么必须依据具体的施工过程来分析结构的受力。其受力特点是：施工的第一阶段是形成简支梁，此阶段主梁承受一期恒载自重产生的内力以及在简支梁施加的预应力；第二阶段首先浇筑墩顶连续段混凝土，待混凝土达到要求的强度后张拉墩顶负弯矩束（局部短束），最终形成连续梁。连续梁成桥状态主要承受二期恒载、活载、温度、
6、支座沉降产生的内力以及负弯矩束的预加力、预加力的二次矩、徐变二次矩等。先简支后连续的连续梁桥，主要应用于跨径在20m35m、吊装重量小于70t的中小跨径的空心板、箱梁、T梁、I型组合梁桥中，有些高速公路上,40m、50m跨径的T梁也采用了先简支后连续结构。先简支后连续结构由于跨径不大，预制梁体较小，因此梁下设置的支座以板式橡胶支座为多，同时考虑到下部结构受力的均匀性，分联一般为以100 m200 m一联为宜，最长不宜超过300 m。采用先简支后连续结构体系，最大的特点是在进行下部结构施工的同时，可在预制场上预制梁体，这样既可保证质量又可缩短工期。而简单、方便、迅速地预制梁体的前提是预制梁体的几
7、何尺寸基本相同，因此这种桥型在不需设置超高的顺直路线上采用比较合适。位于顺直路段的桥梁，桥面横坡一般是一个定值，预制梁部分的几何尺寸基本相同，预制方便，施工简单，速度较快。第2章 桥梁设计方案确定2.1 桥梁设计资料2.1.1 地形表2.1 桥轴断面数据表桩号(m)地面标高(m)设计标高(m)k11+584.00344.72354.77+600.00343.63354.77+608.00345.03354.77+621.00331.71354.77+655.00315.96354.77+670.80316.06354.77+683.80316.95354.77+709.00329.75354.
8、77+734.90333.68354.77+763.00343.75354.77+796.20354.84354.772.1.2 地质描述覆盖层为泥土，厚3m5m，下伏基岩为砂岩。2.1.3 水文通航情况无水文通航要求。2.1.4 路线资料直线桥2.1.5 桥面布置净7m（行车道）+2x2.5m（人行道）=12m2.1.6 设计荷载公路II级 人群荷载按规范取值2.1.7 当地气象情况多年平均气温为17.9，极端最高气温41.7，极端最低气温-3.5。地震烈度为VI度。2.2 桥型方案拟定2.2.1方案初选本桥位所在位置地形为较平坦的地形，无径流，基岩为完整砂岩，表面有厚度为3m5m的块石土覆
9、盖层，下伏基岩为砂岩，地质情况良好，适合多种体系桥。初拟的6个方案分别为：6跨30m等截面简支变连续梁桥；：左右对称跨径90m的单塔双跨斜拉桥；：净跨径为130m，净矢跨比为1/9的上承式拱桥；：主孔净跨径130m，净矢跨比1/6的中承式钢管混凝土拱桥：80m+120m两跨连续梁桥：50m+80m+50m连续钢构桥。方案比选主要依据实用、经济、安全、美观、有利于环保的基本原则，同时考虑要符合桥梁发展规律，体现现代新科技的成就。桥型的选择要求在技术上是可靠的，在施工上是切实可行的。而且要综合考虑各式桥梁的优缺点以进行比较。根据以上原则经过初选，筛选得到6跨30m等截面简支变连续梁桥，左右对称跨径
10、90m的单塔双跨斜拉桥，净跨径为130m，净矢跨比为1/9的上承式拱桥。以进一步进行方案精选。2.2.2方案精选一6跨30m等截面简支变连续结构梁桥(一) 方案布置（如图2.1所示）图2.1 简支变连续梁桥 （尺寸单位：cm）(二) 桥孔布置 本桥全长为201.9m，无引桥，总长为180m，主桥桥孔布置为630m预应力混凝土连续梁桥。(三) 上部结构主梁采用T梁截面，梁高2m，横向由5片T梁连接而成，材料采用C50混凝土。(四) 下部结构桥墩采用直径双柱式桩柱墩，墩身直径1.5m，桩基直径1.8m，桩基之间设置横系梁，尺寸为高1.8m宽1.6。用C30混凝土浇筑。(五) 施工方案该桥采用架桥机
11、吊装主梁逐跨架设施工；主梁在预制厂先预制好，然后运到工地吊装安装，然后现浇各接缝混凝土，张拉负弯矩区预应力形成连续体系。桥墩和盖梁以及桩基采用在工地现场浇筑施工。(六) 主要工程数量见表2.2。表2.2 全桥工程数量表 材料结构C50混凝土（）C30混凝土（）C25混凝土（）钢 筋（t）钢绞线（t）型钢（t）预制30mT梁1458.0271.4229.178.29人行道板150.7514.75铺装层97.159.45栏杆10.81.1下部结构桥墩墩身262.1 25.67 盖梁 305.5 50 桩基251.3324.5桥台（含基础）5042.45总计1555.171473.6810.8199
12、.3429.178.29(七) 综合评价由于跨径不大，且地形较好，所以该桥型用在此地占绝对优势。原因如下：该桥型主要受力特点在于简支变连续梁桥最终成桥状态为连续梁体系，在恒载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩，对跨中正弯矩有卸载作用，其弯矩分布合理，且结构刚度大、变形小、动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。，其体系上部结构的受力性能如同连续梁一样，且有行车平顺等特点，并改善了结构在水平荷载作用下的受力性能。在简支阶段，预制梁可以成批量预制，预制梁直接用架梁机架设，可以大大的节省工期，降低工程造价，且结构简洁、施工难度小、费用低、工期短等优点。二单塔双跨斜拉桥(一) 方案布置（如图2.
13、2所示）图2.2 单塔双跨斜拉桥 （尺寸单位：cm）(二) 桥孔布置 本桥全长为201.9m，90m+90m的单塔双跨斜拉桥。(三) 上部结构 主梁采用梁截面，梁高1.5m，材料采用C50混凝土。索塔采用矩形挖空截面，高48m。 (四) 下部结构桥墩采用的空心墩，墩高为37m。承台厚10m，桩基布置23，桩径为2m。 (五) 施工方案该桥采用悬臂挂蓝施工，先施工桥墩和0号块，达到强度后，移动挂蓝分节段施工。 (六) 主要工程数量见表2.3表2.3 全桥工程数量表 材料结构C50混凝土（）C30混凝土（）C25混凝土（）钢 筋（t）钢绞线（t）预制梁1661.45190.1557.6人行道板15
14、0.7514.75铺装层97.159.45栏杆10.81.1下部结构桥墩墩身130.1 19.6 盖梁55.47.1 桩基78.221.3桥台（含基础）5042.45总计1758.6918.4510.8265.957.6(七) 综合评价该桥采用悬臂挂蓝施工，施工技术成熟，同时该桥行车性能好。但是造价较高，尤其是斜拉索的养护和换索，不但要修建较高的索塔，施工中还要多次调整索力，工序复杂。三上承式拱桥(一)方案布置（如图2.3所示）图2.3 上承式拱桥 （尺寸单位：cm）(二)桥孔布置 该拱桥全长为L=173.95m，主桥为上承式拱桥，净跨径为l0=130m，净矢高为净矢跨比为f0/ l0=1/9，梁式拱上建筑为L1=197.05m=13.395m，左右两岸引桥均为20m简支T梁。(三)上部结构主桥采用多条闭合箱肋组成的多室箱形截面的箱板拱，拱上建筑用立柱，间距7.05米，上架设0.4米高的简支空心板；拱肋高2米；单肋箱顶板取0.2米，外侧腹板0.1米，
