1. 研究目的与意义（文献综述）

1 论文的目的及意义

桥梁工程是土木工程中属于结构工程的一个分支学科。它与房屋工程一样，也是用石、砖、木、混凝土、钢筋混凝土和各种金属材料建造的结构工程。

桥梁既是一种功能性的结构物，也往往是一座立体的造型艺术工程，是一处景观，具有时代的特征，如果说一座现代化高层建筑具有高耸挺拔的雄姿，则一座大跨度桥梁具有凌空宏伟的魅力。大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，对于加强全国各族人民的团结，发展国民经济，促进文化交流，消灭城乡差别和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。特别是我国实行改革开放政策以来，路、桥建设突飞猛进的发展，对创造良好的投资环境，促进地域性的经济腾飞，起到了关键性的作用。

桥梁工程不但在工程规模上约占公路总造价的10%～20%，而且往往也是交通运输的咽喉，是保证全线早日通车的关键。

通过本次毕业设计，系统地巩固本科期间的学习内容，将基本理论和专业知识综合运用于设计过程培养学生分析和处理实际问题的能力，做到学以致用。了解现行的行业设计规范，掌握一般桥梁的设计原则及方法，计算原理，从而深入了解公路预应力桥梁的一般设计流程，为毕业后从事桥梁技术工作打下基础。提高读图及绘图能力，学会查阅中外文献，使用规范手册，编写技术文件及计算机辅助设计等基本技能。熟练掌握CAD ，Midas，Word等计算机软件的使用方法。了解Midas的建模过程和功能，利用它进行桥梁结构的计算和分析。并能熟练的利用CAD准确绘制工程图。培养严谨认真，实事求是，刻苦钻研，勇于创新的精神，为日后的桥梁建设工作奠定基础。

2 国内外发展概况

2.1古代桥梁简述

古代桥梁所用的材料，多为木、石、藤、竹之类的天然材料，锻铁出现之后，开始建筑简单的铁链吊桥。我国幅员辽阔，山河众多，古代桥梁不但数量惊人，而且类型也丰富多样，几乎包含了所有近代桥梁中的主要形式。桥梁是线路的重要组成部分。在历史上，每当运输工具发生重大变化，对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求，便推动了桥梁工程技术的发展。在19世纪20年代铁路出现以前，造桥所用的材料是以石材和木材为主，铸铁和锻铁只是偶尔使用。在漫长岁月里，造桥的实践积累了丰富的经验，创造了多种多样的形式。但现今使用的各种主要桥式几乎都能在古代找到起源。在最基本的三种桥式中，梁式桥起源于模仿倒伏于溪沟上的树木而建成的独木桥，由此演变为木梁桥、石梁桥、直至19世纪的桁架梁桥；悬索桥起源于模仿天然生长的跨越深沟而可资攀援的藤条而建成的竹索桥，演变为铁索桥、柔式悬索桥，直至有加劲梁的悬索桥；拱桥起源于模仿石灰岩溶洞所形成的“天生桥”而建成的石拱桥，演变为木拱桥和铸铁拱桥。

2.2桥梁的基本组成和分类

道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其他线路（铁路或公路）等障碍时，为了保持道路的连续性，就需要建造专门的人工构造物---桥梁来跨越障碍。

（1）桥梁的基本组成

桥梁由四个基本部分组成，即上部结构、下部结构、支座和附属设施。

上部结构：是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构，是桥梁支座以上（无铰拱起拱线或刚架主梁底线以上）跨越桥孔的总称；当跨越幅度越大时，上部结构的构造也就越复杂，施工难度也相应增加。

下部结构;包括桥墩、桥台和基础。

桥墩和桥台:是支承上部结构并将其传来的恒载和车辆等活载再传至基础的结构物。通常设置在桥两端的称为桥台，设置在桥中间部分的称为桥墩。桥台除了上述作用外，还与路堤相衔接，并抵御路堤土压力，防止路堤填土的坍落。单孔桥只有两端的桥台，而没有中间桥墩。

桥墩和桥台底部的奠基部分，称为基础，基础承担了从桥墩和桥台传来的全部荷载，这些荷载包括竖向荷载以及地震力、船舶撞击墩身等引起的水平荷载，由于基础往往深埋于水下地基中，在桥梁施工中是难度较大的一个部分，也是确保桥梁安全的关键之一。

支座：是设在墩（台）顶，用于支承上部结构的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，并且要保证上部结构按设计要求能产生一定的变位。

基本附属设施：包括桥面系、伸缩缝、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板和锥形护坡等。

（2）桥梁的分类

下面从受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等方面来阐明桥梁各种体系的特点。

1）梁式桥

梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力（恒载或活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需用抗弯能力强的材料（钢、木、钢筋混凝土等）来建造。这种梁桥的结构简单，施工方便，对地基承载能力的要求也不高，但其常用跨径在25m以下，当跨度较大时，需要采用预应力混凝土简支梁桥，但跨度一般也不超过50m。

2）拱式桥

拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力，同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈（或拱肋）内的弯矩作用。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小得多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常就可以用抗压能力强的圬工材料（如砖、石、混凝土）和钢筋混凝土等来建造。拱桥的跨越能力很大，外形也较美观，在条件允许的情况下修建拱桥往往是经济合理的。同时应当注意，为了确保拱桥能安全使用，下部结构和地基必须能经受住很大的水平推力的不利作用，此外，拱桥的施工一般比梁桥困难些。

3）刚架桥

刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处具有很大的刚性，在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。刚架桥跨中的建筑高度就可以做的较小。预应力混凝土工艺的发展，使得T型刚构桥和连续刚构桥得到了很大的推广。特别是由于采用了悬壁安装或悬臂浇筑的分段施工方法，不但加速了修建大跨度桥梁的施工进度，而且也克服了要在江河或深谷中搭设支架的困难。

4）悬索桥

传统的悬索桥（也称吊桥）均采用悬挂在两边的塔架上的强大缆索作为主要承重结构，在竖向荷载作用下通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。现代的悬索桥上，广泛采用高强度的钢丝成股编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，因此结构自重较轻，就能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无与伦比的特大跨度。悬索桥的另一特点是：成卷的钢缆易于运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。然而，相对于前面所说的其他体系而言，悬索桥的自重轻，结构的刚度差，在车辆动荷载和风荷载作用下，桥有较大的变形和振动。可以说，整个悬索桥的发展历史，是不断研究和克服其有害的变形和振动的历史，亦即是争取其结构刚度的历史。

5）斜拉桥

斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成，用高强钢材制成的斜拉索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。这样，跨度较大的主梁就像一根多点弹性支乘（吊起）的连续性一样工作，从而可使主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又大幅度的增加桥梁的跨越能力，此外，与悬索桥相比，斜拉桥是在斜拉桥可能达到的大跨度情况下使悬索桥逊色的重要因素。斜拉桥是半个多世纪来最富想象力和构思内涵最丰富且引人瞩目的桥型，它具有广泛的适用性。一般来说，对于跨度从200m至700m，甚至超过1000m的桥梁，斜拉桥在技术和经济上都具有相当优越的竞争力。诚然，随着斜拉桥跨度的增大，将会面临塔过高和斜索过长等一系列技术难点，这不仅涉及到高耸塔柱抗震和抗风等动力稳定方面的问题，而且还有主梁受压力过大以及长斜索因自重垂度增大而引起的种种技术问题。

6）组合体系桥梁

除了以上5种桥梁的基本体系以外，根据结构的受力特点，还有由几种不同体系的结构组合而成的桥梁，称为组合体系桥。它可以结合以上5种桥梁的特点，呈现出更加符合当地特点的桥梁。

2.3世界各国桥梁建造现状

纵观世界桥梁建筑发展的历史，与社会生产力的发展、工业水平的提高、施工技术的进步、力学理论的进展、计算能力的提高等方面都有关系，但其中，与建筑材料的革新最为密切。

19世纪中期钢材的出现，开始了土木工程的第一次飞跃。随后又产生了高强度钢材、钢丝，于是钢结构得到蓬勃发展。结构的跨度也不断扩大，以至能休假呢几百米到千米以上特大跨度的跨海大桥。

20世纪初，钢筋混凝土的广泛应用，以及至30年代开始兴起的预应力混凝土技术，大大提高了混凝土的抗裂性能、刚度和承载能力，使土木工程发生了又一次飞跃。实践证明，预应力混凝土桥梁已经能与200～300m甚至更大跨径的钢桥相抗衡。世界上各国的桥梁工作者始终在寻找结构合理、造价更经济、跨越能力更大的桥梁形式，推动了桥梁工程的发展。

19世纪后期，预应力混凝土桥梁迅速发展之前，在资本主义发达国家内曾风行修建钢桥，并已经达到相当高的技术水平。1947年前联邦德国首创各向异性钢桥面板新结构，为钢桥的发展做出了贡献。

悬索桥是能充分发挥高强钢材优越性的独特桥型，在国外发展甚早。美国在19世纪中期从法国引进了近代吊桥技术后，与19世纪70年代移居美国的瑞士桥梁大师就发明了主缆的“空中纺线法”编纺桥缆。1937年建成的旧金山金门大桥，至今仍是一座举世闻名的集工程技艺和建筑艺术于一体的宏伟美观的桥梁建筑。

世界上第一座现代公路斜拉桥是1956年前前联邦德国在瑞典建成的斯特罗姆海峡钢斜拉桥，1958年，前联邦德国在杜塞尔多夫北桥中首创斜拉桥“倒退分析法”的施工控制新技术。

从历史中可以看出：德、美、法、英、瑞士、日本和丹麦等国，从20世纪六七十年代以来，对现代桥梁的发展贡献了大部分创新技术。不仅在新材料、新结构和新工艺上有许多创造，而且在桥梁设计理论和方法方面，都做出了突出贡献。

新中国成立后，在建国初期修复并加固了大量旧桥，随后在第一、二个五年计划期间，修建了不少重要桥梁，取得了迅速发展。20世纪五六十年代，修订了桥梁设计规程，编制了桥梁标准设计图纸和设计计算手册，培养了一支强大的工程队伍。特别是1978年党的十一届三中全会把我国的工作重心转移到社会主义经济建设上来，不断深入贯彻改革开放政策，是我国经济建设获得了突飞猛进的发展。在重点发展能源和交通两大战略目标的推动下，20多年来我国的公路和桥梁建设事业，也不断掀起新的发展高潮。

2.4大跨度连续梁的现状分析

在组合结构桥梁的发展过程中，连续组合箱梁因其抗扭能力强、整体性能好、适合曲线线路以及更能适应大跨与特殊要求等特点，获得了较大的发展，在世界各地的应用非常普遍，尤其在大跨度连续梁桥上更为常见。20世纪80年代以来，欧美等国建造了许多各具特色的连续组合箱梁桥，结构形式与具体的环境、建设条件巧妙结合，并展示了许多特点。

在大跨度钢-混凝土组合结构箱梁桥方面，德国所取得的成就令人注目。德国自从20世纪80年代以来，德国先后修建了多座大跨度的公路、铁路连续组合箱梁桥，这些桥梁集中体现了新的研究成果、设计方法以及施工工艺等。除此之外，欧美等国家同样设计建造了大量极具技术特色的大跨度连续钢-混凝土组合箱梁桥。目前连续组合箱梁桥最大跨度已超过200米，单项桥面宽度超过30米；出现了双层组合作用以及钢结构加劲的大悬臂截面等新结构形式；出现了采用更加严密的施工监测、设计与施工相互依存并密切配合的技术动态。

随着国家经济的发展，连续梁桥在我国得到了很快的发展，进入20世纪80年代，用平衡悬臂法施工的大跨度预应力混凝土箱形连续梁桥获得了迅速发展。跨径在100m以上的就有：1985年建成的湖北沙洋汉江桥，主桥跨径为63m 6×111m 63m,全长1819m,该桥首次采用2000t级盆式橡胶支座；1986年建成的湖南常德沅水大桥，主桥跨径为84m 3×120m 84m,全长1408m；1991年建成的云南省六库怒江大桥，主桥跨径为85m 154m 85m;1996年通车的广东南海九江公路大桥，主桥跨径为50m 100m 2×160m 100m 50m，该桥原设计为悬臂浇筑法施工，为了缩短工期，后改为悬臂拼装法施工。如此跨径的连续梁悬臂拼装法施工在世界建桥史上也属罕见。2001年建成的南京长江二桥，其北汊航道的主桥跨径为90m 3×165m 90m,是目前我国跨径最大的预应力混凝土连续梁桥。

世界最大预应力混凝土梁桥

2.5连续梁的优点及施工方法

随着我国科学技术和交通事业的发展，预应力混凝土连续梁桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特的优势在近年来得到了迅速的发展。目前，跨度在40～150m范围内的桥梁中，预应力混凝土连续箱梁桥占据了主导地位。连续梁桥跨度越大，其施工难度也越大。

大跨度连续梁桥是我国目前广泛采用的一种桥型，其施工方法主要有三种：悬臂法施工、顶推法施工、逐孔施工法。

（1）悬臂施工法是指混凝土梁由墩顶节段开始逐渐向两侧增加节段形成，已完成的节段承受下一个阶段及施工机具重量，在每一节段达到设计强度时，施加预应力使之与前一节段连成整体，然后施工下一个节段，这种施工方法从开始施工到最后成桥，其荷载工况随工程进度的不断变化，桥梁结构要经过多次体系转换，内力和变形也随之变化，施工进度过程状态直接影响成桥的线形和内力状态，其优点是它不仅在施工期间不影响桥下通航或行车，同时密切配合设计和施工的要求，充分利用了预应力混凝土承受负弯矩能力强的结构特点，将跨中正弯矩转化为支点负弯矩，提高了桥梁的跨越能力、适合公路或者铁路等大型桥梁的施工，目前工程中此法采用较多。

（2）顶推法的施工是沿桥纵轴方向的台后开辟预制场地，分节段预制混凝土梁身，并用纵向预应力筋连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借助滑动装置，将梁逐段向对岸顶进，就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工。该方法主要特点有：临时设备费用比较少，能够多次循环使用小型的模板;劳动强度小，施工作业安全，对桥下交通无影响；如果在制梁平台上设置棚盖，则可形成工厂式作业，不受外界环境影响，易于保证质量。但由于顶进过程中每一截面都要经受反复弯矩，相应的用筋量有所增加。顶推的施工方法很多，依照顶推的施力方向、顶推的方向和支乘系统可以分为很多类：按施工方法分为单点顶推和多点顶推；按顶推方向分单向顶推和双向顶推；按支乘系统分为设置临时滑动支乘顶推和使用永久支座兼用的滑动支乘顶推。顶推法施工在预应力混凝土连续梁桥施工上应用也较为广泛。

（3）逐孔施工法是中等跨境预应力混凝土梁桥常采用的一种施工方法，将连续梁分为若干梁段，预制时对梁段先施加一部分预应力，以承受自重，然后逐孔安装施工。它使用一套设备，从桥的一端逐孔施工。采用逐孔施工的主要特点在于：施工能连续操作。桥越长，施工设备的周转次数越多，其经济效益也越高。对于跨径在75m以下的多跨桥梁，则以逐孔施工法最为经济。逐孔施工方法主要有：预制梁的逐孔施工方法、移动支架法、移动模架法。随着城市高架桥、轻轨交通的建设，该方法被广泛使用。

2. 研究的基本内容与方案

3 基本内容和技术方案

3.1研究目的及意义

毕业论文（设计）既是检验我们学习成果的一项重要标准，又是使我们将所学知识联系到实际的一次重要实践。既锻炼了我们将传统知识与计算机结合的能力，又是使我们将所学到的知识应用到实际的一次具体实践，也是对桥梁设计的基本锻炼。

3.2研究内容

（1）桥梁选型及方案比选，初步拟定两种方案。

（2）拟定主梁及墩身尺寸，配筋方案

（3）对桥梁的上部结构进行两种荷载组合的验算（正常使用极限及承载能力极限），包括抗弯承载力、正应力等内容

（4）对桥梁下部结构进行两种荷载组合情况下的承载力验算，并进行墩柱稳定性分析和验算

（5）施工内容介绍

主梁拟采用悬臂法施工，混凝土梁由墩顶节段开始逐渐向两侧增加节段形成。

3.3研究方法

（1）本桥引桥部分采用预应力混凝土T梁，先简支后结构连续，主桥部分采用现浇连续箱梁，

（2）连续变截面箱梁上部结构为两联变截面全预应力混凝土连续箱梁，跨径为12×30 （43.5 75 43.5） （75 120 75） 23×30m，由上、下行分离的单箱室箱型截面组成，桥梁全长1489m。下构T梁部分为柱式墩配桩基础。现浇连续箱梁部分为实体墩，桥台为肋板台和柱式台配桩基础。部分采用摩擦桩，其余采用嵌岩桩。箱梁横向分析采用框架模型进行计算，以此配置顶板横向预应力钢束及顶板横向钢筋。

（3）综合考虑短暂状况与持久状况时的各种工况，包括自重、施工荷载、预应力、预应力二次力、收缩徐变次内力、非线性温差、活载、基础变位等作用，对箱梁施工、使用阶段各截面的内力、应力、位移，进行计算分析，并按规范进行验算。上部结构静力分析以平面杆系理论为基础，结合工程施工实际情况，将连续箱梁施工计算分成多个受力阶段，分别对各梁段施工过程中的内力、应力、挠度进行了计算和验算。设计中按先边跨合拢，后中跨合拢的顺序考虑。对每个节段的截面均进行两种极限状况情况下的验算。内容包括箱梁抗弯承载力、正应力、主应力、预应力最大拉应力等。抗弯验算应绘制出弯矩包络图，判断各项荷载组合的弯矩是否在抗弯承载能力极限范围内。正应力验算包括在施工阶段主梁上下缘的正应力以及使用阶段的抗裂及抗压验算。

（4）主桥的下部结构拟采用双薄壁墩，钻孔桩基础。作用在墩身上的作用包括自重、上部结构重量、温度变化以及汽车制动力等。下部结构按有关规定对盖梁、墩身、承台、桩基进行分析计算。再将墩身划分为若干节段，对每个节段的截面进行两种状态下不同荷载组合的抗弯承载力及裂缝验算。墩柱的稳定性分析中应考虑整个桥梁最不利情况，即考虑风载等不利荷载组合情况下。桩基底承载力为主墩承台最不利组合下的桩顶反力。

3.4技术路线

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

1专业参考书：

《结构力学》、《结构设计原理》、《桥梁工程》、《桥梁施工及组织管理》等；

2专业期刊：