连续梁桥设计word版

目录
1 前言 ......................................................................... - 1 -
1.1 桥梁工程发展的意义...................................................... - 1 -
1.2 桥梁建设的现状.......................................................... - 1 -
1.3 设计过程中要解决的问题和采用的手段、方法................................ - 1 -
1.4 设计成果及意义.......................................................... - 1 -
2 设计资料 ..................................................................... - 2 -
2.1 工程概况 ............................................................... - 2 -
2.2 技术标准 ............................................................... - 2 -
2.3 地质条件 ............................................................... - 2 -
2.4 构思宗旨 ............................................................... - 2 -
3 方案比选 ..................................................................... - 3 -
3.1 设计方案 ............................................................... - 3 -
3.2 方案比选 ............................................................... - 4 -4上部结构设计.................................................................. - 4 -
4.1 尺寸拟定 ............................................................... - 4 -
4.2 结构自重作用效应计算.................................................... - 7 -
4.3 汽车荷载作用效应计算................................................... - 14 -
4.4 预应力钢束估算及布置................................................... - 27 -
4.5 预应力损失及有效预应力计算............................................. - 31 -
4.6 截面演算 .............................................................. - 36 -
5 下部结构设计 ................................................................ - 39 -
5.1 桥墩设计 .............................................................. - 39 -
5.2 基础设计（刚性扩大基础）............................................... - 42 -
6 施工方案 .................................................................... - 43 -
7 结束语 ...................................................................... - 45 -参考文献 ...................................................................... - 46 -致谢 ......................................................................... - 47 -
1 前言
1.1桥梁工程发展的意义
桥梁事业的迅猛发展，带来的效益，以及社会对桥梁的需要，桥梁既是一种功能性的结构物也往往是一座立体的造型艺术工程，是一处景观，具有时代的特征。

如今，我国正在大力发展现代交通运输业，建立四通八达的现代交通网络，对于加强各族人民的交流和团结，促进文化交流等做出了非常重要的贡献。

这一切的繁荣都需要路、桥事业的发展，这样桥梁建设就成了交通建设当中的枢纽，
在交通运输业当中起着举足轻重的作用。

1.2桥梁建设的现状
桥梁是有史以来人来建造的最古老的最壮观和美丽的建筑工程。

它体现了一个时代的文明与进步。

现阶段经过几代桥梁人深入地探索与研究，特别是现代化施工机械与现代计算机技术的结合应用，促使桥梁的发展已经达到了一个空前的阶段，各桥型日趋成熟，并且能够进行工厂化生产，大大缩短了施工时间，降低了劳动力和财力，更为重要的是保证了桥梁结构的可靠性。

1.3 设计过程中要解决的问题和采用的手段、方法
本课程设计选择的是《东源桥设计》这一课题，在设计过程中：
（1）根据工程概况、公路等级以及河流等因素确定出可行的设计方案，再经过经济技术论证等进行方案比选，确定最合适的方案；
（2）确定出方案之后，进行上部结构各种尺寸的拟定、计算、配筋和演算然后再进行下部结构的分析设计算；
（3）在设计计算过程中要充分利用计算机来解决出现的问题。

例如，用AUTOCAD 进行图纸的绘制；
（4）如果碰见困难，可以查阅大量的规范及文献资料或者请教指导老师以及和同学探讨等。

1.4 设计成果及意义
总而言之，一座桥的设计考虑许多因素，在具体设计中，要求设计人员综合考虑各
种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。

毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。

设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。

本次设计为东源桥设计，最终确定的是先简支后连续的3跨30m的预应力混凝土连续梁桥，此桥型简单实用，施工比较快，造价比较低，最重要的是这种桥型符合桥址处工程概况、具有良好的整体性和行车稳定性。

本次设计的预应力混凝土连续梁采用先简支后连续的装配施工。

本次设计中得到了毕业设计指导老师的悉心指导，在此表示衷心的感谢。

由于本人水平有限，且又是第一次从事这方面的设计，难免出现错误，恳请各位老师批评指正。

2 设计资料
2.1工程概况
工程项目属烟台地区东源河上所架设的桥梁。

该河河床比降为+1.26％，设计洪水位为275.186m，桥下无通航要求，河宽度在90m左右。

桥梁起点桩号为k10+100。

桥梁位于直线段上。

2.2 技术标准
（1）道路等级：一级公路；
（2）汽车荷载：公路—Ⅰ级；
（3）车道数目：双向四车道；
（4）设计车速：80km/h。

2.3 地质条件
该处的地质条件较好，表层3米的范围内为密实粉砂，接着为25米的密实卵石。

地基承载能力比较强。

2.4 构思宗旨
（1）满足交通功能需要；
（2）桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就，体现人民智慧；
（3）设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便；
（4）与周边环境相宜。

3 方案比选
3.1 设计方案
第一方案：预应力混凝土先简支后连续梁桥(详见图纸2 桥梁方案比选图)
（1）上部结构：采用3跨30m连续梁桥，截面形式为T梁。

采用双幅分离的形式，每座桥宽11.25m。

（2）下部结构：采用双圆柱式桥墩，桥墩基础刚性扩大基础；桥台采用埋置式柱式桥台，桥台基础为桩柱式；
（3）施工方案：采用先简支后连续的施工法。

先简支后连续梁桥结构较简单,施工方便,有利于采用工业化大规模预制生产并用现代化的起重设备进行安装,大大节约了现浇用的模板支架等材料,降低了劳动强度,缩短工期,同时,桥面无断点,行车舒适且支点负弯矩的存在使跨中正弯
第二方案：装配式预应力混凝土简支T形梁桥
（1）上部结构：采用3跨30m连续梁桥，采用双幅分离的形式，每座桥宽11.25m。

全桥采用等跨等截面T型梁，主梁间距2.25m。

预制T梁宽为1.4m，现浇湿接缝0.85m，预制梁间的翼板和横隔板待T梁架设后再现浇，以加强横断面的整体性。

（2）下部结构：采用双圆柱式桥墩，桥墩基础刚性扩大基础；桥台采用埋置式柱式桥台，桥台基础为桩柱式；
（3）施工方案：采用装配式施工方法。

预应力混凝土T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。

T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。

目前的预应力混凝土T形梁采用预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。

并且多跨的简支梁桥在主梁的连接处构造不稳定容易产生裂缝，影响行车。

第三方案：拱桥
（1）上部结构：单跨 90米，采用分离式的两副桥，每座桥宽11.25m；
（2）下部结构：桩基础，桥台采用组合式桥台；
（3）施工方案：采用预制安装施工方法。

拱桥是我国公路上使用很广泛的一种桥型，特别是圬工拱桥在我国有着悠久的历史，赵州桥就是一个非常典范的例子。

拱桥与梁桥的区别不仅在于外形，更重要的是在受力性能方面拱桥的静力特点是，在竖直何在作用下，拱的两端不仅有竖直
反力，而且还有水平反力。

由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。

由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料，混凝土等来建造。

石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。

由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。

3.2 方案比选
（1）第一方案和第二方案比较：
先简支后连续梁桥作为一种连续梁桥，造价比较低，并且连续梁桥在力学性能上优于简支梁桥，整体性好，桥面接缝少，结构刚度大，桥面变形小，动力性能好，有利于高速行车等突出优点。

先简支后连续梁桥拥有装配式预应力混凝土简支T梁的施工优点，构造简单，其结构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，加快施工进度。

相反，简支梁桥虽然施工比较快，适应性比较大，造价低等，但是，简支梁桥中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况。

故不选第二方案：装配式预应力混凝土简支T梁。

（2）第一方案和第三方案比较：
第三方案拱桥一般拱桥上部结构的自重比较大，且存在水平推力，下部结构工程量增加，地质条件要求较高，施工次序较多，建桥时间也长，一般情况下也未能采用高度机械化和工业化的建造方法，辅助设备和劳动力用量多，平原区将增加接线的工程量或桥面纵坡，既增大造价又对行车不利。

第一方案：预应力混凝土先简支后连续梁桥，可以采用高效的机械化和工业化的建造方法，施工时间段，造价比较低，整体性能好，并且刚度大，变形小，有利于行车。

故不选第二方案：装配式预应力混凝土简支T梁。

（3）综上所述，选择第一方案：预应力混凝土先简支后连续梁桥作为该桥的方案进行设计。

（详见图纸3 桥梁总体布置图）
4上部结构设计
4.1 尺寸拟定
本桥上部结构为3跨预应力混凝土连续桥，采用先简支后连续施工法。

4.1.1 主梁尺寸拟定
主梁采用T 形截面，梁高1.8m ，主梁翼缘板宽度为225cm ，由于宽度较大，为保证整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。

因此，主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（翼缘宽140cm ，），二期恒载施工及运营阶段的大截面。

单幅桥宽11.25m ，选用5片T 形梁。

[详见图纸5 T 梁一般构造图（二）]。

4.1.2 截面变化及横隔梁的设置
在距梁端1800mm 范围内将腹板加厚到与马蹄同宽，同时马蹄宽度也从440mm 变到600mm ，马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近（第二道横隔梁处）开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板也开始变化。

为减小对设计起控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁，跨度较大时应设置较多的横隔梁。

本设计在桥跨中心，四分点，支点处设置5道横隔梁。

间距为7.5m 和6.975m 。

[详见图纸4 T 梁一般构造图（一）]。

4.1.3 毛截面几何特性计算
(1) 计算原理
采用梯形分块法计算毛截面几何特性。

桥梁中的T 形，工字形，箱型截面都可分解成许多梯形。

设任意梯形示意图如图4.1所示，其上底、下底、高分别为a 、b 、h ，几何特性计算如下，
面积：h b a A ⨯+=)(21
形心轴位置：h b a a
b y
c )
(32++=
对形心轴的惯性矩：)
(36)
4(223b a b ab a h I c +++=
当a=0或b=0时就变成三角形，仍可以用。

图4.1 梯形示意图
如图4.2所示的T 形截面计算方法如下。

按梯形分块为5个梯形块，共6条节线，每条节线距离截面底缘X 轴的距离为hi ，节线宽为bi 。

第i 个梯形分块其上底宽a=bi+1，下底宽b=bi ，高h=hi+1-hi ，代入几何特性计算公式可得：
面积： )()(2
1
11i i i i h h b b A -⨯+=++
形心轴位置 ： )()
(32111
i i i i i i ci h h b b b b y -++=+++
对形心轴的惯性矩 ：
)
(36)
4()(12
12
131i i i i i i i i ci b b b b b b h h I +++-=
++++ 对整体截面底缘X 轴的面积矩 ： )(i ci i xi h y A S +=
根据惯性矩的移轴原理，
梯形分块A i 对X 轴的惯性矩为： 图4.2 梯形分块示意图
2)(i ci i ci xi h y A I I ++=
进行叠加，即可得到整个截面的面积A 、对X 轴的面积矩S x ，惯性矩I x ，
∑==n
i i A A 1 , ∑==n i xi x S S 1 , ∑==n
i xi x I I 1
整个截面的形心轴至截面底缘X 轴的距离为：X X x A S y /= 整个截面对形心轴的惯性矩为 ：2A y I I x X c -= (2) 截面几何特性计算结果
本设计主梁截面变化不大，其预制中梁支点截面、预制边梁跨中、支点截面以及成桥后的中边梁跨中支点截面的几何特性可采用以上方法计算。

其结果见表4.1。

(3) 检验截面效率指标ρ
①对于中梁跨中截面：
上核心距: m y
A I k x
s 35.0133
.1714.02665
.0=⨯=
*=
∑∑
下核心距: m y
A I k s
x 56.0)
133.18.1(714.02665
.0=-⨯=
*=
∑∑
截面效率指标ρ: 5.0501.08
.156
.035.0>=+=+=h k k x s ρ ②对于边梁跨中截面： 上核心距: m y A I
k x
s 28.0245
.1894.03113
.0=⨯=
*=∑∑
下核心距: m y
A I k s
x 63.0)
245.18.1(8934.03113
.0=-⨯=
*=
∑∑
截面效率指标ρ: 5.0506.08
.163
.028.0>=+=+=
h k k x s ρ 表明以上初拟的截面是合理的。

4.2 结构自重作用效应计算
全桥施工过程分为4个阶段:
第一施工阶段，为主梁预制阶段，等混凝土达到设计强度的90%后张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆再将各跨预制主梁安装就位，形成由临时支座支撑的简支梁状态。

第二施工阶段，先浇筑两跨间的连续段接头混凝土达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆。

第三施工阶段，拆除全部临时支座，主梁支撑在永久支座上，完成体系转换再完成主梁横向接缝浇注，最终形成三跨连续梁的空间结构。

第四施工阶段，进行防撞护栏及桥面铺装的施工。

由施工过程可知，结构自重作用效应分阶段形成的，主要包括：预制T 梁一期结构自重作用荷载集度（g1），成桥后T 梁一期结构自重作用荷载集度（Δg1），二期结构自重作用荷载集度（g2）。

将空间桥跨结构简化为平面结构计算，即只对由单片T 梁构成的3跨简支转连续梁桥进行结构分析，在汽车荷载作用效应计算时，考虑荷载横向分布系数，结构自重作用空间效应按每片梁均分计算。

4.2.1 结构自重作用荷载集度计算
（1）预制T 梁边梁一期结构自重作用荷载集度。