桥梁工程毕业设计

摘要

在本设计中，根据参考图纸的要求，依据现行铁路桥梁设计规范提出了预应力混凝土连续梁桥、预应力混凝土连续刚构、简支梁桥三种桥型方案。按照“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，经过对各种桥型的比选最终选择48m+80m+48m的预应力混凝土连续梁桥为本次的推荐设计桥型。

本设计利用Midas软件进行结构分析，根据桥梁的尺寸拟定建立桥梁基本模型，然后进行内力分析，计算配筋结果，进行施工各阶段分析及截面验算。同时，必须要考虑混凝土收缩、徐变次内力和温度次内力等因素的影响。

本设计主要是预应力混凝土连续梁桥的上部结构设计，设计中主要进行了桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥梁荷载内力计算、桥梁预应力钢束的估算与布置、桥梁预应力损失及应力的验算、次内力的验算、内力组合验算、主梁截面应力验算。

最后，经过分析验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。

关键字：连续梁桥；连续刚构；简支梁桥；结构分析；验算

Abstract

In this design, according to the referencing drawings requirements，according to the current Railway bridge design specification of prestressed concrete continuous girder bridge forward, Prestressed concrete continuous rigid-frame structure, simple supported girder bridge. According to the "practical, beautiful, safe, economic and convenient for construction of bridge design principles, structure after the bridge of various final choice of 48m + 80 + 48m prestressed concrete continuous girder bridge design for this recommendation.

This design using the Midas software analysis the structure，according to the size of the

bridge, the basic model establishment bridge worked，then force analysis，calculation results of reinforced，for each phase analysis and construction. At the same time, must consider the concrete shrinkage, Creep force times and temperature resultant times factors.

The design of prestressed concrete continuous girder bridge is mainly the upper structure design,in the design of the main bridge layout and structure size，load calculation，bridge prestressing tendons estimation and layout，the loss of prestress and stress of the bridge，the resultant checked，internal combination calculation，section stress calculation girder.

Finally, after analysis shows that the design calculation method of calculating the internal force distribution, reasonable, comply with the design requirements of the task.

KEY WORDS：Continuous girder bridge；Continuous rigid-frame structure；simple supported girder bridge；Structure analysis；checking computation

1. 概述 (4)

1. 1 预应力混凝土连续梁桥概述 (4)

1. 2 技术标准 (5)

1. 3 桥址处自然条件 (6)

1. 4 采用材料 (7)

1. 5 设计规范及标准 (8)

2. 方案比选 (8)

2. 1构思宗旨 (8)

2. 2 比选标准 (8)

2. 3 设计方案 (8)

2.3.1 设计方案一: 变截面预应力混凝土连续梁桥 (8)

2.3.2设计方案二：预应力混凝土连续刚构桥 (10)

2.3.3 设计方案三：预应力混凝土简支梁桥 (11)

2. 4 方案比选结果 (12)

3.截面尺寸拟定和主梁施工阶段的划分 (13)

3.1 设计特点及受力特点 (13)

3.1.1 设计特点 (13)

3.1.2 受力特点 (14)

3.2截面形式及截面尺寸 (14)

3.2.1主截面 (14)

3.2.2 横截面 (14)

3.2.3 腹板和其它细部构造 (15)

3. 3 毛截面结合特性计算 (16)

3. 4 主梁分段与施工阶段划分 (17)

3.4.1分段原则 (17)

3.4.2具体分段 (17)

3.4.3主梁施工方法及注意事项 (17)

4. 主梁作用效应计算 (19)

4.1恒载内力计算 (19)

4.2 活载内力计算 (20)

4.3 温差次内力及支座沉降次内力计算 (23)

4.3.1温差应力计算 (23)

4.3.2支座沉降计算 (25)

4.4内力组合 (26)

5. 预应力钢束的估算与布置 (30)

5.1预应力钢筋估算 (30)

5.2截面钢束用量的估算公式 (31)

5.3预应力钢束的布置 (33)

6. 预应力损失与有效预应力计算 (36)

6.1 基本理论 (36)

6.2 预应力损失计算 (36)

6.3 主梁截面几何特性 (38)

7. 截面验算 (39)

7.1 承载力计算 (39)

7.1.1基本原理 (39)

7.1.2正截面抗弯承载力验算 (40)

7.1.3斜截面抗剪强度检算 (44)

7. 2 抗裂性检算 (46)

7.2.1 正截面抗裂性检算 (46)

7.2.2 斜截面抗裂性检算 (48)

7. 3 应力检算 (52)

7.3.1 正截面混凝土压应力验算 (52)

7. 4 挠度计算 (55)

致谢 (57)

参考文献 (57)

1. 概述

1. 1 预应力混凝土连续梁桥概述

由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早的出现裂缝，使其不能有效的采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并切实的材料利用率低。

为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力，这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的压应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。

预应力混凝土结构具有下列主要优点：

1. 提高了构件的抗裂度和刚度。对构件施加预应力后，构件在使用荷载下可不出现裂缝，或使裂缝出现大大推迟，有效地改善了构件的使用性能，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。

2. 可以减少材料，减少自重，。预应力混凝土由于用高强材料，因而可减小构件截面尺寸，节省钢材与混凝土用量，降低结构物自重。这对自重比例很大的大跨径桥梁来说，更有着显著的优越性。大跨度和重荷载结构采用预应力混凝土结构一般是经济合理的。

3. 可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉力。预应力混凝土梁的曲线钢筋（束），可使梁中支座附近的竖向剪力减小；又由于混凝土截面上预压应力的存在，可使荷载作用

下的主拉应力也相应减小。这有利于减小梁的腹板厚度，使预应力混凝土梁的自重进一步减小。

4. 结构质量安全可靠。施加预应力时，钢筋（束）与混凝土都同时经受了一次强度检验。如果在张拉钢筋时构件质量表现质量良好，那么，在使用时也可以认为是安全可靠的。因此有人称预应力混凝土结构是经过预先检验的结构。

5. 预应力可作为结构构件连接的手段，促进了大跨度结构新体系与施工方法的发展。

此外，预应力混凝土结构的耐疲劳性能也较高。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段由加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，所以引起疲劳破坏的可能性也小。这对承受动荷载的桥梁结构来说是很有力的。

在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：

1. 发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。

2. 在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续—钢构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。

3. 充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，即可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。

总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判段，得出可行的最佳方案。

本次设计为（48+80+48）m预应力混凝土连续梁，桥宽为7.6m。梁体采用单箱单室箱型截面，全梁共为47个单元。由于多跨连续梁桥的受力特点，支点附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。

由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以采用midas软件进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。

1. 2 技术标准

1. 桥梁线形布置

单线，直、曲线梁，曲线半径1600m。

2. 设计标准

列车竖向活载采用中—活载，并满足开行双层集装箱的要求。

3. 设计时速：列车时速160㎞／h。

4. 设计使用年限：正常使用条件下梁体结构设计使用寿命为100年。

5. 环境类别及作用等级：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化环境，作用等级T1、T2。

1. 3 桥址处自然条件

1、工程地质条件

根据勘测知，地区的岩土层按其成因分类主要有：

（1）第四系人工填土层（

ml

4 Q）

0）人工填土，灰褐色，松散，稍湿，成分以碎石，砼及黏土。

（2）第四系冲海积堆积层（

al+m

4 Q）

1）粉质黏土，灰黄色、褐黄色，软塑~硬塑，0120k a P

σ=

。

2）-1淤泥，深灰色、浅灰色，流塑，040k a P

σ=

。

2）-2-1粉质粘土（黏土），灰黄色、灰色，软塑为主，

0150k a P

σ=。

3）细圆砾土，杂色，稍密~中密，饱和，0400k a P

σ=

。

3）-2粗砂，局部为砾砂，灰黄色，稍密~中密，饱和，

0300k a P

σ=。3）-3细砂，灰黄色，稍密，饱和，σ0=120kPa。

3）-4淤泥质粘土，深灰色、浅灰色，流塑，050k a P

σ=

。

（3）第四系残坡积层（

el dl

Q+）

4）粉质黏土，灰黄色、斑杂色，硬塑，0200k a P

σ=

。

（4）下伏侏罗系南园组熔结凝灰岩（J3nb）及燕山晚期第三阶段第一次侵入花岗岩（ηγ52（3）a）；局部可见辉绿岩（βμ）侵入；零星可见正长斑岩侵入。

6）-1 花岗岩，褐黄色、斑杂色，全风化，0250k a P

σ=

。

6）-2花岗岩，褐黄色、斑杂色，强风化，0500k a P

σ=

。

6）-3花岗岩，灰白色、弱风化，01200k a P

σ=

。

水文地质特征及评价：桥址区内地表水主要为田间灌溉、排洪沟渠及水塘，主要受大气降水补给。地下水为第四系孔隙潜水，细、中砂层及细圆砾土层为微承压水，水位受季节及气候条件的影响较大，主要为大气降水及地表水的补给，蒸发为其主要排泄途径。

不良地质和特殊地质：（1）桥址区内无滑坡、泥石流等不良地质作用发育；（2）桥址区内未见不良地质现象，特殊岩土主要为第四系全新统海陆交互相淤泥、淤泥质黏土、呈流塑状，具空隙比大，压缩性高、含水量高、透水性差、富含有机质等物理力学

特征，以及触变性、流变性等工程性能；（3）桥址范围内分布al+m

4

Q的饱和细砂层（2）-1-1、（3）-3，按《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）规定，为液化层。（4）地震效应：地震抗震设防为7度，地震动峰值加速度为0.10g，地场类别属Ⅲ～Ⅳ类。

气象条件：莆田市属亚热带海洋性气候，面临东海。流域多年平均气温20.0℃，年

降雨量1100~1800mm（自沿海向上游山区递增）。极端最高气温39.4℃，极端最低气温-2.3℃，多年平均蒸发量为1060mm，无霜期约360天。木兰溪流域风向以东北，东北偏北为主，台风多出现在7~9月，风力10~12级，最大风速40m/s，据统计，本流域多年平均风速为18.1m/s。本地区大范围暴雨有梅雨和台风雨两种类型，其中台风雨危害较大。台风雨一般历时二、三天，时间短，强度大，多在7、8、9三个月，常造成严重的洪涝灾害。

1. 4 采用材料

混凝土如下：

1. 梁体混凝土强度等级采用C50。

2. 挡砟墙、遮板混凝土强度等级采用C40。

3. 人行道板采用C40钢筋混凝土或RPC混凝土。

4. 防水层保护层采用C40纤维混凝土。

预应力如下：

1. 纵向预应力筋采用抗拉强度标准值为fpk=1860MPa,弹性模量为Ep=195GPa,公称直径为15.20㎜高强度钢绞线，其技术条件符合GB5224标准。竖向预应力采用抗拉强度标准值为fpk=830MPa、弹性模量为Ep=200GPa预应力混凝土用螺纹钢筋。

2. 管道形成：预应力钢绞线采用金属波纹管成孔。竖向预应力用螺纹钢筋采用铁皮套筒成孔。

3. 张拉锚固体系：采用符合现行国家标准、经部产品认证中心认可的锚具及其配套产品，并核对其尺寸是否满足设计要求。

钢筋如下：

普通钢筋采用HPB235（弹性模量为Ep=210GPa）和HRB335（弹性模量为

Ep=200GPa），其技术条件应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013）和《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB1499）的要求。

防水层及保护层如下：

防水材料用高聚物改性沥青防水卷材，施工工艺符合“客运专线桥梁混凝土桥面防

水层技术条件”要求；保护层采用纤维混凝土保护层。

支座如下：

支座采用CKPZ—Q球型支座。

桥面泄水管及管盖如下：

PVC管材应符合《埋地排污、废水用硬聚氯乙烯（PVC-u）管材》（GB/T10002.3-1996）要求。

1. 5 设计规范及标准

依据的规范有：

1. 《铁路桥含设计规范》（TB1000

2.1～TB10002.3-2005）。

2. 《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）。

3. 《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）。

4. 《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设【2005】157号）及“局部修订条文”（铁建设【2007】140号）。

5. 《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》（铁建设【2007】90号）。

6. 《客运专线综合接地技术实施办法》（铁集成【2006】220号）。

2. 方案比选

2. 1构思宗旨

⑴符合城市发展规划，满足交通功能需要。

⑵桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就，体现人民智慧。

⑶设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。

⑷与高速公路的等级和周边环境相宜。

⑸学习变截面梁桥的设计过程。

2. 2 比选标准

在我国，安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素，安全尤为重要。

2. 3 设计方案

2.3.1 设计方案一: 变截面预应力混凝土连续梁桥

1. 桥型介绍

预应力混凝土连续梁桥是常用的一种桥梁结构形式，属于超静定体系、其在恒载、活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使其内力状态比较均匀合理。预应力混凝土连续梁桥结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。可采用悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法施工，充分应用预应力技术的优点，使施工设备机械化，生产工厂化；采用预制厂预制主梁，然后安装就位，张拉负弯矩钢筋，形成连续结构，施工速度快。

2. 尺寸拟定

⑴桥跨布置

根据设计资料，采用三跨连续梁，边跨跨径约为中跨的0.5～0.7倍，按此经验初步确定桥跨布置为：48m+80m+48m，总长为176m。布置图如图2.1所示。

图2.1桥型布置图（连续梁）

⑵截面尺寸

超过60m跨径的桥梁一般采用变截面梁较经济，根据已建成的桥梁资料分析，支点截面的梁高约为（1/16～1/18）l(l为中间跨长)，跨中梁高约为（1/1.5～1/2.5）H。当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案，可以节省预应力钢束布置用量，加大梁高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。据此经验，边支点梁高为3.8m，中支点梁高为6.6m，跨中梁高为3.8m，梁底按照抛物线变化。截面细部构造图如图2.2所示。

⑶下部结构

墩身采用矩形空心墩，桥台采用柱式桥台，基础采用钻孔注桩基础。

⑷施工方案设计

连续梁桥的施工方法有先简支后连续法、顶推施工法、悬臂施工法……，本次施工采用悬臂浇筑法施工。

图2.2截面细部尺寸

2.3.2设计方案二：预应力混凝土连续刚构桥

1. 桥型介绍

预应力混凝土连续刚构桥是将连续梁的桥墩与梁部固结，减小了支座处的负弯矩，增强结构的整体性；预应力混凝土连续钢构桥结构上主墩无支座、施工体系转变方便、伸缩缝少、行车舒适、顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大、受力性能好，顺桥向抗推刚度小，对温度、混凝土收缩徐变及地震均有利。

从施工上考虑，连续刚构桥施工状态和成桥保持一致，悬臂挂蓝平衡施工技术成熟，操作相对简单。此外，墩梁固结也在一定程度上克服了大吨位支座设计与制造的困难，也省去了连续梁施工过程中墩梁临时固结、合龙后再行调整的这一施工环节。

2. 尺寸拟定

⑴桥跨布置

预应力混凝土连续刚构与连续梁桥的桥跨布置一样，只是将连续梁的桥墩与梁部固结，使结构形成一个整体。其布置如图2.3所示。

图2.3 桥型布置图（连续刚构）

⑵截面尺寸

连续刚构的细部尺寸大致与连续梁桥相同，其截面细部构造图如图2.4所示。

图2.4 截面细部构造图

⑶下部结构

从受力性能上考虑，连续刚构桥利用高墩的柔性来减小主梁跨中弯矩，同时减小桥墩的尺寸，双薄壁墩对主梁支点的负弯矩有明显的削峰作用，结构受力合理、性能优越。此桥桥墩采用双薄壁矩形墩，桥台采用柱式桥台，基础为钻孔灌注桩。

⑷施工方法设计

连续刚构因墩梁固结，在采用悬臂浇筑法施工时免去了临时固结的施工和解除，因此其最佳施工方法为悬臂浇筑法施工，对于本桥采用此方法施工。

2.3.3 设计方案三：预应力混凝土简支梁桥

1. 桥型介绍

预应力简支梁桥的特点是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土粱式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法已经很成熟。

混凝土简支梁桥具有以下主要特征：

1）混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低;

2）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇筑成各种形状的结构；

3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；

4）结构的整体性好，刚度较大，变形较小；

5）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；

6）结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力。

2. 尺寸拟定

⑴桥跨布置

此桥采用五跨预制梁32m+32m+40m+40m+32m，其布置图如图2.5所示。

图2.5 桥型布置图（简支梁）

⑵截面尺寸

根据高跨比的经验值，取梁高为5.0m，全梁采用T梁形式，其细部构造图如图2.6所示。

图2.6截面细部尺寸

⑶施工方法设计

对于简支梁桥可以采用预制架设施工，此桥采用预制安装施工缩短工期，而且还可以保证梁的质量。

2. 4 方案比选结果

⑴根据设计构思宗旨，桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工方便、造价合理的原则。以上三种方案基本都满足这一要求。

⑵方案三的跨中弯矩大，结构自重较大，自重消耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力，所以排除此方案。

⑶方案一与方案二相比，一个是预应力混凝土连续梁桥，一个是预应力混凝土连续刚构桥。预应力混凝土连续梁桥结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小。由于连续梁桥的墩梁固结在施工中存在很多问题，所以选择方案一。如：

1.墩顶预埋钢筋和硫磺砂浆临时固结垫块（安放电热丝）组成的墩梁固结中存在的问题是⑴电解电阻丝容易出现故障，往往不能完全熔化临时支座或不能不能同时对称熔化而产生不平衡荷载;⑵在实际施工拆除临时支座时间长，增加了合拢周期，对块件合拢不利；⑶拆除硫磺砂浆垫块后，其对应部位的梁底板外观较差。

2.墩顶预埋钢筋和砂筒组成的墩梁固结中存在的问题是⑴砂筒在承受梁体重量和施工荷载时会有较小的沉降，造成砂筒受力不均匀；⑵比较浪费材料，砂筒制作较为复杂。

3.钢管混凝土柱与混凝土柱内预埋钢筋组成的墩梁固结中存在的问题是⑴钢管混凝土柱上口与梁体接触面显倾斜状，两者之间在承受施工荷载时有微小的滑移；⑵由于该桥的主墩均在水中，这样拆除水下钢管混凝土比较困难。

4竖向预应力钢筋与钢管组合成墩梁固结中存在的问题⑴由于钢管倾斜，同一排钢管的顶面很难控制在一条线上，造成各钢管受力不均；⑵稳定性不太好。在前移挂蓝时，梁体有微小的抖动。

综上所述，根据安全、经济、适用、美观，最终选定设计方案一变截面预应力混凝土连续梁桥为本次设计的推荐方案。

3.截面尺寸拟定和主梁施工阶段的划分

3.1 设计特点及受力特点

3.1.1 设计特点

经过各种方案比选，本设计方案采用三跨混凝土变截面连续结构，全长176m，设计主跨为80m。采用分段悬臂浇筑的方式施工，预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需要进行体系转化，最终形成连续梁桥。

连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六跨。对于桥孔分跨，往往要受到如下因素的影响：桥址地形、地质与水文条件，通航要求以及墩台、基础及制作构造，力学要求，美学要求等。本设计采用三跨不等的桥孔布置，

边跨长度可取为中跨的0.5倍左右，这要可使中跨跨中不致产生异号弯矩，此外对于采用悬臂施工浇筑法的桥梁，边跨长度取为中跨长度的比例是经济合理的。本设计的跨度根据设计任务书来确定，其跨度组合为：48m+80m+48m。基本符合以上原理要求。3.1.2 受力特点

采用悬臂浇筑的方法施工，在施工阶段中要经历T形刚构受力状态，此后才形成连续梁桥，横截面产生的内力由各个施工阶段的内力叠加而成。由于合龙段较短（2m）其悬臂施工段的受力状态。

3.2截面形式及截面尺寸

3.2.1主截面

从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续梁的立面应才取变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，相对于等截面梁来说，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空，节省材料。所以本设计中采用悬臂现浇施工方法，变截面的梁。

3.2.2 横截面

大跨度连续梁桥横截面的设计主要采用箱形截面，箱形截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以越大，也就是预应力钢筋合力的偏心越大，可以充分发挥预应力的作用。此外，箱形截面抗扭刚度很大，对于采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同时，因箱形截面具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求。箱形截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们的重视。相对于其他形式的截面，单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。所以本设计采用扁平的单箱单室。

由于主桥为变截面箱形梁桥，根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/15～1/25之间，而跨中梁高与主跨之比一般为1/40～1/50之间。本设计中连续梁在支点和跨中的梁估算值为：

支点处：H=(1/16～1/20)l，跨中H=（1/30～1/50）l。所以本设计采用的支点处梁高为6.6米，跨中梁高为3.8米。

箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底板还要承受很大的压应力，一般来讲，变截面的底

板厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的1/10～1/12，跨中处底板一般为200㎜～250㎜。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。本设计中采用双面配筋，且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。底板在支点处厚，在跨中厚顶板厚。

3.2.3 腹板和其它细部构造

（1）箱梁腹板厚度

腹板的功能主要是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力混凝土梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑受力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：

①腹板内没预应力束筋管道布置时为200mm；

②腹板内有预应力束筋管道布置时为300mm；

③腹板内有预应力束筋锚固头时为200mm；

④腹板高度大于2.4m时，以上尺寸应予增加，以减少混凝土浇筑的困难。

大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中向支点加宽，以承受支点处的较大的剪力，一般采用300～600mm。本设计支座处腹板厚取80cm，跨中厚40cm。

（2）梗腋

在顶板和腹板接头处必须设置梗腋。加腋有竖直和水平加腋两种，梗腋的形式一般为1:2、1:1、1：3、1:4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外，梗腋使应力过渡比较的平缓，减弱了应力的集中。本设计中箱梁设置了长900mm，宽300mm的上部梗腋，下部采用长600mm，宽300mm 的梗腋。

（3）横隔梁

横隔梁可以增强桥梁的整体性和料号的荷载横向分布，同时还可以限制畸变；支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其他截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。因此本设计没有加以考虑，而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，内力计算中也不作考虑。

跨中截面及中支点截面示意图如下图3. 1所示（单位：cm）

图3. 1 主梁截面支点及跨中尺寸图3. 3 毛截面结合特性计算

3. 4 主梁分段与施工阶段划分

3.4.1分段原则

本设计是运用Midas进行建模分析，其主要原理是利用有限元对模型进行分析。因此，主梁的分段应该考虑有限元的因素，对大跨度桥梁建模，其分段越西，计算结果的内力越接近真实值，且兼顾悬臂施工法，本设计分为48单元。

3.4.2具体分段

桥梁全长176m，全梁共分为152个单元，中支点0号块长度11m（采用3.1m+0.9m+0.3m+1.2m+1.2m+0.3m+0.9m+3.1m的单元），梁体按悬臂施工水平分为3.5m、3.0m，边跨与中跨合龙段长均为2m，边跨直线段长为9.0m。施工分段详细见下图3. 2所示：

图3. 2主梁阶段划分

3.4.3主梁施工方法及注意事项

1.主梁施工方法

主梁采用悬臂浇筑法施工，先墩顶0号块施工，梁墩临时固结后用活动挂篮悬臂浇筑施工，挂篮及附属设备重不大于50t。在结构体系转换时，为保证施工阶段的稳定，一般边跨先合龙，释放梁墩锚固，结构由双悬臂状态变成单悬臂状态，最后跨中合龙，成为连续梁。（按施工图采用了不提倡的T构双悬臂梁连续梁施工法）

2.施工程序

（1）首先从主墩1开始将梁墩固结，进行悬臂施工；

（2）再从主墩2开始将梁墩固结，进行悬臂施工；

（3）两主墩跨中间合龙，释放墩顶的临时固结，形成双悬臂梁。

（4）主墩1岸跨边段和龙；

（5）主墩2岸跨边段和龙，完成三跨连续梁施工。

3.悬臂浇筑施工中需要特别注意事项：

（1）悬臂吊篮的选择。挂篮主要有梁式挂篮、斜拉式挂篮及组合斜式挂篮三种。梁式挂篮在悬臂浇筑刚开始应用时采用较多，其特点是可以充分利用施工单位备有的万能杆件或贝雷梁作为挂篮的承重结构，挂篮本身投资较少且受力明确，施工时装拆较方便。斜拉式挂篮的承重结构由纵梁、立柱、前后斜拉杆组成，具有杆件少，结构简单，受力明确，承重结构轻巧的优点。组合斜式挂篮自重更轻，其走行方便，箱梁段施工周期更短，目前在国内许多大桥施工中采用。

（2）预应力孔道压浆程序。

（3）张拉工序。一般纵向预应力钢丝束的张拉次序按以下原则确定：

①对称于箱梁中轴线，钢束两段同时成对张拉；

②先张拉肋束，再张拉板束；

③肋束的张拉次序是先张拉边肋，后张拉中肋；

④同一肋上的钢丝束先张拉下边的，后张拉上边的；

⑤板束的次序是先张拉顶板中部，后张拉边部的。

（4）控制施工扰度。悬臂施工阶段扰度包括:由恒载、临时活载、预应力及混凝土收缩、徐变所产生的悬臂挠度；也包括由不对称恒载及风荷载引起的钢构墩柱变形所产生的附加挠度。

（5）边孔现浇梁段的施工。

（6）体系转换。

①在拆除梁墩锚固前，应按设计要求，张拉一部分或全部布置在梁体下部的正弯矩预应力束。对活动支座还需保证解除临时固结后的结构稳定。

②梁墩临时锚固的放松，应均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放。

③对转换为超静定的结构，需要考虑钢束的张拉、支座变形、温度变化等引起的结构次内力。

④在结构体系转换中，临时固结解除后，将梁落于正式支座上，并按标高调整支座高度及反力。

4. 主梁作用效应计算

4.1恒载内力计算

主梁的内力计算可分为永久荷载和可变荷载计算两部分。

设计内力是强度验算及配筋设计的依据。施工内力是指施工过程中，各施工阶段力，主要供施工阶段验算用。在本设计中主要考虑了恒载内力、支座沉降、温度荷载、汽车荷载。

主梁恒载内力，包括自重引起的主梁自重（一期恒载）内力S g1和二期恒载（如铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力S g2。主梁的自重内力计算方法可分为两类：在施工过程中结构不发生体系转换，如在满堂支架现浇等，如果主梁为等截面，可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算；在施工过程中有结构体系转换时，应该分阶段计算内力。本设计采用悬臂施工法，因此应采用分段计算，一期恒载的弯矩和剪力图与二期恒载类似，在此不再给出。在本设计中二期恒载集度约为q2=100KN/m，由midas系统计算而得的有关结果如下表4-1所示，其引起的弯矩、剪力图见下图4.1、4.2：

恒载内力计算结果表4-1

注：表中的数据只是取结构的一半。

图4 .1二期恒载引起弯矩图（KN/M ）

图4 .2二期恒载引起剪力图(KN/M)

4.2 活载内力计算

1. 冲击系数计算

铁路活载的冲击系数取值依据《铁路桥涵设计基本规范》4.3.5中的规定，具

体计算过程如下所示。

钢筋混凝土、混凝土、石砌的桥跨结构及涵洞、刚架桥，其顶上填土厚度h ≧1m （从轨底算起）时，不计列车竖向动力作用。当h ﹤1m 时，

1+μ=1+α 6

30+L

式中：

α=4（1-h ）≦2

h —轨底至梁顶道渣厚度（一般取值为0.7m ） L —为桥梁跨度，以m 计。

主桥共三跨（48m+64m+40m ）。可依据求得两个冲击系数，取其中的最大值。

15475.4

14736.7