连续梁桥毕业设计 精品.docx

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第一章绪论

1.1桥梁概述

1.1.1桥梁建设的重要性

大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代化交通网，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。

在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中.为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路等），必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因此桥涵是交通线中的重要组成部分，而且往往是保证全线通车的关键。

在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要快速机动的现代战争中具有非常重要的地位。

我国服员辽阔，大小山脉和江河湖泊遍布全国，东部临海，海湾、岛屿众多。

自上世纪80年代我国实行改革开放以来，国民经济飞速发展，全国高速公路、高速铁路城市交通网络的建设方兴未艾。

作为枢纽工程的桥梁建设的发展则突飞猛进。

现如今，随着科技的进步，工业水平的提高，社会生产力的高速发展，人们对桥梁建筑提出了更高的要求。

现代高速公路上迂回交叉的立交桥、高架桥和城市高架路，几十公里长的海湾、海峡大桥，新发展的城郊高速铁路桥与轻轨运输高架桥等，这些规模巨大的工程实体，构筑了现代交通靓丽的景观。

纵观世界各国的大城市，常以工程雄伟的大桥作为城市的标志与骄傲。

1.1.2桥梁的组成与分类

桥梁由"五大部件"与"五小部件"组成。

所谓“五大部件”是指桥梁承受汽车或其他运输车辆荷载的桥跨上部结构与下部结构，它们必须通过承受荷载的计算与分析，是桥梁结构安全性的保证。

（1）桥跨结构。

（或称桥孔结构、上部结构）。

路线遇到障碍（如江河、山谷或其他路线等）的结构物；

（2）支座系统。

支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，它应保证上部结构预计的在荷载、温度变化或其他因素作用下的位移功能。

（3）桥墩。

是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物；

（4）桥台。

设在桥的两端；一端与路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端则支承桥跨上部结构的端部。

为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护工程；

（5）墩台基础。

是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。

基础工程在整个桥梁工程施工中是比较困难的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的问题也很复杂。

所谓“五小部件”是直接与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造。

（1）桥面铺装（或称行车道铺装）。

铺装的平整、耐磨性、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键。

特别是在钢箱梁上铺设沥青路面时，其技术要求甚严；

（2）排水防水系统。

应能迅速排除桥面积水，并使渗水的可能性降至最小限度。

城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象；

（3）栏杆。

（或防撞栏杆）。

它既是保证安全的构造措施，又是有利于观赏的最佳装饰件；

（4）伸缩缝。

桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙，以保证结构在各种因素作用下的变位。

为使行车顺适、不颠簸，桥面上要设置伸缩缝构造；

（5）灯光照明。

现代城市中，大跨桥梁通常是一个城市的标志性建筑，大多装置了灯光照明系统，构成了城市夜景的重要组成部分。

桥梁的分类主要有以下几种方式：

（1）按按结构体系划分为上承式、下承式、中承式；

（2）按桥梁用途分为公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥（渡槽）、其它专用桥梁（如通过管路、电缆等）；

（3）按材料划分为木桥、钢桥、圬工桥（包括砖、石、混凝土桥）、钢筋混凝土桥、预应力钢筋混凝土桥；

（4）按结构体系分为梁式桥、拱桥、刚架桥、缆索承重桥、组合体系桥。

1.1.3我国桥梁建筑的成就及现状

我国历史悠久，在15世纪以前，许多科学技术都远远领先于同时期的欧洲。

就桥梁来说，我们的祖先也曾在世界桥梁建筑史上留下光辉灿烂的篇章。

据史科记载，在距今约三千年的周文王时，我国就已在宽阔的渭河上架过大型浮桥。

 汉唐以后，浮桥的运用日益普遍。

而现代桥梁中广为修建的多孔桩柱式桥梁，我国早在春秋战国时期就已遍于黄河流域和其他地区。

近代的大跨径吊桥（或称悬索桥）和斜拉桥也是由古代的藤、竹吊桥发展而来的，在各国有关桥梁的历史书上，大都承认我国是最早建造吊桥的国家，迄今已有三千年左右的历史。

至今尚保留下来的古代吊桥有四川沪定县的大渡河铁索桥（1706年），以及灌县的安澜竹索桥（1803年）等。

石料的耐久性使其成为古代主要的桥梁建筑材料。

在秦汉时期，我国已广泛修建石梁桥。

世界上现在尚保存着的最长、工程最艰巨的石梁桥，就是我国于1053~1059年在福建泉州建造的万安桥，也称洛阳桥。

 举世闻名的河北省赵县的赵州桥（又称安济桥），则是我国古代石拱桥的杰出代表。

而广东潮安县横跨韩江的湘子桥（又名广济桥）则是世界上最早的开合式桥。

此外，北京永定河上始建于1189年的卢沟桥则因见证了中华民族勇敢地反抗外来侵略的“七七事变”而永载史册。

新中国成立后，随着社会主义建设的向前发展，桥梁建设同其他各条战线一样，也出现了突飞猛进的局面。

一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径拱桥、斜拉桥、悬索桥、Pc连续刚构桥在祖国大地上建起。

同时公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载、高时速方向发展。

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

真正实现了“一桥飞架南北，天堑变通途。

” 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。

 1993年建成的杨浦大桥是世界上跨度最大的结合梁斜拉桥，主跨达602m。

而1999建成的钢箱梁悬索桥——江阴长江大桥，主跨已达1385m。

 目前国内所建桥梁不仅涵盖了梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥等五大桥梁体系，而且在许多桥型中达到或超过了世界先进水平，如最大跨度为62m的预应力混凝土简支梁桥（飞云江桥）、最大跨径为146m石拱桥（晋城新丹河桥）、平面转体施工最大跨度为200m的钢筋混凝土箱形桥（涪陵乌江桥）、最大跨度为420m的钢管混凝土拱桥（万县长江桥），以及最大跨径为270m的预应力混凝土连续刚构桥（虎门大桥副航道桥）等在世界上均处于领先水平。

1.1.4展望21世纪的桥梁工程发展趋势

首先，桥梁界面临将面临伟大的海峡工程建设。

从各国国内的交通网络发展到国际、洲际连线网络，以适应信息革命形成智能化与高效率的工农业生产需要，实现用桥梁沟通世界的梦想。

现今的海峡工程桥梁跨径没有超过2000米，深水基础深度也在50米左右。

而设想中的新的海峡工程将挑战前所未有的跨径和深水基础深度，如20世纪就曾提出桥梁方案的白令海峡工程（总长75公里）、联系欧洲与非洲的直布罗陀海峡工程（总长25公里，最大水深900米）等等。

这些工程的建设将让桥梁工程发展到一个新的高度。

其次，科学家和工程师们还会对与建桥有关的课题和关键技术进行探讨。

比如超大跨径桥梁的新型建筑材料；新的桥梁结构形式；能适应更高要求的抗风、抗震、抗海浪的技术；100~500米深水基础施工方法；材料防腐措施及方法；智能化结构的设计理论等等。

以桥梁工程的发展为契机，全方位的推动人类社会和科学技术的发展。

最后，除了面对新的工程建设外，桥梁建设者们还担负着对20世纪上半世纪建造的桥梁的加固、改建与修复的重任。

约占上世纪总建桥梁数的50%。

由此不但引发科学家与工程师们研究有效的维修、加固措施，而且还提出安全耐久性和可靠性研究的新课题。

包括结构的施工控制与质量保证体系，桥梁生命期的检测系统，桥梁损伤判断与评估等等。

第二章方案比选

2.1比选原则

（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。

（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。

（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，尤其是座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。

有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。

应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。

2.2比选方案

2.2.1方案设计

桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、钢构桥、梁拱组合桥和斜拉桥。

从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。

为确定大桥的最佳桥型方案，应进行多方案的桥型设计加以比较。

（1）方案一：

简支梁桥方案，跨径组成为：

8X20m，全桥长为160m.全桥为预应力混凝土简支梁桥，跨径为64m，上部结构为箱梁，箱梁主梁为预应力梁，混凝土标号为C50混凝土。

在施工时，先在工厂预制箱梁主梁，然后运至工地，进行吊装施工。

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，可模型好，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，变性较小；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。

图2-1简支梁桥方案

（2）方案二：

连续梁方案，跨径组成为（40+64+40）m,全桥长为144m。

此方案是由两边边跨分别为40m，主跨为64m组成。

上部结构为变截面箱梁，梁底曲线为抛物线状。

优缺点分析：

连续梁在活载作用下，因主梁连续产生只点负弯矩，对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布要比悬臂梁合理。

与预应力混凝土刚构桥相比，连续梁桥的下部结构受力和构造简单，充气型模能节省材料，加之它具有变形和缓、伸缩率小、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，尤其是悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法在连续梁桥中的应用，这种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，从而提高了施工质量，降低了施工费用。

所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。

连续梁是超静定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，因此，对桥梁基础要求较高，通常用于地基较好的场合。

此外，箱梁截面局部温差，混凝土收缩、徐变及预加应力均会在结构中产生附加内力，增加了设计计算的复杂程度。

必须指出的是，预应力混凝土连续梁设计中的一个特点，必须以各个截面的最大正、负弯矩绝对值之和，也即按弯矩变化幅值布置预应力束筋。

图2-2连续梁桥方案

（3）方案三：

梁拱组合桥设计跨度（40+64+40）m，全长144m此方案采用梁拱组合体系，边跨为40m，主跨为64m，梁体是变截面连续箱，采用施工的方法，梁体浇筑完成后在主跨架设钢管拱，最后张拉吊杆，为上承式梁拱组合体系。

优缺点分析：

梁拱组合体系桥是目前发展较快的一种桥型，是一种经济、实用、美观的桥型，在我国某些地区已有一些比较成功的应用实例。

续梁拱组合桥作为一种新型的组合结构，它具有能使拱与梁共同受力特性，由拱肋、系梁、吊杆、横梁及桥面系组合起来共同受力,是一种结构合理、外形美观、新颖的结构体系。

既可以充分发挥混凝土拱的优越性，又可避免桥梁墩台承担水平推力。

其结构外形轻巧，竖向刚度大，因而比较适用于承受较