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1、一、本课题设计（研究）的目的：(一)对毕业生的要求1、熟悉桥梁设计的整个过程,加强对规范手册的了解和应用；2、掌握桥梁的基本概念，增强综合运用各种所学知识的能力；3、提高桥梁结构分析能力和运用电算能力，使用商业软件或者其他计算程序；4、熟练掌握word、excel操作，提高CAD绘图水平和运用桥梁计算软件的水平；5、培养独立解决实际问题的能力；6、培养严肃认真，一丝不苟的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的科学精神。（二）技术参数要求1按设计任务书、指导书及桥位河床地质断面图进行设计；2设计跨径：309m；3设计荷载：公路级； (三)总体设计原则： 结合本项目的主要控制因素及人文、生态环境等特点，桥
2、梁设计遵循技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，利于环保、便于施工和养护的原则进行综合考虑，力求技术先进，经济合理，采用新结构、工艺，反映新世纪建桥水平，体现“节约全寿命周期成本”的理念。桥梁的功能性是本桥设计的根本指导思想，在满足功能的前提下，注重桥梁美观。 设计的总体思想为：1）根据地形、地物、地质条件，路线平纵线形等因素合理进行桥孔布置，桥梁孔跨及基础布置因地制宜，使桥梁整体线形与地形协调，尽量减少对环境的扰动；2）采用合理的桥梁结构形式及新技术、新材料，保证桥梁的使用性能；3）依据本地区的运输能力，采用新结构、新工艺，拟定合理、可行的桥梁主体结构构件规模；充分考虑桥梁结构耐久性
3、及合理有效的施工方案及施工组织，减少施工环节，确保大桥快捷、优质建成；4）注重桥梁的景观效果。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：随着经济的发展，公路桥梁也是飞速发展。经过几十年的努力，我国的桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界先进行列。各种功能齐全、造型美观的立交桥、高架桥，横跨长江、黄河等大江大河的特大跨度桥梁，如雨后春笋频频建成。本设计共涉及到了连续刚构桥、连续梁种桥梁结构，下面就对这三种桥梁结构的特点和发展趋势进行简要的分析。(一)连续钢构桥（a）特点连续刚构桥实际上是一种墩梁固结的连续连桥，其特点是：跨越能力大，受力合理，结构整体性能好，抗震能力强，抗扭潜
4、力大，造型简单，维护方便。主梁连续、梁墩固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T型刚构桥不设支座、施工时不需临时固结的优点，便于悬臂施工，且具有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度，能很好地满足较大跨径桥梁的受力要求。另外，双薄壁墩的柔性对桥梁承受温度变形、减小墩身材料、削减墩顶负弯矩及增加施工稳定性都有一定的益处。跨径在200m300m范围内，连续梁桥在跨越能力方面（目前国内外跨径超过200m的连续梁寥寥无几）、拱桥在施工简易方面以及斜拉桥和吊桥在经济指标方面都明显不如连续刚构桥。因此，尽管其起步较晚，但近二十年来却得到了较大发展。(b)现状及发展趋势 近年来，各国修建PC连续
5、刚构桥很多，随着世界经济发展，PC连续刚构桥将得到更快发展。1998年挪威建成了世界第一stolma桥（主跨301米）和世界第二拉夫特桥（主跨298米），将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。我国于1988年建成的广东洛溪大桥（主跨180米），开创了我国修建大跨径PC连续刚构桥的先例，十多年来，PC梁桥在全国范围内已建成跨径大于120米的有74座。世界已建成跨度大于240米PC梁桥17座，中国占7座，其中西部地区占5座（表五）。1997年建成的虎门大桥副航道桥（主跨270米）为当时PC连续刚构世界第一。近几年相继建成了泸州长江二桥（主跨252米）、重庆黄花园大桥（主跨250米）、黄石长江大桥（主跨2
6、45米）、重庆高家花园桥（主跨240米）、贵州六广河大桥（主跨240米），近期还将建成一大批大跨径PC连续刚构桥。我国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术，已居世界领先水平。连续刚构桥一般不设铰也不设挂梁，除桥面连续行车平顺外更重要的是梁体的内力分布更加合理能充分发挥高强材料的作用，有利于增大跨径。但是，刚构桥也有其自身的缺陷。目前一些大跨径预应力混凝土连续刚够桥出现的病害主要集中在两个方面：一是主梁的跨中下挠问题，二是箱梁的开裂问题，包括主梁腹板边跨靠近现浇段及中跨1/4L3/8L段腹板出现的斜裂缝、主梁箱梁地板跨中部分预应力张拉锚固后出现的纵向裂缝及墩顶横隔板的竖向和横向裂缝等。
7、连续刚构病害的产生，究其原因可以归纳为设计、施工、材料、运营管理等四个方面。这里主要谈设计方面的原因。（二）预应力混凝土连续梁桥（a） 特点两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩，对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨可以增大。连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐
8、变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。当跨径大于70m时，主梁应采用变截面形式，加大靠近支点附近的梁高，能降低跨中的设计弯矩，又能适应抵抗支点处剪力很大的要求。变截面形式的大跨径预应力混凝土连续梁桥，立面一般采用不等跨布置。一般边跨为中跨的0.6-0.8倍左右，其底曲线可以采用二次抛物线、折线、和介于折线和二次抛物线之间的1.5-1.8次抛物线变化形式。根据已建成桥梁的资料分析，支点界面的梁高H支约为中跨的1/16-1/18，跨中梁高约为1/1.5-1/2.5H支。（b）现状及发展趋势预应力混凝土连续梁桥
9、的发展趋势随着预应力技术不断发展以及高强轻质材料的相继问世，桥梁的发展方向应是新型、大跨、轻质和美观、环保、人性化。而桥梁的每次重大技术发展都是和材料、施工工艺、结构体系等密切联系的。高强轻骨料混凝土是今后建桥材料的主攻方向在一些发展中国家，绝大多数桥梁工程结构均采用混凝土材质，其原因除了混凝土材料本身优越的工程特点之外，主要是其组成材料来源丰富、价格便宜，而且生产的能源消耗少，成本低廉。但普通混凝土材料有其固有的不足之处，最主要的缺点是比强度（材料强度材料容重）很小，以致混凝土桥梁恒载在总荷载中所占的比例很大，承载力利用系数很低，无法适应大跨径桥梁的要求。为了克服普通混凝土的上述缺点，研制及
10、应用高强轻骨料混凝土是国内、外工程界共同的追求。高强轻骨料混凝土与同强度等级的普通混凝土相比，自重可以减轻，并且具有更高的耐久性、很好的抗震性能且无碱集料反应危害等特点，适用于恒载占有较大比例的工程结构，如大跨径桥梁和大跨度空间结构，尤其适合于在软土地基、地震区或碱骨料反应多发区建造大跨径桥梁，是未来建桥材料的发展趋势。其次，工厂化、自动化是桥梁施工发展的必然趋势当前新规划桥梁建设或既有桥梁改造项目很多采用大节段、大块件结构工厂预制，大吨位吊船或架桥机现场快速安装。一座数千米长的特大桥的墩台、桥塔、梁体安装仅需半年左右即可完成，连续梁桥通常是将35孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为舒适
11、。连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁，然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功的采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚，混凝土标号4060号；T型梁的翼缘板加宽，25米是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁；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”结构由于预应力结构可以有效地避免混
12、凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。 连续梁桥示意图2. 设计思路桥梁方案比选应根据实际情况，选用各种桥型（如梁、拱、吊、组合体系等）和跨径，拟定主要尺寸，绘出比选方案图，计算工程数量，主体工程费用。列出各方案的优缺点，得出推荐方案。在分析方案时，应注意以下问题：1)经济上的比较，包括工程施工阶段，运营阶段的各种费用；2)劳动力数量、三大材料（钢材、木材和水泥）的消耗量比较；3)施工难易程度比较。3、设
13、计方案3.1方案一：刚构-连续组合体系梁桥 连续刚构桥常用于大跨、高墩的结构中，桥墩纵向刚度较小，在竖向荷载作用下，基本上属于一种无推力的结构，而上部结构具有连续梁施工的一般特点。连续刚构桥的另一个特点是主梁保持连续，这样既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，有保持了T构不须设大吨位支座的优点，同时避免了连续梁（存在临时固结和体系转换）和T构（存在伸缩缝问题）两者的缺点，养护工作量小。（1）桥型孔径布置45+73*3+45=309m预应力混凝土变截面连续刚构桥。边跨与主跨的比值为0.57，主梁受力较为合理。整体布置图见图1图1刚构桥方案纵截面设计面布置图（单位cm）（2）上部结构横断面布置采
14、用C双悬臂矩形单箱单室的变高度箱形截面，箱梁宽13米，为方便施工同时价低造价，采用大悬臂单箱单室结构。箱底宽7.2米，翼缘悬臂长2.9米。（3）下部结构该桥属于高墩桥型，故可采用竖直单肢薄壁墩身,墩高为27m，壁总厚为3m，横桥向总宽取与箱梁底同宽7.2m，每片壁的横截面采用矩形空心截面，基础采用直径为2.0m的钻孔灌注桩。（4）施工工艺上部构造在墩顶（0号块）处以横向贯通的横隔板将两单桥连为整体，以提高上部结构施工稳定性。上部构造使用挂篮悬浇施工。3.2方案二：变截面连续梁桥上属当连续梁的主跨跨径接近或大于70m 时，若主梁仍采用等截面布置，在恒载和火灾作用下，主梁支点截面的负弯矩将比跨中截
15、面的正弯矩大得多，从受力上讲就显得不太合理且不经济，这时，采用变截面连续梁桥更符合受力要求，高度变化基本上与内力变化相适应。连续梁桥（1）孔径布置45+73*3+45=309m跨预应力混凝土变截面连续梁桥，边跨与主跨比为0.616，主梁受力较为合理。之所以设置边主跨比为0.616，是因为该桥梁是怎海上施工，采用悬臂浇筑施工，为了方便边跨施工而采用的。整体布置图见图2.（2）上部结构横断面布置采用C双悬臂矩形单箱单室的变高度箱形截面，箱梁宽13米，为方便施工同时价低造价，采用大悬臂单箱单室结构。箱底宽7.2米，翼缘悬臂长2.9米。（3）下部结构该桥属于高墩桥型，故可采用竖直单肢薄壁墩身,墩高为27m，壁总厚为3m，横桥向总宽取与箱梁底同宽7.2m，每片壁的横截面采用矩形空心截面，基础采用直径为2.0m的钻孔灌注桩。（4）施工工艺墩梁临时固结，上部构造在墩顶（0号块）处以横向贯通的横隔板将两单桥连为整体，以提高上部结构施工稳定性。上部构造使用挂篮悬浇施工。 表1 方案比选方案序号设计方案一设计方案二桥型刚构-连续组合体系梁桥表截面连续梁适用性 1、常用于大跨、高墩的结构中，桥墩
