连续梁桥设计计算书.docx

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连续梁桥设计计算书

连续梁桥设计计算书

【设计总说明】

连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构，预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式，预应力混凝土连续梁的应用却非常广泛。

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。

连续梁的突出优点是：

结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。

它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。

而横张预应力混凝土技术在T型梁、箱型梁、空心板桥三座常规跨径简支梁桥中的应用，取得了明显的技术经济效益。

为拓宽横张预应力技术的应用范围，将其应用到更大跨度的连续梁桥中就显得尤为必要了。

9831

主梁是连续支承在几个桥墩上。

在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。

这样，可节省主梁材料用量。

连续梁桥通常是将3～5孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。

连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。

或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。

近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。

连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。

此外，连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。

因此，连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。

1966年建成的美国亚斯托利亚桥，是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥，它的跨径为376米。

预应力混凝土连续梁桥在我国的发展与应用虽然只有20余年历史，但如今在公路、城市道路和铁路建设中广泛采用。

目前我国无论在设计、施工、预应力材料和设备上都取得了很大进步和一定成就，然而与国际先进水平仍存在一定差距。

今天，我们需要不断地总结经验、吸取教训，在设计理论、设计规范、预应力材料和施工技术上不断完善、不断发展、勇于创新。

相信通过大家共同努力，在21世纪一定能将我国预应力混凝土梁桥的设计、施工水平推向更新的高度。

【AbstractoftheProject】Continuousbridgeismediumspanbridgesthatarecommonlyusedinabridgestructure,prestressedconcretebeamisthemainstructure,prestressedconcretebeamhasaverywiderangeofapplications.Especiallythecantileverconstructionmethod,incremental,spanconstructionmethodintheapplicationofacontinuousbeam,thefullapplicationofthebenefitsofprestressedtechnologyenablesconstructionmachinery,productionfactory,thusenhancingtheconstructionquality,reducesthecostofconstruction.Continuousbeamsoffeaturing:

structuralrigidity,deformationissmall,dynamicperformance,themainbeamsdeflectioncurveflat,infavorofhigh-speeddriving.Ithasajoint,rigidity,travellingridecomfort,etc.,in30-120mspanisoftenabridge-typeschemewinners.Thetransverseprestressedconcretetechnologyint-beams,box,slabthreeGeneralspangirders,obvioustechnicaleconomicbenefits.Tobroadenthehorizontaltensioningtechnology,applyingittogreaterspanofcontinuousbeambridgehasbecomeparticularlynecessary.

Girderisthecontinuoussupportinseveralpiers.Atloadtime,thedifferentsectionsonsomepositivemoment,somehavenegativemoment,theabsolutevalueofthemomentweresmallerthanthoseinthesamespanbridgebeams.Inthisway,youcansavethemainbeamofmaterialconsumption.Continuousbeamtypically3~5holeintoaUnited,inawithnodeckjoints,drivingmoreadapt.Continuousbridgeconstruction,youcansetupthemainbeam-by-holeintoasimplysupportedbeamandthenconnectedtoacontinuousbeam.Orfromthepieronthestageofapiecemealoverhangthelengtheningofthelastconnectiontobethecontinuousbeam.Fornearlyadecade,theerectionofprestressedconcretebeams,successfullyadoptedincrementalconstruction,i.e.inbridgeend（orboth）onthemakingofapiecemealcontinuousembankmentofpiecemeal,sothatthetoptobridgeconstructionismoreconvenient.Continuousbridgegirdersofpositiveandnegativemoment,structureismorecomplex.Inaddition,continuousgirderbridgegirderisindeterminatestructure,substructureofunevensettlementwillcausetheinternalforceofthehole.Therefore,continuousbeamsaregenerallyusedforgroundconditions,spanlargebridges.BuiltintheUnitedStatesin1966kajastoLeahbridge,iscurrentlythelargestspansteeltrussbridge,itsspanto376meter.PrestressedconcretebridgeinChina'sdevelopmentandapplicationofalthoughonly20yearhistory,butnowinroadandCityRoadandrailwayconstruction.Atpresentourcountryintermsofdesign,construction,prestressedmaterialsandequipmentaremademuchprogressandsuccess,however,andtheinternationallevelthereisacertaingap.Today,weneedtocontinuallyexperience,lessonslearned,indesigntheory,designspecifications,materialsandconstructiontechniquesoftheprestressedonevolvingandgrowing,tobecreative.Believethatthroughourconcertedefforts,inthe21stcenturywillbeourprestressedconcretebridgedesignandconstructionstandardstoupdatetheheight.

Thestructureispidedinto52elements.Thecomputerprogramisusedtocalculatethedeadandliveloadandtheinternalforceofallconstructionperiod,thenproceedthearticulationtotheinnerforce.Whichcanmeettherequestofthecriteria.

【Keywords】ContinuousBeamBridge;CantileverConstruction;Prestress.

1序言1

2　设计资料2

2.1　工程概况2

2.2　设计规范和标准2

2.3　设计技术标准3

2.3.1　设计荷载3

2.3.2　设计车速3

2.3.3　桥面横向布置3

2.3.4　桥面坡度3

2.3.5　结构抗震3

2.4　基本资料3

2.4.1　工程地质3

3　桥梁结构的总体布置和初步方案拟定4

3.1　方案一：

简支梁桥4

3.1.1　设计思路4

3.1.2　跨径划分和总体布置5

3.1.3　上部主要结构尺寸拟定5

3.1.4下部主要结构尺寸拟定5

3.1.5　标高计算6

3.1.6　施工方案6

3.2　方案二：

钢管混凝土拱桥6

3.2.1　设计思路6

3.2.2　跨径划分和总体布置6

3.2.3　上部主要结构尺寸拟定7

3.2.4　下部主要结构尺寸拟定7

3.2.5　标高计算7

3.2.6　施工方案7

3.3　方案三：

预应力混凝土连续梁桥8

3.3.1　设计思路8

3.3.2　跨径划分和总体布置8

3.3.3　上部主要结构尺寸拟定8

11.2　应力验算47

12　梁正截面强度验算51

12.1　验算截面的选取51

12.2　边跨弯矩最大处正截面强度验算51

12.3　跨中正截面强度验算55

13　斜截面强度验算57

13.1　验算截面的选取57

13.2边跨弯矩最大处斜截面强度验算57

13.3　主墩支点斜截面强度验算59

14　挠度验算62

14.1规范要求62

14.2挠度验算62

谢辞64

参考文献65

1序言

建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。

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（如江河、沟谷或其它线路等），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早日通车的关键。

在经济上，桥梁和涵洞的造价一般说来平均占公路总造价的10～20%。

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

随着科学技术的进步，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、高架桥和城市的高架道路，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，这些新型桥梁不但是规模巨大的工程实体，而且犹如一长长的地上“彩虹”。

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。

因而桥梁建筑已不单纯作为交通线上重要的工程实体，而且常作为一种空间艺术结构物存在于社会之中。

2　设计资料

2.1　工程概况

本设计桥梁位于嘉兴市区，属跨江工程，地势较平坦。

2.2　设计规范和标准

1.中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路工程技术标准》JTGB01-2003

2.中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004

3.中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004

4.中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85（体系编号JTGD63）；

5.中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路工程水文勘测设计规范》JTGC30-2002；

6.中华人民共和国交通部部颁标准《公路桥位勘测设计规程》JTJ062—91；

7.易建国主编，《桥梁计算示例集—混凝土简支梁（板）桥》（第三版）人民交通出版社；

8.彭大文，《桥梁工程》，人民交通出版社，2006。

9.王国鼎主编，《桥梁计算示例集—拱桥》（第二版）人民交通出版社；

2.3　设计技术标准

2.3.1　设计荷载

公路—Ⅰ级

2.3.2　设计车速

60km/m。

2.3.3　桥面横向布置

0.5m（防撞栏）+7.5m（车行道）+1m（防撞栏）+7.5m（车行道）+0.5m（防撞栏）=17m

2.3.4　桥面坡度

单向最大纵坡2％，双向横坡1.5％。

2.3.5　结构抗震

按Ⅶ度设防。

2.4　基本资料

2.4.1　工程地质

拟建场地地质主要为：

上部1层河底淤泥及3层为滨海积软土层。

表层为河底淤泥：

灰色，饱和，流塑，含少量生活垃圾。

层厚1.0m-0.8m。

以下为淤泥质粘土：

灰色，饱和，流塑，无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高，稍有臭味，含半炭化植物残体，局部相变主淤泥质粉质粘土。

层顶标高1.8m-0.9m，层厚26.0m-13.7m，地基土容许承载力75KPa。

中4层主要为湖沼相粉质粘土、粘质粉土、粉质粘土：

灰绿-灰黄色，湿，软可塑，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

层顶标高-14.6m～-21.1m，层厚7.5m～0.0m，地基土容许承载力160KPa.5层为全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩。

5-2层强风化泥质粉砂岩顶板标高东西向南北均有一定起伏。

3.1.4下部主要结构尺寸拟定

（１）　主桥主墩基础采用10根φ=1200的钻孔灌注桩；承台厚度取1.8m；为了减轻水流对桥墩承台的冲击力，将两承台横桥向外侧边缘形状设计为圆弧状，主桥桥墩采用双柱式墩身。

（２）　引桥桥墩基础采用28根400×400的钢筋混凝土方桩；并呈梅花状布置；承台厚度取1.5m；引桥桥墩采用双柱式墩身。

（３）　桥台基础采用36根400×400的钢筋混凝土方桩；桥台形式采用钢筋混凝土U型桥台。

3.1.5　标高计算

按照通航要求，确定主跨跨中道路中心线标高14.9m。

3.1.6　施工方案

主梁采用预制装配施工，施工完成后再进行桥面铺装。

3.2　方案二：

中承式钢管混凝土拱桥

3.2.1　设计思路

此种桥型结非常适宜于转体施工方法。

图3.2　中承式钢管混凝土桥方案图

3.2.2　跨径划分和总体布置

（１）采用五跨混凝土T形刚构桥，跨径布置为：

20m＋20m＋25m＋25m＋100m＋25m＋25m＋20m＋20m＝280m。

（２）　引桥采用标准跨径20m预应力混凝土空心板梁。

（３）　全桥跨径组合：

20m＋20m＋25m＋25m＋100m＋25m＋25m＋20m＋20m＝280m。

（４）　桥面横向布置：

0.5m（防撞栏）+7.5m（车行道）+1m（防撞栏）+7.5m（车行道）+0.5m（防撞栏）=17m。

3.2.3　上部主要结构尺寸拟定

（１）　上部结构采取箱形截面，对于两幅独立的桥跨结构，每单幅桥采用等高单箱双室的箱形截面梁。

（２）　对于钢管混凝土拱桥，矢跨比去1/6。

（３）　引桥上部结构为L=20m的预应力混凝土空心板梁，梁高0.90m。

（４）　桥面铺装：

选用8cm厚的防水混凝土作为铺装层，上加10cm的沥青混凝土磨耗层，共计18cm厚。

3.2.4　下部主要结构尺寸拟定

（３）　梁底曲线:

从与截面内力的配合和美观方面来看，选用二次抛物线。

（４）　引桥上部结构为L=25m的预应力混凝土空心板梁，梁高0.90m。

（５）　桥面铺装：

选用8cm厚的防水混凝土作为铺装层，上加10cm的沥青混凝土磨耗层，共计18cm厚。

3.3.4　下部主要结构尺寸拟定

（１）　主桥主墩基础采用24根φ=1200的钻孔灌注桩，承台厚度取2.4m；边墩基础采用8根φ=1200的钻孔灌注桩，承台厚度取2.4m。

为了减轻水流对桥墩承台的冲击力，将两承台横桥向外侧边缘形状设计为圆弧状，主桥桥墩采用双柱式墩身。

（２）　引桥桥墩基础采用28根400×400的钢筋混凝土方桩；并呈梅花状布置；承台厚度取1.5m；引桥桥墩采用双柱式墩身。

（３）　桥台基础采用36根400×400的钢筋混凝土方桩；桥台形式采用钢筋混凝土U型桥台。

3.3.5　标高计算

照通航要求，确定主跨跨中道路中心线标高14.5m。

3.3.6　施工方案

采用悬臂施工，成型后再浇注桥面板上铺沥青混凝土。

4　方案比选

根据桥梁设计必须遵循的适用、经济、安全、美观的基本原则，列出三个方案的设计方案比较表，如表所示。

比较各方案的优缺点，并充分结合具体工程的实际情况，认为方案三——预应力混凝土连续梁桥是比较理想的结构体系，现将方案比选作如下说明：

方案一：

简支梁桥结构简单，为静定结构，抗震性能好，由于桥梁跨径不大，节省了大量施工器材，改善了生产条件，施工简便，施工速度快。

从经济角度看是比较经济合理的；但从美学的角度看，形式过于简单，给人平淡的感觉；因为此桥位于天津市内，形式上不能过于简单，要体现城市的现代感。

方案二：

钢管混凝土拱桥，有较好的抗震性能。

其无须支座，节省大型支座费用，其他于连续梁基本相同。

适用于大跨转体施工，可无支架跨越深水急流，避免下部施工困难或中断航运，也不需要体系转换，施工简便。

也是比较经济的桥型，外形纤巧美观，适合于城市桥梁。

这种桥型在我国20世纪70～80年代修建较多，但在几十年来的实践证明：

T构带铰的桥型中，由于铰的存在，使铰的左右两侧主梁变形不一致，难于调整，引起行车不平顺；施工过程中有时还需要强迫合拢；当T构的两边温度变化不同时，易产生不均匀变形，引起较大次内力；加上剪力铰的构造与计算图式中的理想铰尚存在差异，难以的计算出各种因素产生的次内力。

所以，带挂梁和带铰的T形刚构目前很少采用。

2×25+45+90+45

+2×25m

经济施工成本低，材料普通，价格低。

降低桥面高度，减少引道工程数量。

施工成本低，所用材料普通，成桥后养护费用少，但需要大型支座，需较多预应力钢筋。

施工难易度由于桥梁跨径不大，节省了大量施工器材，改善了生产条件，施工简便，施工速度快。

施工过程较复杂，但水平推力较小，材料获得方便，性能充分发挥。

施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需大型设备。

工期较短较长较长

航运和跨越条件航道宽敞，满足通航要求航道宽敞，满足通航要求航道宽敞，满足通航要求

抗震性能静定结构，抗震性能好超静定结构，有较好的抗震性能超静定结构，抗震性能强

养护和维修运营混凝土结构，养护和维修费用低混凝土结构，养护和维修费用低混凝土结构，养护和维修费用低

修复简支结构，修复容易修复较难修复难

美观形势简单

造型单一结构轻巧，造型美观形势简洁

造型美观

5　主要材料及桥梁整体布置

5.1　主要材料

5.1.1　混凝土

（１）　主桥：

箱梁及临时垫块采用C50混凝土；立柱及盖梁采用C40混凝土；承台采用C25混凝土；钻孔桩采用C25水下混凝土。

（２）　引桥：

预制板梁采用C40号混凝土；立柱及盖梁采用C30混凝土；承台采用C25混凝土。