平望运河大桥设计开题报告

文 献 综 述

一工程概况

平望运河大桥位于吴江市平望镇境内，为G318跨越京杭大运河

桥梁。由于苏南运河航道整治，全线要求达到Ⅲ级航道标准，要求通

航净空满足807m要求。老桥通航净宽不满足80m要求，需拆除重建，

桥址区工程地质分区属太湖水网平原工程地址区，地表开阔平坦，地面标高

一般在 1.5～2.8m 之间，桥位两侧主要为鱼塘及林木。地表土层为粘土、粉质粘土。根据国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）

以及《苏州绕城公路东北段及至太仓港区公路工程场地地震安全性评价工作报告》，项目地区地震动峰值加速度为 0.05g，相当于地震烈度 6 度区。桥址区气候

温润多雨，湖塘星罗棋布，河渠成网，地表水系发育。为了满足Ⅲ级航道的要

求连续梁桥的主跨要大于 100m，主桥拟采用三跨连续梁桥。

1.1课题研究的主要内容

此次毕业设计是南水北调工程一部分连续梁桥，桥梁全长240米。桥梁为不等高箱型截面梁形式，单箱双室。由于毕业设计的时间安排十分紧迫，所以充分做好毕业设计前的准备工作是具有十分重要的意义。根据以往所学的《结构设计原理》、《桥梁工程》以及《桥梁墩台与基础工程》等相关课程可知，设计一座桥梁包含着上部结构和下部结构的尺寸拟定、配筋设计、承载力验算等，并且涵盖了所有关于理论力学、材料力学和结构力学的知识，此外相关软件，例如AutoCAD、迈达斯、Excel等的熟练运用也会在毕业设计当中助我们一臂之力。以上种种都在告诫我们开始毕业设计之前我们需要复习相关课程，并且尽早地熟悉起这些软件来，这些准备内容也是在整个毕业设计的主要内容中不可忽视的部分，它往往影响着我们的进度。而接下来的主要设计内容就包括了这些部分：

一、桥梁纵断面布置

1）跨径布置：

本课题中，设计中跨径240m，本人负责设计，拟定等高不等跨连续梁桥。

2）桥梁的分孔：

该设计初步拟定为变截面形式的大跨径预应力混凝土梁桥，故立面采用不等跨布置。故最终定为65 110 65m不等跨径布置，总跨径240m，主跨径110m，边跨径65m，箱型截面，变高度连续梁桥。如图：

3）桥道高程的确定：

桥道高程必须根据设计洪水位、设计通航水位、桥道标高与桥下净空、桥上及桥头引道纵坡等合理确定。

二、桥梁横断面设计：

本桥梁为不等高型截面梁单箱双室，跨中梁高为3m，支点梁高6m，跨中腹板为0.4m，支点处腹板取0.5m。为了满足钢束在连接处锚固的要求，在连接处腹板取厚度为0.5m。顶板厚取0.35m，跨中底板厚取0.4m，支点处底板厚取0.5m，每侧翼缘板悬臂长取3m，悬臂端部高度取0.35m，悬臂根部高度取0.85m。如图：

三、初步计算

利用迈达斯建立模型

求得自重

自重剪力图

自重弯矩图

下面按照上述荷载值初步验算箱梁中跨根部和跨中断面的抗力是否满足要求。假设界面都是有效截面，根据规范TTG D62-2004，计算受弯构建。

在根据迈达斯求得的移动荷载影响线如图

生成文件所得的移动荷载最大值2578.43最小为-11658.39 将所求的数据代入上述的公式中

综上所述经检验计算界面符合抗弯和抗剪要求

四、平面布置：

本桥为公路-Ⅰ级标准，设计车速100公里/小时，桥面宽16m，两侧各设1.5m护栏，车道净宽一般为3到3.75，取3.5m，应急车道设2.5m，铺设15cm的混泥土。

四，荷载组合

《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）将作用分为永久作用、可变作用和偶然作用，它们都是作用于桥梁结构上的荷载，是桥梁结构设计的首要。然而作用的种类、形式和大小的选择是否恰当，关系到桥梁结构在它的有限寿命期限内的安全性，实际上，对于桥梁结构的作用分析比结构分析更为重要，随着科技的发展，作用在桥梁结构上的作用越来越复杂，需要我们更加合理的考虑所出现的作用效用组合。

1)按承载能力极限状态设计时作用效应的组合

①基本组合：

承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；

结构重要性系数；

第i个永久作用效应的分项系数；

第i个永久作用效应的标准值；

汽车荷载效应的分项系数；

汽车荷载效应的标准值；

除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数；

除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的标准值；

除汽车荷载效应外其他可变作用效应的组合系数。

②偶然组合

永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准效应相组合。

2）按正常使用极限状态设计时作用效应的组合

①作用短期效应组合：

作用短期效应组合设计值；

第j个可变作用效应的频遇值系数

第j个可变作用效应的频遇值。

②作用长期效应组合

作用长期效应组合设计值；

第j个可变作用效应的准永久系数；

第j个可变作用效应的准永久值。

五、预应力筋束估算与布置

预应力筋束的布置形式与桥梁结构体系、受力情况、构造形式、施工方法都有密切关系。预应力筋束的布置形式应根据受力要求来确定，而对于预应力混凝土梁桥的超静定结构，更具等效荷载与吻合束原理可以得到可靠的预应力筋束布置形式。

满足全预应力混凝土构件正截面抗裂性要求所需要的有效预加力：

构件截面面积和对截面受拉边缘的弹性地抗矩；

预应力钢筋重心对混凝土截面重心轴的偏心距， 。

求得有效预加力 后，所需的预应力钢筋截面面积按下式计算：

预应力钢筋的张拉控制力；

预应力损失总值。

六、截面几何性质验算：

用CAD绘制相关净截面图及换算截面图，然后导入到MIDAS截面特性值计算器中，由程序计算出各截面的几何特性值，输出到Excel表格中进行整合计算。

七、预应力损失计算

预应力钢筋的实际存余的预应力称为有效预应力，其数值取决于张拉时的控制应力和预应力损失，即：

预应力钢筋中的有效预应力；

张拉控制应力；

预应力损失。

八、承载能力极限状态验算

主梁结构的内力计算可以分为设计内力和施工内力计算部分，而设计内力是强度验算以及配筋设计的依据，而这一部分可以通过迈达斯来完成。当相关部分的尺寸拟定完毕后需进行承载力验算，其目的是为了确保结构的安全性，从而可以通过承载力验算来修改不合理的尺寸以及配筋形式，以确保桥梁结构设计的合理与可靠。

九、正常使用极限状态验算

十、持久状况应力验算

十一、短暂状况应力验算

十二、下部结构

桥梁墩台是桥梁结构的重要组成部分，它由墩帽、墩身和基础三部分组成。桥梁墩台承担着上部结构所产生的荷载，并将荷载有效地传递给地基基础，起着承上启下的作用。

1.2连续梁桥的受力特点

1、连续梁桥的受力特点

梁式桥是指在垂直荷载作用下，仅产生垂直反力而无水平反力的结构体系总称，按受力特点梁桥基本机构体系可以划分为仅受正弯矩的简支体系，以负弯矩为主的悬臂体系，和正负弯矩并存的连续体系。而连续梁桥可以简单看做是简支梁梁体在支点上连续而成的。连续梁桥至少布置成两跨，一般布置成多跨一联。每联跨数越多，联长就越长，由于温度变化和混凝土收缩等引起的纵向位移就越大，伸缩缝和活动支座的构造就越复杂；每联跨数越少，联长就越短，伸缩缝数量越多，则对高速行车越不利。不过，随着科技的进步，现代伸缩缝及支座构造已经做了极大的改进，梁体连续长度1500m、伸缩缝伸缩长度1m已经成为可能。

不难发现，在恒载作用下，连续梁桥由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减少，其弯矩图与相应跨径的悬臂梁桥相差不大，如果悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁弯矩零点位置相对应，则连续梁弯矩图与悬臂梁弯矩图完全一致，然而，在活载作用下，连续梁因主梁连续而在支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更合理。

连续梁是一种外部超静定结构，基础不均匀沉降将引起内力，因此，对桥梁基础要求比较高，通常选择良好的地基条件和沉降较小的基础形式。但连续梁在力学性能上优于简支梁桥和悬臂梁桥，其具有结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车等突出优点。

2 、桥梁横截面的选择

当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。在建成的跨径超过40m的预应力混凝土桥梁中，横截面大都为箱型截面。由于箱型截面的顶板和底板都具有较大的面积，因而能有效地抵抗正负双向弯矩，满足配筋要求，并具有较T型截面高的截面效率指标；而且由于截面闭合。抗扭刚度较大，当桥梁承受偏心荷载时候，内力分布比较均匀，另外，箱型截面整体性比较好；此外，箱型截面具有良好的动力性能，并且收缩变形竖直也比较小。

箱型截面根据桥面宽度、施工方法等的不同可以采用各种不同的形式。常见的箱型截面基本形式有：单箱单室、单箱多室、多箱单室、多箱多室等。单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是双室式存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。一般根据桥面宽度选择箱梁形式。而本课题设计桥面宽32m，考虑到施工、用料的问题，故采用单箱双室（不等跨变截面）。

预应力混凝土连续桥梁在施工过程中常常会出现体系转换，因此，因此施工阶段的应力与变形必须在结构设计中予以考虑。不同的施工方法，在施工各阶段的作用效应也不同，有时结构的控制内力出现在施工阶段。所以，对于连续桥梁，设计与施工是不能，也无法截然分开的，结构设计必须考虑施工方法、施工内力与变形；而施工方法的选择应与设计要求相匹配，形成设计与施工相互制约，相互配合的关系。

3、选择施工方法

我国建造预应力混凝土连续梁桥的方法有很多，常用的施工方法有：支架就地浇筑施工、悬臂施工、逐孔施工和顶推施工。

支架现场浇筑连续梁桥具有悠久的历史，可以说是最原始，最基本的施工方法，主要特点是桥梁的整体性好，施工方式简便易行，施工质量可靠，平面及竖曲线性容易控制，对机具的起重能力要求不高。随着钢支架的采用及支架构件的标准化和装配化，整体式支架施工得到广泛利用，不仅用于桥墩较低的中小跨径连续桥梁，而且在长大跨径桥梁中亦有应用。

预应力混凝土连续桥梁采用支架现浇施工，结构在施工过程中一次落架，没有体系转换，因此内力计算原理和方法比较简单。从构造方面来讲，当采用满堂支架施工时，预应力混凝土连续桥梁课采用等截面，也可以采用变截面。一般地，等高度梁的适应跨度为40-60m，变高度梁的适应范围为40-120m，最大也有达到150m者。基于以上优点和适用条件，本课题设计桥梁采用支架施工法。

四工程价值

通过这次设计，可以掌握桥梁的设计原则和方法，了解桥梁的施工步骤。并且可以让我们：

1、了解预应力混凝土连续梁桥的构造形式、结构特点及满堂支架施工方法；

2、掌握结构计算方法，包括截面尺寸的拟定、恒载内力计算、活载内力计算、预应力次内力计算、温度梯度计算、混凝土收缩徐变计算、施工阶段内力计算等；3、能够熟练运用桥梁结构设计软件进行桥梁设计计算；

4、熟悉掌握计算机Auto-CAD软件绘图及Dr.Bridge和MIDAS设计软件。

5、本次设计不仅是对基本知识、基础理论、基本技能的运用，也是对网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质的综合的系统训练。在培养自己运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际问题能力的同时，我们还可以学到一些新的专业知识，有所创新，为今后的工作学习奠定扎实的基础，并积累一定得工作设计经验和掌握一个工程设计的全过程。这对于提高知识水平和工作的细心程度和工作态度，培养综合能力和养成吃苦耐劳的工作作风有很大的帮助。

五 .要求和数据

1、技术标准及要求

1)桥梁线型布置

平曲线极限最小半径：R=650m 平曲线一般最小半径：R=1000m

不设超高平曲线最小半径R=5500m

凸形竖曲线一般最小半径R=17000m

凸形竖曲线极限最小半径R=11000m

凹形竖曲线一般最小半径R=6000m

凹形竖曲线极限最小半径R=4000m

2）主要技术标准

设计荷载：公路-Ⅰ级；设计车速：100公里/小时；

道路标准轴载：Bzz=100;

桥梁单向标准宽度为16m，

桥上净空高度为5m

桥下净空高度为7m

设置单向三车道

纵坡：＜3%；横坡：2%；

主跨110m 边跨65m,65m 桥梁宽2*16

该桥拟建于桩号GK1 19.983～GK1 262.023；

3)桥跨结构

拟采用3跨预应力混凝土变截面连续箱梁；桥墩采用空心墩身，矩形整体式承台，承台顶面位于地面（或河底）一下10cm；基础采用灌注桩，桩基础按摩擦桩设计；

4)桥面铺装采用15cm的沥青混凝土；

5）温度影响

参照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

1.3参考文献

[1]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004

[2] JTG D60-2004.公路桥涵通用设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004

[3] JTG D63-2007.公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007

[4] JTG B01-2003.公路工程技术标准[S]. 北京：人民交通出版社，2004.2

[5] JTG F50-2011.公路桥涵施工技术规范[S]. 北京：人民交通出版社，2011

[6] JTJ004-89.公路工程抗震设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，1989

[7]CJJ37-90.城市道路设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1991.8

[8]JTG/T B02-01-2008.公路桥梁抗震设计细则[S]. 北京：人民交通出版社，2008.10

[9]袁伦一，鲍卫刚.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）条文应用算例[M]. 北京：人民交通出版社，2005.3

[10]范立础.桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，2001.11

[11]张树仁，黄侨等.结构设计原理（钢筋混凝土、预应力混凝土及圬工结构）[M]. 北京：人民交通出版社，2010.9

[12]刘效尧，徐岳等.公路桥涵设计手册梁桥[M]. 北京：人民交通出版社，2011.4

[13]姚玲森.桥梁工程（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2008

[14]马尔立.公路桥梁墩台设计与施工[M]. 北京：人民交通出版社，1999

[15]江祖铭，王崇礼等.公路桥涵设计手册墩台与基础[M]. 北京：人民交通出版社，2000

[16]刘效尧，赵立成等.公路桥涵设计手册梁桥（下册）[M]. 北京：人民交通出版社，2000.6

[17]陈忠延等.土木工程毕业设计指南桥梁工程分册[M]. 北京：中国水利水电出版社，2000

[18]邹毅松，王银辉。连续梁桥[M]. 北京：人民交通出版社，2009.4

2.1研究中遇到的重点难点

桥梁结构的设计主要包括上部结构和下部结构的设计，上部结构的设计主要是指桥垮结构的尺寸拟定和配筋设计。但是，在大学四年的学习过程当中，我们接触到的也只是桥梁结构最基本的方面，在实际操作过程当中还有很多方面是需要我们自己去学习的，当然这也会成为我们设计当中的一些难点，相信通过自学或者请教，我们必定会克服重重障碍的。在设计过程中我主要会遇到以下一些重点和难点：

1）活载内力计算：连续梁活载内力计算与简支梁基本相同，但是变截面连续梁桥的内力影响线与截面刚度有关，而且由于结构设计有关，手算较为繁琐，故多采用电算，有了截面内力，就可以按预应力混凝土结构的计算原理进行主梁各截面的配筋设计和验算了。

2）预应力混凝土连续梁的次内力：恒载和活载内力计算是桥梁结构分析的主要内容，除此之外由于是超静定结构，还需要结合具体情况，分析梁在荷载作用下的内力和变形，而对于混凝土连续梁桥需要计算预加力和混凝土徐变引起的内力。另外结构体系的转换也影响次内力的计算。

3）箱梁截面的受力特点和简化计算：由于《结构设计原理》当中涉及更多的是T型梁，所以箱梁的简化计算就变得尤为重要了，还要重点要关注几个重要截面的内力计算，例如支座处，L/4、变截面点以及跨中。

4）配筋估算：根据内力组合、截面形式、全预应力梁的特点以及《规范》要求推算出预应力筋的数量后，预应力钢筋的布置形式需要根据方程确定，而方程的推算则是难点之一，其次张拉控制应力的计算也是较为复杂，需根据张拉方法计算应力损失，而应力损失的计算则显得较为复杂，需要花一些力气。

5）基础的形式与构造：本课题拟用使用较为广泛的桩基础，需根据相关地质条件对群桩进行设计。

2.2拟采用的途径

1）细读任务书与图纸。做好毕业设计首先要抓住任务要点以及第一手的地质资料，因为这两样东西都是此次毕业设计的根本，设计本来就不是凭空捏造的，一定要做到合理、规范、安全和因地制宜，如果任务书与图纸阅读地不尽仔细，一来耽误进度，二来不能够满足桥梁的使用功能，所以认真阅读任务书，在图纸中搜寻重要的设计信息是本次毕业设计的开门大事。

2）翻阅资料与融汇贯通并重。要做好毕业设计就必须有扎实的专业基础，因此计划利用寒假和毕业设计正式开始前的时间去充分收集相关资料，广泛查阅中外文献，请教老师并与同学讨论，解决此次毕业设计过程中的大多数理论上的问题。主要内容有：学习和掌握预应力混凝土结构的受力特点，桥梁结构的一般设计过程和设计注意要点，回归课本。能熟练运用《结构设计原理》、《桥梁工程》以及《桥梁墩台与基础工程》等相关课程所教授的知识，并能熟悉新规范。

3）运用软件来减轻繁琐的工作量。毕业设计的目的并不是为了让学生做一些重复机械的劳动，而且大学培养学生的方向也是向着科技型人才出发的，所以熟练掌握专业软件的运用，学会建立模型，一来可以锻炼自己的能力，二来可以用来检验设计的合理性，三来还能为我们提供极大的便利。所以学习熟练专业软件例如迈达斯、AutoCAD的运用就变得十分关键，为毕业设计将会遇到的结构内力电算和出图打基础。

4）领悟力学原理。运用结构力学和材料力学来理解结构荷载作用下全预应力混凝土连续梁桥的内力的特征，能求解相应荷载下的结构内力。运用《结构设计原理》课程的知识可以进一步解决采用结构的内力近似计算法，求荷载组合下的内力。另外，《结构设计原理》也是我在设计全预应力混凝土连续梁桥的具体结构构件理论来源，截面选择，配筋计算，和最后的校验都是《结构设计原理》、《混凝土结构设计规范》知识运用的体现。

3.1课程设计安排及材料的使用

3.2材料的使用

1）混凝土

桥面铺装采用10cm C50混凝土 SBS改性沥青涂膜防水层

① 箱梁C50混凝土

② 墩身C40号混凝土

③ 支座垫石C30混凝土

④ 承台C30混凝土

⑤ 钻孔灌注C25水下混凝土

各类混凝土的技术标准均应满足《公路钢筋混凝土以及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62--2004）有关规定。

2)钢材

①低松弛高强度预应力钢绞线应符合GB/T52242003的规定；单根钢绞线直径15.24mm,钢绞线面积=139,钢绞线标准强度=1860MPa,弹性模量=1.95*MPa,

②普通钢筋采用符合GB1499.1-2008标准的HPB235光园钢筋和符合GB1499.2-2007标准的HRB335螺纹钢筋；

③凡钢筋直径大于12mm,均采用HRB335级热轧螺纹钢筋

④凡钢筋直径小于12mm，采用HPB235光圆钢筋，带肋钢筋焊接技术应符合《钢筋混凝土用焊接钢筋网》（YB/T076-1997）的规定；

3） 其他

① 锚具及管道成孔一箱梁纵向预应力钢束锚具采用预应力钢绞线群锚OVM型锚具以及其配套设备，管道成孔采用金属波纹管，有关设备与器具应符合国家标准《预应力筋用钱具、夹具和连接器》（GB/T14370-2000）的规定；

② 支座采用GPZ(Ⅱ)盆式支座，符合交通部行业标准JT391-1999的规定。

③ 伸缩缝应符合《公路桥梁伸缩缝装置》GQF-MZL行业标准，伸缩缝宽度为温度为20摄氏度时安装接缝。

指导老师的意见：

1对文献综述的评语：

2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导老师：

时间：

所在专业审查意见

负责人：

时间：

文 献 综 述

一工程概况

平望运河大桥位于吴江市平望镇境内，为G318跨越京杭大运河

桥梁。由于苏南运河航道整治，全线要求达到Ⅲ级航道标准，要求通

航净空满足807m要求。老桥通航净宽不满足80m要求，需拆除重建，

桥址区工程地质分区属太湖水网平原工程地址区，地表开阔平坦，地面标高

一般在 1.5～2.8m 之间，桥位两侧主要为鱼塘及林木。地表土层为粘土、粉质粘土。根据国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）

以及《苏州绕城公路东北段及至太仓港区公路工程场地地震安全性评价工作报告》，项目地区地震动峰值加速度为 0.05g，相当于地震烈度 6 度区。桥址区气候

温润多雨，湖塘星罗棋布，河渠成网，地表水系发育。为了满足Ⅲ级航道的要

求连续梁桥的主跨要大于 100m，主桥拟采用三跨连续梁桥。

1.1课题研究的主要内容

此次毕业设计是南水北调工程一部分连续梁桥，桥梁全长240米。桥梁为不等高箱型截面梁形式，单箱双室。由于毕业设计的时间安排十分紧迫，所以充分做好毕业设计前的准备工作是具有十分重要的意义。根据以往所学的《结构设计原理》、《桥梁工程》以及《桥梁墩台与基础工程》等相关课程可知，设计一座桥梁包含着上部结构和下部结构的尺寸拟定、配筋设计、承载力验算等，并且涵盖了所有关于理论力学、材料力学和结构力学的知识，此外相关软件，例如AutoCAD、迈达斯、Excel等的熟练运用也会在毕业设计当中助我们一臂之力。以上种种都在告诫我们开始毕业设计之前我们需要复习相关课程，并且尽早地熟悉起这些软件来，这些准备内容也是在整个毕业设计的主要内容中不可忽视的部分，它往往影响着我们的进度。而接下来的主要设计内容就包括了这些部分：

一、桥梁纵断面布置

1）跨径布置：

本课题中，设计中跨径240m，本人负责设计，拟定等高不等跨连续梁桥。

2）桥梁的分孔：

该设计初步拟定为变截面形式的大跨径预应力混凝土梁桥，故立面采用不等跨布置。故最终定为65 110 65m不等跨径布置，总跨径240m，主跨径110m，边跨径65m，箱型截面，变高度连续梁桥。如图：

3）桥道高程的确定：

桥道高程必须根据设计洪水位、设计通航水位、桥道标高与桥下净空、桥上及桥头引道纵坡等合理确定。

二、桥梁横断面设计：

本桥梁为不等高型截面梁单箱双室，跨中梁高为3m，支点梁高6m，跨中腹板为0.4m，支点处腹板取0.5m。为了满足钢束在连接处锚固的要求，在连接处腹板取厚度为0.5m。顶板厚取0.35m，跨中底板厚取0.4m，支点处底板厚取0.5m，每侧翼缘板悬臂长取3m，悬臂端部高度取0.35m，悬臂根部高度取0.85m。如图：

三、初步计算

利用迈达斯建立模型

求得自重

自重剪力图

自重弯矩图

下面按照上述荷载值初步验算箱梁中跨根部和跨中断面的抗力是否满足要求。假设界面都是有效截面，根据规范TTG D62-2004，计算受弯构建。

在根据迈达斯求得的移动荷载影响线如图

生成文件所得的移动荷载最大值2578.43最小为-11658.39 将所求的数据代入上述的公式中

综上所述经检验计算界面符合抗弯和抗剪要求

四、平面布置：

本桥为公路-Ⅰ级标准，设计车速100公里/小时，桥面宽16m，两侧各设1.5m护栏，车道净宽一般为3到3.75，取3.5m，应急车道设2.5m，铺设15cm的混泥土。

四，荷载组合

《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）将作用分为永久作用、可变作用和偶然作用，它们都是作用于桥梁结构上的荷载，是桥梁结构设计的首要。然而作用的种类、形式和大小的选择是否恰当，关系到桥梁结构在它的有限寿命期限内的安全性，实际上，对于桥梁结构的作用分析比结构分析更为重要，随着科技的发展，作用在桥梁结构上的作用越来越复杂，需要我们更加合理的考虑所出现的作用效用组合。

1)按承载能力极限状态设计时作用效应的组合

①基本组合：

承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；

结构重要性系数；

第i个永久作用效应的分项系数；

第i个永久作用效应的标准值；

汽车荷载效应的分项系数；

汽车荷载效应的标准值；

除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数；

除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的标准值；

除汽车荷载效应外其他可变作用效应的组合系数。

②偶然组合

永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准效应相组合。

2）按正常使用极限状态设计时作用效应的组合

①作用短期效应组合：

作用短期效应组合设计值；

第j个可变作用效应的频遇值系数

第j个可变作用效应的频遇值。

②作用长期效应组合

作用长期效应组合设计值；

第j个可变作用效应的准永久系数；

第j个可变作用效应的准永久值。

五、预应力筋束估算与布置

预应力筋束的布置形式与桥梁结构体系、受力情况、构造形式、施工方法都有密切关系。预应力筋束的布置形式应根据受力要求来确定，而对于预应力混凝土梁桥的超静定结构，更具等效荷载与吻合束原理可以得到可靠的预应力筋束布置形式。

满足全预应力混凝土构件正截面抗裂性要求所需要的有效预加力：

构件截面面积和对截面受拉边缘的弹性地抗矩；

预应力钢筋重心对混凝土截面重心轴的偏心距， 。

求得有效预加力 后，所需的预应力钢筋截面面积按下式计算：

预应力钢筋的张拉控制力；

预应力损失总值。

六、截面几何性质验算：

用CAD绘制相关净截面图及换算截面图，然后导入到MIDAS截面特性值计算器中，由程序计算出各截面的几何特性值，输出到Excel表格中进行整合计算。

七、预应力损失计算

预应力钢筋的实际存余的预应力称为有效预应力，其数值取决于张拉时的控制应力和预应力损失，即：

预应力钢筋中的有效预应力；

张拉控制应力；

预应力损失。

八、承载能力极限状态验算

主梁结构的内力计算可以分为设计内力和施工内力计算部分，而设计内力是强度验算以及配筋设计的依据，而这一部分可以通过迈达斯来完成。当相关部分的尺寸拟定完毕后需进行承载力验算，其目的是为了确保结构的安全性，从而可以通过承载力验算来修改不合理的尺寸以及配筋形式，以确保桥梁结构设计的合理与可靠。

九、正常使用极限状态验算

十、持久状况应力验算

十一、短暂状况应力验算

十二、下部结构

桥梁墩台是桥梁结构的重要组成部分，它由墩帽、墩身和基础三部分组成。桥梁墩台承担着上部结构所产生的荷载，并将荷载有效地传递给地基基础，起着承上启下的作用。

1.2连续梁桥的受力特点

1、连续梁桥的受力特点

梁式桥是指在垂直荷载作用下，仅产生垂直反力而无水平反力的结构体系总称，按受力特点梁桥基本机构体系可以划分为仅受正弯矩的简支体系，以负弯矩为主的悬臂体系，和正负弯矩并存的连续体系。而连续梁桥可以简单看做是简支梁梁体在支点上连续而成的。连续梁桥至少布置成两跨，一般布置成多跨一联。每联跨数越多，联长就越长，由于温度变化和混凝土收缩等引起的纵向位移就越大，伸缩缝和活动支座的构造就越复杂；每联跨数越少，联长就越短，伸缩缝数量越多，则对高速行车越不利。不过，随着科技的进步，现代伸缩缝及支座构造已经做了极大的改进，梁体连续长度1500m、伸缩缝伸缩长度1m已经成为可能。

不难发现，在恒载作用下，连续梁桥由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减少，其弯矩图与相应跨径的悬臂梁桥相差不大，如果悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁弯矩零点位置相对应，则连续梁弯矩图与悬臂梁弯矩图完全一致，然而，在活载作用下，连续梁因主梁连续而在支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更合理。

连续梁是一种外部超静定结构，基础不均匀沉降将引起内力，因此，对桥梁基础要求比较高，通常选择良好的地基条件和沉降较小的基础形式。但连续梁在力学性能上优于简支梁桥和悬臂梁桥，其具有结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车等突出优点。

2 、桥梁横截面的选择

当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。在建成的跨径超过40m的预应力混凝土桥梁中，横截面大都为箱型截面。由于箱型截面的顶板和底板都具有较大的面积，因而能有效地抵抗正负双向弯矩，满足配筋要求，并具有较T型截面高的截面效率指标；而且由于截面闭合。抗扭刚度较大，当桥梁承受偏心荷载时候，内力分布比较均匀，另外，箱型截面整体性比较好；此外，箱型截面具有良好的动力性能，并且收缩变形竖直也比较小。

箱型截面根据桥面宽度、施工方法等的不同可以采用各种不同的形式。常见的箱型截面基本形式有：单箱单室、单箱多室、多箱单室、多箱多室等。单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是双室式存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。一般根据桥面宽度选择箱梁形式。而本课题设计桥面宽32m，考虑到施工、用料的问题，故采用单箱双室（不等跨变截面）。

预应力混凝土连续桥梁在施工过程中常常会出现体系转换，因此，因此施工阶段的应力与变形必须在结构设计中予以考虑。不同的施工方法，在施工各阶段的作用效应也不同，有时结构的控制内力出现在施工阶段。所以，对于连续桥梁，设计与施工是不能，也无法截然分开的，结构设计必须考虑施工方法、施工内力与变形；而施工方法的选择应与设计要求相匹配，形成设计与施工相互制约，相互配合的关系。

3、选择施工方法

我国建造预应力混凝土连续梁桥的方法有很多，常用的施工方法有：支架就地浇筑施工、悬臂施工、逐孔施工和顶推施工。

支架现场浇筑连续梁桥具有悠久的历史，可以说是最原始，最基本的施工方法，主要特点是桥梁的整体性好，施工方式简便易行，施工质量可靠，平面及竖曲线性容易控制，对机具的起重能力要求不高。随着钢支架的采用及支架构件的标准化和装配化，整体式支架施工得到广泛利用，不仅用于桥墩较低的中小跨径连续桥梁，而且在长大跨径桥梁中亦有应用。

预应力混凝土连续桥梁采用支架现浇施工，结构在施工过程中一次落架，没有体系转换，因此内力计算原理和方法比较简单。从构造方面来讲，当采用满堂支架施工时，预应力混凝土连续桥梁课采用等截面，也可以采用变截面。一般地，等高度梁的适应跨度为40-60m，变高度梁的适应范围为40-120m，最大也有达到150m者。基于以上优点和适用条件，本课题设计桥梁采用支架施工法。

四工程价值

通过这次设计，可以掌握桥梁的设计原则和方法，了解桥梁的施工步骤。并且可以让我们：

1、了解预应力混凝土连续梁桥的构造形式、结构特点及满堂支架施工方法；

2、掌握结构计算方法，包括截面尺寸的拟定、恒载内力计算、活载内力计算、预应力次内力计算、温度梯度计算、混凝土收缩徐变计算、施工阶段内力计算等；3、能够熟练运用桥梁结构设计软件进行桥梁设计计算；

4、熟悉掌握计算机Auto-CAD软件绘图及Dr.Bridge和MIDAS设计软件。

5、本次设计不仅是对基本知识、基础理论、基本技能的运用，也是对网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质的综合的系统训练。在培养自己运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际问题能力的同时，我们还可以学到一些新的专业知识，有所创新，为今后的工作学习奠定扎实的基础，并积累一定得工作设计经验和掌握一个工程设计的全过程。这对于提高知识水平和工作的细心程度和工作态度，培养综合能力和养成吃苦耐劳的工作作风有很大的帮助。

五 .要求和数据

1、技术标准及要求

1)桥梁线型布置

平曲线极限最小半径：R=650m 平曲线一般最小半径：R=1000m

不设超高平曲线最小半径R=5500m

凸形竖曲线一般最小半径R=17000m

凸形竖曲线极限最小半径R=11000m

凹形竖曲线一般最小半径R=6000m

凹形竖曲线极限最小半径R=4000m

2）主要技术标准

设计荷载：公路-Ⅰ级；设计车速：100公里/小时；

道路标准轴载：Bzz=100;

桥梁单向标准宽度为16m，

桥上净空高度为5m

桥下净空高度为7m

设置单向三车道

纵坡：＜3%；横坡：2%；

主跨110m 边跨65m,65m 桥梁宽2*16

该桥拟建于桩号GK1 19.983～GK1 262.023；

3)桥跨结构

拟采用3跨预应力混凝土变截面连续箱梁；桥墩采用空心墩身，矩形整体式承台，承台顶面位于地面（或河底）一下10cm；基础采用灌注桩，桩基础按摩擦桩设计；

4)桥面铺装采用15cm的沥青混凝土；

5）温度影响

参照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

1.3参考文献

[1]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004

[2] JTG D60-2004.公路桥涵通用设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004

[3] JTG D63-2007.公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007

[4] JTG B01-2003.公路工程技术标准[S]. 北京：人民交通出版社，2004.2

[5] JTG F50-2011.公路桥涵施工技术规范[S]. 北京：人民交通出版社，2011

[6] JTJ004-89.公路工程抗震设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，1989

[7]CJJ37-90.城市道路设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1991.8

[8]JTG/T B02-01-2008.公路桥梁抗震设计细则[S]. 北京：人民交通出版社，2008.10

[9]袁伦一，鲍卫刚.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）条文应用算例[M]. 北京：人民交通出版社，2005.3

[10]范立础.桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，2001.11

[11]张树仁，黄侨等.结构设计原理（钢筋混凝土、预应力混凝土及圬工结构）[M]. 北京：人民交通出版社，2010.9

[12]刘效尧，徐岳等.公路桥涵设计手册梁桥[M]. 北京：人民交通出版社，2011.4

[13]姚玲森.桥梁工程（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2008

[14]马尔立.公路桥梁墩台设计与施工[M]. 北京：人民交通出版社，1999

[15]江祖铭，王崇礼等.公路桥涵设计手册墩台与基础[M]. 北京：人民交通出版社，2000

[16]刘效尧，赵立成等.公路桥涵设计手册梁桥（下册）[M]. 北京：人民交通出版社，2000.6

[17]陈忠延等.土木工程毕业设计指南桥梁工程分册[M]. 北京：中国水利水电出版社，2000

[18]邹毅松，王银辉。连续梁桥[M]. 北京：人民交通出版社，2009.4

2.1研究中遇到的重点难点

桥梁结构的设计主要包括上部结构和下部结构的设计，上部结构的设计主要是指桥垮结构的尺寸拟定和配筋设计。但是，在大学四年的学习过程当中，我们接触到的也只是桥梁结构最基本的方面，在实际操作过程当中还有很多方面是需要我们自己去学习的，当然这也会成为我们设计当中的一些难点，相信通过自学或者请教，我们必定会克服重重障碍的。在设计过程中我主要会遇到以下一些重点和难点：

1）活载内力计算：连续梁活载内力计算与简支梁基本相同，但是变截面连续梁桥的内力影响线与截面刚度有关，而且由于结构设计有关，手算较为繁琐，故多采用电算，有了截面内力，就可以按预应力混凝土结构的计算原理进行主梁各截面的配筋设计和验算了。

2）预应力混凝土连续梁的次内力：恒载和活载内力计算是桥梁结构分析的主要内容，除此之外由于是超静定结构，还需要结合具体情况，分析梁在荷载作用下的内力和变形，而对于混凝土连续梁桥需要计算预加力和混凝土徐变引起的内力。另外结构体系的转换也影响次内力的计算。

3）箱梁截面的受力特点和简化计算：由于《结构设计原理》当中涉及更多的是T型梁，所以箱梁的简化计算就变得尤为重要了，还要重点要关注几个重要截面的内力计算，例如支座处，L/4、变截面点以及跨中。

4）配筋估算：根据内力组合、截面形式、全预应力梁的特点以及《规范》要求推算出预应力筋的数量后，预应力钢筋的布置形式需要根据方程确定，而方程的推算则是难点之一，其次张拉控制应力的计算也是较为复杂，需根据张拉方法计算应力损失，而应力损失的计算则显得较为复杂，需要花一些力气。

5）基础的形式与构造：本课题拟用使用较为广泛的桩基础，需根据相关地质条件对群桩进行设计。

2.2拟采用的途径

1）细读任务书与图纸。做好毕业设计首先要抓住任务要点以及第一手的地质资料，因为这两样东西都是此次毕业设计的根本，设计本来就不是凭空捏造的，一定要做到合理、规范、安全和因地制宜，如果任务书与图纸阅读地不尽仔细，一来耽误进度，二来不能够满足桥梁的使用功能，所以认真阅读任务书，在图纸中搜寻重要的设计信息是本次毕业设计的开门大事。

2）翻阅资料与融汇贯通并重。要做好毕业设计就必须有扎实的专业基础，因此计划利用寒假和毕业设计正式开始前的时间去充分收集相关资料，广泛查阅中外文献，请教老师并与同学讨论，解决此次毕业设计过程中的大多数理论上的问题。主要内容有：学习和掌握预应力混凝土结构的受力特点，桥梁结构的一般设计过程和设计注意要点，回归课本。能熟练运用《结构设计原理》、《桥梁工程》以及《桥梁墩台与基础工程》等相关课程所教授的知识，并能熟悉新规范。

3）运用软件来减轻繁琐的工作量。毕业设计的目的并不是为了让学生做一些重复机械的劳动，而且大学培养学生的方向也是向着科技型人才出发的，所以熟练掌握专业软件的运用，学会建立模型，一来可以锻炼自己的能力，二来可以用来检验设计的合理性，三来还能为我们提供极大的便利。所以学习熟练专业软件例如迈达斯、AutoCAD的运用就变得十分关键，为毕业设计将会遇到的结构内力电算和出图打基础。

4）领悟力学原理。运用结构力学和材料力学来理解结构荷载作用下全预应力混凝土连续梁桥的内力的特征，能求解相应荷载下的结构内力。运用《结构设计原理》课程的知识可以进一步解决采用结构的内力近似计算法，求荷载组合下的内力。另外，《结构设计原理》也是我在设计全预应力混凝土连续梁桥的具体结构构件理论来源，截面选择，配筋计算，和最后的校验都是《结构设计原理》、《混凝土结构设计规范》知识运用的体现。

3.1课程设计安排及材料的使用

3.2材料的使用

1）混凝土

桥面铺装采用10cm C50混凝土 SBS改性沥青涂膜防水层

① 箱梁C50混凝土

② 墩身C40号混凝土

③ 支座垫石C30混凝土

④ 承台C30混凝土

⑤ 钻孔灌注C25水下混凝土

各类混凝土的技术标准均应满足《公路钢筋混凝土以及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62--2004）有关规定。

2)钢材

①低松弛高强度预应力钢绞线应符合GB/T52242003的规定；单根钢绞线直径15.24mm,钢绞线面积=139,钢绞线标准强度=1860MPa,弹性模量=1.95*MPa,

②普通钢筋采用符合GB1499.1-2008标准的HPB235光园钢筋和符合GB1499.2-2007标准的HRB335螺纹钢筋；

③凡钢筋直径大于12mm,均采用HRB335级热轧螺纹钢筋

④凡钢筋直径小于12mm，采用HPB235光圆钢筋，带肋钢筋焊接技术应符合《钢筋混凝土用焊接钢筋网》（YB/T076-1997）的规定；

3） 其他

① 锚具及管道成孔一箱梁纵向预应力钢束锚具采用预应力钢绞线群锚OVM型锚具以及其配套设备，管道成孔采用金属波纹管，有关设备与器具应符合国家标准《预应力筋用钱具、夹具和连接器》（GB/T14370-2000）的规定；

② 支座采用GPZ(Ⅱ)盆式支座，符合交通部行业标准JT391-1999的规定。

③ 伸缩缝应符合《公路桥梁伸缩缝装置》GQF-MZL行业标准，伸缩缝宽度为温度为20摄氏度时安装接缝。

指导老师的意见：

1对文献综述的评语：

2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导老师：

时间：

所在专业审查意见

负责人：

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