桥梁工程设计大纲

桥梁设计施工图内容两阶段设计内容基本相同，主要包括设计说明、材料数量汇总表、桥型总体布置图、上（下）部结构一般构造图、上（下）部结构钢筋构造图（含预应力筋和普通筋构造）、伸缩缝布置及构造图、支座布置图、护栏、人行道、照明设施等，另外尚有反映不同桥型特点的其他构造图，如预应力梁中齿板构造。

跨径经济跨度桥梁的经济跨度范围是模糊的，并受诸多因素影响，如材料、荷载、工程条件、施工方法等。

荷载对跨度的影响常表现为：荷载越小适用跨度就越大，同一桥型的公路桥就比铁路桥经济跨度大些，而材料对跨度的影响常表现为：同一桥型采用比强度高的材料其经济跨度范围就大。

常用桥式经济跨度范围序号桥式经济跨度范围（m）1 简支梁5～502 连续梁25～2003 连续刚构100～3004 简支桁架50～1505 连续桁架100～4006 拱桥45～5007 斜拉桥100～6008 悬索桥500～30009 全索桥2000～8000但现在斜拉桥跨度已经超过了1000m，根据《桥式最优方案比选》中的观点，在2000m跨度以下，斜拉桥相比悬索桥均有很大的竞争优势！！而在1000m以下，悬索桥造价相对斜拉桥要高。

（个人观点，仅供参考）标准跨径JTG D62-2004：9.2.1条钢筋砼标准跨径[简支板宜≤13m；连续板宜≤16m]；预应力砼标准跨径[简支板宜≤25m；连续板宜≤30m]9.3.1条钢筋砼标准跨径[简支梁T形、I形宜≤16m；箱形宜≤25m；箱形连续梁宜≤30m]；预应力砼标准跨径[简支梁T形、I形宜≤50m]；计算跨径简支空心板标准跨径10、13、16、20m的空心板，预制梁长一般比标准跨径短4cm（即伸缩缝的长度），支座距梁端一般18cm（也有取23cm的）（这里指支座中心线到梁端线的垂直距离），则计算跨径取标准跨径减去40cm（或减去50cm）。

预应力简支T梁(桥面连续)跨径(m)：20，预制梁长：中跨为19.92m，边跨为19.88m，计算跨径19m，支座距梁端50cm（梁端指标准跨径端部，伸缩缝宽8cm）跨径(m)：25，预制梁长：中跨为24.92m，边跨为24.92m或24.88m，计算跨径24m，支座距梁端50cm跨径(m)：30，预制梁长：29.92m，计算跨径28.9m，支座距梁端55cm跨径(m)：35，预制梁长：34.92m，计算跨径33.8m，支座距梁端56cm跨径(m)：40，预制梁长：边跨39.88；中跨39.92，计算跨径38.8m，支座距梁端56cm总结：预制T梁长要考虑伸缩缝宽，中跨、边跨可预制同长（边跨标准跨径将变化），也可将边跨按标准跨径布置，将伸缩缝计算在标准跨径内。

以上跨径适用D80或D160伸缩缝，桥面伸缩缝宽8cm。

小箱梁多采用先简支后连续，临时支座中心线距标准跨径线取50cm。

例：标准跨径30m，伸缩缝4cm，预制梁长29.96m，计算跨径取29.5m超静定预应力砼梁桥次内力超静定预应力砼梁桥在各种内外因素综合影响下，结构因受到强迫的挠曲变形或轴向变形，在多余约束处将产生约束力，从而引起结构附加内力，这部分附加内力统称结构次内力（或称二次力）。

外部因素包括预加力、基础沉降、温度变形等；内部因素包括砼收缩徐变、结构布置、配筋形式等[1]。

对各种因素引起的次内力，在估算预应力筋时必须加以考虑，而一些次内力效应大小又与预应力筋数量和布置有关，因此在估算预应力筋时，必须先预估次内力效应大小，工程上常取设计弯矩值的20%~30%。

一般逐段施工架设施工次内力较小，悬臂施工法次内力较大，不对称结构布置影响较大。

预加力引起次内力线性转换在超静定梁中，预加力产生的力矩是线性的，由此引起的砼压力线和王束筋重心线的偏离也是线性的[1]；在超静定梁中，砼压力线只与束筋梁端偏心距和束筋在跨中矢高有关，与束筋在中间支点上的偏心距无关[1]。

吻合束按实际荷载作用下的弯矩图形的线形变化作为预应力束筋梁内的的束形布置位置，即为吻合束线形，这为设计连续梁内的预应力束筋的布置提供了极为方便的依据，如果将预应力束筋的重心线线性转换至压力线位置上（即把由于次力矩引起的压力线和束筋重心线之间的偏离调整掉），此时预加力的总预矩不变，而次力矩为0。

但设计中没必要一定采用吻合束，一个好的束筋重心位置应能够产生一条我们希望的压力线[1]次力矩调整在超静定梁中，预加力的次力知是由多余约束力产生的，但不束筋布置在吻合束位置时不产生次反力，即束筋与砼间的相互作用能自身平衡。

因此，可以通过调整次反力数值达到调整梁次内力矩的目的，最有效的措施是在中间支点上加大束筋的曲率半径，以产生更大向上的约束力。

在调整力筋具体位置时，应考虑到力筋位置主要由截面强度、使用应力及构造条件控制，因此在最大正弯矩截面和最大负弯矩支点截面上，力筋位置最好不要有大的变动。

宜在跨度L/4附近调整，此时力筋位置改变对结构强度和应力条件影响最小。

抗推刚度（劲度系数）并联（1）两个弹簧并联时，各受力为F/2，因此有F/2=k1x1F/2=k2x2F=Kx= k1x1+ k2x2并联时x= x1= x2所以总抗推刚度K= k1+ k2（2）n个弹簧并联，特点是各弹簧伸长量相等（k1+k2+k3+……+kn)x=Kx总抗推刚度K=k1+k2+k3+……+kn串联（1）两个弹簧串联时，每个弹簧受力都是F，因此F= k1x1F= k2x2F=K(x1+ x2)=K(F/ k1+F/ k2)解得：K=k1*k2/(k1+k2)（2）n个弹簧串联，特点是各弹簧受力相等x1=F/k1，……x n=F/k nF=K(F/k1+F/k2+……F/k n)解得K=1/(1/k1+1/k2+……1/kn)预应力筋计算、布置预应力砼连续梁应满足在预加力和使用荷载作用下的应力状态和承载能力极限状态下正载面强度要求。

因此预应力筋数量要从这两方面综合考虑。

预应力砼连续梁桥束筋布置应按立面和横载面布置分别考虑：立面按内力包络图布置正、负弯矩预应力筋束；T形横截面布置在梁肋，箱形截面应考虑剪力滞效应尽量靠腹板布置，有分散布置分散锚固和分散布置集中锚固两种形式。

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；然后再根据实际情况确定温度、沉降等荷载，计算其产生的内力，并与恒、活载内力进行正常使用与承载能力组合。

这是设计过程中的第—次组合，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的作用，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，但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。

各种荷载作用下的内力计算出来后，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，这是设计过程中的第二次组合。

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，则需调整钢束接至修改截回尺寸后重新计算，直到各项验算均通过为止。

如上所述，设计过程一般包括两次组合。

第一次组合是为了估算钢束。

此时钢束还未确定，也就无法考虑顶加力的作用。

由于预加力对徐变有很大影响，故估算钢束时一般也不考虑收缩徐变的影响。

况且，此时用的几何特性都是毛截面几何特性，所以第一次组合的内力不是桥梁的实际受力状态，仅供估束参考。

根据估束结果确定钢束数量和几伺形状后，考虑预加力和收缩徐变的影响重新计算的内力是当前配束下的受力。

如各项验算均通过，那么可作为最终结果。

如个别截面不满足，但两次组合结果相差不大，可适当调整钢束后重新计算；如两次组合结果相差较大，则应将第二次组合内力作为估束依据重新估束，再重复进行验算，直到各项验算全部通过且两次组合结果相差不大为止。

总之．设计的过程就是一个逐次迭代逐次逼近的过程。

有经验的设计人员可能一次就能通过，但对初次设计人员，可能需“迭代”多次，甚至需要修改截面尺寸。

简支梁桥横向分布系数梁桥由承重结构（主梁）有传力结构（横梁、桥面板）两大部分组成。

为了求得主梁在横向分配到的最大荷载，应先求得各片主梁的荷载横向影响线，由了此影响线就可根据不同的活载按横向最不利位置排列，求得各片主梁分配到的横向荷载的最大值。

如果桥梁结构一定，车轮在桥上的位置也确定，则分布至各片梁的荷载也是一个定值，设计中通常用一个表征荷载分布程度的系数m与轴重的乘积来表示这个定值，这里m就称为荷载横向分布系数。

较精确的空间结构分析是用有限元理论，将空间结构分成板、壳或其他单元连接成的整体结构，通用软件SAP2000、ANSYS、ADINA等都可以求解。

以下是近似理论分析法杠杆原理法——把横向结构（桥面板或横隔梁）视为简支在主梁的简支梁或悬臂梁。

——采用此法时，应计算各片主梁的横向分布系数，选出最大来计算内力。

适用范围——双主梁桥（足够精确）；——支点（座）附近，如求支点剪力，（偏安全）；——横向联系很弱且无中间横隔梁的梁桥，算出的横向分布系数对中间主梁会偏大些，对边主梁会偏小。

应用要点求解梁的最大横向分布系数时，需在梁的横向影响线上布置最不利的横向车轮荷载，最不利荷载布置原则：将数值大排列密的荷载在横向影响线竖标较大的部位，一组移动集中荷载在最不利位置时，必有一个集中荷载在影响线的顶点处，均布移动荷载最不利位置是在影响线正号部分布满荷载得最大正号值，在负号部分布满荷载得最大负号值。

刚性横梁法（偏心压力法）适于在两端、跨中、四分点设横梁等具有可靠横向连接且桥的宽跨比B/L ≤0.5的窄桥，横梁刚度相对纵梁大得多。

T 、箱梁梁间有现浇湿接缝的可按此法求。

采用此法时，一般在横向偏心活载下，总是靠近活载一侧的边梁受载最大。

偏心压力法求得结果一般大于刚(铰)接梁法刚性横梁法两项假定横隔梁近似刚性；忽略主梁的抗扭刚度。

以上假定导致求出的边梁横向分布系数偏大中梁偏小，设计上常将求出的边梁汽车、人群横向分布系数乘以0.9加以折减。

横向影响线求解公式刚性横梁法求某主梁的横向影响线时，可先求出影响线的两个控制竖标值，连接两控制竖标值的斜线即为要求该梁的横向影响线。

211ii iik nni i i i i I ea I I a Iη===+∑∑式中：——脚标i 代表待求影响线竖标值的梁号；k 代表单位荷载所在梁号； η——要求的控制竖标值； I i ——各主梁抗弯惯性矩；e 和a i ——e 单位荷载的偏心距，a i 待求影响线的梁的偏心距，二者具有共同的原点，取值应包含正、负号，原点取在各根梁横截面横向中点，若横向取X 轴向左为正，Y 轴取向下为正。

且a i 编号从左到右为：a 1、a 2、a 3、……a n则左边梁两个控制竖标值，可取单位荷载位于左边梁时和位于右边梁时的影响线竖标值。