设 计 概 况

本设计为16米跨径装配式钢筋混凝土简支T型梁桥，桥梁全长48m，分为三等跨，设计荷载为公路—级，设计桥面净空为1.0m+2×3.5m+1.0m,人群荷载为3.0。此桥是按照装配式钢筋混凝土简支T型梁桥的设计方法进行设计的,采用的计算方法是极限状态法。本设计由以下几部分内容组成：

第一部分为桥梁的概述。在这一章节里大致介绍了国内外桥梁的发展情况，并对未来桥梁的发展作了一下展望。在本章节的最后部分进行了一下桥梁设计的对比，从而最终确定了本设计方案。

第二部分为设计部分。其中包括了板的构造尺寸、人群、汽车荷载的效应计算、预应力钢筋的估算、承载力的估算、变形计算、铰缝计算以及桥墩和桩的计算等。

第三部分为施工方法设计部分。其中包括上部结构主要包括预应力空心板梁预制、架设、桥面铺装、伸缩缝安装及人行道系施工等施工内容。桥梁下部结构施工方法，施工工艺流程：测量放样、钻机钻孔、检孔与固孔、成孔、清孔、钢筋笼就位、安放导管、灌注水下砼。

第四部分为英文翻译部分。这一部分中包括两篇与桥梁设计有关的英文文章。本部分是为了考查一下本人对桥梁中的一些术语的理解情况，也是锻炼一下本人在日后工作中要和世界知识体系接轨的能力为目的的。

第五部分为设计的图纸部分。在这部分中详细的包括了桥梁的总体布置图、横向总体布置图、边板及中板的配筋图、桥墩和桥台的一般构造图。

关 键 词：装配式 简支 设计

Design a general situation

The design of 10 meters built-up span reinforced concrete simply-supported beam model T, a total length of the bridge is 30meters, above is divided into three span across the design load for the highway - I, bridge design - Clearance is the 1.0 m +2 × 3.5m +1.0 m. This bridge is fabricated according to concrete simply-supported beam T-tube design method of design, calculation methods used comtains the limit state method. The design of the part of the contents of the following components:

The first part is an overview of the bridge. In this chapter largely on the development of domestic and international bridges, and the future of the bridge made the scientific development outlook. In the last part of this section is a comparison of the bridge design, and eventually identified the design.

  The second part is divided into the design part. Including the size of tectonic plates, vehicle load the effect of the crowd, prestressed reinforced estimates, the bearing capacity of estimates, calculation of hinge joints, as well as the calculation of bridge pier and pile, and so on.

The third part into the design of construction methods. Including the upper part of the structure include precast prestressed hollow plate girder, erection, bridge deck, expansion joint installation and construction of sidewalks and other contents of the Department of Construction. The lower part of the structure of a bridge construction method and construction process: Measuring lofting, drilling rigs, the prosecution and the solid hole-hole, hole, hole clearance, steel cage in place, placed catheter, perfusion of underwater concrete.

Part four is the translation into English. This section includes two bridge design and the relevant articles in English. This section is to test himself on the bridge of understanding of some terminology, I am also training to work in the future to the world body of knowledge and the ability of convergence for the purpose of.

Part five is the drawings for the design part. In this part of the bridge, including a detailed layout of the overall, cross-cutting the overall layout, side slabs and the middle slab, Plaining bars map, bridge pier and abutment of the general structural map.

Key words: fabricated simply-supported design

第1章 桥梁发展概况

1.1 桥梁工程发展情况

1.1.1 引言

本世纪以来，人类社会先后经历了工业革命、以及各种高新技术为主体的产业革命浪潮的冲击，使社会的各个领域发生了深刻的变革，我们所关注的桥梁工程领域也因此获得了重大发展。而今我们正处在世纪之交的十字路口上，有必要对桥梁工程的发展历程做一回顾。

1.1.2桥梁在交通事业中的地位

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，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分。特别是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，一般说来桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的10～20%，而且随着公路等级的提高，其所占比例还会加大。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。

1.1.3我国桥梁建筑的成就

我国是世界上文明发达最早的国家之一，在世界桥梁建筑史上我们的祖先也写下了不少辉煌灿烂的篇章。

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。

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。

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。

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。

1240年建造的福建漳州虎渡桥，也是最令人惊奇的一座梁式石桥。此桥总长约335m，某些石梁长达23.7m，沿宽度用三根石梁组成，每根 图1-1赵州桥

宽1.7m高1.9m，重量达200t，该桥一直保存至今。

举世闻名的河北省赵县的赵州桥(又称安济桥)，是我国古代石拱桥的杰出代表。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。

1957年，第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建成，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。

图1-2武汉长江大桥

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。

图1-3南京长江大桥

1993年建成的世界上跨度最大的结合梁斜拉桥——杨浦大桥，主跨为602m。

1998年建成的香港青马大桥，为钢箱梁悬索桥，主跨1377m，而1999建成的钢箱梁悬索桥——江阴长江大桥，主跨已达1385m。

图1-4香港青马大桥

1.1.4国外桥梁建设简述和发展趋向

纵观国外桥梁建设发展的历史，对于促进和发展现代桥梁有深远影响的，是继意大利文艺复兴后18世纪在英国、法国和其他西欧国家兴起的工业革命。它推动了工业的发达，从而也促进了桥梁建筑技术方面空前的发展。

　　1855年起，法国建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的石拱桥。

　　目前，最大跨度的石拱桥是1946年瑞典建成的绥依纳松特桥，跨度为155m。

　　目前，世界上跨度最大的连续刚构桥，为1998年建成的挪威斯托尔马(Stolma)桥，主跨301m，桥跨布置94m+301m+72m。

世界上第一座具有钢筋混凝土主梁的斜拉桥，是1925年在西班牙修建跨越坦波尔河的水道桥(主跨60.35m)。

图1-5日本多多罗桥

目前世界上跨径最大的斜拉桥，为1999年建成的日本的多多罗桥，主梁为钢箱梁，主跨达890m。

1.1.5　20世纪桥梁发展主要成就

本世纪以来桥梁工程的发展主要表现在以下几个方面。

 1．学科发展

　　桥梁工程作为一门独立的科学技术被确认，不再是仅凭桥梁设计者们智慧和经验的创造过程。它已发展成融理论分析、设计、施工控制及管理于一体的系统性学科。由于科技的进步，一些相关的学科也渗透入桥梁工程领域中，发展了新的分支学科，如桥梁抗风、抗震、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等。

2．建设规模及速度

　　本世纪以来，以悬索桥、斜拉桥为主的大跨度桥梁技术获得飞速发展。悬索桥跨度从威廉斯堡桥(主跨488m，美国，1903年)至明石海峡大桥(主跨1991m，日本，1998年)增加了4倍，斜拉桥从斯特伦松德桥(主跨183m，瑞典，1955年)至多多罗大桥(主跨890m，日本，1998年)上升近5倍。可见后者具有很强的生命力，是大跨度领域内唯一能与前者抗衡的桥型。

1.2 方案比选

一般应服从路线的总体方向并应满足接线的要求，路、桥综合考虑。桥位宜选择在河道顺直，河槽稳定的地段；应避免在河叉、岛屿、沙洲、故河道、急弯以及易形成流冰、流木阻塞的地段。应尽量选在河道较窄的地方跨越黄河，以缩短桥长、降低造价、节省投资。要照顾群众利益，少占良田，避免拆迁有价值的建筑物。充分考虑与水利、铁路等部门和一些在建、已建的工程的协调，将相互干扰和影响减到最低程度。

方案一 斜拉桥

斜拉桥是由承压的塔、受拉的斜索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。它受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。但是主梁受到斜拉索水平分力的作用，其截面基本受力特征是偏心受压构件。它的施工比较繁琐，材料的用量和价格都较装配式简支T型梁桥要多，技术要求也比较高。

方案二 装配式钢筋混凝土简支T梁桥 

该方案采用3跨20米装配式钢筋混凝土简支T梁桥，桥面净宽为9米。桥梁上部结构采用5片主梁，主梁间距取用1.6米，其中预制主梁宽1米。吊装后铰缝宽为60厘米。桥面设有2.5%的单向横坡，由桥面铺装三角垫层来实现，桥墩采用直径为1.2米的 双柱式圆形墩，基础采用直径为1.2米的双排桩，共2个桥墩。装配式钢筋混凝土简支梁桥的特点： 

(1)简支梁桥属于单孔静定结构，它受力明确，结构简单，施工方便，结构内力系受外力影响，能适应在地质较差的桥位上建桥。

 (2)在多孔简支梁桥中，由于各跨经结构尺寸同意，其结构尺寸易于设计成系列化，标准化。有利于组织大规模的工厂预制生产并用现代化起重设备，进行安装，简化施工管理工作，降低施工费用。

 (3)装配式的施工方法可以节省大量模板，并且上下部结构可用时施工，显著加快建桥速度缩短工期。 

(4)在简支梁桥中，因相邻各单独受力，桥墩上常设置相邻简支梁的支座，相应可以增加墩的宽度。 

 经过仔细的比对，二号方案从施工方法、经济因素等多方面都优异于其他方案。 所以本设计采用装配式钢筋混凝土简支T形梁桥。 

1.桥梁发展概况

1.1桥梁分类与简介

改革开放以来，我国公路建设事业迅猛发展，尤其是高速公路建设，从无到有，现总长逾万公里。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展，跨越大江（河）、海峡（湾）的长大桥梁建设也相继修建，一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥，形式多样，工程质量不断提高，为公路运输提供了安全、舒适的服务。随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道，保证了建设资金来源。

1.1.1板式桥

板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心和空心，就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。

实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。

　　空心板用于等于或大于13m跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝；后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚，立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。

1.1.2.梁式桥

　　梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从20m直到300m之间。

　　公路桥梁常用的梁式桥形式有：按结构体系分为：简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。按截面型式分为：T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等。　　梁式桥跨径大小是技术水平的重要指标，一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。

1.1.2.1 简支T型梁桥

　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。

80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），T形梁都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装 架设。

1.1.2.2 连续箱形梁桥

　 箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；箱梁容许有最大细长度；应力值σg+p较低，重心轴不偏一边，同T形梁相比徐变变形较小。

　　箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室），早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；多跨桥（三跨以上）用等高箱梁具有较好的外观效果。

　　随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。

　　70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如长度1340m的钱塘江第二大桥（公路桥）和跨高集海峡、全长2070m的厦门大桥等。连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。

　 中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径40～8Om，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。

1.1.3.T形构桥

　 这种结构体系有致命弱点。从60年代起到80年代初，我国公路桥梁修建了几座T形刚构桥，如著名的重庆长江大桥和沪州长江大桥，80年以后这种桥型基本不再修建了，这里不赘述。

1.1.4.连续刚构桥

　　连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。我国公路系

统从80年中期开始设计、建造连续刚构桥，至今方兴未艾。

　　连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系。一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。

　　连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。近年来，我国公路上修建了几座 著名的预应力混凝土连续刚构桥，如广东洛溪大桥，主孔180m；湖北黄石长江大桥，主孔3×245m；广东虎门大桥副航道桥，主孔270m，为目前世界同类桥中最大跨径。

　　 我国的预应力混凝土连续刚构桥，几乎都采用悬臂浇筑法施工。一般采用50～60号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。现在，有人正准备设计300m左右跨径的预应力混凝土连续刚构，在我看来，若能采用轻质高强混凝土材料，其跨径有望达300m左右。由于连续刚构跨径加大，自重随着加大，恒载比例已高达90％以上，故片面增大跨径，已无实际意义。此时应考虑选择斜拉桥或别的桥型。

1.1.5.钢筋混凝土拱桥

　　拱桥在我国有悠久历史，属我国传统项目，也是大跨径桥梁形式之一。我国公路上修建拱桥数量最多。石拱桥由于自重大，在料加工费时费工，大跨石拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵，因地制宜，采用石拱桥（涵）还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。

　　钢筋混凝土拱桥的跨径，一直落后于国外，主要原因是受施工方法的限制。我国桥梁工作者都一直在探索，寻求安全、经济、适用的方法。根据近年的实践，常用的拱桥施工方法有：（1）主支架现浇；（2）预制梁段缆索吊装；（3）预制块件悬臂安装；（4）半拱转体法；（5）刚性或半刚性骨架法。

　　钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥，但是，因为钢筋混凝土拱桥造价低，养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别是崇山峻岭的我国西南地区。钢筋混凝土拱桥形式较多，除山区外，也适合平原地区，如下承式系杆拱桥。结合环境、地形，加之拱桥的雄伟、美丽的外形，可以创造出天人合一的景观。

1.1.6.斜拉桥

　 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有3O余座，仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。

　　50年代中期，瑞典建成第一座现代斜拉桥，40多年来，斜拉桥的发展，具有强劲势头。我国70年代中期开始修建混凝土斜拉桥，改革开放后，我国修建斜拉桥的势头一直呈上升趋势。

　 我国一直以发展混凝土斜拉桥为主，近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥，如汕头石大桥，主跨518m；武汉长江第三大桥，主跨618m。钢箱斜拉 桥如南京长江第二大桥南汊桥，主跨628m；武汉军山长江大桥，主跨460m。前几年上海建成的南浦（主跨423m）和杨浦（主跨6O2m）大桥为钢与混 凝土的结合梁斜拉桥。我国斜拉桥的主梁形式：混凝土以箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极钢箱为主，也有边箱中板式。

　　现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混凝土塔为主。塔型有H形、倒Y形、A形、钻石形等。

　　斜拉索仍以传统的平行镀锌钢丝、冷铸锚头为主。钢绞线斜拉索目前在汕头石大桥采用。钢绞线用于斜拉索，无疑使施工操作简单化，但外包PE的工艺还有待研究。斜拉桥的钢灵活多样，节省费用。 一般说，斜拉桥跨径300～1000m是合适的，在这一跨径范围，斜拉桥与悬索桥相比，斜拉桥有较明显优势。德国著名桥梁专家F.leonhardt认为，即使跨径14O0m的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一，其造价低30％左右。

　　斜拉桥发展趋势：跨径会超过10O0m；结构类型多样索一般采用自锚体系。近年来，开始出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥，如西班牙的鲁纳（Luna）桥，主桥440m；我国湖北郧县桥，主跨414m。地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中，可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件，化、轻型化；加强斜拉索防腐保护的研究；注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。

1.1.7.悬索桥

　 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型（从目前已建成桥梁来看说是唯一桥型）。但从发展趋势上看，斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件，若能采用隧道式锚碇，悬索桥在千米以内，也可以同斜拉桥竞争。根据理论分析，就目前的建材水平，悬索桥的最大跨径可达到3500m左右。已建成的日本明石海峡大桥，主跨已达1990m。正在计划中的意大利墨西拿海峡大桥，设计方案之一是悬索桥，其主跨3500m。当然还有规划中更大跨径的悬索桥。

　　悬索桥跨径增大，如上所述当跨径达35O0m时，动力问题将是一个突出的矛盾，所以，对特大跨桥梁，已提出用悬索桥和斜拉桥相结合的“吊拉式”桥型。在国外这种桥型目前还停留在研究之中，并未实施。然而，在我国贵州省乌 江1997年底建成了一座用预应力钢纤维混凝土薄壁箱梁作为加劲梁的吊拉组合桥，把桥梁工作者多年梦寐追求的桥型付诸实现，这是贵州桥梁工作者的大胆尝 试，对推动我国乃至世界桥梁建设都有巨大作用。乌江吊拉组合桥，经过近两年运行和测试，结构性能良好，特别是两种桥型交接部位的处理。

　　 其实我国很早就开始修建悬索桥，究其跨径和规模远不能同现代悬 索桥相比。到了90年代初，我国才开始建造大跨悬索桥，例如：广东汕头海湾大桥，主跨452m，加劲梁采用混凝土箱梁；广东虎门大桥，主桥跨径888m， 钢箱悬索桥；正在建设的钢箱悬索桥——江 阴长江大桥，主跨1385m。由此可见，现代悬索桥在我国已具有相当规模和水平，已进人世界悬索桥的先进行列。

　　悬索桥结合地形、地质、水文可采用单跨悬吊、双跨不对称悬吊和三跨悬吊（简支和连续体系）。据查，世界上悬索桥多为单跨悬吊，其次是不对称双跨和三跨简支悬吊。三跨悬吊连续体系最少。丹麦大带桥，三跨悬吊连续，其跨径为535m＋1624m＋535m；中国的厦门海沧大桥，三跨悬吊连续，其跨径为 230m＋648m＋230m，可称世界同类桥梁的第二位。我国今后还会在长江、海湾修建更大跨径的悬索桥；一般加劲梁仍用钢箱；塔、锚用混凝土，但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加以研究；悬索桥风动稳定还需进一步研究；钢箱梁的桥面铺装，我国已建成的几座悬索桥，都存在问题，今后应进一步研究钢箱梁桥面铺装材料、钢箱除锈、清洁、铺装的粘结以及施工工艺等。

1.2. 桥 梁 发 展 趋 势

　　随着我国经济发展，材料、机械、设备工业相 应发展，这为我国修建大跨径斜拉桥和悬索桥提供了有力保障。再加上广大桥梁建设者的精心设计和施工，使我国建桥水平已跃身于世界先进行列。我国幅员辽阔， 经济发展水平参差不齐，经济上总体水平不高，公路桥梁发展还是要着眼于量大、面广的一般大、中桥，这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。首先，要着重抓多样 化、标准化，提高施工水平和质量，然后再抓住跨越大江（河）、海湾的特大型桥梁建设，不断总结经验，既体现公路人的建桥水平，又要保证高标准、高质量建桥。

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