【正文】 ；3）結構的耐久性和耐火性較好，建成后維修費用較少；4）結構的整體性好，剛度較大，變性較?。?）可采用預制方式建造，將橋梁的構件標準化，進而實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；6）結構自重較大，自重耗掉大部分材料的強度，因而大大限制其跨越能力；7）預應力混凝土梁式橋可有效利用高強度材料，并明顯降低自重所占全部設計荷載的比重，既節(jié)省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力；8）預應力混凝土梁式橋所采用的預應力技術為橋梁裝配式結構提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預應力，使裝配式結構集成整體，進一步擴大了裝配式結構的應用范圍。 　　　　　　　　　　　　　　　圖2－2拱橋的靜力特點是，在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載q的作用下，簡直梁的跨中彎矩為qL2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設計得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結構，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端的強大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設置單向推力墩以承受不平衡的推力。由于場區(qū)所建位置地質情況是軟土地基，故不考慮此橋型?！　　　　　　　　　　　　　　D2－3軟土地基上建造拱橋，存在橋臺抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用大噸位預應力筋以承擔拱的水平推力；預應力筋的寄體是系梁，即加勁縱梁，從而以梁式橋為基體，按各種梁橋的彎矩包絡圖用拱來加強。這樣可以使橋梁結構輕型化，同時能提高這類橋梁的跨越能力。這類橋梁不僅技術經(jīng)濟指標先進、造價低廉，同時橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結構形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景觀。　　　　　　　　　　　　　　 圖2－4斜拉橋的特點是依靠固定與索塔的斜拉索支撐梁跨，梁是多跨彈性支撐梁，梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無關，而與拉索的間距有關。他們適用于大跨、特大跨度橋梁，現(xiàn)在還沒有其他類型的橋梁的跨度能超過他們。斜拉橋與懸索橋不同之處是，斜拉橋直接錨于主梁上，稱自錨體系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受壓，因此塔、梁均為壓彎構件。由于斜拉橋的主梁通過拉緊的斜索與塔直接相連，增加了主梁抗彎、抗扭剛度，在動力特性上一般遠勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它通過吊索吊住加勁梁，索兩端錨于地面，稱地錨體系。斜拉橋具有施工方便、橋型美觀、用料省、主梁高度小、梁底直線容易滿足通航和排洪要求、動力性能好的優(yōu)點，發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增大。但實際跨度不大，此橋型不予考慮。目前我國跨堤大橋及城市高架橋結構一般考慮簡支梁和連續(xù)梁結構形式。簡支梁受力明確，受無縫鋼軌因溫度變化產(chǎn)生的附加力、特殊力的影響小，設計施工易標準化、簡單化；但其梁高較大，景觀稍差，行車條件也不如連續(xù)梁。連續(xù)梁結構與同等跨度的簡支梁相比，可以降低梁高，節(jié)省工程數(shù)量，有利于爭取橋下凈空，并改善景觀；其結構剛度大，具有良好的動力特性以及減震降噪作用，使行車平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護工作也較少。從城市美學效果來看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線路流暢，將給城市爭色不少。但連續(xù)梁對基礎沉降要求嚴格，特別是由于聯(lián)長較大，橋上無縫鋼軌因溫度變化而產(chǎn)生的水平力很大，使得梁體與墩臺之間的受力十分復雜，加大了設計難度。考慮到該場區(qū)的地質條件，綜合考慮，采用連續(xù)梁結構作為跨越大堤區(qū)間的標準型式。連續(xù)梁橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過六跨。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎及支座構造，力學要求，美學要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，—，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對于采用現(xiàn)場澆筑的橋梁。但是若采用懸臂施工法，則不然。本設計跨度，主要根據(jù)設計任務書來確定，其跨度組合為：(75m+140m+75m)米。基本符合以上原理要求。梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、T型梁等可采用的梁型。連續(xù)單箱梁方案該方案結構整體性強，抗扭剛度大，適應性強。景觀效果好。該方案需采用就地澆筑，現(xiàn)場澆筑砼及張拉預應力工作量大，但可全線同步施工，施工期間工期不受控制,對橋下道路交通影響較其他方案稍大。簡支組合箱梁結構整體性強，抗扭剛度大，適應性強。雙箱梁預制吊裝，鋪預制板，重量輕。但從橋下看,景觀效果稍差。從預制廠到工地的運輸要求相對較低，運輸費用較低。但橋面板需現(xiàn)澆施工,增加現(xiàn)場作業(yè)量，工期也相應延長。但美觀較差，并且徐變變形大，對于無縫線路整體道床軌道結構形式來說，存在著后期維修養(yǎng)護工作量大的缺點。槽型梁為下承式結構，其主要優(yōu)點是造型輕巧美觀，線路建筑高度最低,且兩側的主梁可起到部分隔聲屏障的作用，但下承式混凝土結構受力不很合理，受拉區(qū)混凝土即車道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體多以受壓區(qū)(上翼緣)壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性能。同時，由于結構為開口截面，結構剛度及抗扭性較差，而且需要較大的技術儲備才能實現(xiàn)。T型梁結構受力明確，設計及施工經(jīng)驗成熟,跨越能力大,施工可采用預制吊裝的方法，施工進度較快。該方案建筑結構高度最高，由于梁底部呈網(wǎng)狀,景觀效果差。同時，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長，設計時其帽梁也須設計成預應力鋼筋混凝土帽梁，另外預制和吊裝的實施過程也存在著與其他預制梁同樣的問題。相比之下，箱型梁抗扭剛度大，整體受力和動力穩(wěn)定性能好，外觀簡潔，適應性強，在直線、曲線、折返線及過渡線等區(qū)間段均可采用，且施工技術成熟，造價適中。因此，結合工程特點和施工條件，選擇連續(xù)箱型梁。 主梁截面尺寸 從預應力混凝土連續(xù)梁的受力特點來分析，連續(xù)梁的立面應采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。但是，在采用頂推法、移動模架法、整孔架設法施工的橋梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。等高度梁的缺點是：在支點上不能利用增加梁高而只能增加預應力束筋用量來抵抗較大的負彎矩，材料用量多，但是其優(yōu)點是結構構造簡單、線形簡潔美觀、預制定型、施工方便。一般用于如下情況：（1） 橋梁為中等跨徑，以40—60米為主。采用等截面布置使橋梁構造簡單，施工迅速。由于跨徑不大，梁的各截面內(nèi)力差異不大，可采用構造措施予以調(diào)節(jié)。（2）等截面布置以等跨布置為宜，由于各種原因需要對個別跨徑改變跨長時，也以等截面為宜。（3） 采用有支架施工，逐跨架設施工、移動模架法和頂推法施工的連續(xù)梁橋較多采用等截面布置。雙層橋梁在無需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結構構造簡化。結合以上的敘述，所以本設計中采用中跨采用懸臂施工，邊跨采用滿堂支架施工方法。 梁式橋橫截面的設計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟用料等等因素都有關系。當橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預應力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預應力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視。總之，箱形截面是大、中跨預應力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是，由框架分析可知：兩者對頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負彎矩一般比單室式分別減少70%和50%。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應力和剪應力數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點；但是雙室式也存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設計是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截面形式為單箱單室。..3　梁高根據(jù)經(jīng)驗確定，預應力混凝土連續(xù)梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/15—1/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/40—1/50之間。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預應力鋼束用量。連續(xù)梁在支點和跨中的梁估算值：等高度梁： H=（～）l，常用H=（～）l變高度（曲線）梁：支點處：H=（～）l，跨中H=（～）l變高度（直線）梁：支點處：H=（～）l，跨中H=（～）l而此設計采用變高度的直線梁，支點處梁高為8米，跨中梁高為3米。 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力，一般來講：變截面的底版厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的1/101/12，跨中處底板一般為200250mm。底板厚最小應有120mm。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。本設計中采用雙面配筋，且底板由支點處以拋物線的形式向跨中變化。底板在支點處設計為實心箱型截面,。（1） 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應力和主拉應力。在預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設計經(jīng)驗為：①腹板內(nèi)無預應力筋時，采用200mm。②腹板內(nèi)有預應力筋管道時，采用250—300mm。③腹板內(nèi)有錨頭時，采用250—300mm。大跨度預應力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處交大的剪力，一般采用300—600mm，甚至可達到1m左右。本設計支座處腹板厚取80cm.，跨中腹板厚取60cm。（2） 梗腋 在頂板和腹板接頭處須設置梗腋。梗腋的形式一般為1：1：1：1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉剪應力和畸變應力。此外，梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應力的集中程度。本設計中，根據(jù)箱室的外形設置了寬250mm，長750m的梗腋（3）橫隔梁橫隔梁可以增強橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設置橫隔梁，甚至不設置中間橫隔梁而只在支座處設置支承橫隔梁。（4）本設計標準中支點橫截面及跨中橫截面示意圖如圖2－2－6所示：（單位為cm） 　　 圖25：中支點截面 　　　 圖26：跨中截面橋墩類型有重力式實體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和單薄壁橋墩。重力式實體橋墩主要依靠自身重力來平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定，適用于地基良好的橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，街面尺寸及體積較大，外形粗壯，很少應用于城市橋梁?？招臉蚨者m用于橋長而谷深的橋梁，這樣可減少很大的圬工。柱式橋墩是目前公路橋梁、橋寬較大的城市橋梁和立交橋及中小跨度鐵路旱橋中廣泛采用的橋墩形式。這種橋墩既可以減輕墩身重量、節(jié)省圬工材料，又比較美觀、結構輕巧，橋下通視情況良好。輕型橋墩適用于小跨度、低墩以及三孔以下（全橋長不大于20m）的公路橋梁。輕型橋墩可減少圬工材料，獲得較好的經(jīng)濟效益。在地質不良地段、路基穩(wěn)定不能保證時，不宜采用輕型橋墩。單薄壁墩適合于上部結構復雜，對下部結構要求較高，恒載較大的橋梁。由上面的解釋可知，單薄壁墩是最合適的墩型，與跨大堤橋的要求非常吻合。 圖2－7：橋墩立面 　　　 圖2－8：橋墩側面第三章 上部結構設計與模型建立（1）公路等級：雙向四車道一級公路（2）設計時速：120公里/小時（3）橋梁寬度：（4）（橋面）橫坡：%（5）橋涵設計汽車荷載（6）設計風速：（7）地震動峰值加速度：《公路工程技術標準》（JTG BO12003）《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D602004）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D622004）《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ02485）《公路圬工橋涵設計規(guī)范》（JTJ D612005）《公路工程抗震設計規(guī)范》（JTJ00489）《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 500072002）上述規(guī)范被列入《工程建設標準強制性條文》的條款在設計中均嚴格執(zhí)行!（1）混凝土 箱梁 C50混凝土 跨鐵路墩身 C40混凝土 承臺 C30混凝土 鉆孔灌注樁 C30混凝土（2）普通鋼筋采用R235，HRB335，HRB400級鋼筋和鋼筋焊網(wǎng)（3）預應力鋼筋 低松弛高強度預應力鋼絞線，單根鋼絞線直徑d=，鋼絞線面積，鋼絞線標準強度， 彈性模量。采用MIDAS/CIVIL進行上部結構計算1）恒載：一期恒載包括主梁，橫梁等自重，主梁自重按實際段面計，二期橫載包括橋面鋪裝，內(nèi)外側護欄等。