简支梁桥设计范例_毕业设计

鲁东大学本科毕业设计

1 设计依据

1.1 工程概述

该桥设计车速为80Km/h，桥位于直线段内，桥位起迄中心桩号为k0+100~k0+220。桥梁全长4×30m，上部结构为装配式预应力混凝土简支T型梁桥，下部结构为双柱式墩，桩基础，轻型薄壁桥台。本桥上部结构采用先预制后张拉的施工形式。

1.2 自然条件

（1）河流及水文情况

河床比降为+1.25％，设计洪水位为14m，桥下没有通航要求。 （2）当地建材情况

桥梁附近采石场有充足的碎石、块石可供，水泥与钢材可选择当地材料市场供应。 （3）气象情况

查阅当地气象资料。年极端最高气温44oC，年最低气温-12oC。 （4）地震情况 地震烈度为6级。

1.3 设计标准及规范

1.3.1 设计标准

桥型：双向整体式装配预应力混凝土简支T型梁桥

桥面宽度：全宽17.6m

桥面净宽：净—14+2×1.8m。 桥面纵坡：2.0% 桥面横坡：2.0%

车辆荷载等级：公路-Ⅰ级

1.3.2 设计规范

《公路工程抗震设计规范》（JTJ004---2005） 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041---2000） 《公路工程技术标准》（ JTG01---2003） 《公路桥涵通用规范》（JTG60---2004）

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62---2004）

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2 方案构思与设计

2.1 桥梁设计原则

（1）使用上的要求

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。桥型、跨度大小和桥下净空应满足泄洪、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）舒适与安全性的要求

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）经济上的要求

在设计中必须进行详细周密的技术经济比较，使得桥梁的总造价和材料等的消耗为最少。桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。并且桥梁的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应该充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短。能满足快速施工要求以达到缩短工期的桥梁设计，不仅能降低造价，而且提早通车在运输上将带来很大的经济效益。

（4）先进性上的要求

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）美观上的要求

一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的景观相协调。城市桥梁和游览地区的桥梁，可较多的考虑建筑艺术上的要求。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细部装饰。

2.2 桥型方案构思与总体设计

2.2.1 方案初选（拟定桥型图式）

根据桥梁设计原则，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期等多方面比选，初步确定梁桥、拱桥、刚架桥三种桥梁形式。3种方案的比较表暂列于后。

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方案一、预应力混凝土简支梁桥

图2.1 预应力混凝土简支梁桥（单位：cm）

方案二、上承式拱桥

图2.2 上承式拱桥（单位：cm）

方案三、刚架桥

图2.3 刚架桥(单位：cm)

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2.2.2 桥墩方案比选

桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。现选取前3种形式进行比较，以便选择一个较好的方案。

① 重力式实体桥墩

采用混凝土或石砌的实体结构施工简易，取材方便，节约钢材。但是墩身较为厚重，圬工量大，外形粗大笨重，减少桥下有效孔径，增大地基负荷；当桥墩较高，地基承载力较低时尤为不利。

② 空心桥墩

这种桥墩具有截面积小、截面模量大、自重轻、结构刚度和强度较好的特点，多用于高桥。但是薄壁空心桥墩施工较复杂，又费钢材。

③ 柱式桥墩 柱式桥墩的结构特点是由分离的两根或者多根立柱所组成，城市路桥的桥墩布置和形式好环，直接影响交通和美观，双柱式桥墩楣梁可以外露或出于美观需要而隐蔽于上部结构之内，造型美观，此地基采用钻空罐注桩，双柱式桥墩在强度和刚度上也满足要求。此外双柱式桥墩外形轻巧大方，圬工体积较少。所以采用双柱式桥墩。

三种桥型方案主要优缺点比较表 方案 比较项目 第一方案 预应力混凝土简支梁桥 (1)混凝土材料以砂、石为主，可方便取材，经济性较好； (2)结构的耐久性和耐火性较好，结构简单，第二方案 预应力混凝土刚构桥 (1)主梁的恒重和车辆第三方案 预应力混凝土刚构桥 (1)跨越能力较大； 荷载都是通过主梁与斜(2)能充分就地取材，与腿相交处的横隔板，再混凝土梁式桥相比，可经过斜腿传至地基上。以节省大量的钢材和水这样的单隔板或承三角泥； 建成后维修费用较少； 形的隔板将使此处梁截(3)耐久性能好，维修，外形美观，(3)结构的整体性能好，面产生较大的负弯矩峰养护费用少，主要特征 刚度较大，变形较小； 值，使得通过此截面的构造较简单； (4)结构自重较大，自重预应力钢筋十分密集，(4)自重较大，相应的水耗掉很大部分材料的强度，因而大大限制桥梁跨越能力； (5)预应力混凝土梁式桥可有效利用高强钢筋与高强混凝土，并明显降低自重所占全部设计4

在构造布置上比较杂。 平推力也较大，增加了(2)预应力、徐变、收缩、下部结构的工程量，当温度变化以及基础变位采用无铰拱时，对地基等因素都会使斜腿刚架要求高； (5)上承式拱桥的建筑桥产生次内力，受力分高度较高使桥面标高提析上也相对较复杂。 高，使两岸接线长度增(3) 该方案的斜腿使施长。