1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一.设计资料

1.1工程概况与背景

平望运河大桥位于吴江市平望镇境内，为g318跨越京杭大运河桥梁。由于苏南运河航道整治，全线要求达到Ⅲ级航道标准，要求通航净空满足80#215;7m要求。老桥通航净宽不满足80m要求，需拆除重建，项目地理位置图下图。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.1工程概况与背景

平望运河大桥位于吴江市平望镇境内，为G318跨越京杭大运河桥梁。由于苏南运河航道整治，全线要求达到Ⅲ级航道标准，要求通航净空满足80#215;7m要求。老桥通航净宽不满足80m要求，需拆除重建，项目地理位置图下图。

桥址区工程地质分区属太湖水网平原工程地址区，地表开阔平坦，地面标高一般在1.5～2.8m之间，桥位两侧主要为鱼塘及林木。地表土层为粘土、粉质粘土。根据国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）以及《苏州绕城公路东北段及至太仓港区公路工程场地地震安全性评价工作报告》，项目地区地震动峰值加速度为0.05g，相当于地震烈度6度区。桥址区气候温润多雨，湖塘星罗棋布，河渠成网，地表水系发育。为了满足Ⅲ级航道的要求连续梁桥的主跨要大于100m，主桥拟采用三跨连续梁桥。

1.2主要技术标准

1.设计荷载：公路─I；设计车速：100公里/小时；道路标准轴载：Bzz=100；

2.桥梁净空及其它要求：①桥梁单向标准宽度约为16m；②桥上净空高度为5m；③桥下净空高度为7m；④设单向三车道；⑤纵坡：lt;3％；⑥横坡：2％；

3.该桥拟建于桩号GK1 19.983～GK1 262.023；

4.桥梁结构设计基准期：100年；

5.抗震设防标准：按基本烈度7度设防，重要性修正系数1.1；

6.主桥上部结构拟采用3跨预应力混凝土变截面连续箱梁；桥墩采用空心墩身，矩形整体式承台，承台顶面位于地面(或河底)以下10cm；基础采用钻孔灌注桩，桩基础按摩擦桩设计；

二.桥梁背景

2.1连续桥梁简介

连续梁桥是一种古老的结构体系，在预应力混凝土桥梁发展至今的50多年的时间里，它同简支结构一样是最早被应用的结构体系。在50年代前，它的跨径并不大，当时因施工条件的限制，采用满堂脚手架修建，费工费时费料。在60年代中，因悬臂施工的发展和应用，为多跨连续梁桥的修建提供了有利的施工条件，从而使它扩大了应用范围，并在结构体系上也有所发展。

无论公路桥梁或是铁路桥梁，中小跨径桥梁占有主导地位，其中混凝土简支梁桥又占有绝对数量。混凝土简支梁桥由于其结构简单、受力明确、施工方便，是我国量大面广的中小跨径桥梁的首选结构。一般认为，混凝土简支梁桥的合理跨径在50 m 以下，超出这一范围，梁高急剧加大，将失去其经济合理性。但随着新材料、新技术和新工艺的发展，该跨度范围有增大之趋势。

2.2国内外发展史

预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。 由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨径预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；60年代中期在德国莱茵河建成的本多夫（Bendorf）桥，采用了悬臂浇筑法。随着悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法的不断改进、完善和推广应用，在跨度为40#8212;200米范围内的桥梁中，连续梁桥逐步占据了主要地位。目前，无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其独特的优势，成为优胜方案

我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有40多年的历史，比欧洲起步晚，但近对年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。 近20年来，我国已建成的具有代表意义的连续梁桥有跨径90m的哈尔滨松花江大桥、跨径120m的湖南常德沅水大桥、主跨125m的宜昌乐天溪桥、跨径154m的云南六库怒江大桥等。下表是我国目前建成的部分主要大跨径预应力混凝土连续梁桥 。 我国已建成的部分主要大跨径混凝土连续梁桥 序号 桥名 主桥跨径（m） 桥址

1 南京长江二桥北汊桥 90 165*3 90 江苏

2 六库怒江大桥 85 154 85 云南

3 黄浦江奉浦大桥 85 125*3 85 上海

4 常德阮水大桥 84 120*3 84 湖南

5 东明黄河公路大桥 75 120*7 75 山东

6 风陵渡黄河大桥 87*5 87 114*7 87 山西

7 沙洋汉江大桥 63 111*6 63 湖北

8 珠江三桥 80 110 80 广东

9 宜城汉江公路大桥 55 100*4 55 湖北

10 松花江大桥 59 90*7 59 黑龙江

虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展，然而与国际先进水平仍存在一定差距。想要赶超国际先进水平，必须要解决好下面几个问题： 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刚构体系，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，既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。 另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指标也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指标。但是，桥梁的技术经济指标的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成 后，造价指标不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可以发现：连续刚构体系的技术经济指标较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未来连续体系的发展方向之一。 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、判断，做出可行的最佳方案。　　　

2.3桥梁存在的病害等问题

桥梁病害情况一般有以下几种：中跨跨中下挠、腹板内侧裂缝、混凝土强度达不到设计要求、竖向预应力筋松弛及中跨跨中桥面铺装层超厚。

在预应力混凝土梁桥中，特别是大跨径连续梁桥的施工或使用过程中，部分桥梁有时会出现这样或那样的问题，其主要问题是箱梁混凝土出现了不同性质的裂缝。

三．桥梁尺寸的拟定

3.1跨径的拟定一.设计资料

该引桥拟建于桩号GK1 19.983GK1 262.023，为方便计算，由此可以设置该主桥全长240米。按要求设置为3跨，主跨大于100米，所以设置主跨为110米，两边边跨设为65米，具体布置见图。

3.2桥面宽度的拟定

该桥隶属于G318，设计车速100公里/小时，公路等级为一级道路，新方案设计的单向三车道分为三个标准车道（3.75m）和一个应急车道(2.5m)。本方案设计的桥梁采用分离式，故只计算单向车道的宽度，另一侧车道与此类似，桥面两侧都需要预留0.5米的边缘栏杆宽度。

综上所述，桥面宽度B=3#215;3.75m 2.5m 2#215;0.5m=14.75m

3.3箱梁尺寸的拟定

根据参考图纸，预应力混凝土连续梁桥支点横截面箱梁高为6.8米，跨中截面箱梁高H=3.3m，翼缘宽度取2.2m。

根据行车道板要求、构造要求确定箱梁顶板厚度；一般情况下，t=25~30m，本方案中跨中截面顶板、底板厚度取25cm，腹板宽度取60cm；支点截面顶板厚度取30cm，底板厚度取60cm，腹板宽度取60cm。

综上所述，初拟定的跨中箱梁尺寸见图1#8212;2

图1-2 跨中截面箱梁横断面尺寸图（cm ）

因为本设计方案采用的是变截面的箱梁，但是箱梁在支点处腹板仍需加厚，来确保整个桥梁的受力。支点截面的箱梁横断面图见图1#8212;3.

图1-3 支点截面箱梁横断面尺寸图（cm）

3.4毛截面几何特性计算

本桥截面为箱型截面，截面较多。理论基础采用”梯形分块法”，其计算结果见表1#8212;1.

表1#8212;1 毛截面几何特性计算表

截面	截面高度 （m）	底板厚度（cm）	面积A （m2）	毛截面惯性距I（m4）	中心轴至梁底的距离（m）
支点	6.2	60	22.155	83.813	3.462
跨中	2.9	30	16.395	29.097	1.821

3.5主要材料

一级公路以上桥梁的沥青混凝土铺装厚度不宜小于70mm；故本设计方案中：垫层采用4cm 厚的C50 水泥混凝土，表层采用8cm

厚的沥青混凝土。

普通钢筋：直径大于和等于12mm 的用HRB335 级热轧螺纹钢筋、直径小于12mm 的均用R235 级热轧光圆钢筋。带肋钢筋焊接技术标准应符合《钢筋混凝土用焊接钢筋网》（YB/T076-1997）的规定。其技术标准必须符合GB1499-98的有关规定。

预应力筋：采用φ j 15.24mm 低松弛高强度钢绞线、钢绞线面积

A 139mm2 Y = ，钢绞线标准强度R b 1860MPa y = ，抗拉强度标注值 = 1860 pk f MPa，

弹性模量 = 1.95#215;105 P E MPa。

用 MIDAS进行初步计算：

3.6恒载内力计算

边跨恒载集度为q1=608.5KN 中跨恒载集度为q2=821.8KN

栏杆恒载集度q3=1.52 KN/m

桥面铺装恒载集度q4==5.8KN/m

3.7结构自重与汽车荷载效应计算

3.8汽车荷载

公路I 级：车道荷载qk = 10.5kN，Pk = 360kN 计算剪力效应时Pk =360#215;1.2=432kN

根据最不利布载原则，在各个截面上的内力影响线上按《通规》第4.3.1 条

的布载要求布载，可求的汽车在各个截面上的最大弯矩、最小弯矩、最大剪力和

最小剪力，再考虑冲击系数和车道折减系数后，可得到活载内力值。

3.9荷载组合

将上述计算的自重和车辆荷载按照内力组合要求，进行承载能力极限状态内

力组合，得出每一个截面在承载能力极限状态组合值；其中剪力的单位为kN，弯

矩的单位为kN#183;m。

四.下部结构设计

4.1下部简图

桩采用圆柱形空心墩身，壁厚≥30cm，取为50cm。初步拟定基桩桩径为d=1.8m，桩数n=12根。

基桩为弹性桩。

4.2 土层相关数据

4.3结构初算

桩长：N = 76916kN,H = 0，M = 8096007kN#183;m

承台自重：（14.75 #215;10.8 - 0.5 #215;6.65 #215;4.8）#215;3.5#215;24=12040.56kN

墩台的自重:24#215;11#215;3.14/4#215;(-)=2155.296kN

= 76916.65 2155.296 12040.56 = 91112.506kN

hm =2(d 1)=5m

hm #8212;#8212;地面线或局部冲刷线以下选择 m 的深度。在 m h 深度内有三种土层，所

以，根据《桥梁墩台与基础工程》第196 页表5.18 和第197 页公式，得：

地基土的比例系数：m=5.3872

面积A=πd 2 / 4=1.77[σ]=400KPa

由表可得K2=1.5；γ2=19.2

计算[p]时各参数取值：

取h=36m U=πd=5.03m

摩擦桩单桩轴向力受压容许承载力：（桩孔灌注桩）

所以[p]=0.5#215;5.03#215;3152.87 1.77#215;0.7#215;0.78#215;[400 1.5#215;19.2#215;(36-3)]=9234.48kPa

由n=12根，得出桩可承受的竖向力=12#215;9234.48/1.2=92344.8kN

由此可知gt;故桩基础足以承受由恒载和车道荷载所引起的竖向力。

基础尺寸 （cm）

五．小结

随着我国今年来道路建设的迅速发展，桥梁的设计建设也由初期中、小桥发展到如今的大型斜拉桥、悬索桥，结构体系和施工工艺都有很大发展。大跨径梁桥、悬索桥、斜拉桥的设计、施工水平也是不断提高，但中等跨径桥梁的设计、施工水平发展相对缓慢，结构形式仍然以简支空心板和简支T梁为主，一些中小跨径大桥采用先简支后连续箱梁和支架现浇连续梁。简支梁桥设计、施工简便，工期短。但桥面伸缩缝较多，行车条件差；跨中弯矩大而墩顶弯矩为零，结构受力不合理；梁高仅受跨中截面弯矩控制，其它截面材料不能得到充分利用随着高速公路、铁路提速和高速铁路的建设，混凝土简支梁仍是桥梁的主要桥型，并且向整体大跨方向发展，因此简支梁桥的施工设备和技术尚需进一步研究。就目前来说，桥梁设计方面的问题相对较易得到解决，但施工阶段和混凝土生成过程方面是和整个工程质量管理体系的落实、完善分不开的，必须从施工人员素质、技术、工艺上等各方面提高。

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