1、 1 尺寸擬定與方案比選1.1 工程背景及使用要求1.1.1 工程背景介紹廣州新洲至化龍快速路，位于廣州市東南部，起點與新港東路對接，并與廣州環城高速公路東環線連接，跨越珠江后航道之官洲河和瀝窖水道、穿越長洲島，終點于番禺金山大道與廣珠高速公路化龍至坦尾段連接。新洲至化龍快速路是廣州南部地區未來道路主骨架網絡的重要組成部分，是廣州市南出口的主要通道之一。總投資19.8億元。該項目為官洲河特大橋工程，大橋全長2220.6米，主橋跨越官洲河水道。官洲河特大橋為廣州南部地區(侖頭至龍穴島)快速路的sd3標段，本標段范圍為k2+839k3+764.102，全長925.102米。本橋跨官洲河（小洲）水道

2、，位于小洲村瀛洲生態公園以南，南接新造島北新造立交。1.1.2 工程使用要求廣州市官洲河大橋，必須遵照“技術先進、安全可靠、使用耐久、經濟合理”的要求進行設計，同時應滿足美觀、環境保護和可持續發展的要求。廣州市官洲河大橋西引橋的主要技術標準如下：(1) 設計荷載：公路-級；(2) 設計速度：60 km/h（雙向四車道）；(3) 橋梁全長：330m（每跨t梁長30米）；(4) 橋面寬度：15.0m，橫向布置為0.5m（防撞護欄）+14.0m（行車道）+0.5m（防撞護欄）；(5) 設計洪水頻率：百年一遇；(6) 通航等級：無。1.2 方案比選1.2.1 方案比選下表列出了3種方案，簡述了預應力混

3、凝土連續梁橋、簡支預應力混凝土t梁橋和預應力混凝土連續剛構橋的美觀、安全和適用的性能，通過對三種橋型的比較，選擇合適的方案進行設計計算。表1-2-1 方案比選表方案設計方案一設計方案二設計方案三橋型預應力混凝土連續梁橋簡支預應力混凝土t梁橋預應力混凝土連續剛構橋美觀性全橋線條簡潔明快，與周圍環境協調好，因此，橋型美觀。橋梁的線型簡單單調，但也不缺乏這特有的簡單之美。橋型美觀，氣勢宏偉，與周圍景觀協調一致。安全性1. 選用作為引橋的橋型，橋跨度合適，采用箱形斷面，剛度大，施工安全；2. 橋梁本身構造簡單，現澆施工，整體剛度好；3. 橋梁的運營養護成本在后期較低。1. t形截面，制造簡單，接頭也方

4、便，常用跨徑7.5-20m，預應力混凝土則為20-50m。2. 施工采用吊裝施工，需要一定的吊裝設備以保證工期；1.全橋跨度適中用技術先進 的懸臂澆筑法施工能安全的建成，且在施工過程中不需大量施工支架和臨時設備，故施工方便，質量可靠，工期較短；2.全橋后期營運養護費用少；3.行車平順舒適。適用性1.跨徑為330米，與河道的適應性好； 2. 建筑高度小，外形簡單且久用不衰；3. 橋面平順，行車舒適性較好。1采用預應力混凝土t梁，最大跨徑為50米；2.受力明確，構造簡單，施工方便，經濟合理，裝配式結構，節約大量模板，縮短了工期，使用廣泛。3.橫隔梁保證各根主梁相互結成主體，以提高橋梁的整體剛度。1

5、.中孔主跨跨越主航道，與航道適應性好，通航凈空大，防撞要求低；2.河床壓縮少，有利于汛期泄洪；3.全橋采用三跨一聯的連續剛構，故只在兩岸橋臺處各有一伸縮縫。1.2.2 預應力混凝土t梁介紹1.2.2.1 構造布置當跨徑超過20m時，一般采用預應力混凝土梁。我國后張法裝配式預應力混凝土簡支梁的標準設計有25，30，35，40 m四種。主梁梁距通常在1.52.2m之間。橫隔梁在裝配式t形梁中起著保證各根主梁相互連成整體的作用；它的剛度愈大，橋梁的整體性愈好，在荷載作用下各主梁就能更好地協同工作。然而，設置橫隔梁使主梁模板工作稍趨復雜，橫隔梁的焊接接頭又往往要在設于橋下專門的工作架上進行，施工比較麻

6、煩。實踐證明，對于簡支梁橋，一般在跨中，四分點，支點處各設一道橫隔梁就可滿足要求。1.2.2.2 主要尺寸主梁：高跨比的經濟范圍是1/151/25之間，跨徑大，取偏小值；肋厚1416cm，在接近梁的兩端的區段內，為滿足抗剪強度和預應力束筋布置錨具的需要，將肋厚逐漸擴展加厚。梁高：我國后張法裝配式預應力混凝土簡支梁的標準設計有25，30，35，40m四種，其梁高分別為1.251.45，1.651.75，2.00，2.30m。標準設計中高跨比值約為1/171/20，其主梁高度主要取決于活載標準，主梁間距可在較大范圍內變化，通常其高跨比在1/151/25左右。主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏

7、大值。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土數量增加不多，但可以節省鋼筋用量，往往比較經濟。肋厚：預應力混凝土，由于預應力和彎起束筋的作用，肋中的主拉應力較小，肋板厚度一般都由構造決定。原則上應滿足束筋保護層的要求，并力求模板簡單便于澆筑。國外對現澆梁的腹板沒有預應力管道時最小厚度為200mm，縱向或豎向管道的腹板需要300mm，既有縱向又有豎向管道的腹板需要380mm。對于高度超過2400mm的梁，這些尺寸尚應增加，以減少混凝土澆筑困難，裝配式梁的腹板厚度可適當減少，但不能小于165mm。如為先張法結構，最低值可達125mm。我國目前所采用的值偏低，一般采用160mm，標準設計中為140160mm

8、，在接近梁的兩端的區段內，為滿足抗剪強度和預應力束筋布置錨具的需要，將肋厚逐漸擴展加厚。橫梁：中橫梁為主梁高度的3/4，端橫梁與主梁同高，寬1220cm，可挖空；預制時，做成上寬下窄和內寬外窄的楔形，以便脫模。橫隔梁的高度可取為主梁高度的四分之三左右。在支點處可與主梁同高，以利于梁體在運輸和安裝中的穩定性。但如果端橫隔梁高度比主梁略小一些，則對安裝和維修支座是有利的。橫隔梁的肋寬常用1220cm。預制時做成上寬下窄和內寬外窄的楔形，以便脫模。箱梁橫隔梁的基本作用是增加截面的橫向剛度，限制畸變應力。在支承處的橫隔板還擔負著承受和分布較大支承反力的作用。箱形截面由于具有很大的抗扭剛度，所以橫隔板的

9、布置可以比一般肋形的橋梁少一些。目前許多國家認為可以減少或不設置中間橫隔板。從受力角度來分析，中間橫隔板對縱向應力和橫向彎矩的分布影響很小，活載橫向彎矩的增加很少超過8%，而恒載應力又不受橫隔板的影響，因此，單從結構上來考慮，中間橫隔板的作用可以用局部加強腹板或采取特殊的橫向框架的辦法來代替。翼板：端部較薄，根部加厚，不小于主梁高度的1/12。t梁翼板的厚度，在中小跨徑的預應力簡支梁中，主要滿足于橋面板承受的車輛局部荷載要求。根據受力特點，翼緣板一般都做成變厚度的，即端部較薄，至根部（與梁肋銜接處）加厚，并不小于主梁高度的1/12。翼緣板厚度的具體尺寸，有兩種處理方法：一種是考慮翼緣板承擔全部

10、橋面上的恒載與活載，板的受力鋼筋設在翼緣板內，在鋪裝層內只有局部的加強鋼筋網，這時翼緣板做得較厚一些，端部一般取80mm；另一種是翼緣板只承擔橋面鋪裝層的荷載、施工臨時荷載以及自重，活載則由翼緣板和布置有受力鋼筋的鋼筋混凝土鋪裝層共同承擔（例如：在小跨徑無中橫隔板的橋上），在此情況下，端部厚度采用60mm就夠了。目前高速公路上的橋梁及城市高架橋梁均設置防撞欄桿，根據防沖撞的要求，翼緣板端部厚度不小于200mm。為使翼緣板和梁肋連接平順，在截面轉角處一般均應設置鈍角式承托或圓角，以減少局部應力和便于脫模。下馬蹄：面積不宜過小，一般應占截面總面積的1020； 下翼緣也不應過大、過高，否則，會面形心

11、，減小預應力筋的偏心距。 在預應力混凝土t梁的下緣，為了滿足布置預應力束筋及承受張拉階段壓應力的要求，應擴大做成馬蹄形。馬蹄的尺寸大小應滿足預施應力各個階段的強度要求。個別橋由于馬蹄尺寸過小，往往在施工和使用中形成水平縱向裂縫，特別是在馬蹄斜坡部分，因此馬蹄面積不宜過小，一般應占截面總面積的1020，具體尺寸建議如下：馬蹄總寬度約為肋寬的24倍，并注意馬蹄部分（特別是斜坡區），管道保護層不宜小于60mm。 下翼緣高度加1/2斜坡區，高度約為梁高的（0.150.20）倍，斜坡宜陡于45。 應注意的是：下翼緣也不宜過大過高，這就要求將預應力束筋盡可能按二層或單層布置，將其余的束筋布置在肋板內，因為

12、下馬蹄過大，會降低截面形心，減小預應力筋的偏心距。1.2.2.3 配筋特點受力鋼筋： (1) 預應力筋-根據結構受力配置預應力束。 (2) 非預應力縱受力鋼筋-在預應力混凝土簡支梁中，有時為了補充局部梁段內強度的不足，有時為了滿足極限強度的要求，有時為了更好地分布裂縫和提高梁的韌性，可以將非預應力鋼筋與預應力鋼筋協同配置，這樣往往能達到經濟合理的效果。 (3) 斜筋-一般不設斜筋。 (4) 箍筋-預應力混凝土梁中剪應力一般較小，故按計算僅需布置少量的箍筋，但為了防止混凝土受剪時的脆性破壞，常按構造要求配置必要的箍筋，規定如下：箍筋直徑不小于6mm，箍筋間距不大于25mm；下馬蹄中需設閉合箍筋，

13、箍筋間距不大于150mm。 (5) 翼緣板橫向鋼筋 (6) 橫梁鋼筋 分布鋼筋： (1) 架立鋼筋-根據構造要求布置，用來架設箍筋，以便將各種鋼筋扎成骨架。其直徑依梁截面尺寸大小而定，通常采用1014mm。 (2) 水平分布鋼筋-由于梁的上下翼緣在橫向都比腹板厚，阻礙著腹板的收縮變形，因而有可能在腹板上產生平行于軸線的裂縫，為此，需在腹板內設置防裂鋼筋。這種鋼筋宜用小直徑鋼筋組成網格放在混凝土表面，緊貼箍筋布置。 (3) 錨固區的加強鋼筋-在梁端錨固區應力非常集中，在錨具附近不僅有很大的壓應力，還有很大的拉應力，因此，為防止錨具附近混凝土裂縫，因此，必須配置足夠的鋼筋予以加強。 (4) 支座下

14、局部加強鋼筋-提高局部承壓構件的裂縫荷載和極限承載力。1.2.2.4 橫向聯結鋼板式接頭：焊接鋼板預先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架。當t梁安裝就位后，即可在橫隔梁的預埋鋼板上再加焊接鋼蓋板使聯成整體。接頭強度可靠，焊接后立即就能承受荷載，但現場要有焊接設備，而且施工難度大。 如圖所示是采用鋼板連接的接頭構造。上緣接頭鋼板設在t梁翼板上，下緣接頭鋼板設在橫梁梁肋的兩側。焊接鋼板預先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架。當t梁安裝就位后，即可在橫隔梁的預埋鋼板上再加焊接鋼蓋板使聯成整體。端橫隔梁的焊接鋼板接頭構造與中橫隔梁相同，但由于其外側（近墩臺一側）不好施焊，故焊接接頭只設于內

15、側。相鄰橫隔梁之間的縫隙最好用水泥沙漿填滿，所有外露鋼板也應借水泥灰漿封蓋。這種接頭強度可靠，焊接后立即就能承受荷載，但現場要有焊接設備，而且有時需要在橋下進行仰焊、施工較困難。扣環式接頭：將橫隔梁中伸出的環狀鋼筋相互搭接，并用叉狀短筋銷住，在相距0.450.60m的接頭部位，就地澆筑混凝土連成整體。圖1-2-1 鋼板連接的接頭構造與鋼板式接頭比較，施工復雜一些，但整體性及耐久性好。在缺乏焊接設備時，橫隔梁亦可采用現澆混凝土聯結，即扣環式接合。將橫隔梁中伸出的環狀鋼筋相互搭接，并用叉狀短筋銷住，在相距0.450.60m的接頭部位，就地澆筑混凝土連成整體。這種做法也可用于主梁間距較大的場合，為減

16、小翼板挑出長度，翼板與橫隔梁一起用扣環式筋聯結，然后現澆混凝土連成整體。這種形式構造與鋼板式接頭比較，施工復雜一些，但整體性及耐久性好。目前正逐步取代前種連接形式。圖1-2-2 扣環式接頭企口鉸聯結：主梁翼板內伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的f6鋼筋網，并將它們澆筑在橋面混凝土鋪裝層內。接頭構造由于連接鋼筋甚多，使施工增添了一些困難。采用上面兩種連接構造的裝配式t梁的翼板均當作懸臂板來處理，為了改善挑出翼板的受力狀態，往往將懸臂板也連結起來，通常采用橋面板的企口鉸聯接。如圖所示為裝配式t梁設計中所采用的聯結方式。主要翼板內伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的f6鋼筋網，并將它們

17、澆筑在橋面混凝土鋪裝層內。或者可將翼板的頂層鋼筋伸出，并彎轉套在一根長的鋼筋上，以形成縱向鉸，如圖b所示。顯然，此種接頭構造由于連接鋼筋甚多，使施工增添了一些困難。圖1-2-3 企口鉸聯結1.2.2.5 簡支梁橋的常用施工方法現場澆筑法：就地澆筑施工是一種古老的施工方法，它是在支架上安裝模板、綁扎及安裝鋼筋骨架、預留孔道、并在現場澆筑混凝土與施加預應力的施工方法。目前，就地澆筑施工在簡支梁中較少使用。就地澆筑施工方法的優缺點：(1) 橋梁的整體性好，施工平穩、可靠，不需大型起重設備； (2) 施工中無體系轉換；(3) 預應力混凝土連續梁橋，可以采用強大預應力體系，使結構構造簡化，方便施工；(4

18、) 需要使用大量施工支架，跨河橋梁搭設支架影響河道的通航與排洪，施工期間支架可能受到洪水和漂流物的威脅；(5) 施工工期長、費用高，需要有較大的施工場地，施工管理復雜。預制安裝法：預制裝配施工是將在預制廠或橋梁現場預制的梁運至橋位處，使用一定的起重設備進行安裝和完成橫向聯結組成橋梁的施工方法。目前，預制安裝法是簡支梁經常采用的一種施工方法，預制梁的安裝主要有聯合架橋機法、雙導梁安裝法、扒桿吊裝法、跨墩龍門吊機安裝法、自行式吊車安裝法、浮吊架設法幾種。 (1) 聯合架橋機法:以聯合架橋機并配備若干滑車、千斤頂、絞車等輔助設備架設安裝預制梁；適用于多孔30m以下孔徑的裝配式橋梁。 (2) 雙導梁安

19、裝法：又稱穿巷式架橋機，鋼桁架導梁由貝雷梁或萬能構件組裝而成，其梁長大于兩倍橋梁跨徑。 (3) 扒桿吊裝法：橋跨兩墩設扒桿，預制梁兩端系在扒桿的起吊鋼束上，后端的制動索控制速度，使預制梁平穩就位；適用于起吊高度不大和水平移動范圍較小的中、小跨徑的橋梁。 (4) 跨墩龍門吊機安裝法：兩臺跨墩龍門吊機分別設于待安裝孔的前、后墩位置，用跨墩龍門吊機上的吊梁平車將梁吊起，卷揚機使梁橫移就位；適用于岸上和淺水灘以及不通航淺水區域安裝預制梁。 (5) 自行式吊車安裝法：先將梁運到橋位處，采用一臺或兩臺自行式汽車吊機或履帶吊機直接將梁片吊起就位；適用于陸地橋梁、城市高架橋。 (6) 浮吊架設法：在通航河道或

20、水深河道上架橋，可采用浮吊安裝預制梁。 方法特點：構件標準化，機械化和自動化程度高，安裝速度快，但需要一定的設備，高空作業多。預制裝配施工的特點為：(1) 橋梁構件的型式和尺寸可向標準化發展，有利于大規模工業化生產；(2) 在預制廠（場）集中生產，可充分利用先進設備，提高施工機械化和自動化的程度，因此可提高工程質量、降低勞動強度、降低工程造價、提高生產效率；(3) 能節省大量支架和模板材料，多跨橋梁施工只需一套施工設備，能多次周轉使用；(4) 構件預制不受季節的限制，上、下部構造可同時施工，預制梁安裝速度快；(5) 需要有一定起吊能力的吊裝設備，施工時高空作業多；(6) 預制梁安裝后需進行橫向

21、聯接，增加施工工序。1.2.3 方案確定通過對三種方案的對比，在經濟上（工程費用，維修養護，運營費大小）的比較，以及以橋梁結構的經濟性、實用性、安全性、美觀性和施工的難易程度為考慮因素，綜合個設計方案的優缺點，最終選定一個最優方案：多跨簡支預應力混凝土t梁方案。1.2.4 計算理論1.2.4.1 主梁的內力計算主梁的內力計算，可分為設計和施工內力計算兩部分。設計內力是強度驗算及配筋設計的依據。 施工內力是指施工過程中，各施工階段的臨時施工荷載以及運輸、安裝過程中動荷載，如施工機具設備（掛蘭、張拉設備等）、模板、施工人員等引起的內力，主要供施工階段驗算用。把這部分內力和該階段的主梁自重內力疊加，

22、檢驗設計的截面尺寸和配筋是否滿足施工時的強度和剛度要求，否則應增配臨時束或對截面進行局部臨時加固。這里主要介紹主梁的設計內力計算（以下簡稱內力計算）。對于簡支梁橋，主梁內力包括恒載內力、活載內力和附加內力（如風力或離心力引起的內力）。將它們按規范的規定進行組合，從中挑選最大設計內力，依此進行配筋設計和應力驗算。設計實踐表明：在這幾部分內力中，恒、活載內力是主要的， 一般它們占整個設計最大內力的8090以上。恒載內力：主梁恒載內力，包括主梁自重（前期恒載）引起的主梁自重內力和后期恒載（如橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等引起的主梁后期恒載內力，總稱為主梁恒載內力。前期恒載內力：主要包括主梁自重，它是

23、在結構逐步形成的過程中作用于橋上的， 因而它的計算與施工方法有密切關系。特別在大、中跨預應力混凝土超靜定梁橋的施工過程中不斷有體系轉換過程，在計算主梁自重內力時必須分階段進行，有一定的復雜性。而在簡支梁的施工過程中結構不發生體系轉換。主梁自重作用于橋上時，結構已是最終體系， 主梁自重內力，可根據沿跨長變化的自重集度，按下式計算： （1-2-1） 式中：主梁自重內力（彎矩或剪力）； 主梁自重集度； 相應的主梁內力影響線座標。后期恒載內力：包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等，它用于橋上時，主梁結構已形成最終體系，主梁在縱、橫向的聯接也已完成，因此，計算這部分內力時應考慮結構的空間受力特點，這部分內

24、力可直接應用結構內力影響線進行計算，其計算方法可參考活載內力計算。活載內力：活載內力由基本可變荷載中的車輛荷載（包括汽車、履帶車、掛車、人群）產生。在使用階段，結構已成為最終體系，其縱向的力學計算圖式是明確的。但如上所述，此時主梁在橫向也聯成了整體，因此呈現空間結構的受力特性，即荷載在結構的縱向和橫向都有傳遞，精確計算是復雜的。為此，要利用實用空間計算方法，即把荷載在橫向對各片主梁的分配用“橫向分布系數” 考慮，從而把一個空間結構的力學計算問題簡化成平面問題。主梁活載內力計算分為二步：第一步求某一主梁的最不利荷載橫向分布系數；第二步應用主梁內力影響線，將荷載乘以橫向分布系數，在縱向滿足橋梁規范

25、規定的車輪距限制條件下，使最大，確定車輛的最不利位置，相應求得主梁的最大活載內力。對汽車車列必須比較正向和逆向行駛兩種布置情況，取其大者。對于三角形或拋物線型的內力影響線，可直接使用等代荷載表，以免除排列荷載的反復試算。對于有經驗的設計工作者來說，一般情況下，將車輛荷載的最大重輪置于影響線的最大坐標上即可求得最大活載內力。根據規范要求，對汽車荷載還必須考慮沖擊力的影響，因此主梁活載內力計算公式為： （1-2-2）式中：主梁最大活載內力 （彎矩或剪力）； 汽車荷載的沖擊系數， 它與跨徑（對于簡支梁）或影響線荷載長度（對于懸臂梁或連續梁等）l有關。對驗算荷載與人群荷載，則不計沖擊影響，對鋼筋混凝土

26、橋和預應力混凝土橋，； 汽車荷載的折減系數，規范規定當橋梁橫向布置車隊數大于2時,應考慮計算荷載效應的橫向折減，但折減后的效應不得小于用兩行車隊布載的計算結果，對于驗算荷載和人群荷載均不予折減，即1； 荷載橫向分布系數，計算主梁彎矩可用跨中荷載橫向分布系數代替全跨各點上的，在計算主梁剪力時，應考慮在跨內的變化。 汽車列車的輪重； 主梁內力影響線的縱座標； 主梁內力影響線的等代荷載； 相應的主梁內力影響線的面積。1.2.4.2 撓度計算短期撓度：考慮到在正常條件下構件的自重直接與初始預張拉相迭合，故構件在預張拉作用下的實際撓度為： （1-2-3）式中：構件在預張拉作用下的實際撓度； 初始預張拉力

27、的作用引起的短期撓度；張拉時參與作用的構件自重產生的撓度。 圖1-2-4 預張拉產生的撓度不難用共軛梁法、等效荷載法等熟知的計算方法來求得。對于具有拋物線形預應力筋的預應力混凝土簡支梁，如圖所示，在初始張拉力作用下的跨中短期撓度為： （1-2-4）這里匯總了常用的配筋情況以供參考（點擊圖示）。對于其他較復雜體系的情況，還可應用等效荷載法查閱有關參考手冊來確定預應力撓度。任意時刻的撓度：考慮到徐變是在由于收縮、松弛和徐變本身的組合作用而逐漸減小的預張拉力作用下發展的。這就可以采用所謂時段遞增法來進行計算。將歷經的時間劃分成一系列時段t，實際計算各時段內發生的遞增變化值，并用總和法來求得任意歷經時

28、間t時的預應力撓度。這種逐步逼近的方法雖然仍是近似的，但它能夠通過減小所考慮時段的步長，從而增加時段的數量，來提高精度至任意所希望的程度。在此情況下： （1-2-5）式中：將任意時刻t時的撓度； 由于應力損失發生后的預張拉力所引起的撓度值； 表示某一時段起始時的預張拉應力所引起的撓度值；表示某一時段起始時和終止時的徐變系數。任一時段終止時的預張拉力，等于該時段起始時的預張拉力減去收縮、徐變和松弛產生的損失。前一時段終止時的預張拉力，就作為后一時段預張拉力的起始值。求得預應力撓度后，就可疊加上恒載和活載的長期撓度和瞬時撓度， 以獲得所研究荷載階段的總撓度。 尚須指出，利用上式計算時，必要的話還可

29、以計及混凝土彈性模量eh隨時間的變化。撓度驗算與預拱度：公路橋梁規范中規定，對于鋼筋混凝土及預應力混凝土梁式橋，以汽車荷載（不計沖擊力）計算的上部結構跨中最大豎向撓度，不應超過 （為計算跨徑）；當用平板掛車或履帶荷載驗算時，允許的豎向撓度尚可增加20。恒載撓度并不表征結構的剛度特性，它不難通過施工時預設的反向撓度，俗稱預拱度，來加以抵消，使竣工后的橋梁達到理想的設計線型。橋梁的預拱度通常按結構的1/2可變荷載頻遇值計算的長期撓度值二者之和采用，這意味著在使用階段常遇荷載情況下橋面基本上接近設計高程。對于一般小跨徑的鋼筋混凝土橋梁，當由結構自重和汽車荷載所計算的長期撓度不超過跨徑的1/1600

30、時，可不設預拱度。對于位于豎曲線上的橋梁，應視豎曲線的凸起（或凹下）情況，適當增（或減）預拱度值，使竣工后的線型與豎曲線接近一致。1.2.4.3 簡支梁橋橫向分布計算杠桿原理法：因為早期有些橋梁如老式木橋、簡易人行橋等雖然在形式上是空間結構，但實際上從力學觀點分析卻屬于平面結構，它們的橋面板僅是簡支在大梁上，或者是橋面板擱在橫梁上，橫梁再擱在主梁上。橋面板和橫梁僅是傳遞荷載的局部構件，并非與主梁牢固連續共同承載。荷載通過橋面板和橫梁傳遞給各主梁，形成了荷載的橫向分布。圖1-2-4中(a)所示即為橋面板直接擱在i字形主梁上的裝配式梁橋。當橋上有車輛荷載作用時，很明顯，作用在左邊懸臂板上的輪重 只

31、傳遞至1號和2號梁，作用在中間簡支板上者只傳給2號和3號梁，也就是板上的輪重各按簡支梁反力的方式分配給左右兩片主梁，而反力 的大小只要利用簡支板的靜力平衡條件即可求得，這就是通常所謂的“杠桿原理”。如果主梁所支承的相鄰兩塊板上都有荷載，則該梁所受的荷載是兩個支承反力之和，如圖1-2-4中(b)所示2號梁所受的荷載為 。為了求得主梁在橫向分配到的最大荷載，首先應求得各片主梁的荷載橫向影響線，在此情況即為簡支梁反力影響線，如圖1-2-4中(b)所示。有了各片主梁的荷載橫向影響線，就可根據不同活載按橫向最不利位置排列，求得各片主梁分配到的橫向荷載最大值為。在此，表示主梁在橫向分配到的最大荷載比例，稱

32、為荷載橫向分布系數，腳碼0表示用杠桿原理法計算。圖中表示了汽車、掛車和人群的荷載橫向分布系數，和的計算表達式。圖中表示每延米人群荷載的強度。由于橫向傳力系統的構造在全跨是相同的，因此對于某一片主梁而言，其荷載橫向分布系數的值在全跨是一個常值。有了荷載橫向分布系數，主梁就可以按承受外荷載為的單梁進行設計計算，即把荷載在內力影響線上按縱向最不利位置進行加載，計算最大的設計內力值。所以實際上這種構造形式的梁橋還是屬于平面結構的范疇，按杠桿原理法，計算得到的荷載橫向分布系數，其含義很明確，它表示了荷載在橫向對各片主梁分配的概念。1.2.4.4 橫向分布系數沿縱向的變化彎矩荷載：如圖1-2-5所示：主梁

33、彎矩影響面在方向和單梁跨中彎矩影響線 相似，都成三角形，而在方向和用剛性橫梁法計算得到的荷載橫向分布影響線相似。于是用變量分離的方法，即采用兩個單值函數的乘積、組成的近似內力影響面去代替一個由雙值函數表示的精確內力影響面。嚴格地說，任意位置上的各個內力都有各自的內力影響面，在實用計算方法中，應有各自的荷載橫向分布系數。實際上，由于精確內力影響面可作變量分離，主梁各截面彎矩的橫向分布系數均采用全跨單一的跨中截面橫向分布系數。關于彎矩的橫向分布系數的計算方法，有三種：(1) 梁格法：此法假定梁橋結構為主梁與橫梁處于彈性支承梁關系上的格構，由節點的撓度和扭角關系找出節點力，解析，以leonhardt

34、-homberg為代表。剛性橫梁法就是這種體系的一個特例。 (2) 梁系法：此法將橋面沿縱向劃分成各個主梁單元，而橫梁的抗彎剛度均攤在橋面上，主梁之間的連接用贅余力（彎矩和剪力）表示，可用力法求解，以hundry-jarger為代表，剛接梁法、鉸接梁（板）法亦屬這類體系。 (3) 板系法：它將梁橋結構的主梁與橫梁的剛度分別在橋的縱、橫向均攤模擬為正交各向異性板，用板的撓曲微分方程式為基礎求解（簡稱g-m法），以guyon-massonnet為代表，比擬正交異性板法。 圖1-2-5 彎矩荷載剪力荷載:圖1-2-6中(a)所示是跨中剪力影響面，圖1-2-6中(b)所示是支點剪力影響面。顯見，主梁剪

35、力影響面的圖形的縱橫向完全異形，無法作變量分離，也就不能得出一個簡化的在全跨單一的荷載橫向分布系數，因而就必須尋求剪力的荷載橫向分布的近似計算辦法。由于在簡支梁橋中剪力由支點截面控制，因此這里僅討論支點截面的剪力荷載橫向分布計算。有關中間截面的剪力的荷載橫向分布近似計算。從圖1-2-6中(b)所示的1號梁的精確支點剪力影響面中可見，在支點截面上的剪力分布和杠桿法的分布相近，而從跨內第一片橫梁開始，到梁的另一端之間的剪力影響面，在縱橫向可看作各自相似，所以，如果我們仍然采用全跨統一變量分離的方法繪制近似影響面，如圖圖1-2-6中(c)所示，則將由于影響面峰值處的圖形被歪曲而導致過大的誤差。為此，

36、我們可以作如下的近似處理：即在計算支點剪力時，其荷載橫向分布系數在梁端采用按杠桿法計算得到的，在跨內從第一片橫梁則近似采用跨中的荷載橫向分布系數，從梁端到第一片中橫梁之間采用從到的直線過渡形式，當僅有一片中橫梁時，則取用距支點1/4跨徑的一段；如圖1-2-6中(d)所示。圖1-2-6 剪力荷載1.3 調研報告1.3.1 我國已建成的簡支梁橋下表列出了我國從古到今一些著名的簡支梁橋表1-3-1 工程實例表橋 名橋 址福建泉州洛陽橋福 建山東東漢石刻渭水橋山 東浙江紹興蘭亭貼水平橋浙 江四川雅州雅江橋四 川陜西鳳翔雙亭橋陜 西廣州市郊架木橋廣 東內蒙古壁畫長安渭水橋內蒙古揚州五亭橋江 蘇廣西興安靈

37、渠石平橋廣 西京廣線石家莊百孔大橋北 京新荷線東明黃河特大橋四 川1.3.2 工程實例圖1-3-1 簡支梁橋施工簡支梁橋是梁式橋中應用最早，使用最廣泛的一種橋型。它受力簡單，梁中只有正彎矩，適用t型截面梁這種構造簡單的截面形式；體系溫變，混凝土收縮徐變，張拉預應力等均不會在梁中產生附加內力，設計計算方便，最易設計成各種標準跨徑的裝配式結構。由于簡支梁是靜定結構，結構內力不受地基變形的影響，對基礎要求較低，能適用于地基較差的橋址上建橋。圖1-3-2 京廣線石家莊百孔大橋圖1-3-3 新荷線東明黃河特大橋圖1-3-4 漢丹線橋梁1.4 文獻綜述改革開放以來，我國公路建設事業迅猛發展，尤其是高速公路

38、建設，從無到有，現已建成8700km。作為公路建設重要組成部分的橋梁建設也得到相應發展，跨越大江（河）、海峽（灣）的長大橋梁建設也相繼修建，一般公路和高等級公路上的中、小橋、立交橋，形式多樣，工程質量不斷提高，為公路運輸提供了安全、舒適的服務。隨著經濟的發展、綜合國力增強，我國的建筑材料、設備、建筑技術都有了較快發展。特別是電子計算技術的廣泛應用，為廣大工程技術人員提供了方便、快捷的計算分析手段。更重要的是我國的經濟政策為公路事業發展提供多元化的籌資渠道，保證了建設資金來源。我國廣大橋梁工作者，充分認識到這一可貴、難得的機遇，竭盡全力，發揮自己的聰明才智，為我國公路橋梁建設事業，積極工作，多做

39、貢獻。型梁橋在我國公路上修建最多，早在50、60年代，我國就建造了許多t型梁橋，這種橋型對改善我國公路交通起到了重要作用。80年代以來，我國公路上修建了幾座具有代表性的預應力混凝上簡支t型梁橋（或橋面連續），如河南的鄭州、開封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其跨徑達到62m，吊裝重220t。t形梁采用鋼筋混凝土結構的已經很少了，從16m到5om跨徑，都是采用預制拼裝后張法預應力混凝土t形梁。預應力體系采用鋼絞線群錨，在工地預制，吊裝架設。其發展趨勢為：采用高強、低松弛鋼絞線群錨：混凝土標號4060號；t形梁的翼緣板加寬，25m是合適的；吊裝重量增加；為了減少接縫，改善行車，采用工型梁，現澆梁

40、端橫梁濕接頭和橋面，在橋面現澆混凝土中布置負彎矩鋼束，形成比橋面連續更進一步的“準連續”結構。預應力混凝土t形梁有結構簡單，受力明確、節省材料、架設安裝方便，跨越能力較大等優點。其最大跨徑以不超過50m為宜，再加大跨徑不論從受力、構造、經濟上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。目前的預應力混凝土t形梁采用全預應力結構，預應力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，帶來橋面鋪裝加厚。為了改善這些缺點，建議預制時在臺座上設反拱，反拱值可采用預施應力后裸梁上拱值的1/22/3。預應力混凝土簡支或“準連續”t形梁，建議由交通行業主管部門組織編制一套適用的標準圖。隨著我國經濟發展，材料、機械、設備工業相

41、應發展，這為我國修建大跨徑斜拉橋和懸索橋提供了有力保障。再加上廣大橋梁建設者的精心設計和施工，使我國建橋水平已躍身于世界先進行列。我國幅員遼闊，經濟發展水平參差不齊，經濟上總體水平不高，公路橋梁發展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋，這類橋梁仍以預應力混凝土結構為主。首先，要著重抓多樣化、標準化，編制適用經濟的標準圖，提高施工水平和質量，然后再抓住跨越大江（河）、海灣的特大型橋梁建設，不斷總結經驗，既體現公路人的建橋水平，又要保證高標準、高質量建橋。改革開放，黨的富民政策，改變了人們的認識，“要致富、先修路”已成共識，加快交通基礎設施建設已變成了人們的自覺行動。國家投資重點傾斜以及集資渠道的

42、多元化，為我國公路橋梁發展提供了資金保證。展望公路橋梁發展趨勢，珍惜時機，創造性勞動，為改變我國公路建設落后狀況，努力工作。2 設計資料及構造布置2.1 設計資料2.1.1 橋梁跨徑及橋寬標準跨徑：30m；計算跨徑：28.66m；橋面寬度：15.0m，橫向布置為0.5m（防撞護欄）+14.0m（行車道）+0.5m（防撞護欄）；2.1.2 設計荷載公路-級，不設人行道，兩側防撞護欄重力的作用力為4.99kn/m。2.1.3 材料及工藝混凝土：主梁采用c50，欄桿及橋面鋪裝采用c30。預應力鋼筋采用公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（jtg d62-2004）15.2mm的鋼絞線，每束6根，

43、全梁配5束， =1860mpa。普通鋼筋均采用hrb335鋼筋。后張法施工工藝制作主梁，采用內徑70mm、外徑77mm的預埋式波紋管和夾片錨具。2.1.4 設計依據1.交通部頒公路工程技術標準（jtg b01-2003）,簡稱標準；2.交通部頒公路橋涵設計通用規范（jtg d60-2004）,簡稱橋規；3.交通部頒公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（jtg d62-2004），簡稱公預規。2.1.5 基本計算數據表表2-1-1 基本數據計算表名稱項目符號單位數據混凝土立方強度50彈性模量續表2-1-1名稱項目符號單位數據混凝土軸心抗壓標準強度32.4軸心抗拉標準強度2.65軸心抗壓設計強

44、度22.4軸心抗拉設計強度1.83暫停狀態容許壓應力20.72容許拉應力1.757持久狀態標準荷載組合容許壓應力16.2容許主壓應力19.44短期效應組合容許拉應力0容許主拉應力1.59鋼絞線標準強度1860彈性模量抗拉設計強度1260最大控制應力1395持久狀態應力標準荷載組合1209材料重度鋼筋混凝土25.0瀝青混凝土23.0鋼絞線78.5鋼束與混凝土的彈性模量比無量綱5.652.2 構造布置2.2.1 主梁與梁片數主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標很有效，故在許可條件下應適當加寬t梁翼板。本設計中主梁翼板寬度為1500mm。2.2.2 主梁跨

45、中截面主要尺寸擬定2.2.2.1 主梁高度預應力混凝土簡支梁的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25，標準設計中高跨比約在1/181/19。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高可以節省預應力鋼束用量，同時增大梁高一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。本設計中取用1800mm的主梁高度是比較合適的。2.2.2.2 主梁截面細部尺寸t梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載要求，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設計中預制t梁的翼板厚度取用200mm，翼板根部加厚到400mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預應力混凝土梁中腹板內主拉應力較小，腹板厚度

46、一般由布置預制孔管的構造決定，同時從腹板本身的穩定條件出發，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本設計中腹板厚度取200mm。馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的，初擬馬蹄的寬度為600mm，高度200mm，馬蹄與腹板交接處作三角過度，高度200mm，以減小局部應力。5015001400501.5%1.5%圖2-2-1 截面圖2.2.3 計算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分為五個規則的小單元，截面幾何特性列表計算。表2-2-1 跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積分塊面積形心至上緣距離分塊面積對上緣靜矩分塊面積的自身慣性矩分塊面積截面形心的慣性矩（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）翼板

47、3000.0010.0030000.00100000.0066.8413402756.8013502756.80三角承托1300.0027.7836111.4028888.8949.063129203.803158092.69腹板2800.0070.00140000.001666666.676.8493571.201760237.87下三角400.00133.3345332.208888.89-36.49532695.60541584.49馬蹄1200.00170.00204000.001080000.00-73.1619268588.2020348588.2010300.00455443.6

48、039311260.102.2.4 橫隔梁的設置跨中截面變化點截面支點截面(a) 主梁橫隔梁布置圖(b) 跨中截面(c) 變化點截面(d) 支點截面圖2-2-2 主梁各部分尺寸圖（尺寸單位mm）在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩較大。為減小對主梁設計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設置橫隔梁；當跨度較大時，應設置較多的橫隔梁。在本設計中共設五道橫隔梁，其間距為7165mm。3 橫向分布系數及主梁內力計算3.1 永久作用效應計算3.1.1 預制梁自重跨中截面段主梁的自重：馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重：支點段梁的自重：中橫隔梁體積：端橫隔梁體積

49、：故半跨內橫梁重力為：預制梁永久作用集度：3.1.2 二期永久作用鋪裝：8cm混凝土鋪裝：5cm瀝青鋪裝：若將橋面鋪裝均攤給10片主梁，則：欄桿：一側防撞欄：4.99kn/m。若將兩側防撞欄均攤給10片主梁，則：二期永久作用集度：3.1.3 永久作用效應主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： （3-1-1） （3-1-2）表3-1-1 1號梁永久作用效應計算表作用效應跨中四分點變化點支點一期彎矩（）2846.252134.69406.080.00剪力（）0.00189.75351.39379.50二期彎矩（）608.40456.3086.810.00剪力（）0.0040.5675.1181.12彎矩

50、（）3454.652590.99492.890.00剪力（）0.00230.31426.50460.623.2 可變作用效應及橫向分布系數計算3.2.1 沖擊系數和車道折減系數按橋規4.3.2條規定，結構的沖擊系數與結構的基頻有關，因此要先計算機構的基頻，簡支梁橋的基頻可采用下列公式計算：其中： 根據橋規的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數為：按橋規4.3.1條，當車道大于兩車道時，需進行車道折減，本設計按四車道設計，因此在計算可變作用效應時需進行車道折減。3.2.2 計算主梁的橫向分布系數3.2.2.1 跨中的荷載橫向分布系數對于t形截面，抗扭慣性矩可近似按下式計算： （3-2-1）式中：，相

51、應為單個矩形截面的寬度和高度；矩形截面抗扭剛度系數；梁截面劃分成單個矩形截面的個數。對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：馬蹄部分的換算平均厚度：則：圖3-2-1 計算圖示（尺寸單位mm）表3-2-1 計算表分塊名稱翼緣板150305.0000.323313.0937腹板120206.0000.31272.9882馬蹄60302.0000.20983.398819.4807對于本設計中的主梁間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得：計算橫向影響線豎坐標值： （3-2-2）式中：表3-2-2 值梁號10.32670.23600.23600.19070.145320.28130.24510.20880.17250.136330.23600.20880.18160.15440.127240.19070.17250.15440.13630.118150.14530.13630.12720.11810.1091梁號