1、工程概况
本设计系XXXXXXXX大学XXX级道桥专业毕业设计之桥梁设计。其主要内容为根据设计任务书的要求进行给定某桥梁的初步设计：先进行桥型方案设计，然后通过对各方案在经济、技术等方面的比较，提出推荐方案，最后完成文件编制工作。
本设计的重点是桥型方案的设计。
根据桥位地形、地质、水文等情况拟定如下3个方案作为比较方案：
Ⅰ、预应力混凝土等截面连续梁桥：46m*5
Ⅱ、预应力混凝土变截面连续刚构桥：60m+110m+60m
Ⅲ、预应力混凝土简支T梁桥：40m*6
针对以上三种方案作平面、立面和横断面设计，并拟定各部分的结构尺寸，通过从经济、施工、美观等各方面综合考虑，确定以第一个方案作为本桥的推荐方案。
本设计共拟定了三个方案，详见桥型方案设计部分。
2、设计规范
（1）公路工程技术标准（JTGB01—2003）.人民交通出版社，2004.
（2）公路工程地质勘察规范（JTJ 064-98）. 人民交通出版社，1998.
（3）公路桥涵设计通用规范（JTG D60—2004）.人民交通出版社，2004.
（4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024—85）.人民交通出版社，1995.
（5）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62—2004）.人民交通出版社，2004.
（6）公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）.人民交通出版社，2000.
3、技术标准
（1）中华人民共和国交通部公路桥涵标准图
（2）交通部公路桥涵设计图
（3）交通部县社公路工程设计图
（4）交通部高速公路桥涵设计图
（5）设计荷载：公路Ⅱ级；
桥面净宽：24m [包括中央分隔带2.0m+左侧路缘带2*0.5m+行车道2*7.5m+右侧路肩宽度（含右侧路缘带）2*2.5m+右侧防撞护栏2*0.5m]；
通航等级：Ⅵ（2）级；桥全长240m。
其通航净空取值如下：净高H=6.00m；净宽B=25.00m；上宽b=18.00；侧高h=4. 0m。
4、水文地质概况
水文主要资料如下：设计洪水位8.8m；通航水位8.5m。
由桥位工程地质剖面图可得出如下地质情况：
整桥桥跨位置处地基承载力较好，以灰岩为主，岩质较硬且有少量节理和裂隙发育不均。
5、大坪大桥设计方案
5.1大桥方案总体构思
桥梁分孔是桥梁设计中最复杂、最基本的问题，分孔原则如下：
①、必须满足排洪和通航的要求，各跨的总和应大于或接近桥梁的净跨径。
②、地质情况考虑，分孔后各桥所处位置的优劣。
③、从施工条件考虑，同一图式中不宜用多种跨径，且不宜采用太大的跨径。
④、应尽量采用标准跨径。
⑤、当采用不等跨案时，跨度变化不宜太多，并适当安排各跨的比例，以求合理受力及美观。
⑥、尽量采用经济跨径。
基于以上分孔原则及各种桥型要求的经济跨径，桥型方案设计如下三种：
5.2预应力钢筋混凝土等截面连续梁桥
5.2.1主桥设计
（1）、方案简述
本设计方案采用主桥46m*5预应力连续梁桥，考虑到水文地形条件，连续梁桥采用悬臂施工，连续梁桥主桥采用等截面T形梁，箱梁为分离式单箱单室截面。设有1%的双向纵坡，横桥向设置有2%的双向横坡。
（2）、桥梁分孔及标高的确定
桥梁孔径划分的大小，不仅影响到使用效果和施工难易等，而且在很大程度上影响到桥梁的总造价，在满足适用和技术要求的前提下，通常采用最经济的分孔形式。等截面连续梁桥部分采用等跨形式，本方案拟定连续梁桥部分采用46m*5桥跨布置，桥梁总跨径为240m。
桥面标高确定：据设计基本资料，两端桥面引线标高：广州方向和高明方向标高分别是18.52m和18.52m。
（3）、上部结构
本方案上部结构采用等截面连续T型梁，主梁截面形式采用肋梁式截面。
等截面连续梁桥采用不等跨形式时，支点处截面梁高H约为（1/16—1/18）L(L为中间跨度)一般不小于L/20，跨中梁高为（1/1.5~1/2.5）H ,本桥采用等跨式，截面高度为2.5m。
（4）、下部结构
（1）桥墩：采用柱式墩，具体尺寸详见图纸。
（2）基础：由于该地址表层灰岩存在不利位置，故采用桩基础，桩径2.2m具体尺寸详见图纸。
（3）桥台：采用肋板式桥台，具体尺寸见附图。桥台处设置板式橡胶支座，高为0.3m，支座规格根据已有桥型确定。
（5）、施工方案
全桥46*5预应力钢筋混泥土等截面连续梁桥部分采用先简支后连续施工。
5.3预应力混凝土变截面连续刚构桥
5.3.1主桥设计
1、方案简述
本方案设计采用主桥60m+110m+60m预应力混凝土连续刚构桥，设有4%的双向纵坡，横桥向设置有2%的双向横坡。桥面宽度：中央分隔带2.0m+左侧路缘带2*0.5m+行车道2*7.5m,+右侧路肩宽度（含右侧路缘带）2*2.5m+右侧防撞护栏2*0.5m，桥面总宽24m。
2、桥梁分孔及标高的确定
桥梁孔径划分的大小，不仅影响到使用效果和施工难易等，而且在很大程度上影响到桥梁的总造价，在满足使用和技术要求的前提下，通常采用最经济的分孔方式。变截面连续刚构部分采用不等跨形式时，为了结构受力合理和技术要求经济，一般取边跨与中跨之比为0.6~0.8为最佳。
综合考虑地质情况和设计规定的通航等级，本方案拟定连续刚构部分采用60m+110m+60m的桥跨布置，边跨与中跨之比为0.55，通航孔满足Ⅶ级的单向通航的设计要求，桥梁总跨径230m,桥梁全长240m (包括两侧桥台10m 部分)。
桥面标高确定：根据设计资料，桥面两端设计引线标高为 ：广州方向：18.52m；高明方向：18.52m。取值1%的双向纵坡，则桥面中心点的桥面标高为：18.52+115*1%=19.67m。
3、上部结构
上部结构采用预应力混凝土箱梁，箱梁截面采用单箱单室形式。
大跨径连续刚构桥箱梁根部截面的高跨比一般为1/16~1/20，跨中截面箱梁高度通常为支点截面梁高的1/2.5~1/3.5，本桥截面设计为箱梁根部梁高为6.0m，为1/17L，跨中梁高为2.5m。
箱梁悬臂长度为b=2.9m，两腹板外侧边缘线之间距离为a=6.2m，设有2%的双向横坡，箱梁底板宽度为6.2m，底板跨中厚度为28cm，根部板厚度100cm。
4、下部结构
1）桥台：广州方向为桩柱式桥台，高明方向采用桩柱式桥台，由于该处地质条件不是理想，因此在桥台下采用桩基础，桥台处设有橡胶支座，高度为0.3m。
2）桥墩：桥梁分为左右两幅施工，因双肢薄壁较单肢薄壁墩的抗弯曲刚度大，稳定性好，同时其水平推力抗推刚度小，适应桥梁的纵向变形。故本桥桥墩采用竖直双肢矩形薄壁墩，壁厚度为150cm，肢间距为3.0m。
3）基础：承台厚度为3.5m，桩基础直径2m。
5、施工方案
可对比预应力等截面连续梁桥施工：采用悬臂施工。
5.4预应力混凝土简支T梁桥
5.4.1 主桥设计
1、方案简述
本方案设计主桥采用40m*6等跨布置形式，可减少模板规格设有4%的双向纵坡，2%的横向纵坡。
2、桥梁分孔及标高的确定
本方案拟定采用40m*5等跨T梁桥，桥梁总跨径230m。
桥面标高确定：根据设计基本资料，往广州和高明方向的桥梁标高均为：18.52m，桥梁设置1%的双向纵坡，桥梁中心点标高为：18.52+115*1%=19.67m。
3、上部结构
本方案主梁采用5片T梁。
桥梁横断面：中央分隔带2.0m+左侧路缘带2*0.5m+行车道2*7.5m+右侧路肩宽度（含右侧路缘带）2*2.5m+右侧防撞护栏2*0.5m
4、下部结构
1）桥台：广州方向为桩柱式桥台，高明方向采用桩柱式桥台，由于该处地质条件不是理想，因此在桥台下采用桩基础，桥台处设有橡胶支座，高度为0.3m。
2）基础： 由于该地址表层存在不利地质，故采用桩基础，桩径2.0m。
5、施工方案
主梁采用支架法施工。
5.5桥型方案比选
初步设计中拟定的三个桥型方案都有其独自的特点，方案推荐要本着适用、经济、安全、美观等原则进行综合比较，其中以安全、经济为主要考虑因素，从中选出较理想的方案。
方案一：预应力混凝土等截面连续梁桥属超静定结构，桥型也美观、轻巧，采用先简支后连续施工，梁为连续结构，没有接缝，行车好。
方案二，预应力混凝土变截面连续刚构桥。主梁无接缝，行车平顺，刚构桥是墩梁固结体系，梁和墩整体受力，在活载作用下，连续钢构主梁跨中截面正弯矩及支点截面负弯矩都小于相同跨径的连续梁，采用变截面减轻了自重，有利于提高桥梁的跨越能力。所以本方案比一方案要好。
方案三，装配式T形梁桥是使用最为普遍的结构形式，其优点是制造简单、整体性好、接头也方便 。
综合上述及通过各方案工程数量比较、各方案经济技术比较，故在拟定的三种方案中，采用方案二作为推荐方案。
6、推荐方案主要材料
（1）混凝土：梁体为 50 号混凝土，墩身为 40 号混凝土；
（2）桥面铺装：10cm 厚 C40 防水混凝土；栏杆：C30 混凝土；
（3） 预应力钢筋及锚具：主梁纵向预应力钢筋采用标准为 ASTM：A416-270-级高强度低松弛钢绞线(1-φj15.24 公称断面面积为 140.00mm2)， frk=1860MPa。预应力锚具参照有关的产品规格选取（如推荐 ESM、OVM 产品等等）。
7、推荐方案施工方案
连续梁桥的内力与应力状态，与形成结构的顺序及过程密切相关，不同的施工方案及施工顺序将导致结构产生不同的受力状况。有时，施工方案将决定一种结构方案是否能够成立。人们也可以用一些特殊的施工方法来调整结构的内力分布，使结构处 于设计期望状态。在桥梁的设计初期，施工方案、施工顺序及施工机具等必须事先确 定下来。对预应力混凝土连续刚构来说，设计方面主要考虑以下几点：
(1) 施工方案：本设计采用悬臂浇筑施工和满堂支架就地浇筑（边跨）施工。
(2) 施工顺序：对悬臂施工的连续刚构，特别是多跨一联的连续梁，施工顺序 的确定是至关重要的。不仅要考虑结构受力方面的需要，还需考虑施工单位的机具、 设备、技术力量及附属工程的进度和桥址处的水文、地质、气象等因素。
(3) 挂篮的形式、自重和承载能力。新浇混凝土的自重是通过挂篮作用在已安装 梁体上的，挂篮的形式决定了其力学计算图示；挂篮的自重对桥梁受力特别是施工状 态的受力有影响；挂篮的承载能力决定了每一节段的最大质量。挂篮重取 600kN,其简 化为一集中荷载和一弯矩作用。
(4) 箱梁施工节段的划分。主要考虑以下因素：1)挂篮的承载力和抗倾覆稳定性。 从目前国内施工水平来看，挂篮承载力不宜超过 1200kN，节段长度不宜超过 5m。2) 对大跨径预应力混凝土连续梁，一般顶板钢束采用大吨位预应力群锚体系,集中锚固 在腹板承托上。3）梁段不宜过短，应满足预应力管道弯曲半径和最小直线段的要求。 4）梁段划分的规格尽量减少，以利于施工。其中最大梁段重为 184.10t。边跨 12m 用满堂支架就地浇筑施工。
二、预应力混凝土连续钢构桥（推荐方案）结构设计
随着桥梁跨径的不断扩大，最近，连续刚构桥得到了进一步的发展。连续刚构桥 既保持了连续梁桥的优点，同时其跨度得到了进一步的扩大，相应的支撑数量减少， 工程造价降低，而结构的刚度可以得到保证，同时桥面伸缩缝减少，有利于高速行车。 并改善了结构的水平荷载作用下的受力性能，即各柔性墩按刚度比分配水平力。
在该设计中，主要经历了施工方法的选择、结构内力的计算、承载力、刚束估算、 截面应力计算等。本设计采用 JTG D60-2004 和 JTG D62-2004 为设计依据，同时参考 了大量的经验公式和工程实例，对结构方面进行了较为详细的分析和研究，由此而决 定桥型布置。本设计为总长为240m的公路直线预应力混凝土连续刚构桥,跨径组成为60m+110m+60m,截面形式为单箱单室箱型，墩身为双薄壁柔性墩。 横截面采用单箱单室截面，梁高按二次抛物线变化，从支座处最大6 米到跨中 2.3米， 顶板厚度为 25cm。为了减小施工难度，并结合连续刚构桥的受力特点，底板厚度呈 直线线性变化，由支座向跨中减，支座处为1.0m,跨中为 0.28m。
设计荷载标准为公路 I 级汽车荷载，主梁悬臂段采用挂篮悬臂对称施工。 在设计好截面的基础上，通过 Midas 对结构进行内力分析，然后对预应力钢束数量进行估计并配置钢束，再检算主要控制截面的承载能力。在做完所有的计算后，绘 制结构施工图，包括桥跨布置图、施工程序图等，进行外文翻译，最后编制设计计算 说明书及文档整理。
关键词 ： 连续刚构桥；预应力混凝土；悬臂施工；内力分析；
With the expansion of Span,the prestressed concrete continuous rigid frame bridge has been development rapidly.The prestressed concrete continuous rigid frame maintenances the advantages of Continuous Beam Bridge，while its span has been further expanded.
Than the cost of project reduced, and the rigidity of the structure can be guaranteed, while
performance under the horizontal load, that is to say every flexible pier gains corresponding horizontal force according to its rigidity.
In the design, the main work include : chosen the method of construction、Calculation of
internal forces、Section stress、the carrying capability 、 estimate the steel bar and so on . JTG D60-2004 and JTG D62-2004 as the basis of this design. This graduation design has consulted a large number of empirical formulas and roject instances. It has carried on comparatively detailed analysis and study to the structure,than to decide the type of this bridge. The design is a prestressed concrete continuous rigid frame bridge for highway with the total length of 240m, composed by the span of 60m+110m+60m . the traverse section is the box section of single case with single room, while the double-thin walled flexible pier is adopted in the design.
The designed load standard is: highway-Ⅰ. Cantilevers of the main girder applies
cantilever hung-basket bearing, symmetric equilibrium construction.
At the basis of the designing section, internal force analysis is done by midas，The amount of the steel bar is estimated and the collocation is done. Then, check whether the carrying capability and deflection of main controlling section can passes its limits. At last, the major amount of the project is estimated. After all the calculation, draw the construction drawing (including bridge span arrangement, construction procedure and so on), do the translation of foreign language. At last make the introduction of my design and sort my text file.
Keywords: Continuous Rigid Frame Bridge ； Prestressed Concrete ； Cantilever Construction；Internal Force Analysis；Secondary Force
2.1 工程概况
预应力混凝土连续刚构梁桥设计的一般步骤：参照已有的设计和相关的经验公式 拟定结构几何尺寸和材料类型，模拟实际的施工步骤，计算恒载和活载内力；然后再 根据实际情况确定温度等荷载，计算其产生的内力，并与恒、活载内力进行正常使用 极限状态与承载能力极限状态组合。这是设计过程中的第一次组合(midas 完成)，两 种组合的结果分别作为按正常使用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，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，则需调整钢束甚至修改截面尺寸后重新计算，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，也就无法考虑预加力的作用。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 束数量和几何形状后，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。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。 预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。在各个施工阶段，可能具有不同的静力体系， 其中包括安装单元、拆除单元、张拉预应力、移动挂篮等工况。因此计算其恒载内力 时必须精确模拟各个施工阶段，反映在结构约束、荷载列向量等随施工阶段而发生变 化。桥梁的恒载内力由各施工阶段引起的内力迭加而成，显然对不同的施工方法，桥 梁的恒载内力是有很大差别的。而活载和温度、沉降等内力在成桥后才发生，作用在 最终连续梁体系上，故与施工方法无关。为了保证施工安全和长期正常使用，进行桥 梁设计时必须对每一个受力阶段计算各种荷载作用下的应力和变形，并进行组合。悬 臂施工涉及到非常多的施工工况，且由于体系发生转换而使预加力和徐变产生的次内 力的计算变得复杂，故设计时一般必须借助电算完成。
采用悬臂施工的连续梁桥，在施工过程中经历 T 型刚构受力状态，合拢后形成连 续梁桥，其恒载产生的内力由各施工阶段产生的内力迭加而成。由于合拢段较短，其 产生的内力一般较小，故 T 型刚构受力状态为主要部分。对悬臂施工连续梁桥，合拢 后根部负弯矩很大，而中跨跨中恒载弯矩很小。二期恒载加上以后，根部负弯矩增大， 中跨跨中承受相对较小的正弯矩。因此，截面几何尺寸拟定时，应根据以上弯矩分布 特点，增大主梁根部附近断面的抗弯刚度，提高截面下缘的承压能力。
悬臂施工时，浇筑一节段梁体，达到一定强度后张拉此段钢束。梁体自重产生负 弯矩，预应力钢束产生正弯矩，二者结合使得梁体基本处于偏心受压受力状态，其轴 向力非常大，界面尺寸和钢束配置方式适当，抗剪强度一般不成问题，而最小正应力 又较大，故主拉应力也易满足。
1、零号块
零号块是悬臂浇筑施工的中心块体，又是体系转换的控制块体。梁体的受力经零 号块通过支座向墩身传递，零号块受力非常复杂，且一般作为施工机具和材料堆放的 临时场地，故其顶板、底板、腹板尺寸都取得较大。零号块已不能处理为一般的杆系，对重要桥梁都要进行零号块空间应力分析。从国内施工来看，零号块时有开裂，故其施工工艺及结构构造是很值得研究的问题。
2、横隔板
悬臂施工的连续梁大多采用箱形截面，抗扭刚度较大，故除支点部位零号块内设 置横隔板外，主桥沿纵向一般不设横隔板。零号块内横隔板传递荷载较大，通常采用 一片实体或两片式刚性横隔板，中部开设过人洞。
3、合拢段
合拢段的施工是桥梁施工的重要环节。在合拢段施工过程中，由于温度变化、混凝土早期收缩、已完成结构的收缩徐变、新浇混凝土的水化热，以及结构体系变化和施工荷载等因素，对尚未达到强度的合拢段混凝土有直接影响，故必须重视合拢段的 构造措施，使合拢段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能传递内力。合拢段的长度在满足施工要求的情况下，应尽量缩短，以便于构造处理，一般取 1.5～3m。本设计中、边跨均取 3m。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/1d7334830342a8956bec0975f46527d3240ca688.html
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