T型桥梁设计书

1 概述1.1工程概况1.该桥设计车速为80Km/h，桥位于直线段内，桥位起迄中心桩号为k23+06~k23+164。

桥梁全长3×30m，上部结构为装配式预应力混凝土简支T型梁桥，下部结构为双柱式墩，桩基础，轻型薄壁桥台。

本桥上部结构采用先预制后张拉的施工形式。

2.河流及水文情况杨河水体水流平缓，不受季节影响；受下游水电站影响，江水沟溪对两岩及河床冲刷较弱。

历年平均水位2.1m，河道无通航要求。

3.当地建筑材料情况桥梁附近有充足的木材，水泥，钢材市场可供。

4.气象情况查阅广东省地区当地气象资料。

1.2设计标准及规范1.2.1设计标准（1）道路等级：一级公路。

（2）活荷载：汽车荷载为公路—I级，人群荷载为3.0kN/m2。

（3）行车道宽度：9.0m。

（4）人行道宽度：2×1.5+2×0.5m。

1.2.2设计规范《公路工程技术标准》JTG01---2003《公路桥涵通用规范》JTG60---2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG62---2004《公路桥涵施工技术规范》JTJ041---2000《公路工程抗震设计规范》JTJ001---892 方案比选2.1桥梁设计原则1.适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。

桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。

建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修[1]。

2.舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。

整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

3.经济性设计的经济性一般应占首位。

经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。

建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。

在桥梁规定的使用期限内的经常维修费用的多少需要考虑，例如钢桥的油漆，高强螺栓的检修，钢筋混凝土的裂缝维修。

又如采用建筑高度大的桥梁，常带来引道或引桥的加长，除了要增加运营费以外，还影响交通安全，此外，运营使用时质量也是一个不容忽视的问题，例如桥梁的刚度要大，桥面宜连续，震动要小，视线要宽敞等。

4.先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。

应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。

5.美观一座桥梁，尤其是坐落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。

合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。

我国基本建设的方针是“经济、适用和在可能的条件下注意美观”大量的公路桥与铁路桥设计时应遵守这一要求。

设计时应考虑结构的选型与当地景物的协调，桥梁轮廓尺寸应比例匀称，各部结构要协调平衡，对于梁式桥避免头重脚轻的肥梁瘦柱外型。

跨线立交桥，主梁或上部结构与墩台以纤细为美，切忌桥台侧墙长大既耗费圬工，又碍观瞻，又妨碍视线．影响车速，这在高速公路中更显得必要，桥墩外型亦可作多种变化，风景区的桥梁外表，应注意美观。

2.2桥型方案比选2.2.1方案初选（拟定桥型图式）根据桥梁设计原则，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期等多方面比选，初步确定梁桥、拱桥、刚架桥三种桥梁形式，见图2.1。

2.2.2编制方案编制方案的目的在于提供各个中选图式的经济指标，以便经过相互比较，科学的从中选定最佳方案。

这些指标包括：（钢、木、水泥，简称三材）用量、劳动力（包括专业技术工种）数量、全桥总造价（分上、下部结构列出）、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、是否需要特种机具、美观等。

为了获得上述的前三项指标，通常可以充分利用已有资料或通过一些简便的近似验算，对每一方案拟定结构主要尺寸，并计算主要工程数量。

有了工程数量，乘以相应的材料和劳动定额以及扩大单价，就不难得出每个方案所需的材料和劳动力数量，并估算全桥造价。

其他的一些问题，虽难得到数量指标，也应进行适当的概略评价。

1.方案一方案采用等截面预应力混凝土简支梁结构，上部结构为装配式预应力简支T型梁桥,下部结构为双柱式墩，桩基础，轻型薄壁桥台。

(1)方案一桥型的技术指标：荷载等级：公路-Ⅰ级，人群3.0kN/m2桥面宽度：桥面全宽12m，9+2×1.5桥孔布置：4×30，桥梁全长120m桥梁结构：采用分离式结构，上部采用预应力混凝土T型主梁，下部结构采用单排双柱式桥墩(2)方案一桥型的受力特点：方案一的桥梁结构在垂直荷载的作用下，其支座产生竖直反力，而无水平推力，而且能够承受较大的负弯矩，预应力混凝土简支梁桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。

(3)方案一桥型的主要特征：预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：①混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；②结构造型灵活，可模性好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；③结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；④结构的整体性好，刚度较大，变形较小；⑤可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；⑥结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；⑦预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；⑧预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围；⑨预应力混凝土梁桥可充分利用材料可塑性的特点，在建筑上有丰富多彩的表现潜力，更易达到与周围环境相协调的简洁而美观的型式，实现经济性和美观的统一。

(4)方案一桥型横截面和桥墩的比选桥梁截面形式考虑了空心板截面、T型梁截面、I型组合梁等可采用的梁型。

①空心板截面简支组合箱梁结构整体性强，适应性强，但从桥下看,景观效果稍差。

从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低，但桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长，且存在着后期维修养护工作量大的缺点。

② T型梁截面结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大，结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。

箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。

从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。

也可在施工现场设置预制场地预制T型梁，成型后直接用吊车起吊安装，施工进度较快。

③ I型梁截面I型梁形状简单，施工方便，建筑高度小，施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。

但是该方案整体稳定性不好，由于梁底部呈网状,景观效果差。

同时，其帽梁较其它梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，且工字型预制件在制作方面也较繁琐。

相比之下，T型简支梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。

该方案采用先简支安装，然后再浇铸混凝土，待混凝土强度达到95%后再行张拉钢筋。

可全线同步施工，施工期间工期不受控制,对桥下道路交通影响小。

从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。

前沿全桥纵向箱梁的外轮廓保持不变，这就保证了桥型的美观. 且单个箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。

而且T型截面具有可靠的强度、刚度以及抗裂性能。

此种桥梁技术先进，工期短，工艺要求比较严格，所需要设备较少，占用施工场地少，属于静定结构，受力较好，适用范围大。

桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。

①重力式实体桥墩由于重力式桥墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，截面尺寸及体积较大，外形粗壮，所以不选此方案。

②空心桥墩空心桥墩适用于桥长而谷深的桥梁，这样可减少很大的圬工。

对于本桥地质不适合，不选此方案。

③柱式桥墩由于这种桥墩既可以减轻墩身重量、节省圬工材料，又比较美观、结构轻巧，桥下通视情况良好，适合本桥情况，所以选此方案。

④轻型桥墩由于轻型桥墩适用于小跨度、低墩以及三孔以下（全桥长不大于20m）的公路桥梁。

在此地质不良地段、路基稳定不能保证，不宜采用轻型桥墩。

⑤拼装式桥墩因为拼装式桥墩适用于交通较为方便、同类桥墩数量多的长大干线中的中小跨度桥梁工点，所以不适合此地质之下的混凝土工型组合梁桥。

综合考虑以上各种桥墩特点，结合连续梁桥的地质资料可确定，柱式桥墩是最合适本桥型的墩型，与本桥的要求相吻合。

所以选择双柱式桥墩[14]。

2.方案二(1)方案二桥型的技术指标：荷载等级：公路-Ⅰ级，人群3.0kN/m2桥面宽度：桥面全宽13m，9+2×1.5m+2×0.5桥梁结构：采用分离式结构，上部采用钢筋混凝土箱型拱肋，下部结构采用重力式桥台(2)方案二桥型的受力特点：该桥的主要承重结构是拱圈和或拱肋。

这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。

同时，水平推力也将显著抵消荷载所引起的在拱圈（或拱肋）内的弯矩作用。

因此，与同跨径的梁桥相比，拱的弯矩和变形要小得多，但其下部结构和地基必须受住很大的水平推力。

(3)方案二桥型的主要特征：①跨越能力较大；②能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；③耐久性能好，维修，养护费用少，外形美观，构造较简单；④自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基要求高；⑤与梁桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高使桥面标高提高，使两岸接线长度增长，或者使桥面纵坡增大，既增加了造价有对行车不利。

3.方案三该方案采用斜腿式刚架桥结构，主梁与斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基脚之间采用固结构造，整个结构在钢拱架和万能杆件组拼成的钢桁梁支架上就地浇注混凝土，然后张拉钢束。

(1)方案三桥型的设计资料：荷载等级：公路-Ⅰ级，人群3.0kN/m2桥面宽度：桥面全宽13m，9+2×1.5＋2×0.5桥孔布置：桥梁全长90m桥梁结构：采用分离式结构，主梁与斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基脚之间采用固结构造(2)方案三桥型的受力特点：该桥型主要承重结构是梁和立柱整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处有很大的刚性。

在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱角处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。

(3)方案三桥型的主要特征：①主梁的恒重和车辆荷载都是通过主梁与斜腿相交处的横隔板，再经过斜腿传至地基上。

这样的单隔板或承三角形的隔板将使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值，使得通过此截面的预应力钢筋十分密集，在构造布置上比较复杂。

②预应力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿刚架桥产生次内力，受力分析上也相对较复杂。

③该方案的斜腿与地面水平线的夹角为36°，使施工难度增加。

2.2.3技术经济比较和最佳方案的比选设计方案的评价和比较，是要全面考虑上述各种指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个符合当前条件的最佳推荐方案。