桥梁工程毕业设计（论文）-40+64+40米有砟轨道预应力混凝土连续梁桥设计.doc

全套图纸加153893706华东交通大学毕业设计（论文）任务书姓名XXX学号20100110011007毕业届别2014届专业桥梁工程毕业设（论文）题目40+64+40米有砟轨道预应力混凝土连续梁桥设计指导教师XXX学 历博士职称副教授具体要求：（一） 主要技术指标1、线路等级：一级铁路干线；2、孔跨布置：40+64+40m，主跨长64米，边跨长40米；3、设计荷载：中活载；4、桥面坡度：桥面纵坡，单向0.0%；5、桥面净宽：12米；6、桥面铺装：车行道铺12cm厚C50防水混凝土；7、桥轴平面线型：直线；8、地震设防烈度：6度；9、通航等级：无；10、施工方法：悬臂施工方法（二） 设计方案评选各评比方案均要求画一张布置图，包括立面布置图、平面布置图和典型横截面布置图。图面要严格服从三视图的制图要求。立面图和平面图要按同一比例，横截面图可以放大比例。横截面上要求标明总宽度、行车道、人行道、分隔带宽度、桥面横坡、主要外形尺寸、盖梁、桥墩、承台和基础的外形尺寸。各方案应从安全、功能、经济、养护和维修等方面进行考虑。进度安排：周次工作内容安排1-3熟悉毕业设计任务书、学习设计相关知识4-5方案拟定及桥梁总体布置6方案评选及其完善7上部结构设计、内力计算8-10上部结构配筋和验算11-12下部结构尺寸拟定，结构计算，配筋和验算13开始整理论文、图纸绘制工作14继续论文整理、图纸绘制工作15提交计算书和图纸的初稿16准备毕业答辩指导教师意见：指导教师签字： 年 月 日教研室意见： 教研室主任签字： 年 月 日题目发出日期2014/2/24设计（论文）起止时间2014/2/24-2014/6/15附注：华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书课题名称40+64+40米有砟轨道预应力混凝土连续梁桥设计课题来源工程实际理论研究AY导 师XXX学生姓名XXX学 号20100110011007专 业桥梁工程开题内容：这次毕业设计的桥型采用预应力混凝土连续梁桥，其主跨为64米，边跨为40米， 对称布置，主梁为单箱单室的箱型截面。经过二种桥型的比选，根据经济、适用、安全、美观的原则最终选定桥型为主跨64米的预应力混凝土连续梁桥。该桥型结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变性较小，受力明确，理论计算较简单。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；结构的整体性好，刚度较大，变性较小；可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；预应力混凝土梁式桥可有效利用材料的强度，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力。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斜弯桥；箱梁同T形梁相比徐变变形也较小。连续箱梁桥的施工方法也有很多种，实际工程中要因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等要求综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制拼装、悬臂浇筑、顶推、移动滑模等施工方法。课题研究的方法及预期目的：此次的桥梁设计采用桥梁博士3.0软件进行设计，本次设计完成了对桥梁的桥型与尺寸设计，钢筋的配置、调束与张拉，悬臂浇筑的浇筑次序，桥梁的检算等内容。对预应力混凝土连续箱型桥梁的优缺点及设计、施工方面的问题有了更深入的了解，同时也提高了对有限元软件桥梁博士3.0和AUTOCAD2008绘图软件的使用技能。 指导教师签名： 年 月 日华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(1)姓名XXX学号20100110011007专业桥梁工程毕业设计(论文)题目40+64+40米有砟轨道预应力混凝土连续梁桥设计指导教师评语：得分指导教师签字：年 月 日评阅人评语：得分评阅人签字：年 月 日等级华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(2)姓名XXX学号20100110011007专业桥梁工程毕业设计(论文)题目40+64+40米有砟轨道预应力混凝土连续梁桥设计答辩小组评语：等级 组长签字：年 月 日答辩委员会意见： 等级 答辩委员会主任签字：年 月 日（学院公章）注：答辩小组根据评阅人的评阅签署意见、初步评定成绩，交答辩委员会审定，盖学院公章。“等级”用优、良、中、及、不及五级制（可按学院制定的毕业设计(论文)成绩评定办法评定最后成绩）华东交通大学毕业设计（论文）答辩记录姓名XXX学号20100110011007答辩时间2014.6.11答辩组成员：答辩记录： 记录人：_ 组长：_ _年_月_日全套图纸加153893706预应力混凝土连续梁桥设计摘要预应力混凝土连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型,它不仅具有可靠的强度、刚度及抗裂性,而且具有养护工作量少，变形较小、伸缩缝少, 抗震能力强等特点。另外，它还有设计和施工经验成熟的优点。混凝土材料以圬工材料为主，可就地取材，成本低；结构形式灵活，可模性好，可以根据使用情况浇铸成各种形状的结构；结构耐久性、耐火性也较好。另外，预应力混凝土结构可有效利用材料强度，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大跨越能力，又提高了结构的抗裂、抗疲劳能力。根据安全、经济、适用、美观的原则，经综合比较后决定选用预应力混凝土连续梁桥为设计桥型。设计一座梁桥要从桥跨布设、尺寸拟定、钢束布置和施工方法等方面来考虑。在全桥设计过程中，首先确定主梁构造和细部尺寸，它要与桥梁的相关规定和施工向一致，考虑到箱梁有较大的抗弯刚度和抗扭刚度，可以放在独柱支墩上。而且变高度箱型梁与其内力变化相适应，因此在桥梁设计中常采用变高度箱梁。另外，在设计中利用桥梁博士软件分析结构内力。用于计算的内力组合结果也由桥梁博士软件计算而得，从而估算出预应力筋数目，然后布置预应力钢束，最后进行承载能力等各项验算。连续梁桥的施工方法很多，本设计根据安全经济、工期等因素综合考虑后选用技术较为成熟的悬臂施工方法。 关键词：预应力；连续梁桥；悬臂施工 IAbstactThe design of prestressed concrete continuous girder bridgeAbstractPrestressed concrete continuous girder bridge is a kind of bridge type used widely on the project. It not only has a reliable strength, stiffness and cracking resistance, but also has the characteristics of smooth journey comfortable, small amount of maintenance engineering, small deformation, less expansion joints, stronger aseismic capability. In addition to it has the advantages of mature design and construction experience.Concrete material is given priority to with masonry material, can use local materials, low cost;The flexible structure, mould can be good, can according to the using situation cast into various shapes of the structure;There is a better structure durability, fire resistance.In addition, the prestressed concrete structure can be effective use of material strength, and a significant decrease in the proportion of all the design load weight, and can save materials, increase the span ability, and enhances the crack resistance, fatigue resistance of structures.Based on the principle of safe, economic, applicable, beautiful, decided to choose after comprehensive comparison of prestressed concrete continuous girder bridge for bridge design.To design a bridge from the layout, size and formulate, steel beam arrangement of bridge spans and construction methods, etc to consider.In bridge design process, first determine the main girder structure and the detail size, it should be and Bridges and construction to the relevant provisions of the agreement, given the box girder with larger bending stiffness and torsional stiffness, can be put on the single column piers.And variable height box beam and adapt to changing internal force, so the variable height of box girder in bridge design.In addition, in using Dr Bridge software in the design of structural internal force analysis.Used to calculate the internal force of combination results by Dr Bridge calculation and software, so as to estimate the number of prestressed tendons, then the arrangement of prestressed steel beam, the final calculation for bearing capacity etc.Continuous girder bridge construction method are many, this design according to the safety and economy, the construction period after comprehensive considering factors such as the selection technology is relatively mature cantilever construction method.Keywords: Prestressed concrete ; ccontinuous girder bridge ; cantilever construction II全套图纸加153893706目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1预应力混凝土连续梁桥概述11.2 毕业设计的目的与意义3第二章：桥型方案比选42.1 方案比选的意义及任务42.2 桥梁方案比选的宗旨和标准42.2.1 比选的宗旨42.2.2 比选的标准52.3 几种常见桥型的特点52.4桥型方案比选62.5 桥型方案的综合比较及确定9第三章 桥面板的计算113.1 截面形式及其尺寸拟定113.1.1 横截面形式和尺寸拟定113.1.2 纵截面形式和尺寸拟定133.2 桥面板内力计算143.2.1 桥面板简支部分内力计算143.2.2、桥面板悬臂部分内力计算223.3 横截面配筋设计与承载力验算263.3.1支点处截面配筋263.3.2 跨中处截面配筋273.3.3 支点处截面验算283.3.4 跨中处截面验算283.3.5 混凝土最大拉应力和剪应力检算293.3.6 悬臂板的检算303.3.7 桥面板挠度的检算303.3.8 裂缝宽度的检算31第四章 桥梁有限元建模334.1 划分单元并建立模型334.2 设计荷载及荷载组合344.2.1.设计荷载344.2.2 内力计算364.2.3 荷载组合及验算364.3预应力体系374.3.1、材料及其基本参数374.3.2 预应力束的估计384.3.3 承载能力极限状态截面配筋面积估算384.3.4 预应力钢筋面积验算394.4 施工阶段的划分414.5 桥梁施工过程模拟43第五章 主梁各项力学验算465.1 荷载组合下应力检算465.1.1 基本理论465.1.2 正应力验算465.1.3 剪应力验算565.1.4 主应力检算605.2运营荷载作用下结构抗裂性检算655.3预应力钢筋特征及检算705.4强度检算725.4.1 弯矩强度检算725.4.2轴力强度检算82第六章 下部结构计算926.1 墩台设计926.1.1 支座设计926.1.2 荷载计算926.1.3 墩台验算936.2 承台和桩的设计996.2.1 承台设计996.2.2 桩长估算996.3 桩身内力计算1016.3.1 桩顶作用力计算1016.3.2 桩身局部作用力计算1046.4 桩身截面配筋及其检算1056.4.1 桩身配筋计算1056.4.2 箍筋配置1066.5 群桩基础竖向承载力的验算106结论108参考文献109致谢1103全套图纸加153893706第一章 绪论1.1预应力混凝土连续梁桥概述预应力混凝土连续梁桥以结构受力明确、变形量小、伸缩缝个数少、结构造型简单、维修和养护方便、良好的抗震性能而成为最具有竞争力的主要桥型之一。普通钢筋混凝土结构在施工和使用上都有一系列优点，良好的结构耐久性、制造技术和工艺简单方便、就地取材经济方便等，至今基础工程建设中仍然具有重要的建筑地位。但是它也有其固有的不足和缺点，比如，容易出现裂缝致使在桥梁设计中难以有效地利用圬工材料的抗压性能和钢筋的抗拉性能。而且较大的结构自重会引起很大的自重内力，致使桥梁的跨越能力大大降低。为了解决普通钢筋混凝土结构自身的缺点和不足，并尝试着改善和优化桥梁结构的建造材料，于是随着设计理念的不断创新和桥梁施工技术的日新月异，施工模具机械的改进、创新和提高，预应力混凝土结构应运而生，并迅速发展成为桥梁结构建设中最首选的结构形式。预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构大相径庭，它是在结构承担荷载以前预先对混凝土施加一定的预压力。以使在施工阶段和使用阶段产生的横载及活载由预应力和混凝土所形成的整体结构来承担，以此来抵抗外荷载作用下混凝土截面所形成的主拉应力。使混凝土截面在施工和使用的整个工作过程中自始至终都处于受压的工作状态，或者保证混凝土的最大结构拉应力小于它的容许应力值，从理论上来说这样就不会产生拉应力了，裂缝问题自然也就得到了解决。预应力混凝土在19世纪40年代左右开始发展。随着新型材料的不断革新、结构形式的改进和创新以及施工技术工艺的提高和发展， 大概到了60年代的时候预应力混凝土桥梁跨径就冲破了100米。跨径超过一定的范围时预应力结构并不一定比其它结构性能优越，但是，实际工程建设中，跨径小于100米时，预应力混凝土桥梁具有很大的竞争力，甚至有时成为首先桥型。我国预应力混凝土结构起步比发达国家完了许多，不过改革开放以来得到了飞速的发展，同时也取得了一些举世瞩目的成就现在。经过多年的不懈努力和创新发展，现在我们已经掌握了简支梁、T型钢构、钢管混凝土、悬索桥（吊桥）、连续梁、桁架拱、系杆拱、桁架梁以及斜拉桥等预应力混凝土结构体系的设计理论和程序，与此同时，我们也积累了相关桥梁形式的建设方法和施工工艺。虽然预应力混凝土桥梁的发展时间较短。但是，在以后的桥梁设计和建造中，随着预应力基础理论的日臻完善和施工方法、施工工艺不断成熟，预应力混凝土结构的使用将越来越收到青睐。连续梁结构与其他形式的桥梁结构相比有它自身的一些优势。首先，在自重、收缩、徐变等恒载作用下，连续梁支点处会产生负弯矩，因为负弯矩具有卸载的作用，跨中的正弯矩会明显减小，比同跨简支梁减小很多；其次，在汽车荷载、行人荷载、风荷载等活载作用下，由于连续梁的主梁可以多次连续的产生支点负弯矩，在整个活载作用过程中都会对桥跨结构中的正弯矩产生卸载作用，因此其跨中弯矩会比相同跨径的悬臂梁结构产生的弯矩小，而且连续梁的弯矩分布情况也优于悬臂梁结构所形成的弯矩分布。尽管连续梁有不少优点，可是在刚刚起步的时候连续梁并非是预应力结构中的优胜桥梁形式。这是因为那是的建造方法还比较单一，桥梁建设中主要采用满堂支架就地浇筑或者预制拼装，如果选用这种方法来进行连续梁桥的建设和施工的话就会比较费工费时，自然也会增加建设成本，降低经济效益。但是，后来随着施工工艺的不断发展和施工技术的日臻成熟和完善，尤其是在悬臂施工方法引进以后，连续梁在预应力混凝土建设中才获得了较快的发展。在上世纪60年代初期，中等跨度的预应力混凝土连续梁结构中，采用了较为先进的逐跨（逐孔）施工法和顶推施工方法；而在中等以上跨径的连续梁建设中则较多的采用不断发展和完善的悬臂施工方法。悬臂施工方法的发展和使用使连续梁结构在预应力混凝土工程建设中再次赢得了竞争力，而成为预应力混凝土结构建设中的佼佼者，并在中等跨径桥梁建设中取得了主要的建设地位。不管是建设城市高架桥梁、铁路桥梁、深山峡谷的高架栈桥，还是建造跨越江河湖泊的大中小桥，预应力混凝土连续梁都能显示其自身的优势而成为首先方案。总而言之，连续梁结构体系正逐步成为预应力混凝土梁桥的重要桥型。但是，随着桥梁跨度的不断增加，连续梁桥就需要设计很大的支座，这就给巨型支座的制造、设计以及使用过程中维修和更换带来了很大的困难；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。T型刚构综合了连续梁和T型梁的两种体系的优点，而成为未来发展的重要方向。而且，随着连续梁结构的创新和发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内发展形成了许多不同结构形式，不管是在桥跨布置、梁、墩截面形式还是在结构类型上都取得了较大改善。在城市桥梁建设中，为节省土地资源，充分利用上部空间并改善车道行驶状况，目前已经建造了很多双层分道行驶的桥面形式。虽然我们的连续梁结构取得了较快发展和卓越成就，不过，在一定时期内赶超国际桥梁发展的前进步伐，我们还需要解决着以下几个难题：（1）锚固张拉体系要向大吨位发展，因为较多的预应力钢束必然要增大梁体截面尺寸，不然保护层厚度就得不到保证。而且，稠密的预应力管道与普通钢筋迭置在一起致使混凝土过早的开裂，降低结构的耐久性。（2）在连续梁的设计中尽可能的采用墩梁固结T型刚构体系，尽量避免使用维修、养护和更换困难的大型支座。（3）设计悬臂较长的单箱截面以更好的利用预应力钢筋的优点。这样不仅可以节省建造材料，减小结构自重，而且可以利用技术成熟的悬臂施工工艺来缩短施工周期，提高经济效益。1.2 毕业设计的目的与意义毕业设计是大学教育的最后一课，也是大学生大学生涯及其重要的一部分。它也是培育集建设、管理和服于一体的高素质、高科技应用型人才最为重要的一个环节。通过毕业设计不仅可以让学生重拾、温故和汇总大学所学各课基础知识和专业课知识，而且可以很好的培养和锻炼大学生综合运用各课知识、软件使用、查阅资料的能力。毕业设计具有很重要的意义。通过对某一课题的研究并结合任务书及业内有关设计经验和设计规范，学生在老师的指导下独立的完成一个专业课题的设计计算工作，不仅可以有效的提高学生独立分析问题的能力，还可以提高毕业生客观面对问题和解决问题的能力以及实践动手的技能，为将来走向工作岗位打下良好的基础。通过完成某一课题，在进一步提高学生分析问题和处理实际问题的能力的同时，也使毕业生在设计计算过程中掌握基本的设计方法和技能，进而培养和锻炼了毕业生今后从事专业相关工作所必需的基本训练和从事一般科学研究工作的能力。而且 ，也能系统的培养学生刻苦专研、勇于创新和实践的精神。第二章：桥型方案比选2.1 方案比选的意义及任务 伴随着桥梁理论的日益发展和成熟，在桥梁设计规划和施工中都要求要逐步提高桥梁的安全性、适用性、舒适性并且还要不断提高桥梁的建设技术指标，降低设计、规划、建设、保养和维护的费用。而且，随着人们物质文化生活水平的不断提高，这就对桥梁美学提出了更高的要求，尤其是要注重城市桥梁美学的建设。总之，现代桥梁的建设不仅设计施工等技术上提出高标准、高要求，而且在使用的舒适性、美观、大方等方面提出了较高的要求。正是因为种种要求，对于给定的桥址、桥位以及桥梁其他建桥资料和条件的桥梁，我们往往要依据侧重点的差异而做出符合基本要求的多种不同的方案设计，必须经过技术、安全、经济等因素的综合比较才能确定比较切实可行而又科学完美的设计规划。 桥型方案比选是桥梁设计工作的第一步，在整个桥梁设计中也是极其重要的一步，方案比选对桥梁后续的设计工作起着决定性的作用。安全性、经济性、使用性与美观性在桥型方案评选中具有重要地位，是桥型方案评选时重点把握的是四项主要因素和标准。在这四项指标中又以安全性和经济性最为突出和重要。以前的桥梁设计工作可能有时候对桥梁的功能性不够重视，不过由于现在各种交通和道路的发展变化，就必须要重视桥下净空高度和行车舒适性等要求的不断提升。有时桥梁的美观性，要根据设计施工建设的经济性和安全性而定，而不能抛弃安全、经济的指标一味地追求外观的壮丽。于是，依据地形地貌、水文地质和流水特征等条件，以安全的结构、领先的技术、舒适的功能、合理的经济为原则，甄选合理的桥型设计方案具有十分重大的意义。 桥型方案比选主要有以下三项任务： （1）拟定桥梁图式； （2）编制桥型方案； （3）桥梁施工工艺和安全经济的综合比较以及最优方案的拟定。2.2 桥梁方案比选的宗旨和标准2.2.1 比选的宗旨（1）符合桥梁设计的基本目标：安全、适用、经济、美观；（2）考虑城市桥梁未来的发展规划，要预留一定的发展空间以满足建桥后桥梁使用期限内的交通发展规模，并考虑当地交通快速发展的要求，对桥梁分孔、分跨、分车道布置；（3）桥梁设计方案在满足合理的结构受力，施工工艺简单方便，安全经济的同时应力求结构形式新颖多元化，尽量采用新式桥梁，避免桥梁形式的单一化而显得机械呆板。应尽量满足桥梁美学的要求，以达到与现代建筑和周围环境相协调相适应的和谐统一的效果。2.2.2 比选的标准在保证桥式方案安全、可行的条件下，方案的比选需从功能、经济、美观等多方面综合进行比较。其中以安全和经济为重，至于桥梁的美观性，有时要根据设计施工建设的经济性和安全性而定，而不可凌驾于安全性和经济性的指标之上。另外，还要考虑当地的地质水文状况、设计的可行性、施工工艺的复杂程度、施工周期的长短等因素和条件。2.3 几种常见桥型的特点（1）梁桥静定的梁式桥梁结构体系在竖向荷载的作用下，一般其支座反力只会产生竖向的力，而水平方向不会产生水平的推力，所以梁式桥的理论计算较其他桥型简单，而且它的受力也比较明确。而预应力混凝土梁式桥又克服了普通混凝土桥梁的许多不足，充分利用了混凝土的抗压极限强度和预应力钢绞线的较高的抗拉极限强度，它具有很多优点。例如，混凝土材料以砂、石等圬工材料为主，一般情况可以就地取材，建造成本较低；结构形式比较灵活，可模性好，可以按照使用时的需求浇铸成所需要的形状和结构；明确的结构受力可以提高桥梁的耐久性；圬工材料具有良好的耐火性能。结构的刚度较大可以较好的保证结构的整体稳定性；因此，桥梁建成后的养护和维修费用相对也较低。另外，梁桥也可以较方便的采用预制方式建造，对某些构件标准化规定，因而实现施工建设的工业化标准化生产建设；（2）拱桥拱桥的有特殊的受力特点，在垂直荷载作用下，拱的两端除了有竖向反力外，还会产生水平反力。正是因为有水平反力的作用，使拱的跨中弯矩减少很多。如果拱桥的拱轴线设计得比较合理的话，拱桥将主要承受正压力，它所承受的弯矩和剪力都将非常小，因此拱桥的跨越能力可以得到大大的提升。但是，石拱桥对所用块石的要求较高，而且块石的开采和加工制造以及石块的砌筑也都非常费时费工，施工过程不确定因素较多，现在已经基本停用。另外，水平推力如果主要以墩台来承受的拱桥，就必须要求墩台和地基具有较大的承载能力，所以建造推力拱桥必须要有良好的地基才可以。（3）斜拉桥斜拉桥是依靠梁、塔、索作为基本构件而形成的组合结构，刚强度的斜拉索使得主梁可以弹性支撑在斜拉索上面，然后将主梁的荷载传到塔柱上面，之后在经过塔柱的基础传到地基上。斜拉桥的主梁弯矩和它的跨度关系不大，而主要受拉索间距的影响。因此斜拉桥比较适用于较大跨或者特大跨度桥梁。斜拉桥具有较多优点，例如施工较方便、桥型优美、所用材料少、主梁的高度较小、便于通航和排洪、动力性能好等。综合考虑以上各桥型的特点、适用范围等，并结合本桥桥址所在处的地质资料实际情况，初步拟定以下桥型方案（1）下承式系杆拱桥桥型方案（2）预应力混凝土连续梁桥桥型方案。2.4桥型方案比选(一) 桥型方案一：下承式系杆拱桥桥型方案(1)总体布置：主桥跨径72m。系。拱桥平立面图如下：图2-4-1 系杆拱平立面图（单位：mm）图2-4-2 （单位：mm）本桥型设计方案采用“先梁后拱”的施工方法。也就是要先利用满堂支架法浇筑混凝土的梁体；然后再在桥面进行支架的架设、拱肋的拼装；之后进行主梁纵向钢索的张拉；向拱肋上下管以及腹腔内泵送混凝土；根据一定的次序张拉吊杆，调制吊杆的内力；最后进行桥面系的铺装以及灯光等附属设施的安装。（二） 桥型方案二：预应力混凝土连续梁桥桥型方案 图2-4-3 连续梁桥平立面图（单位：mm） 图2-4-4 方案比选之连续梁桥横断面图和桥面布置图（单位：mm）1. 桥型总体布置：设计时考虑到桥下船只的通航标准和流水、流冰等漂流物的要求，因此桥梁跨径拟定为40+64+40的预应力混凝土变截面连续梁桥，全桥长144米，中跨与边跨之比为1:0.625。2. 结构构造及基本尺寸拟定：缘 40cm、65cm，处的605cm，渐变至跨中的40cm， 48cm、60cm、80cm。其截面尺寸如上图所示。3. 施工方案的拟定：本桥上部结构采用悬臂浇筑法施工，挂篮采用三角形挂篮，由施工方设计，再在现场进行拼装，挂篮在使用前都必须进行预压。采用T构单悬臂连续法，从每个墩同时向两边对称施工，最后在边跨和中跨合拢。2.5 桥型方案的综合比较及确定桥型方案的选择应从多方面进行考虑，在保证桥式方案安全、可行的条件下，方案的比选需从功能、经济、美观等方面综合进行比较。以上二种桥型的综合比较情况见下表2-1。表2-1 桥型方案综合比选比较项目方案一方案二桥型结构特点属于超静定体系，可以充分发挥圬工材料的抗压能力，具有较高的承载能力，但是成桥后的养护维修比较困难复杂，而且稳定性也较差预应力混凝土连续梁桥在竖向力的作用下，在支座处只有竖直方向的反力，不会产生水平方向的推力。结构受力明确，伸缩缝设置较少，结构具有较大的刚度，因此它的变性较小，整体性和稳定性较好，理论设计和计算经验也相对较为丰富。施工难度施工经验一般，对拱桥的施工精度要求高，需要搭建多个临时设施，施工难度大施工场地与设备需求少，悬臂浇筑法，其设计和施工的方法日臻完善和成熟施工速度较慢较快经济性钢材用量多，混凝土用量少，总体费用高混凝土用量较多，钢材用量较少，总体费用一般维修费用拱肋、吊杆需要定期养护，费用较高需要的维护工作量少，维修材料价格低，总得维修费用少抗震性能较好一般景观效果较好一般综合各方面因素的考虑，方案二虽然混凝土等圬工材料用量比较多，不过所耗费的钢材比较少，建设费用相对较经济，设计丰富和施工技术工艺也逐步发展成熟，另外，从后期的养护和维修方面来考虑也明显优于方案一。而且在施工方法上采用双悬臂挂篮同时同步施工，施工质量和进度都能得到较好的保证。对于下承式系杆拱桥的结构形式，虽然其构造比较美观，跨越能力也比较大，不过其总体设计和施工工艺以及后期的养护维修等都较复杂困难。比较费时费工，技术难度较高。鉴于以上因素，综合对比和研究，最终确定选用预应力混凝土连续梁桥方案作为本设计的方案。第三章 桥面板的计算根据铁路桥涵基本规范要求，在截面计算时，要单独对桥面板进行内力计算，然后根据计算所得的内力进行配筋，校核截面的强度、刚度及稳定性。在本次桥梁设计中桥面板为四周自由支承的板，桥面板的长边长度与短边长度的比大于2。所以，在计算时，应以短边为跨度按单向板进行内力计算，而长边方向不需要计算。配筋时，短跨方向要配置主筋承受主力，而长跨方向配置一些分布钢筋即可。3.1 截面形式及其尺寸拟定 3.1.1 横截面形式和尺寸拟定（一）截面形式的拟定由于箱型截面有许多优势，在现代桥梁建设的主梁截面选择中越来越具有重要的地位，本桥主梁截面形式采用箱型截面，箱梁设计成单箱单室、变高度、变截面形式。其有如下特点：（1） 箱型截面整体性好，其截面刚度较大（2） 箱梁的底板和顶板可以提供较大的横截面积来布置预应力管道和预应力筋，可以更好地抵抗主梁的正、负弯矩（3）箱梁具有较大的抗扭刚度，整体稳定性强，变化的截面高度可以较好的适应并吻合主梁内力的变化，不仅减小了工程量，降低了结构自重，而且还增加了桥梁的整体美感。在确定主梁截面形式和梁高的同时，还要确定截面的底板、顶板、腹板的厚度以及梗腋和承托的尺寸。构件的弯曲、扭曲剪应力所引起的主拉应力主要由腹板来承担。考虑到剪力的变化，墩顶区域的剪应力一般较大，其相应部位的腹板厚度就要增大，跨中部位的剪应力比墩部小，因此其相应厚度在设计时可以适当减小。除此以外还要考虑结构构造的要求，腹板的厚度还需要满足预应力管道和预应力钢束的布置以及普通钢筋的排布、混凝土的浇筑振捣等要求；底板的厚度从跨中逐渐加厚至墩顶部位，以抵抗主梁下缘不断增大的拉应力。因为如果墩顶部位的底板厚度太小，过大的压应力就会引起超限的收缩徐变，这会导致跨中部位梁体向下产生较大的挠度变形而一些结构的使用功能和结构的耐久性。另外，在腹板和顶板厚度的选择上还有考虑控制结构开裂和布置合理的防止开裂钢筋的需要。其截面尺寸如下图3-1：图3-1-1：主梁横截面图（单位mm）（二）截面尺寸的拟定主梁上面防护墙内侧净宽9.2米，桥上人行道栏杆内侧净宽11.6米，桥梁宽12.0米。主梁的顶面宽度设计为12.0米，其底面宽度设计为6.7米。除了墩顶附近，顶板的厚度设计为40厘米，而底板的厚度从40厘米逐渐增大到80厘米，对应的腹板的厚度也由48厘米渐变至80厘米，其间按照线性变化。全联在两端及中部支点处、跨中部位各设置一个横隔板，全联一共设置5个横隔板。每个横隔板的中间都设置了供检修人员检查维修的孔洞。为了减小转角处集中的结构应力，箱梁的腹板和顶板相连接的地方设计了9030厘米的承托，以优化应力的分布。3.1.2 纵截面形式和尺寸拟定图3-1-2 纵向截面图（单位mm）（一） 截面形式：梁的顶板设计为相等的高度，主梁的底面设计成曲线的形式。结合各个截面上缘和下缘的受力特点以及预应力筋管道的布置等因素，本设计底面曲线形式拟采用二次抛物线的变化形式。变截面梁有如下优点：（1） 混凝土连续梁的恒载内力比较大，采用变化的主梁截面形式就可以明显的降低跨中部位产生的横载弯矩；（2） 变高度梁和主梁的内力分布规律相吻合，有效增加了跨中桥下的通航净空；（3） 变高度梁符合桥梁美学的追求，比较有韵律感和美感。综上考虑，本设计纵向采用二次抛物线变高度截面形式。（二）尺寸拟定：桥跨两端分别设计16米长的引桥，此部分采用满堂支架就地浇筑，所以桥梁的总长度为176米，设计成40+64+40米的一联三跨的连续梁结构。各个支点处的主梁高度设计为6500毫米，中跨部分10000毫米的直线段和边跨13750毫米的直线段主梁高度设计为3050毫米，边支座中心线至梁端0.75m。3.2 桥面板内力计算按照铁路桥涵设计基本规范的规定，桥面板的内力计算项目，应该包括主梁自重、恒载、二期横载以及行车、行人、制动力、摇摆力等活载产生的内力。其中，活载根据规范中要求的“中-活载”的大小进行内力的计算和设计，其计算示意图如3-2所示：图3-1-3 “中-活载”图示（单位:m） 另外由于列车在行驶时可能出现脱轨的现象，需计算列车脱轨时的偏心荷载，最后根据铁路桥涵设计基本规范对荷载进行组合。3.2.1 桥面板简支部分内力计算（一） 恒载内力计算本设计中：箱梁的顶板厚度为40cm，取容重为1=25 KN/m3 ； 桥面铺装层采用12cm厚C50防水混凝土，取容重为2=23 KN/m3 ； 道咋层铺50cm厚碎石道咋，取容重为3=21 KN/m3 ； 枕木采用标准尺寸（2602202600mm）的枕木，取容重为4=25 KN/m3 ；(1) 恒载集度计算：（按每延米板条进行计算） 将承托面积均分到桥面板上，则换算厚度有： t=40+(0.590302)/670=44.03cm；主梁自重集度： g1=0.443125=11.008 KN/m ； 二期横载集度：g2 =165/12 =13.75 KN/m作用在桥面板的总恒载集度为：（2）恒载内力计算：（按每延米板条进行计算）根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计，一般板的计算可按简支板进行计算，板的计算跨度为两支承中心间的距离，对于箱型梁截面，可按被支承在主梁腹板中心线下缘的箱型框架进行计算。根据桥规有，梁腹板间的板，其计算跨径按下列规定采用 计算弯矩时： 计算剪力时：式中： 板的计算跨径； 板的净跨径； 板的厚度； 腹板的厚度； 故，取=6.18m；本设计中分别计算支点截面的弯矩和剪力，跨中截面的弯矩和剪力，根据规范，在计算弯矩时：支点弯矩 跨中弯矩 式中： M为板的计算弯矩； M0为按简支板计算的跨中最大弯矩；在计算剪力时： 式中： V为板的计算剪力； V0为按简支板计算的支点最大剪力； 弯矩： M0= 剪力： （二） 活载内力计算（1） 中活载作用下内力计算 荷载集度按照铁路桥涵设计基本规范的要求，铁路列车竖向静活载要按 “中活载”的要求进行计算。其中，集中力荷载按照特种荷载计算，特种活载的轴重 PK =250 KN,通过枕木、道咋、桥面铺装层沿45。方向扩散到桥面上，如图3-4。计算列车活载竖向动力作用时，它的竖直方向的活载等于列车竖向静活载乘上一个冲击系数（1+），冲击系数（1+）根据规范规定可以按照下面的公式来计算： 其中，a=4(1-h)=4(1-0.5)=2不大于2 故，取a=2 L以 米计算，除了局部承受活载的构件按照影响线的加载长度建设以外，在其它的结构构件计算中L是指桥梁的跨度。图3-2-1 荷载扩散图（单位mm）沿横向45。方向扩散时，有效宽度： b=2.6+2h=2.5+20.5=3.6m沿纵向45。方向扩散时，有效宽度： c=0.22+2h=0.22+20.5=1.22m冲击系数： 则活载集度： 附：线路（双线）左线桥面布置示意图 图3-2-2 铁轨布置示意图（单位：mm） 内力计算 图3-2-3 弯矩影响线加载图示（单位：m）由： 解得： =1.245由影响线图乘得： 在中-活载作用下剪力的计算：图3-2-4 剪力影响线加载图示（单位：m）由影响线图乘得：（2） 列车脱轨内力计算按照铁路桥涵设计基本规范4.3.11的有关规定，在计算列车的脱轨作用时，其脱轨荷载可以忽略动力系数的影响。如果设计方案是多条线路的桥梁，我们只需要计入其中一条线路的脱轨荷载即可，而且不能计入剩余线路上的活载。脱轨荷载有两种情况，下面分别来考虑不同情况下的脱轨荷载的影响： 列车脱轨以后，其中一个车轮依然在桥面轨道以内，即，向内脱轨，如图3-7所示。两条线性荷载与线路的中心线相平行，其间相距1.4米，作用在线路中线的两边各2米，然后选择作用在这个范围中的最不利位置上。此荷载作用在长度为6.4米的一段上时，其荷载集度按照50KN/m来计算，在6.4米以外各接以25KN/m。图3-2-5 列车脱轨荷载图示 列车脱轨之后已经脱离了轨道的运行区域，不过仍然留在桥面上。即，向外脱轨，如图3-2-6所示。此时的荷载作用是一条和线路中心线相平行的线荷载，作用在挡砟墙的里面，相距线路中心线的最大长度按2.0计算。荷载的计算长度为20米，荷载的大小按照80KN/m计算。图3-2-6 列车脱轨荷载图示取纵向1m作为计算单位向内脱轨时的均布荷载为： 向外脱轨时的均布荷载为： 列车向内脱轨时弯矩内力的计