计算书

第1章绪论1．1国内外研究情况及其发展近年来，随着现代化的发展，大力发展交通事业，对于加强全国各族人民的团结，发展国民经济，促进各地经济发展，促进文化交流和巩固国防，都具有非常重要的意义。

随着现代科技的发展，在世界桥梁事业中蓬勃发展的现代大跨度的桥梁。

特别是斜拉桥，悬索桥等大跨度桥型结构，此结构合理，跨越能力大，用材料指标低且外形美观。

；从1975年我国开始建造斜拉桥。

从四川省云阳汤溪河桥到上海市的南浦大桥，杨浦大桥，历时18年建造了30座，跨径从76米到602米。

1993年建成的世界上跨度最大的结合梁斜拉桥——洋浦大桥，主跨径为602米。

杨浦大桥的通车成功修建标志着我国的斜拉桥技术已经迅速赶上世界先进水平，不但促进了全国范围内建造大跨度斜拉桥的新高潮，同时迎来了建造大跨度悬索桥的新形势。

1998年建成的相干青马大桥，为纲响亮悬索桥，主跨1377米，而1999年建成的钢箱梁悬索桥——江阴大桥，主跨径已达到1385米。

在古代，我国有许多科学技术远远超过同时代的欧洲，特别是15世纪以前，更是如此。

在秦汉时期，我国已广泛修建石梁桥。

公元35年，东汉光武帝时，在今宜昌和宜都之间，出现了架设在长江上的第一座浮桥；之后往往因战事等需要。

在黄河，长江上曾架设过浮桥不下数十次。

1240年建造的福建漳州虎渡桥，也是一座令人惊奇的一座梁式石桥。

此桥总长约335米，某些石梁长达23.7米，沿宽度泳三根石梁组成，每根宽.1.7米，高1.9米，重达200多吨，该桥遗址保存至今。

隋大业初年，李春所创建的一座空腹式的圆弧形石拱桥，净跨37.02米，宽9米，拱矢高度7.23米。

在拱圈两肩各设有两个跨度不等的腹拱，这样既能减少桥身自重、节省材料，并又便于排洪、增加美观。

世界上现在尚存着的最长的、工程最艰巨的石拱桥，就是我国于公元1053—1059年在福建泉州建造的万安桥（也称洛阳桥）。

举世闻名的河北赵县的赵州桥（又称安济桥），是我国古代是石拱桥的杰出代表。

此外，北京永定河上的卢沟桥，颐和园内的玉带桥和十七孔桥，苏州的枫桥等都是我国著名的石拱桥。

中华人民共和国成立后，随着社会主义的向前发展，桥梁建设同其他各条战线一样，也出现了突飞猛进的局面。

1957年，第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建成，即结束了我国万里长江无桥的状况，有标志着我国的现代化桥梁技术水平提高到了新的起点。

1969年我国又胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥，这是我国自行设计、制造、施工，并使用国产高强钢材的现代化大型桥梁。

该桥的建成显示出我国的桥梁事业已达到了世界先进水平，也是我国桥梁史上的又一个重要标志。

纵观国外桥梁建设发展的历史，对于促进和发展现代化桥梁有深远的影响，是继意大利文艺复兴后在英、法和其他欧洲国家兴起的工业革命。

他推动了工业的发展，从而也促进了桥梁建筑技术的空前发展。

1885年起，法国建造了第一批用水泥砂浆砌筑的石拱桥。

国外在发展钢筋混凝土的同时，也新建了一些钢筋混凝土梁式桥。

德国最早采用悬臂法建造预应力混凝土桥梁，特别是在1952年成功建成了莱茵河上的沦姆斯桥。

之后这个施工方法就闻名世界。

从全世界范围看，桥梁结构逐步向轻巧、纤细的方向发展，但桥梁的载重、跨径却不断增长。

为此，在建筑材料上，要研制和生产超大跨径桥梁的新型建筑材料；在结构理论上，要研究更符合实际状况的力学分析方法和新的设计理论，充分发挥结构潜在的承载力，充分利用建筑材料的强度，力求工程叫狗的安全度更为科学可靠；在施工上，力求高度机械化、工厂化、自动化；在工程管理上，则力求高度科学化、自动化。

1.2预应力混凝土连续梁桥设计概述预应力混凝土连续梁桥设计的一般步骤为：参照已有的设计资料及经验拟定结构几何尺寸和材料类型，模拟实际的施工步骤，计算出恒载及活载内力，然后进行恒、活载内力进行正常使用和与承载能力组合。

根据两种组合的结果分别作为按应力和按承载能力估算钢束的计算内力。

估算出各截面的钢束后，按照一定要求将钢束布置好，重新模拟施工过程并考虑预应力作用，计算恒载内力。

由于钢束对截面几何特性的影响，温度、沉降等内力也需重新计算，但其与钢束估算时得到的结果差别非常小。

各种荷载作用下的内力出来后，需进行承载能力组合和正常使用组合，以进行截面强度验算、应力验算和变形验算。

如各项验算均满足要求且认为合理，则设计通过。

如有些截面的有些验算通不过，则需调整钢束甚至修改截面尺寸后重新计算。

预应力混凝土连续梁采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。

因此计算恒载内力时必须精确模拟各个施工阶段，反映在结构约束，荷载列向量和总刚度矩阵等施工阶段而发生变化。

桥梁的恒载内力由各施工阶段引起的内力叠加而成。

采用悬臂施工的连续梁桥，在施工过程中经历T形刚构受力状态，合龙后形成连续梁桥，其恒载产生的内力由各施工阶段产生的内力叠加而成。

由于合龙段较短，其产生的内力一般较小，故T形刚构受力状态为主要部分。

对悬臂施工连续梁桥，合龙后根部负弯矩很大，而中跨跨中恒载弯矩很小。

二期恒载加上以后，根部负弯矩很大，中跨跨中承受相对较小的正弯矩。

采用杆系结构有限元分析桥梁时，首先要构成一个与真实结构等价的计算模型，然后将结构模型的划分为有限个杆件单元，利用计算程序进行电算分析。

恒载内力与所采用的施工方法有关。

在施工中需要考虑的因素有：结构自重、混凝土收缩、徐变、预应力钢筋的张拉及预应力损失、施工荷载等。

本设计是资江大桥预应力连续梁桥方案上部结构设计。

（一）计算方面1.方案比选拟定三个比选方案评价及推荐方案绘制拟选方案的全桥总体布置图2.拟定结构尺寸（1）分析设计参数（2）制定施工方案（3）选择材料（4）拟定结构尺寸：要根据给定的桥跨布置，拟定截面尺寸，拟定尺寸时可参照同类桥梁的尺寸大小，并根据桥跨大小和设计荷载进行增减；3.主梁内力计算（采用计算软件）（1）一期恒载内力（2）二期恒载内力（3）活载内力（注意考虑是否进行车道折减，是否考虑冲击系数等）（4）内力组合4.主梁配筋计算预应力钢筋估算及布置普通受力钢筋普通构造钢筋5.主梁检算强度（承载能力极限状态）应力及变形（正常使用极限状态）6. 编制毕业设计说明书（包括英文摘要），由WORD制作；绘制设计图，由AUTOCAD绘制。

（二）绘图方面1.全桥结构轮廓图，包括立面、平面、纵断面图和主要断面图；2.全桥预应力钢筋布置图，包括立面、平面和主要断面布置图；3.全桥节点及梁段划分图；4.主要施工顺序图；第2章方案比选2.3.1 预应力混凝土箱形连续梁桥（1）桥型介绍预应力混凝土连续箱粱是常用的一种桥梁结构形式，属于超静定体系。

其在恒载、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，使其内力状态比较均匀合理。

结构刚度大，变形小，动力性能好，丰梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。

可采用悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法施工，充分应用预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化；采用预制厂，预制主梁，然后安装就位，张拉负弯矩钢筋，形成连续结构，施工速度快。

（2）孔径布置方案当采用多跨连续梁时，中间跨一般采用等跨布置，边跨跨径约为中跨的0.5～0.7倍，按此经验初步确定桥跨布置为：为66m+108m+66m，全长240m，桥面宽17m，双向四车道。

（3）施工方案设计连续梁桥的施工方法有先简支后连续法、顶推施工法、悬臂施工法、移动模架施工法，本次状态施工采用挂篮悬臂对称浇注，中跨及边跨合龙段采用吊模浇注，挂篮自重＋施工荷载控制在320吨以内；2.3.2钢筋混凝土箱形拱桥（1）桥型介绍拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。

拱桥与梁桥的区别，不仅在于外形不同，更重要的是两者的受力性能有较大的差别。

由力学知，拱桥结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力。

正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。

因此，可以充分发挥主拱截面材料强度，使跨越能力增大。

（2）桥跨布置根据桥涵水文计算，在满足通航要求的前提下，桥跨布置为120×2，总长为240m.拱上建筑为5×20的简支梁桥，其布置图如图5所示。

图5 桥型布置图（梁拱组合体系桥）（3）施工方法设计对于主拱圈的施工，常见的施工方法有悬臂浇筑法、悬臂拼装法、转体施工法……，对于此桥状态施工采用挂篮悬臂对称浇注，中跨及边跨合龙段采用吊模浇注，挂篮自重＋施工荷载控制在320吨以内；2.3.3 斜拉桥（1）桥型介绍斜拉桥主要由主梁、索塔、斜拉索三大部分组成，主梁在斜拉索的各点支撑作用下，像多跨弹性支承的连续梁一样，使得弯矩值得以大大的降低，这不但可以使主梁尺寸大大减小，而且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又能大幅度的增大桥梁的跨越能力。

此外，斜拉索轴力的水平分力对主梁施加了预压力，从而可以增加主梁的抗裂性能，节约了主梁中的预应力钢材的用量。

（2）桥跨布置对于主梁支撑于塔敦的支撑体系，为承受支点截面较大的负弯矩，在局部区段可加大梁高或加厚翼缘板厚度。

主梁高度要大于横梁高度，横梁高度取决于横梁的跨度。

从横向风力稳定性角度考虑，采用双索面，其高跨比一般为1/100～1/150。

混凝土主梁间距取为6～10m,多数取8m，拉索布置为扇形。

根据主梁的受力要求或为了减小索面，拉索的竖直分力越大越好，考虑到主塔上拉索不能过于密集，主塔上拉索间距一般取1.6～2.2m。

①桥跨布置此桥采用单塔双索面斜拉桥，跨度为120+120，主塔上斜拉索间距取2m,主梁上斜拉索间距取8m,根据塔高跨比为1/4～1/7，设其塔高为30m,其布置图如图7所示。

图7 桥型布置图（斜拉桥）（4）施工方法设计对于斜拉桥可以采用现浇施工，也可采用拼装预制梁的方法施工，还可采用转体施工。

就施工条件而论，转体施工无法进行，此桥采用拼装施工可以缩短工期，而且还可保证量的质量。

2.4 方案比较选择综上所述，由于预应力混凝土箱形连续梁桥超静定结构。

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。

其次箱型梁采用二次抛物线过度，曲线优美与环境和谐，增加了城市的景观。

施工采用悬臂浇筑分段对称平衡施工法，简便、安全性好。

桥面无伸缩缝，防水性好，耐久性好。

从受力角度来说连续梁桥在支点处产生负弯矩，对跨中弯矩起到卸载作用，与跨径相同的简支梁相比较，梁高明显的减小就能满足受力要求，可以节约材料。

从地质和水文方面考虑：上承式拱桥对两边桥台处地质的要求比较高，此处若处理不当会严重影响桥梁的稳定性和安全性。

而连续梁桥对地质的要求相对较低，故方案一要优于方案二、三故最终选择修建一座预应力混凝土箱形连续梁桥。