简述桥梁工程的设计要点篇1
关键词：桥梁工程；CDio；问题链
作者简介：杜建文（1985-），男，山东临沂人，南京理工大学泰州科技学院，助教；李十泉（1985-），男，江苏南通人，南京理工大学泰州科技学院，助教。（江苏泰州225300）
中图分类号：G642.0文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）19-0119-02
CDio作为工程教育的创新工具，是面向学生的教育，即强调在构思（Conceive）-设计（Design）-实施（implement）-运行（operate）现实世界的系统和产品过程中，来学习工程的理论和实践[1-2]。“桥梁工程”是土木工程交通土建方向一门重要的专业必修课。通过对它的学习可以使学生理解桥梁的基本构造，掌握桥梁上部结构和下部结构的设计方法，为其今后的工作打下良好的基础。
一、“桥梁工程”的教学内容
桥梁是为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路等）而修建的建筑物，是陆路交通运输中重要的组成部分，称为交通运输的咽喉。“桥梁工程”课程主要讲授桥梁的设计和桥梁常见的施工方法。本次教学实践主要针对桥梁设计进行，桥梁设计主要包括上部结构设计、支座设计和下部结构设计。
桥梁设计是依据“安全、经济、适用、美观”的基本原则进行的，主要包括以下具体内容[3]：桥梁结构的组成、分类和结构体系；桥梁平面设计；桥梁纵断面设计；桥梁横断面设计；桥梁的设计荷载，包括恒载和活载；主梁内力计算，包括恒载内力计算和活载内力计算，并进行作用效应组合；上部结构正截面承载力计算、斜截面承载力计算和变形计算；桥台和桥墩的尺寸拟定和构造要求；桥墩桥台的承载力验算；基础类型的选择和承载力计算。
桥梁在设计过程中，其截面构造尺寸应符合桥梁设计规范的相关规定，不能随意设置。桥梁设计中常用的规范有：JtGD60-2004，公路桥涵设计通用规范；JtGD61-2005，公路圬工桥涵设计规范；JtGD62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范；JtGD63—2007，公路桥涵地基与基础设计规范。
因为规范中的条文规定在讲授时比较繁琐，比较枯燥，而且学生在学习时不知道该构造规定的作用，从而学习积极性较差，造成教学效果较差。为了改变这种消极的状态，将在实践环节安排的《桥梁工程课程设计》融入到教学当中，即以实际桥梁的设计贯穿整个“桥梁工程”教学，从而实现在“做中学”。
二、“桥梁工程”教学实践流程
在“桥梁工程”授课过程中，以实际桥梁的设计为主线，采用问题链的形式引导学生思考，从而激发学生学习的兴趣，主动学习。教师在第一次授课时，就将学生将要完成的桥梁设计课题布置给学生，也就是给学生一个桥梁的设计任务。以“3×13m钢筋混凝土简支空心板桥设计”课题为例，阐述如何实现桥梁工程的教学实践。
问题链指的是一些系列问题所组成的问题组。桥梁工程中的问题链是以桥梁设计的流程为主线进行设计的，由浅入深，由上部结构延伸至下部结构，层层递进，进而包含桥梁工程设计的主要内容。
问题1：设计题目中的“13m”表示什么含义？
提出问题后，首先请学生进行回答，同时给予学生适当的引导，通常教师给学生几个备选答案，以选择的形式进行提问。比如，13m表示的是标准跨径、计算跨径还是桥梁全长？让学生来进行选择，当学生回答完毕后，可以顺着其的回答进行延伸。
当学生回答是标准跨径时，首先给予肯定，然后问其标准跨径的概念，就可以引出桥梁构造的基本概念，进而讲授桥梁结构的专有名词等相关内容。
当学生回答是其他答案时，如计算跨径。可以幽默地让其重新选择，直至选到标准跨径，此时可以活跃课堂气氛。然后，引出标准跨径的概念，讲授桥梁构造的概念，进而弄清楚相近概念的区别。
问题2：设计题目中3×13m表示什么含义？
通过这个问题，引出桥梁分孔的内容。从桥梁分孔的切入，讲授桥梁纵断面设计和平面设计。当对桥梁纵断面的相关内容讲授完成后，结合学生的桥梁设计课题进行提问，明确3×13m的含义，即桥梁为3跨，标准跨径为13m的桥梁。
问题3：该桥梁的结构形式是简支板桥，它是从哪个角度进行分类的，还包括哪些常见的结构类型？
通过这个问题，引出桥梁的分类。桥梁从受力角度分为梁桥、拱桥、悬索桥、刚构桥和组合体系桥等。分别阐述梁桥、拱桥、悬索桥的受力特点和相互之间的区别，让学生对桥梁的体系有系统性的认识。通过提问学生明白其设计课题的类型即简支梁桥，属于梁桥的一种。
同时，梁桥还包括连续梁桥。那么，简支梁桥和连续梁桥在受力上的最大区别是什么？
利用这个问题可以促使学生回忆在“混凝土结构设计原理”里面所学习的相关内容，从而掌握连续梁和简支梁的区别，即连续梁在中间支点处有负弯矩，而简支梁没有。
问题4：该桥梁的主梁是什么形式？
通过该问题引出横截面设计的相关内容。该主梁为装配式钢筋混凝土空心板，进而就可以讲授空心板的相关构造要求。
然后让学生结合实际桥梁课题，初步拟定空心板的截面尺寸。待尺寸拟定完成后，让学生将其设计的尺寸进行讲述，同时让其进行评判，是否符合规范的相关要求，是否合理可行。通过相互评价，可以促进学生对空心板构造知识的应用和掌握，加深对规范中构造要求的理解。
问题5：空心板上面有哪些荷载作用？
通过这个问题引出作用的分类。《公路桥涵设计通用规范》（JtJD60-2004）对作用按照时间变异性可以分为永久作用、可变作用和偶然作用。
然后，分别列举永久作用、可变作用和偶然作用包含的内容，介绍每一项作用的相关计算，尤其是汽车荷载的计算。
最后，讲述规范中对这些作用如何进行作用效应组合，主要包括承载能力极限状态下的基本组合，正常使用极限状态下的长期效应组合和正常使用极限状态下的短期效应组合。这三种组合的计算公式和相应系数的取值。
问题6：简支梁桥跨中和支点处的弯矩和剪力如何计算？恒载和活载的计算有什么区别？
通过这个问题引出空心板梁的内力计算，再分别叙述恒载和活载的内力计算。恒载计算可以直接利用结构力学中关于均布荷载的情况下的内力计算就可以得到。活载内力计算主要包括汽车荷载和人群荷载，必要时还要计算风荷载等。汽车集中力作用在主梁上，求其内力的计算属于空间力学问题，求解非常麻烦，在工程实际中，引入了荷载横向分布系数的概念。
然后，阐述荷载横向分布系数根据横向刚度不同有5种不同的计算方法，说明这些方法的各自的基本假定和计算步骤。
让学生结合其各自的桥梁设计课题，采用杠杆原理法计算空心板支点处的荷载横向分布系数，采用铰接板梁法计算1/4跨至跨中处的荷载横向分布系数，对于支点至1/4跨采用线性内插的方法获得，并绘制荷载横向分布系数沿纵向的分布。接着利用影响线法求出汽车荷载和人群荷载在主梁中的内力。[3]
安排一次课时，让学生来讲述自己的主梁内力计算，教师对其讲述过程要进行控制，当其完成一个重要步骤时，就进行评价，如正确就加以肯定，如出现错误，及时进行纠正。
问题7：桥梁内力计算完成后，应进行作用效应组合，并进行承载力计算。那么，承载力计算包括哪些内容？
通过这个问题，让学生回忆“混凝土结构设计原理”的相关内容。空心板进行承载力计算时是根据面积相等和惯性矩相等，换算成工字型截面，在进行计算时采用t形梁的相关公式进行计算。
空心板承载力计算主要包括正截面抗弯承载力计算，斜截面抗剪承载力计算和正常使用极限状态下的变形计算。通过承载力的计算可以和前续课程“混凝土结构设计原理”[4]有效进行联系。
问题8：桥梁上部结构和下部结构的连接部件是什么？
通过这个问题，引出支座的作用，进而讲授支座的类型、分类和常见的支座形式。
结合钢筋混凝土空心板桥设计，详细阐述板式橡胶支座的工作原理和设计流程，即：确定支座的平面尺寸，计算形状系数；确定支座的高度；验算支座的偏转和压缩变形；验算支座抗滑性。
问题9：桥梁下部结构主要包括哪些部分？它们有哪些形式，如何进行设计？
通过这个问题，引出桥台、桥墩和基础的概念。根据不同的地质情况和结构形式，对于桥台部分，重点讲授重力式桥台和桩柱式桥台；对于桥墩部分，重点讲授重力式桥墩和桩柱式桥墩。
问题10：桥梁上部结构和桥墩（台）的荷载通过什么部分传递到地基上？
通过这个问题，引出基础的作用。结合所给的地质情况，重点讲述浅基础和桩基础，从而和“桥梁工程”的相关内容联系起来。[5]
三、结论
本文主要阐述了如何将实际桥梁设计以课程设计的形式贯穿于“桥梁工程”的教学中。采用递进的问题链，不断引出桥梁设计的相关内容，并且通过提问的方式与学生之间产生互动，进而提高教学效果。
参考文献：
[1]查建中.论“做中学”战略下的CDio模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）.
[2]王刚.CDio工程教育的模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，（5）.
[3]汪莲.桥梁工程[m].合肥：合肥工业大学出版社，2011.
[4]叶见曙.结构设计原理[m].第二版.北京：人民交通出版社，
简述桥梁工程的设计要点篇2
【关键词】先简支后；施工技术；分析
引言
先简支后连续桥梁技术不仅结合了连续及简支桥梁两种结构的优势，而且克服了两者之间的缺点，有效地提高了施工过程中的机械效率，减少施工的时间，节约了整个工程的施工成本，从而提高了桥梁施工的经济效益。
一、先简支后结构连续桥梁的施工现状
（一）我国先简支后结构连续桥梁工程的施工管理水平还处于发展中阶段。
近几年来随着我国公路建设的发展，特别是高速公路的发展，但是国内的桥梁依旧存在着许多安全性和质量较差的现象，一般大家都认为是由于施工不精确，管理不完善所致。针对于桥梁在短期内发生的破坏及倒塌现象，大多是由于施工的质量没有达到规范及设计的合格要求，也存在着桥梁由于偷工减料，各项误差等管理疏漏给工程及企业带来不可估量的损失。
（二）我国先简支后结构连续桥梁工程的设计理论及结构发展体系还不太健全
在施工管理水平处于初级发展阶段的同时，桥梁的设计理论及结构发展还有很大程度上需要改进与完善。尤其是需要改进桥梁施工和使用安全期等出现的问题，目前许多设计者还只是将焦点放在了规范对结构强度计算上的安全度，忽视了有关结构的体系、构造、材料、维护、耐久性。
二、先简支后结构连续桥梁工程的施工技术的概述，优点及工艺流程
（一）先简支后结构连续桥梁工程的施工技术的概述
桥梁建设工程的施工技术大多使用的是简支桥梁施工技术和连续桥梁施工技术，这两种技术虽然使用效果较好，但是由于施工过程较为复杂，所以还需要大量的人力，物力，财力的支持，耗费了大量的财力和心力。为了更好的适应人们的需求，减少工程的施工耗时量及资源的浪费，相关技术人员对两项技术进行了研究并总结出两项技术的优势与劣势。对两项技术的研究结论进行“取其精华去其糟粕”的概念理论分析从而衍生出了先简支后结构连续桥梁工程的施工技术。
（二）先简支后结构连续桥梁工程的施工技术的优点
首先先简支后结构连续桥梁工程的施工技术的应用简化了连续桥梁工程的施工环境，将传统的简支桥梁施工技术和连续桥梁施工技术相结合，将桥梁的施工的工作效率有效地提高，在一定程度上缩短了工程整体的施工时间，在现阶段先简支后结构连续桥梁工程的施工技术是桥梁施工的重中之重。
其次，先简支后结构连续桥梁施工技术能够有效地控制桥梁后期处于运行过程中变形范围，在原本的基础上将连续桥梁的结构硬度提升，与此同时，减小结构本身的伸缩缝范围，这样，能够有效提升先简支后施工技术的工作效率。
总之，先简支后结构连续施工技术结合了简支桥梁和连续桥梁技术的优点，克服了两者之间的缺点。它具有刚性强，裂缝少，车辆行驶舒适的特点；在构件中经合格检查标准化，减少了施工的时间，有利于整个施工进度的发展；在简支桥梁的预应力钢束的拉伸，负弯矩区的预应力钢束的设置及拉伸，只需要用吊装仪器吊起主梁，不仅能将施工过程中减少繁杂步骤，亦能防止拉伸预应力的钢束时，导致地面受损。
（三）简支后结构连续桥梁技术的施工工艺流程及特点
①安装临时支座与永久支座
由于先简支后桥梁施工技术的设计要求，需要设立一个临时的支座，同时安装并固定好永久的支座，依照孔洞对主梁进行安装，连接好横梁的钢筋和桥面上的钢筋。保证临时支座的安全性，确保施工人员的安全。
②预制主梁
在施工过程中对混凝土的强度进行测试，在混凝土的强度能够达到先简支后技术的强度的标准时，对主梁进行预应力张拉，一般，使用预应力钢束进行预应力张拉，用压浆的方式对主梁进行提升其稳定性，对主梁的正弯矩部分进行张拉，提高主梁的抗拉性，为保持主梁底板通气孔的通畅，这个过程全部在施工场地外完成。
③接头段钢筋的连接
为使接头段钢达到一定的凝固度，在日常温度最低时对连接结构进行浇筑。确保桥梁的中横梁与顶板的钢束的整体性，保证接头浇筑的紧密性，达到混凝土的强度满足要求时，对顶板钢束进行张拉以进行后续施工。
④进行浇筑
为了确保整体的桥梁结构，在适宜的温度下，将横梁，连续接头、桥面混凝土进行浇筑，在达到一定的强度时，对其进行压浆。在桥梁整体浇筑工作结束后，对临时支架进行拆除工作，以便转换整体桥梁结构安装伸缩装置、防水层，进行桥面设备施工临时支架拆除后，安装伸缩装置，喷洒防水层，同时安装桥梁防撞护栏等桥面设备，最后成桥。
⑤对其进行养生
为了防止桥梁出现早期收缩裂缝的现象，也为了保障桥梁的长久性，安全性，在竣工后对其进行一定程度上的保养。
三、先简支后结构连续桥梁技术施工的质量控制措施
（一）确保临时支座的质量
在安装临时支座时，首先一定要对临时支座的质量进行控制，确保其质量能够满足先简支后技术施工结构的刚度和强度，再者，需使临时支座能够保障施工过程中的安全性，以及能够方便施工过后的拆卸工作。通常，需要使简支梁在浇筑以后强度大于标准强度时，才能拆除临时支座。在拆除临时支座时，应确保永久性支座的紧密度，保证整个桥梁工程的安全。
（二）浇筑桥梁的施工质量
在浇筑桥梁时，主要是浇筑混凝土与之前混凝土的连接处。为了预防混凝土凝结产生收缩性的裂缝，影响桥梁的使用性及持久性，施工技术人员通常采用在混凝土中加入适量的膨胀剂，减少裂缝出现的可能性。同时在浇筑的时候也要注意其周围的环境，温度。每段的浇筑温度都要掌握到位，通常情况下在较低温度下施工可以尽可能地减少由于高温引起的裂缝。
（三）浇筑主梁接头与湿缝隙的质量
在施工过程中，新旧混凝土的结合时常给浇筑混凝土连续带来一定程度上的困难。接头混凝土的质量是对于后期桥梁的稳定起着至关重要的作用，假设对混凝土的凝固质量没有达到很好的处理与结合，会有很大的几率造成桥梁的裂缝，裂缝对整个桥梁的完成及后期的使用都会带来很大的影响。主桥梁的预制工作从完成到浇筑的时间最好小于三个月，严格按照设计施工的文件进行施工以确保施工的质量，在施工过程中对多方面进行考虑，确保工程循序渐进，步步直营地走上桥梁成功竣工的发展的道路上。
四、结语
综上所述，先简支后连续桥梁施工技术较之传统连续桥梁而言，不仅提高了桥梁施工的整体效益，减少了施工的时间，更加节约了施工程度的成本。操作简单易行，也大大降低了桥梁施工的难度，在我国桥梁发展事业进步的道路上起着不可忽视的作用。作为一名桥梁建设工作者，必须要了解先简支后结构连续的优点，掌握其施工工艺流程及特点，有效地控制施工质量。并将所学的技能应用于桥梁事业中，使我国桥梁事业的发展更上一个层次。
参考文献：
[1]梁瑞臻.先简支后结构连续桥梁施工预拱度控制及对使用性能影响的技术分析与研究[J].中华建设，2011，8（6）：15.
[2]曹振宇.先筒支后连续结构桥梁施工技术刍议[J].现代物业（上旬刊），2011，15（11）：36.
简述桥梁工程的设计要点篇3
关键词：设计；方案选择；桥台；施工组织
工程概述
京珠高速公路跨线桥是位于北京到珠海高速公路广州北兴立交处的一座5x18m预应力简支梁桥，该桥跨越广州街北高速公路与广州机场高速公路北延线对节点和北兴立交G、H、i匝道。桥梁上部结构设计为预应力简支直腹小箱梁，梁体全部采用预制，中板预制宽度为1.20m，边板预制宽度为1.36m，预制梁高为0.95m；全桥由25~27片简支小箱梁通过湿接缝连接组成，桥面设10cm厚现浇层,标准段湿接缝宽度为:0.39m,变宽段桥梁采用湿接缝宽度调整。下部结构采用三柱式桥墩，钻孔桩基础。
方案选择
广州段京珠高速公路与北兴立交修建时间不一致，广州段京珠高速公路先行修建，广州街北高速公路与广州机场高速公路北延线要在北兴实现对接，需要在广州段京珠高速公路K287+270.055处下穿，即京珠高速公路设计为上跨。根据现场条件，广州段京珠高速公路车流量相当大，桥梁方案的选择以尽量减少对京珠高速公路行车影响和工程造价最低为原则。桥梁方案可选择三孔（3-18m）框架桥、现浇连续梁、预制简支梁等。
2．1框架桥方案
三孔（3-18m）框架桥方案，其中两孔用于跨北延线左右幅，一孔用于跨北兴立交G、H、i匝道。采用顶推施工，对交通虽然影响较小，但也要对路面进行临时加固，由于京珠高速公路全宽33.5m，双幅单向通车，顶推施工难度大，且工期长，造价高；
2．2现浇连续梁方案
现浇连续梁方案，孔跨布置可根据条件多种选择，分别在北延线中央分隔带、G匝道与北延线间设置桥墩，但由于现浇连续梁要断道开挖施工，工期长，对交通影响较大，造价亦较高；
2．3预制简支梁方案
预制简支梁方案，其孔跨布置根据现场条件，选择5-18m等跨布置，分别在北延线中央分隔带、G匝道与北延线间设置桥墩，中间三孔用于跨越北延线和北兴立交G、H、i匝道，两端各一孔为便于设置桩帽式轻型桥台和锥体。由于简支梁可提前就地预制，可大大节省工期。下部结构采用桩柱桥墩，钻孔桩基础。本方案施工基础和架梁及桥面施工时可进行左右幅京珠高速公路各封闭半幅，对交通影响较小，工期短，造价省。
方案选定
通过上述三个方案的比较，预制简支梁方案具有对交通影响较小，工期短，造价省的优点，选择预制简支梁方案作为最终采用方案
施工方案及施工组织
施工方案及施工组织是桥梁方案是否合理经济的重要因素之一。本桥施工采用常规施工方法，即主梁预制吊装施工，桩柱施工一同采用钻孔施工，但施工组织非常关键，具体施工步骤如下：
做好交通疏散、分流导向标牌，尽量减小对交通影响
对京珠高速公路左右幅道路各封闭半幅7.5m宽，留8.0m宽进行通车
进行半幅桩柱钻孔施工，施工到桥墩台帽梁底
半幅开挖路堤，开挖深度2.2m（帽梁高+简支梁高），并适当加固通车路侧壁，防坍塌，进行帽梁施工
帽梁施工好后安装简支梁，施工桥面铺装
进行半幅桥梁通车，施工另半幅桥梁，重复上述步骤
全部桥梁施工好后，按设计好的锥坡线开挖路堤，施工桥下道路，修饰桥墩柱
桥台处理
桥台形式的选择应结合孔跨布置和地质地形条件来选择。一般桥梁桥台可选择挡土式重力桥台、肋板式桥台、桩帽式轻型桥台或其它挡土式轻型桥台等。本桥若孔跨布置为3-18m，则桥台必须选择挡土式重力桥台（由于台后填土高近9.0m，挡土式轻型桥台不适用）。桥位处由于地质不好，加上台高近9.0m，重力桥台基础桩基多，需22根桩基（一端桥台），桥台圬工体积庞大，开挖体积大，经比较，选择挡土式重力桥台比延长一跨还不经济，且施工对交通影响大。桥位处京珠路堤已运营多年，路堤稳定，桥台选择必须利用此条件，可作为锥体台前填土的一部分，可起到稳定桥台的作用。桥孔布置可两端各延一孔，采用桩帽式轻型桥台，桩基根数仅6根，桥台圬工体积小，工期短，造价省。为保证桩帽式轻型桥台稳定，在开挖路堤时，桥台前保留5米长平台，将既有路堤填土作为锥坡填土（如桥型布置图所示）。
简述桥梁工程的设计要点篇4
关键字：钢筋混凝土盖梁有限元计算设计方法
中图分类号：tU37文献标识码：a文章编号：
一、引言
在一些桥面较宽、墩身较高的桥梁中，为了节省墩身及基础的圬工体积，常常利用挑出的悬臂来缩短墩身横向的长度。盖梁长度和宽度视上部结构的形式和尺寸、支座尺寸和布置以及上部构造中主梁的施工吊装要求等条件而定。
二、钢筋混凝土盖梁的受力特点
盖梁是一种典型的以弯剪受力为主的构件。与外加荷载相比，盖梁自重引起的结构内力很小，盖梁上的绝大部分荷载是由其上梁体通过支座传递来的集中力。
钢筋混凝土盖梁常见的类型有柱式墩盖梁、板墩盖梁等，柱式墩盖梁的受力特点为：当盖梁与柱的线刚度(ei/l)大于5时，双柱式墩台盖梁可按简支梁计算，多柱式墩台盖梁可按连续梁计算。以上e、i、l分别为梁或柱混验算凝土的弹性模量、毛截面惯性矩、梁计算跨径或柱计算长度。板墩盖梁的特点为：可按悬臂梁来计算，最不利截面为悬臂根部。
三、钢筋混凝土盖梁的计算要点
盖梁计算的要点就是计算模型的简化，其中包括：单元的简化、荷载的简化和边界条件的简化。
（一）单元的简化
根据盖梁的几何尺度及其以弯矩、剪力为主的受力特点，将它模拟成平面杆单元比模拟成体单元不仅计算简单许多，总体上也完全能够满足控制要求。尽管局部区域(如墩柱与盖梁连结处及支座垫石附近)应力可能偏差较大，但这些通常可以通过熟悉的构造措施来处理。因此除非特殊需要，一般将盖梁用平面杆系有限元模拟是可行的。
（二）荷载的简化
盖梁的恒载如盖梁自重、上部构造自重以及桥面铺装等，一般比较明确并易于计算，故不赘述。笔者在此仅讨论盖梁活荷载的简化。盖梁活载为汽车荷载和人行荷载通过梁体和支座传来的，要准确算出盖梁最不利内力情况下汽车引起的各支座反力，大致步骤如下：首先求出梁支座反力影响线；根据梁支座反力影响线纵桥向布置汽车车队；为使盖梁某种内力最为不利，顺盖梁方向(横桥向)按车轮最不利位置布置汽车。
（三）边界条件的简化
在盖梁的受力特点中已经介绍。
四、实例分析
利用跨径为30mt梁大中桥的柱式墩盖梁和板墩盖梁的计算来说明一下钢筋混凝土盖梁的具体计算方法以及要验算的内容。
（一）概述
1、具体计算方法
盖梁荷载全部由t梁通过支座作用到盖梁上，但是由于活载通过支座传递的计算非常复杂，而且不易计算准确，从简单安全的原则出发，t梁自重通过支座作用到盖梁上，而汽车车轮纵向综合轮载则直接作用在盖梁顶面。采用的计算软件为《桥梁博士3.2》。
2、主要计算依据
（1）《公路工程技术标准》（JtJ001-2003）。
（2）《公路桥涵设计通用规范》（JtJD60-2004）。
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JtJD62-2004）。
3、主要材料及设计荷载
（1）主要材料及其参数
a、C35混凝土
弹性模量：31500mpa
剪切模量：12600mpa
泊桑比：0.2
轴心抗压强度设计值：16.1mpa
轴心抗拉强度设计值：1.52mpa
热膨胀系数：0.00001
b、HRB335钢筋
抗拉强度标准值
抗拉强度设计值
弹性模量
（2）设计荷载取值
a．恒载
恒载包括t梁、桥面防撞护栏、泄水管及桥面铺装等材料重量。混凝土容重取26Kn/m3。
b．活载
公路-Ⅰ级活载冲击系数0.3
（二）盖梁计算
1.结构离散图和承载力、裂缝验算
(1)柱式墩盖梁计算
柱式墩盖梁结构离散图
（单位：mm）
(2)柱式墩盖梁承载力、裂缝验算
a.承载力验算
(单位：kn•m)
b.裂缝验算
（单位：mm）
(3)板式墩盖梁计算
荷载组合结果:
①承载能力极限状态荷载组合i强度验算结果:
最大轴力强度验算
截面受力性质:上拉受弯
内力描述:nj=0.0Kn,Qj=2.24e+03Kn,mj=-4.03e+03Kn-m
截面抗力:mR=-1.19e+04Kn-m
最小配筋面积agmin=1.03e-02m**2<实际配筋面积ag=2.96e-02m**2(满足)
最小轴力强度验算
截面受力性质:上拉受弯
内力描述:nj=0.0Kn,Qj=2.24e+03Kn,mj=-4.03e+03Kn-m
截面抗力:mR=-1.19e+04Kn-m
最小配筋面积agmin=1.03e-02m**2<实际配筋面积ag=2.96e-02m**2(满足)
最大弯矩强度验算
截面受力性质:上拉受弯
内力描述:nj=0.0Kn,Qj=2.24e+03Kn,mj=-4.03e+03Kn-m
截面抗力:mR=-1.19e+04Kn-m
最小配筋面积agmin=1.03e-02m**2<实际配筋面积ag=2.96e-02m**2(满足)
最小弯矩强度验算
截面受力性质:上拉受弯
内力描述:nj=0.0Kn,Qj=2.69e+03Kn,mj=-4.84e+03Kn-m
截面抗力:mR=-1.19e+04Kn-m
最小配筋面积agmin=1.03e-02m**2<实际配筋面积ag=2.96e-02m**2(满足)
②正常使用极限状态荷载组合ii抗裂性验算:
上缘:
长期荷载弯矩:m=-4.03e+03Kn-m
全部使用荷载弯矩:mo=-4.03e+03Kn-m
长期荷载裂缝宽度:d_f=0.148mm
容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm
上缘抗裂性验算满足规范要求。
下缘:
长期荷载弯矩:m=-4.03e+03Kn-m
全部使用荷载弯矩:mo=-4.03e+03Kn-m
长期荷载裂缝宽度:d_f=0.0mm
容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm
下缘抗裂性验算满足规范要求。
五、结论
本人结合自身工作实践,通过对钢筋混凝土盖梁结构进行设计计算和分析比较，总共积累了以下设计经验:
(一）悬臂长与墩柱间距的比例很重要，尽量达到配筋合理。
（二）如果在盖梁计算中没有模拟墩柱的话，考查计算结果要适当放大计算结果。
（三）盖梁主筋的间距尽量在10～15cm范围内，原因是：首先是便于混凝土的振捣；其次是容易满足规范要求的钢筋净距。
【参考文献】
[1]邵旭东,程翔云,李立峰.桥梁设计与计算[m].北京:人民交通出版社,2007.2.
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简述桥梁工程的设计要点篇5
【关键词】简支梁体系；整孔吊梁；更换支座；工艺
引言
桥梁是交通运输系统中的重要部分，其为人们提供便捷的通行方式起到了不可估量的作用。然而在现代公路桥梁的使用过程中，随着时间的推移，桥梁在常年累月的使用中必然会产生一系列的问题，因此在现代的桥梁中，年久失修的桥梁也越来越多，因此桥梁的修复施工也逐渐成为了当前桥梁工程建设的重点部分。而随着科学技术的日新月异，建筑行业的发展速度也随之加快，在现代的建筑工程中，各种先进的施工材料和施工设备以及施工工艺如雨后春笋般涌现出来，从而为现代的桥梁工程建设创造了有利的条件。然而就目前桥梁修复施工的实际情况而言，由于其施工较为复杂，缺少可以借鉴的技术，并且桥修复施工的灵活性非常强，从而没有固定的施工模式。由于桥梁修复施工的这些特性，给现代的桥梁建设带来了极大的困扰。而在这一时代背景下，简支梁体系桥梁整孔吊梁更换支座施工工艺应运而生，简支梁体系桥梁整孔吊梁更换支座一种新型的施工工艺，并且该工艺能够在不对桥面铺装产生破坏的情况下，就能够实现整孔吊梁和更换支座。随着简支梁体系桥梁整孔吊梁更换支座施工工艺在现代桥梁修复工程中的应用，不仅大幅度提高了桥梁修复工程施工的效率，而且还有效的降低了施工成本，从而提高了修复工程的经济效益。然而就该工艺在现代桥梁工程中应用的实际情况而言，却由于其是一种新型的施工工艺，所以缺乏相应的理论和经验的支持，从而在实际的工程中，还是存在着一定的问题。因此，加大对简支梁体系桥梁整孔吊梁更换支座施工工艺的研究力度不仅意义重大，而且迫在眉睫。本文从桥面连续混凝土拆除出发，对简支梁体系桥梁整孔吊梁更换支座施工工艺进行研究，并且对该工艺的施工方法进行了详细地阐述，希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为我国今后的简支梁体系桥梁整孔吊梁更换支座施工起到一定的参考作用。
一、桥面连续混凝土拆除
1.1测景放样：测量原桥面设计高程、定出全桥的设计中心线。
1.2破除桥面连续、伸缩装置：为了破除桥面连续伸缩，通常可以采用柱墩凿除法，而该方法主要就是对连续两道伸缩缝之间的桥面连续进行一次性凿除，并且在凿除的过程中，将下一组桥面连续锁定。而为了使梁的整体受力性不受到破坏，则应该对凿除深度进行严格把控，从而使其达到设计要求。
1.3拆除梁与梁间的部分护栏底座与栏杆及其他有碍梁体移动的附属结构。
二、吊梁与更换支座
2.1吊梁
为保证原桥上部结构的完整，将一整孔梁及桥面附属结构用三组吊梁设施从―侧梁头吊起。支座更换完成后再吊起另―侧。吊梁设施为：钢挑梁、支点型钢、吊带、钢棒、枕梁、活角、梁底型钢、千斤顶、油泵[1]。
2.1.1钻吊装孔：在第一片梁与第二片箱梁之间和第七片与第六片箱梁之间翼板处、中梁梁肋两侧距盖梁0.85m打两吊装孔，吊装孔为横桥向并列排布，孔长50cm，孔宽40cm，孔距为挑梁的宽度。
2.1.2组装吊梁设施：在准备吊起的梁底横桥向距盖梁20cm处安置―个10.85m与梁底等的双工字钢（梁底型钢，使梁整体受力），把蔓根钢挑梁（顺桥向摆放下放千斤顶）与梁底型钢通过吊装孔用六根钢带和12根钢棒锚固牢固。吊装过程中为保证梁底不受到破坏，在梁底型钢与梁底闻的接触处夹塞5cm厚木板[2]。
因连接钢带与挑梁和梁底型钢用的钢棒材相料的抗剪要求，须在挑梁上和梁底型钢下放置钢枕梁，与钢棒连接，以满足钢棒的抗剪要求。在桥面上距盖梁中线281m处没置一3m型钢作为支点（支点型钢），并对型钢进行超平，型钢下垫钢板，钢板下均匀摊铺细砂，以保证桥面受力均匀[3]。
三台400t液压千斤顶分别放于挑梁端点下，千斤顶中心横桥向必在―个断面上。梁桥随着千斤顶伸长量的增大。千斤顶于钢挑梁之间、钢挑梁与克点型钢之间接触面积逐渐缩小受力状态由均部受力变为集中受力，接触面磨阻减小，设备因此会发生倾覆现象，考虑到以上不安全隐患，在千斤顶与挑梁之间、挑梁与支点型钢间放置一活角，防止在吊梁过程中设备发生倾覆。
2.1.3顶升梁体：
步骤一：千斤顶加压，使吊梁设备与梁之的间隙、吊梁设备本身的问隙压缩为最小值，把吊带与梁用钢棒结合紧密。保持设备与梁问的最小压缩量。
步骤二：千斤顶卸压，重新固定吊带与挑梁。千斤顶及其他吊梁与挑梁。
步骤三：千斤顶回压，三块液压表读数应保持―致。注意千斤顶伸长量的变化，如差值相差悬殊，应重析调整设备。
步骤四：控制起梁高度，适宜高度为4～5cm。
步骤五：在盖梁挡块与箱梁之间塞入铁楔（为防止梁在吊起时发生横向位移）。梁底与盖梁之间施人临时支座，用木方顶紧挑梁，与千斤顶同时受力。
2.2更换支座
梁顶起后，更换支座采用手工操作。在每盖梁处架设脚手架，建立工作面，来完成操作：（1）水平尺检查板平整度。要求测量人员控制标高与主线。检查支座与梁体的吻合情况；（2）新支座就位后，复核新支座的设计高程，合格后，将每两道伸缩装置问的梁按设计要求用桥面连续筋进行锁定。
简述桥梁工程的设计要点篇6
关键词:传统设计的不足；一体化设计；设计思想、流程及应用
abstract:thispaperbridgeengineeringofbridgethelinedesignconcept,thispaperanalysesthedesignoftheintegrationofthebridgeandroadbridgedesignconceptandapplicationprospect.
Keywords:thedeficiencyofthetraditionaldesign;integrationdesign;Design,processandapplication
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
一、传统的路桥设计的缺陷
路桥工程中桥头跳车问题在我国沿海一带经常出现。传统治理桥头跳车的方法主要有以下几种：①消极对待，不做处理，发生沉降后对路面进行修补；②从减小工后沉降的角度，采用堆载预压方法；③从减小软基总沉降的角度，对桥坡软基进行地基处理；；④从减小附加荷载的角度，对桥坡路堤的填料进行处理；⑤设置搭板，作为过渡段，调节路桥的不均匀沉降。
二、一体化设计的基本构思
1.一体化设计的指导思想
一体化设计的指导思想是：要求设计人员在两个方面考虑问题。一方面分析桥坡软基的沉降问题，另一方面必须分析桥梁的沉降问题。合理的软基处理方式与适宜的桥梁基础设计相结合，综合分析施工工期、工后沉降等因素，解决沉降协同的问题。
2.一体化设计的核心问题
以往传统的路桥工程设计，在桥梁桩基采用的是常规桩基础的设计方式。设计指导思想从强度出发，承载力作为设计的控制指标，而沉降作为验算校核指标。此外，在承载力设计中仅考虑桩的承载作用，并给予安全系数为2的安全度，未考虑承台的持荷作用。因此，在传统强度控制设计思想下，桥梁桩基往往具有大于2的强度安全储备，并且沉降很小。从经济的角度讲，过多的安全储备，也造成了建造费用的浪费。由于在这样的设计思想下，桥梁沉降很小，因此，对桥梁桩基的沉降，也缺乏充足的实测资料进行分析。由此不难发现，解决路桥一体化设计的矛盾焦点集中在一个方面，即如何控制桥梁基础沉降，使之满足要求。我们将其称之为按沉降控制桥梁基础设计。
3.一体化设计的设计流程
（1）选择技术可行，费用低廉的桥坡软基处理方法；
（2）对处理后软基的沉降量，沉降速率进行分析；
（3）采用按沉降控制的设计思想，设计桥梁桩基础，对桥梁桩基的总沉降量及沉降速率进行计算分析；
（4）较核桥梁桩基的沉降计算与桥坡的沉降计算，调整设计方案，对施工工期做技术上的限定，使沉降差尽可能小。
三、按沉降控制桥梁桩基设计方法的研究
1.目前通用桩基沉降计算方法评述
(1)对于群桩沉降，目前常用的计算方法有这么几种:
①等代墩基法；
②按mindlin解确定地基土附加应力；
③沉降控制复合桩基的沉降计算方法。
（2)目前沉降计算方法的评述软土中基础的沉降是一个非常复杂的问题。软土中桩基沉降的实质是由桩身压缩、桩端刺入变形（低承台承台下土体的压缩）和桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用所产生的整体压缩变形等多个主要分量组成，并且是一个需要经历数年、甚至更长时间才能完成的过程。即使忽略软土中桩身弹性压缩量，但由于桩端刺人变形和桩与土体之间相互作用机理的复杂性，以及土体参数不确定性，在目前认识水平条件下软上中桩基沉降计算仍不是单纯理论计算所能描述的问题。
目前的桩基沉降计算预测有这么几个特点：
①对工程经验的严重依赖性。对于长期沉降的发展历程，几乎完全依赖工程经验。
②计算理念上的简单化。仅考虑易于解决的外部沉降问题（桩端平面下土体的整体压缩变形），抛弃或过于简化地处理内部沉降问题（桩端刺入变形）。
③计算过程的粗糙化。对附加应力的计算，做了过于简化的处理。采用恒定的基于单桩极限承载力分析的端阻分配比，忽略了桩侧摩阻力与桩端阻力随荷载、位移发展的非线形变化特征。这些，使桩基沉降计算预测的准确性受到限制。
2.合理桩基沉降计算方法的考虑
合理桩基沉降计算方法应该次完善考虑承台一桩一土体相互作用的基础上提出，而且应该与桩基承载机理相结合不能采用当前与承载机理完全脱节的方法。
对于桩端平面以下土体的整体压缩，采用目前方法，应该是可行的；桩身压缩量由于桩材本身模量很大，所占比例很小，且为瞬时弹性变形，对整个沉降分析的影响不大。因此，沉降分析的核心与难点就集中在桩端的刺入变形量计算预估上。
刺入变形受以下几个因素制约：
（1）承台下土体的持荷性状与土体特性；
（2）桩端持力层土体的持荷性状与土体特性；
（3）侧摩阻力随荷载与沉降的变化特睦；
（4）基础的几何尺寸，承台的大小、桩长、桩趾。
当然，这几方面的因素具有相关性，相互联系相互制约。
从决定刺入变形的几个因素看，在基础尺寸不占据重要位置后，前三个因素都可以用沉降作为主线联系起来。我们可以分析承台下地基土的沉降一荷载关系；桩侧摩阻力的沉降一荷载关系；持力层的沉降一荷载关系。在给定基础沉降的情况下，将三部分的荷载叠加，就可以方便地得到整个桥梁小承台桩群基
础的沉降一荷载关系。有了这个关系后，依据路桥一体化设计的沉降要求及上部荷载水平，即可确定基础设计方案，实现真正意义上的按沉降控制桥梁桩基设计。
3.课题的关节点及其解决方法
如前所述，本课题的关键问题在三个方面：承台下地基土的沉降一荷载关系；桩侧摩阻力的沉降一荷载关系；持力层的沉降一荷载关系。采用试验结合理论分析的方法，对这三方面问题进行分析。通过计算一试验一设计一实测验证一模型试验（数值模拟）一反分析这样一个完备的过程，寻求按沉降控制桥梁桩基可行
的设计方法，为研究成果的推广应用打下基础。
四、路桥一体化设计的应用前景
就技术问题而言：前已叙及，路桥一体化设计的核心在于设计允许桥梁产生相当的沉降以和桥坡沉降协同。而基础设计必须适应上部结构的要求。因此，要从上部结构的分析上探讨路桥一体化设计的应用前景。
从上部结构自身要求来讲，基础的均匀沉降不会对上部结构产生任何不良影响；
从桥下通行的净空要求来讲，适当提高设计高程，预留桥梁沉降量，也不会对通行净空产生太大的影响；
对于混凝土连续梁桥，须避免相邻墩台不均匀沉降产生的次应力；
由以上的分析来看，在设计方法成熟后，可考虑突破现有规范对总沉降量的规定。在确保桥梁基础均匀沉降的基础上，可以将路桥一体化的设计方法应用于连续梁桥及简支梁桥。在目前摸索阶段，可将此方法先应用于对沉降要求不高的简支梁桥设计上。
五、结束语
简述桥梁工程的设计要点篇7
关键词:先简支后连续；湿接头；负弯矩区张拉压浆；体系转换
一、概况
简支梁桥属于单孔静定结构，它的优点是构造简单，施工方便。施工方法可以节约大量模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥梁速度。然而简支梁桥也存在很大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏，另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。
而连续梁桥同简支梁桥相比较而言，它的优点是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。然而连续梁桥也存在一定的缺点：由于它跨径较大，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。
随着梁桥的发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥的优点的桥型：先简支后连续梁桥应运而生。它刚好发挥了上述两种梁桥的优点，克服它们的缺点。其施工特点是先按简支梁规模化施工，后用湿接头把相临跨的梁块连接成连续梁，从而得到连续梁优越的使用效果。下面简述先简支后连续梁桥桥面施工中关键的三道工序：
（一）湿接头（现浇段）施工
（二）负弯矩张拉压浆
（三）体系转换
二、湿接头施工
当体系转换后梁的最大弯矩转移到两梁连接的现浇段即湿接头处，且变为负弯矩，同时现浇段的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力还大。因此现浇段承受着弯矩及剪力，为连续梁的危险截面。
（一）对旧混凝土去皮
将梁端要浇注混凝土的范围内的梁表层混凝土去皮1mm～2mm，进行凿毛处理，在浇注混凝土时湿润表面，以保证新老混凝土的良好结合。
（二）安装底模
将支座置于墩顶支座垫石上，放好后在永久性支座外周围安装底模，为严防漏浆，永久性支座与底模间的缝隙应采取有效措施密封。例如我项目部主要采用胶布或砂浆封住，防止漏浆。
（三）钢筋焊接
钢筋焊接是湿接头施工中最重要的部分。钢筋焊接可采用搭接焊、帮条焊。我项目部主要采用搭接焊。
三、负弯矩张拉压浆
先简支后连续梁桥特点是先按简支梁规模化施工，后用湿接头把相邻跨的梁体连接成连续梁。而要使其连结的关键就是负弯矩区钢绞线的施工。
（一）预埋预应力管道
在预制梁时，预埋预应力管道（我项目部采用扁波纹管）是非常关键的。为防制在振捣过程中，将扁波纹管压扁一般可在扁波纹管中预穿钢绞线或其它材料。等砼强度上来以后在抽出来。如不穿钢绞线而导制波纹管压扁将对穿钢绞线及压浆造成很大困难，而且也会严重影响桥面的施工进度。所以预应力管道畅通是非常重要的。同时注意在预制张拉槽口时，须注意槽口要大，防止在张拉时因槽口较小而影响千斤顶张拉。
（二）钢绞线
穿钢绞线时必须保证预应力管道中没有杂物，一般情况下可采用空压机将预应力管道内杂物吹净。穿完钢绞线后须注意及时张拉、压浆。公路桥涵施工技术规范中规定不同暴露条件下，未采取防腐措施的力筋在安装后至压浆时的容许间隔时间如下：
空气湿度大于70％或盐分过大时7d
空气湿度40％－70％时15d
空气湿度小于40％时20d
（三）张拉
待现浇混凝土强度达到要求后，而且横桥向负弯矩范围内湿接缝已完成砼横向连结，方可张拉钢绞线。张拉时，必须采取双控。
1.预应力必须达到设计要求。
2.钢绞线伸长量必须达到设计要求。
公路桥涵施工技术规范中规定对曲线预应力筋或长度大于等于25m的直线预应力筋；宜在两端张拉，对长度小于25m的直线预应力筋，可在单端张拉。根据这种情况我项目部对27m两端张拉,21m和15m用单端张拉。对采取两端张拉时，采用先一端张拉锚固后，再在另一端补足预应力值进行锚固。等张拉完之后应及时封端。时间间隔不宜太长。
（四）压浆
预应力张拉封端后，孔道应尽早压浆。水泥一般采用不低于42.5的，我项目部采用52.5的。而且水泥浆中应适当掺入膨胀剂。压浆稠度应控制在14－18s之间。在压浆时，应缓慢、均匀进行，不得中断，并应使孔道内排气通畅。压浆过程中，最大压力宜为0.5－0.7mpa；当孔道太长时也可达到1.0mpa。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5mpa的一个稳定期，该稳压期不宜于2min。压浆过程中及压浆后48小时内，结构砼的温度不得低于5摄氏度。否则采取保温措施。当气温高于35摄氏度时，压浆应在夜间进行。压浆完后，应做不少于3组的70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试体，标准养护28天后，检查其抗压强度，作为评定水泥浆质量的依据。
四、体系转换
体系转换是将梁由临时支座受力转换为永久支座受力。既由双排支座受力变为单排支座受力。
（一）受力特点
先简支后连续梁桥在体系转换前属于简支梁，简支梁内力在体系转换中原封不动地带入连续梁，体系转换、二期恒载及活载等内力按连续梁、板计算。随着跨径的增大，自重内力增加，简支梁内力占去了连续梁内力的大部分而不合理。一般认为先简支后连续梁桥跨径不宜过大，应在50米以内。
（二）一次转换
对于长度不大的连续梁桥、板桥，可以将连续梁接长到全长后一次拆除临时支座，称为一次转换。
（三）二次转换
对于长连续梁桥、板桥，可以边接长梁体，边拆除临时支座转换结构体系，全联连续要经多次体系转换才能达到设计在要求，称为二次转换。下面举例简述。
主桥为25米预制梁，采用一联四孔连续梁桥。为便于说明，一联中四孔梁分别为1、2、3、4。
1.完成2、3孔之间湿接缝的浇注、张拉、压浆及落梁实现“2＋3”连续
2.完成3、4孔之间湿接缝的浇注、张拉、压浆及落梁实现“2＋3+4”连续
3.完成1、2孔之间湿接缝的浇注、张拉、压浆及落梁实现“2+3+4＋1”连续
这样就完成了将四孔简支梁转化为一个的整体。
五、结语
简述桥梁工程的设计要点篇8
关键词：拱梁组合体系；钢筋混凝土；拱肋；矢跨比
中图分类号：tU37文献标识码：a
0引言
梁桥及拱桥结构简洁、受力合理，在我国一直有着非常广泛的应用，但这两种桥型应用起来都有其各自的局限性。梁桥主要由主梁抗弯来承受上部竖向荷载，为此钢筋混凝土主梁不得不在受拉区配置大量普通钢筋或预应力筋来满足主梁的抗弯需求，可见梁式结构并不能充分发挥建筑材料的抗拉压性能，结构经济性一般。现代桥梁设计越来越注重景观设计，梁式桥梁线条平淡、美观性一般，不太适用于对景观要求较高的桥梁。拱桥受力主要以拱板或拱肋受压为主，钢筋混凝土拱桥能够充分利用混凝土的抗压性能，仅需配置少量钢筋便可抵抗结构在活载作用下产生的不平衡弯矩，但其对地基基础的要求较高，在拱脚处常会产生较大的水平推力，有时不得不通过设置大直径群桩基础来平衡主拱水平推力。
钢筋混凝土拱梁组合体系桥梁能够有效克服梁桥及拱桥的上述缺点，并能保持拱桥特有的结构曲线，外观优雅美观，是现代景观桥梁设计中不可缺少的组成部分。在一定跨度范围内，该桥型的适用性、经济性及美观性达到了完美的统一。
本文结合工程实例，对一座三跨上承式钢筋混凝土拱梁组合体系桥梁的设计进行了研究，着重阐述了主拱、桥面梁、基础等主要受力构件的设计构思，并运用有限元法对桥梁结构进行静力及动力分析，着重研究了主拱及桥面梁的受力性能，并可为实际工程设计提供指导。
1工程概况
本工程为一座跨河桥梁，河道宽约35m。由于河流位于城市中心地段，桥位处人流量较大，故对桥梁的景观性要求较高。经过经济性、景观性等比选后，最终选定采用三跨钢筋混凝土拱梁组合体系桥梁方案。桥梁整体效果如下图所示。
桥梁效果图
2设计构思
2.1主拱
主拱是上承式拱桥的主要承重构件之一，根据跨径及受力不同，可选择采用肋拱、板拱及箱型截面拱等多种截面形式。箱型截面拱具有抗弯及抗扭刚度大、自重轻等优点，大跨径拱桥较多采用此种截面形式。由于本桥跨径较小，肋拱或板拱便可满足拱圈受力要求；二者比较起来，板拱会略显厚重，肋拱则更能显得桥梁轻盈美观，且结构简单、施工方便，故本桥选择采用肋拱截面形式。桥梁横向共设置两道拱肋，高0.6m，同时在拱肋之间设置两道肋间横撑以增强拱肋的整体稳定性，肋间横撑截面尺寸为0.5x0.5m。
2.2矢跨比
矢跨比直接影响桥梁受力状态，是拱桥设计的一个重要指标。拱桥矢跨比通常为1/3~1/6，合理设置的矢跨比应使拱肋受力主要以受压为主，在荷载作用下不承受或仅承受较小弯矩，即应该使拱轴线与拱压力线趋于一致；若矢跨比过大或过小均会使拱肋承受较大的弯矩，这样会大大增大拱肋内钢筋用量，使结构不经济、受力不合理。此外若矢跨比越小，传递到基础的水平力就越大，下部结构造价会大大增加。
矢跨比的选择不仅仅需要考虑结构受力特点，还应综合考虑现状地形、水文条件及美观性等多方面因素。综合考虑上述因素，并经过多方案比选后，最终确定桥梁的矢跨比为1/4.3。
2.3基础
拱桥基础需承受拱肋传递的竖向力及较大的水平推力，在软土地基中常需设置大直径群桩基础来平衡主拱水平推力。本桥桥位处地质条件较差，下卧土层多为粘性土或砂土，若采用常规浅基础较难满足桥梁受力要求；若采用桩基础，虽然能够满足结构受力要求，但结构明显不够经济，桥梁造价会大大增加。设计时充分考虑到本桥布置特点，巧妙地把拱肋及桥台基础连在一起，这样可借助基底摩擦力及桥台土压力来共同承受上部结构传来的水平推力。经计算，该基础能较好地满足拱肋受力要求，并且较桩基础工程造价可节省约30~40%。
通过综合构思、比选，最终确定桥梁方案如下：桥梁全长35.2m，跨径布置为5.6+24+5.6m；桥梁全宽13m，横向布置为2.5m人行道+8m车行道+2.5m人行道。桥梁上部结构采用拱梁组合体系，横向共设置两道拱肋，肋高0.6m，两道拱肋之间设置肋间横撑以增强结构的整体稳定性，横撑尺寸为0.5x0.5m；桥面梁采用∏形截面形式，截面全宽13m，高0.6m；拱顶位置桥面梁与拱肋交汇成一体，截面高0.6m~1.7m。桥梁下部结构采用钢筋混凝土扩大基础，横向宽10m，高2.0m，基底设置0.5m碎石垫层。桥梁总体布置如下图所示：
桥梁总体布置图
3有限元模型建立
结构主要受力构件有桥面梁、拱肋、横撑等，分析时均采用空间梁单元进行模拟，并假定构件均处于小变形、线弹性受力状态，桥面梁与拱肋相交位置按完全刚接模拟。为方便研究及结构分析，建模时未对基础进行模拟，仅在拱脚处设置固定约束，桥面梁梁端设置弹性支承。全桥共离散成56个单元，60个节点，结构计算模型如下图所示：
结构计算模型
计算结果及讨论
计算考虑的主要荷载有：恒载、活载、基础变位及温度荷载等，各种荷载按最不利组合后，结构主要计算结果如下表所示：
结构主要计算结果
由以上计算结果可以得出如下结论：
拱肋所受轴向力较大，而弯矩值却很小，且最大、最小弯矩值相差仅10%，可见拱肋受力主要以受压为主，受力状态较好，仅需配置少量抗弯钢筋便可满足受力要求。
桥面梁受力形式接近于一端固定一端铰支的梁，结构受力状态远好于常规的简支梁及连续梁；最大弯矩出现在梁中部，最小弯矩出现在拱梁结合部位，正负弯矩值相差不大，但需在弯矩较大部位配置加强钢筋方可满足受力要求。
绝大部分竖向力由拱肋传递，桥台立墙仅传递一小部分竖向力；拱脚水平力较常规拱桥小，但基础仍需抵抗水平推力，基础抗推刚度设计不容忽视。
拱肋最大裂缝宽度为0.17mm，桥面梁最大裂缝宽度为0.13mm，均能满足规范要求。
5结语
拱梁组合体系桥梁能够改善梁式桥以受弯为主的受力状态，从而能充分发挥材料抗压性能，降低工程造价；同时能够减小主跨跨径，改善主拱受力状态，从而有效减小拱脚水平推力，降低下部结构造价。此外，拱梁组合体系桥梁能够保持拱桥特有的结构曲线，外形优雅美观，在对景观要求较高的中、小跨径桥梁中应用，有重大现实意义。
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简述桥梁工程的设计要点篇9
关键词：曲线桥梁，斜交，细节控制
1.引言
装配式简支空心板桥因其标准化程度高、技术成熟、施工方便、造价低廉，广泛运用于从高速公路到农村道路的各级跨河设施中。随着道路设计水准的不断提高，道路平纵线形的设计日趋精细化，很多情况下，不再为中小型桥梁等构造物降低或调整线形指标，从而导致大量的简支空心板桥位于曲线上，且较少正交跨越河流。
近年来出现很多讨论简支梁板在曲线上布置方法的学术论文，对弯桥折做的方法这里就不再赘述。而笔者在设计实践中发现，曲线上的斜交简支梁桥设计，布梁只是设计工作的一部分，更多的细节控制却往往被忽视。尤其要指出的是，斜交桥梁布置在曲线上时，与正交桥梁有诸多不同，是细节控制尤为重要，对桥梁的施工控制难易及施工的精准度有重大影响。
本文讨论的细节控制基于弯桥折做的几个常规做法：平分中矢直线布跨、等梁长等角度径向布跨（扇形布跨，连续缝变宽）、梁板变角度墩台平行布跨。[1]至于变梁长法，实际上是为了在曲线半径过小、桥宽过大的时弥合径向布置产生的过大缝宽而采用的修正，归入径向布置一类。
2.曲线布置中斜桥不同于正桥的特点
一般关于曲线上折线布跨的论述，着眼于曲线半径、桥梁宽度对各种布跨方式的使用限制，而笔者认为桥梁的斜交角度，影响甚大。这里将曲线上的斜交桥梁和正交桥梁的区别及其特有的性质，阐述如下：
2.1墩台轴线、梁端线的斜交角度非恒定：墩台长度及柱间距变化，板梁错位
曲线上布跨时，如果曲率半径恒定，不论采用何种布跨方式，正交桥梁的直曲差——包括中矢距（图1）、外轮廓差（图2）、连续缝开口（图3），在径向布跨方式中
图1中矢距示意图
图2外轮廓差示意图
图3径向布置开口示意图
存在）均存在对称性，而斜交桥梁则不存在对称性，究其原因，正交桥梁在同一曲率半径的情况下，墩台轴线及梁端线与路线中心线的交角是恒定的，而斜交桥梁同一墩台的不同位置、不同的梁端线，实际的斜交角是不断变化的，从下图可以反映出来（图4）：
图4斜交角变化示意图
这个情况引起了以下细节控制问题：
（1）墩台桩间距控制问题，若按常规控制正投影距离，则实际桩间距（斜距）不同；相反控制斜距离，则平面布桩时不能按中心线偏移来获得桩位坐标。
（2）相邻跨板梁错位问题，除了平分中矢法直线布跨，其他折线布跨法相邻跨的板梁都是错位的（对比图5与图3，本图夸张了直曲差），实际上这是由于角度变化造成的投影桥宽变化引起的。这导致了墩台盖梁的长度是不一致的，挡块的位置和厚度也是需要斟酌的，对于分幅桥梁，甚至需要考虑左右幅下部结构的间距是否过大（桥台挡土问题）或过小（盖梁打架）。
图5板梁错位示意图
2.2直曲差的非平均分布：误差扩大
弯桥折做（或直做），就是用直线来拟合曲线，为了保证行车的平顺，必须通过护栏或者人行道来形成理想的曲线。这就要求外轮廓的直曲差控制在一定的范围内。正交桥梁的直曲差是平均分布到每跨两端的，而斜交桥梁则不然，随着斜交角度的增大分配的不均匀性扩大（对比图6与图2）。以在1000m半径的圆曲线上平分中矢布置一个20m长12m宽的桥梁为例，当桥梁正交时，5cm的中矢距平均分布，外轮廓的最大直曲差仅±2.5cm，而的桥梁若是斜交30度，最大直曲差就可达到±6.6cm。这样，同一种布跨方式在斜交角度较小时可以使用，在斜交角度较大时则不能再使用，可能需要用到诸如加宽桥梁等非常规处理方法。
图6斜桥外轮廓差不均匀分配
2.3各墩台合成横坡不一致：翘曲
合成横坡的计算公式为[2]：
i=（i1+i2×tanα）/（1+tan2α）0.5
其中：
i——合成横坡
i1——横坡
i2——纵坡
α——斜交角
计算简图如图7。
图7合成横坡计算简图
当斜交桥梁布置于曲线时，若采用变角度方式布跨，必然造成相邻墩合成横坡不同，那么如果严格按照路线参数来控制标高，就会造成桥面的翘曲——各片板梁不在同一平面上。不仅桥面处理困难，支座还会出现脱空问题，造成安全隐患。[3]
3.斜桥曲布中需要控制的细节
基于以上探讨的斜交桥梁曲线布跨的特点，我们应该慎重考虑斜桥的布置方式，很多正桥可以使用的布置方式，斜桥不一定适用，而相比于正交桥梁，斜交桥梁的细节控制尤为重要。事实上，在误差允许范围内，一座曲线上的简支梁桥可以采用多种布置方式，有时候并没有明显的优劣差异，而关键的其实在于细节控制，这些细节不仅影响到成桥的外观，更影响到结构的安全、施工的控制精度和难易程度。
3.1布跨方式选择
在曲线上布设斜交简支梁时，我们不仅仅要考虑曲线半径、桥梁宽度，更要考虑桥梁的斜交角度。斜交角度越大，直曲差越大。依据以上的探讨和实践经验，在曲线半径较大、桥长较短时，优先选择平分中矢直线布跨。这样可以避免斜桥在设计和施工上的诸多困难。一般来说，对于没有人行道的桥梁，该方法需要通过护栏在板梁边缘的位置变化来拟合曲线，这时外轮廓的直曲差不宜大于8cm，护栏施工需要吊模浇铸[4]。对于有人行道的桥梁则较为方便，可以通过人行道变宽来实现行车道的曲线顺滑。无法直线布跨的时候，板梁错位的问题不可避免。根据实践经验，在斜交角度小于15度时，该差异不明显，反之差异较大，对护栏的安置、盖梁的长度均造成较大影响，这时应考虑适当采用非常规方式减小误差，例如挑臂加宽、梁长变化等。特别要指出的是，对于存在中分带的分幅桥梁，布跨方式尤为灵活，也特别需要注意。灵活之处在于我们可以从桥梁外侧向中分带布设板梁，从而使错位误差集中于中分带，以消弭其对整体的影响。而需要注意的也是左右幅的墩台很可能会因不同的布跨方式造成位置的冲突。
3.2坐标控制
如本文上面论述，考虑到受力合理，我们应该保证同一桥墩各桩间距相等或对称，这时各桩间的投影距离是不同的，我们在坐标控制的时候，尤其要注意这一点，不能采用中线偏移方式获得桩位，而应切实使用墩轴线上的斜距控制。
3.3标高控制
曲线上斜桥的标高控制是比较复杂的，尤其是缓和曲线上。由于曲率半径的变化、布跨方式的影响，导致各墩台的合成横坡不同。
诚然我们可以通过精细计算或者借助道路设计软件，获得精确的高程数据，但是要考虑到，在曲线上预制拼装的简支结构桥梁是无法完全拟合路线的平纵的，如果一味按照平纵数据控制桥梁高程，很容易出现翘曲问题。这对支座的稳定、结构的安全、行车的平顺均会造成较大的影响。
结合工程实践，考虑到简支空心板桥大多长度较短，即使局部突破路线平纵，也不会造成道路平顺性的明显下降。由此笔者认为，桥长较短（3跨-5跨）、横坡变化不大的情况下采用各合成横坡的平均值来控制桥梁标高。以下是各种半径、交角下平行布跨方式的合成横坡差异，可以看出，使用平均值来控制标高误差是在容许范围内的（表1）。
表1合成坡度例表
对于缓和曲线长、存在超高渐变、跨数多、桥长长的桥梁，横坡变化较大，则需要严格按照曲线要素控制，这时对支座垫石和调平钢板的制作精度有较高的要求，否则容易发生支座脱空的现象。
3.4垫石、调平钢板控制
曲线上布设空心板桥，支座垫石和调平钢板的尺寸控制尤为重要。此时，空心板存在两种放置方式：有横坡放置和无横坡放置。有横坡放置即空心板斜放，保持空心板顶面与盖梁顶面平行（图9），这种放置方式尽可能使空心板顶面形成连续的平面，此时相邻支座垫高度相同。
图9图10
无横坡放置方式即通过在盖梁顶面浇铸阶梯状整体垫石（图10），使每块板载横向水平放置，成桥时梁顶呈阶梯状，此时阶梯铺装的阶差为：ΔH=i×d
其中：i——合成横坡；D——梁间距.而不论采用何种方式，均需要通过调平钢板保证支座水平放置，调平钢板四角高度计算如下：
h1=h5+（a×i1+B×i2）/2
h2=h5+（a×i1-B×i2）/2
h3=h5+（-a×i1+B×i2）/2
h4=h5+（-a×i1-B×i2）/2
式中各参数见图11
图11调平钢板计算简图
3.5墩台盖梁长度控制
斜桥布置在曲线上时，前面已经讨论过会出现的板梁错位问题，这导致盖梁长度决定于左右跨斜交角度大的一个，而相应的，挡块应当根据实际情况折线布置、变厚布置。而分幅布置的桥梁，若左右幅分别按照各自的中心线布置桥跨，容易产生盖梁打架的问题，主要出现在桥台上。当左右幅同一墩台斜交角度一致的时候，一般两幅桥台的间距会控制在2cm左右，保证施工空间的同时能够完好挡土。但是对于一些宽桥，往往分幅布置，而桥宽过大导致不得不分别按照每幅桥的中心线来布跨，以减小直曲差并将误差集中于中分带，这时候会出现左右幅桥台斜交角度不一致的情况，虽然一般差距不超过1度，但也会造成盖梁过长打架或过短无法挡土，这时候应考虑调整盖梁一端的角度。
3.6护栏位置控制
弯桥折做、弯桥直做，都破坏了道路的平顺，需要通过护栏、人行道来调整，保证行车道曲线的平顺。对于有人行道的桥梁，可以简单地通过人行道变宽来实现，施工较为方便，一般预制人行道盖板无需做变宽，可通过现浇部分道板实现。对于无人行道的桥梁，则只能通过护栏位置改变来调整线形。这时候要精确控制护栏挑出或移入桥梁边缘的距离，挑出过多影响结构安全，移入过多则影响桥梁外观，一般挑出部分不应当超过8cm。如需挑出更多，可适当变化空心板挑臂。
4.总结
在曲线上布置预制拼装结构的桥梁，布跨方式灵活多变，各种方式依据每个桥梁的实际情况优劣各异，然而，无论采取何种布置方式，设计过程中最重要的是各种细节控制，尤其是斜交桥梁，与正交桥梁有诸多不同的特点，使斜桥的控制要素复杂多变，而这些细节对桥梁的施工控制难易、成桥美观程度乃至结构的安全性均有着重要的影响，在设计中我们必须重视这些细节控制，精细设计。
参考文献
[1]吕春英.预应力钢筋混凝土标准梁在曲线上的布置[J].山西建筑，2011
[2]王丽荣.桥梁工程[m].北京：中国建材工业出版社，2006
简述桥梁工程的设计要点篇10
关键词：山区高速公路桥型方案优化常用梁板比选分析
1、概述
山区高速公路桥梁设计有很多区别于平原桥梁及城市桥梁的地方，也更有很多方面需要探讨。一般来说，桥型的选择应根据安全、适用、经济、美观、有利环保以及便于施工和养护等因素进行综合分析，以便最终确定桥梁实施方案。对于山区高速公路而言，还应着重考虑施工难易程度、山区地质病害及环境保护等影响因素。
本文主要以深圳东部某高速公路设计为例，探讨山区高速公路桥梁设计方案及常用梁板桥的经济分析。由于该项目路线方案受沿线、地形、地物、生态等因素制约，多以桥梁和隧道布设。其中桥梁占路线长度的比例达50%以上，桥梁型式多样化，以高墩长桥、半桥半路型式为主。桥梁方案的经济与否将直接影响到项目总体建设成本，为此，本项目以桥型方案比选作为重要研究内容。
2、桥型方案优化
2.1桥梁标准跨径选择
本项目路线大部分在低山、丘陵中穿越，地势起伏、高差较大。因而，全线大部分路段的桥梁跨越沟谷，并与沟谷交错并行。因避免高填方而设置的桥梁，应尽量选用预制装配结构的标准跨径，提高标准化设计、施工和管理水平，从而达到经济、环保、可持续性。
从路线平纵面设计方案来看，沿线桥梁高度多为10～20m。高速公路桥梁常用标准段跨径有16、20、25、30、35、40m等，针对本项目桥梁特点及地质情况，标准段桥跨的选择应进行经济、美观综合比较。一是根据桥跨跨径和桥梁高度的关系按美学原则，高跨比为0.618～1时视觉感较美；二是根据以往设计经验从技术经济指标进行比较对于墩高在10～20m的桥梁，经济跨径为25、30m。综合起来适宜本项目桥梁标准跨径为20、25、30、35m，对于多数墩高为15m左右的桥梁则宜选择25m作为标准跨径。
2.2桥梁上部结构型式的选择
总结高速公路设计经验，考虑技术可行、经济美观、满足功能、环境影响、施工快捷等条件，提出以下几种结构形式。
桥梁上部结构方案综合比较表
项目预应力混凝土空心板预应力混凝土t梁预应力混凝土小箱梁
适用情况结构简支桥面连续体系，建筑高度低，运用广泛。跨径小，容易形成“柱林”现象，不太适用于重载车辆多的桥梁。不适用于弯桥。先简支后连续体系，跨越能力强，建筑高度高。桥下视觉效果差，较适用于重载车辆多的桥梁。不适用于弯桥。先简支后连续体系，适应性强,建筑高度相对低。桥下视觉效果较好，整体性好，适用于重载车辆多的桥梁。适用于弯区程度较小，无大超高的弯桥。
经济指标低相对高适中
受力特点简支安装，截面刚度大，横向铰接，结构连续。简支安装，截面刚度较大，横向整体性相对差，结构连续。简支安装，截面刚度大，横向整体性较好，结构连续。
施工工艺工艺成熟、快速，预制吊装，工期短，便于工厂化施工；但梁片数偏多。工艺成熟、快速，预制吊装，工期较短，便于工厂化施工。工艺成熟、快速，工艺预制，工期较短，便于工厂化施工,吊装重量大。
使用性能外形一般，行车平顺，后期维护工作较少。外形一般，行车平顺，后期维护工作较少。外形美观，行车平顺，后期维护工作较少。
通过综合比选，结合深圳市高速公路设计、施工经验，考虑到本项目多数墩高为10～20m左右，其适宜的桥梁选择25～30m，本次桥梁方案对于跨径为20m的上部结构采用空心板，对于大于20m跨径的上部结构采用预应力混凝土预制小箱梁。
2.3桥梁下部结构型式的选择
下部构造应能满足上部结构对支承受力的要求，同时在外形上要做到与上部构造相互协调、布置匀称。2.3.1桥墩型式的选择
山区高速公路桥梁桥墩型式主要有柱式墩及空心薄壁墩。柱式墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式；其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻盈美观，桥墩布设灵活性大，可适应不同类型的基础。一般来说，墩高＜30m采用柱式墩。由于本项目多数墩高为20～30m左右，所以方案多选用双柱式桥墩。
空心薄壁墩美观性较好，但施工稍显复杂。墩高较矮时，其施工既复杂又不美观所以少采用。当墩高较高时薄壁墩施工只需一套模板，只需搭一个支架，对于地面横坡较陡，搭支架困难，模板需求量大的山区桥梁，薄壁墩具有显著的优势。所以该项目墩高＞30m时，采用空心薄壁墩。
2.3.2桥台型式的选择
以不破坏山体为原则，避免大填大挖，结合地质、地形情况，以埋置式桥台或重力式桥台为主。2.3.3基础型式的选择
深圳地区对保护环境要求较高，不宜大面积开挖基坑，破坏山体。因此，根据山体风化程度及地质条件，均采用钻孔桩基础。
3、常用梁板经济性分析
针对本项目桥梁墩高多在10～20m范围的特点，选择适宜的经济跨径对工程造价影响较大。根据已有的设计经验，对相同桥长300m条件下，跨径为25m和30m先简支后连续预制小箱梁各项经济技术指标进行分析研究：
25m和30m小箱梁经济指标比较表
项目明细第1桥型方案第2桥型方案
上部构造结构类型25m先简支后连续预应力混凝土小箱梁单价
（元）总价
（元）30m先简支后连续预应力混凝土小箱梁单价
（元）总价
（元）
孔数-跨径（孔―m）12-2510-30
全桥长/m300300
C50混凝土/m33888150958669924233.615096388502
R235钢筋/t163.264801057536190.6264801235218
HRB335钢筋/t643.4964804169815618.4864804007750
钢绞线/t126.53124421574286140.76124421751336
上部构造合计12668630上部构造合计13382806
下部构造
墩
台结构形式双圆柱墩、桩基、肋式台、桩基单价总价双圆柱墩、桩基、肋式台、桩基单价总价
墩高/m平均11m平均10m
墩径/m1.41.6
C30混凝土/m3880.08752661820884.22752664933
R235钢筋/t11.4968337851111.53683378784
HRB335钢筋/t202.4268331383136203.3768331389627
盖梁1.6x1.51.8x1.6
C50混凝土/m3836.16842704047815.0842686230
R235钢筋/t2.266833154432.20683315033
HRB335钢筋/t110.626833755866107.56833734548
钢绞线/t31.781393044269531.513930438795
墩台总价4041518墩台总价4007950
基
础桩径/桩长/m1.5/251.8/25
钻孔/m130010701391000110015001650000
C30混凝土/m32295.8740.817007292799.5714.41999963
R235钢筋/t6.896231429328.40623152331
HRB335钢筋/t222.6962311387581271.5562311692037
1.5m桩基每延米单价347945222411.8m桩基每延米单价49045394331
全桥经济指标/(元/m2)221221232389经济指标/(元/m2)237322785087
通过比较得知：25m的小箱梁在工程造价方面具有一定的优势。本经济指标只含主体工程，不包括桥梁附属工程量。
4结语