第一章绪论
第一节桥梁设计的基本原则和要求
一、使用上的要求
桥梁必须适用。要有足够的承载和泄洪能力，能保证车辆和行人的安全畅通；既满足当前的要求，又照顾今后的发展，既满足交通运输本身的需要，也要兼顾其它方面的要求；在通航河道上，应满足航运的要求；靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还应结合有关方面的要求，考虑综合利用。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维护。
二、经济上的要求
桥梁设计应体现经济上的合理性。一切设计必须经过详细周密的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最小，在使用期间养护维修费用最省，并且经久耐用；另外桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅能降低施工费用，面且尽早通车在运输上将带来很大的经济效益。
三、设计上的要求
桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺利新的设计思想，认真研究国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成果，把国外的先进技术与我们自己的独创结合起来，保证整个桥梁结构及其各部分构件在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。
四、施工上的要求
桥梁结构应便于制造和安装，尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。
五、美观上的要求
在满足上述要求的前提下，尽可能使桥梁具行优美的建筑外型，并与周围的景物相协
调，在城市和游览地区，应更多地考虑桥梁的建筑艺术，但不可把美观片面地理解为豪华的细部装饰。
第二节计算荷载的确定
桥梁承受着整个结构物的自重及所传递来的各种荷载，作用在桥梁上的计算荷载有各种不同的特性，各种荷载出现的机率也不同，因此需将作用荷载进行分类，并将实际可能同时出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。
一、作用分类与计算
为了便于设计时应用，将作用在桥梁及道路构造物上的各种荷载，根据其性质分为：永久作用、可变作用和偶然作用三类。
（一）永久作用
指长期作用着荷载和作用力，包括结构重力（包括结构附加重力）、预加力、土重力及土的侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力和基础变位而产生的影响力。
（二）可变作用
指经常作用而作用位置可移动和量值可变化的作用力。包括汽车荷载及其的引起的冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、温度作用和支座摩阻力。
（三）偶然作用
偶然作用是指在特定条件下可能出现的较强大的作用，如地震作用或船只或漂浮物的撞击力和汽车的撞击作用（施工荷载也属于此类）。
二、作用效应组合原则
公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。
（一）公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合： 1、基本组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：
γ0S ud =γ0(∑=m i 1
γGi S Gik +γQ1S Q1k +ψc ∑=n
j 2
γQi S Qjk )
2、偶然组合。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。
（二）公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种作用效应组合：
1、作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用濒遇值效应相组合，其效应组合表达式为：
S sd =∑=m i 1
S Gik +∑=n
j 2
ψ1j S Qjk
2、作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用永久值效应相组合，其效应组合表达式为：
S ld =∑=m i 1
S Gik +∑=n
j 2
ψ2j S Qjk
第二章整体布置
预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、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。本设计采用的是先简支后连续的施工方法，该方法是先将简支梁安装就位后，再通过张拉支座处上翼缘的负弯矩钢束，形成连续梁体系。先简支后连续的桥梁造价低、材料省、施工简便快捷。
为了使边跨与中跨的梁高和配筋接近一致，连续梁桥各孔跨径的划分，通常按照边跨与中跨最大弯矩趋近相等来确定。跨径布置见图示2-1：
图2-1 整体布置图
计算简图：
图2-2 计算简图
第三章设计资料及结构尺寸拟定第一节基本资料
一、基本材料及特性
基本材料及特性见表3-1：
二、锚具及支座
采用GVM15－5，GVM15－7 ，GVM15－8，GBM15－15锚具；
采用GYZ375×77，GYZF250×64支座。
三、施工工艺
按后张法制作主梁，预留预应力钢丝的孔道，由预埋Ф=50㎜波纹管形成。
四、设计依据
《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），以下简称《桥规》；
《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》（JTG D62—2004），以下简称《公预规》；
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024－85），一下简称《公基规》。
第二节结构尺寸
一、主梁间距及主梁片数
主梁间距一般在1.8～2.3m，本设计选用210㎝，其横截面布置形式见图3-1：
图3-1 横截面布置（单位cm）
二、主梁尺寸拟定
（一）梁高度
预应力混凝土简支梁桥的主梁高跨比通常为1/15~1/25，肋式截面梁常用高度一般取160～250㎝，考虑主梁的建筑高度和预应力钢筋的用量。本设计主梁高度取用230cm.（二）梁肋及马蹄尺寸
根据抗剪强度的需要和施工振捣的需要，一般梁肋厚度取15～25㎝，本设计暂定18㎝。预应力简支T形梁的梁肋下部通常要加宽做成马蹄形，以便钢丝的布置和满足很大预压力的需要。
（三）截面沿跨长度变化
本设计梁高采用等高度形式，横截面顶板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也应布置锚具的需要，在靠近支点处腹板要加厚至马蹄同宽，加宽范围达到梁高一倍左右，本设计取200㎝。见图3-2示：
支点截面 跨中截面 三、横隔梁（板）间距
为了增强主梁之间的横向连接刚度，除设置短横隔梁外，还应设置中横隔梁，间距5～10m ,本设计取边梁取6片中横隔梁，间距为7×4.543m ；中跨取7片中横隔梁，间距为8×4.85m.
四、截面效率指标
跨中截面几何特性可以由CAD 中面域性质可得: A=8284㎝2 质心位置（距下边缘）152㎝ I X
=52604657 cm 4
由此可计算出截面的效率指标ρ（希望ρ在0.4～0.55之间）为：
()
H
K K s x +=
ρ
式中：K S ——上核心距离，S I S Y K A ∑I ∑=
K X ——下核心距离，S I X Y K A ∑I ∑= 得： K S=
X
Y A I ?=
152
828452604657
? =41.7
K X=
S Y A I ?=)
152230(828452604657
-? =81.4 H
K K x s +=
ρ535.02304
.817.41=+=<0.55
表明初拟的主梁跨中截面合理。
第三节 桥面铺装及防水排水系统
一、桥面铺装
根据文献[7]P38,桥面铺装要求有抗车辙、行车舒服、抗滑、不透水、刚度好等性能。
本设计行车道铺装采用60mm 厚素混凝土铺装，之上是90mm 厚沥青混凝土桥面铺装。
二、桥面纵横坡
根据文献[7]P39,桥面设置纵横坡，以利雨水迅速排除，防止或减少雨水对铺装层的渗透，从而保护了行车道板，延长了桥梁的使用寿命。
本设计桥面的纵坡，做成双向纵坡，坡度为3%。
桥面的横坡取1.5%，该坡由30#素混凝土调平层控制。
三、防水层
根据文献[7]P41,桥面的防水层，设置在行车道铺装层的下边，它将透过铺装层的雨水汇集到排水设备排出。本设计防水层做法为洒布薄层沥青或改性沥青，其上撒布一层砂，经碾压形成沥青涂胶下封层。
四、桥面排水系统
根据文献[7]P42,为了迅速排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体影响桥梁的
耐久性，本设计采用一个完整的排水系统。桥面每个15m 设置一个泄水管，且将泄水管直接引向地面。
第四节 桥梁伸缩缝
根据文献[7]P43,桥梁载气温变化时，桥面有膨胀或收缩的纵向变形，车辆荷载也将引起梁端的转动和纵向位移。为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形，在桥面伸缩缝处设置一定的伸缩装置。本设计采用GP 型无缝式伸缩装置，在路面铺装完成之后再用切割机器切割路面，并在起槽内注入嵌缝材料而成。
第四章桥面板的计算
第一节桥面板恒载内力计算
参照《公预规》4.1.1条规定，按单向板计算，内力计算以纵向梁宽为1m 的板梁计算。计算图式如图4-1所示；
图4-1 桥面板计算简图（单位m）恒载集度g：
沥青混凝土路面：g1=0.09×24×1.0=2.16kN/m
混凝土垫层：g2=0.06×24×1.0=1.44kN/m
翼板自重：g3=0.18×25×1.0=4.50kN/m
合计：g=g1＋g2＋g3=8.10kN/m
L=1.05m M sg=1/8×2gl=-1/8×8.1×1.052=－1.116kN·m
Q sg=1/2×g l=－1/2×8.1×1.05=4.2525kN
第二节桥面板活载内力计算
一、荷载分布宽度
易知当车辆荷载作用于铰缝轴线上时为不利。
根据《公预规》4.1.3条规定，车轮着地长度：
a 2=0.2m, b
2
=0.6m，则
a 1=a
2
+2H=0.2+2×0.15=0.5m
b 1=b
2
+2H=0.6+2 × 0.15=0.9m
荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： a= a 1+d+20l =0.5+1.4+2×1.05=4.0m
由于这是汽车荷载局部加载在T 梁的翼板上，故需要考虑冲击系数，暂定1+μ=1.3
二、弯矩、剪力的计算
作用于每米宽板条上的弯矩为： M=-(1+μ))4
(410b l a P
- =-1.3×
)4
9
.005.1(442140-?x =-18.77kN ·m 作用于每米宽板条上的剪力为： Q=(1+a P 4)
μ=1.3×4
42140??=22.75kN 第三节 内力组合及桥面板配筋
一、荷载组合
根据参考文献[2]
承载能力极限状态内力组合：
M ud =1.2M sg +1.4M sp =－(1.2×1.116+1.4×18.77)=27.62kN·m Q ud =1.2Q sg +1.4Q sp =1.2×4.2525+1.4×22.75=36.95kN 正常使用极限状态组合：（不考虑汽车冲击力） M sd =1.0M sg +1.0μ+1s M =－（1.0×1.116＋3
.177
.18）=15.55kN ·m
Q sd =1.0Q sg +1.0
?+1s Q =4.2525+
3
.175
.22=21.75kN 二、桥面板配筋
假定保护层厚度 a s ，=35㎜
有效高度 h e =h 0 -a s ， =0.280-0.035=0.245m Mud=27.62kN ·m
考虑到弯矩值较小可以按构造配筋 受拉钢筋5根直径为14㎜的HRB335，As=759mm 根据参考文献[19]
%265.0280
65
.145.045.0%271.028********min ===>=?==
sd td s f f bh A ρρ 并且大于0.2%
55.0041.00
.14.18280
00271.01=<=?==b c y
f f εαρ
ε，满足使用条件 )041.05.01(28010004.180.1)5.01(22
01?-???=-=εαbh f M c u =1412kN ·m> Mud=27.62kN·m 承载力满足要求，间距为200㎜，也满足要求 抗剪验算：（厚板的计算公式） Vu=0.7βh f tb bh 0=0.7×1.65×1000×280
=323.4×103 N=323.4kN> Q 0=36.95 kN 满足抗剪要求。
第五章全桥节段划分
第一节单元划分
参考文献[9]P235，采用桥梁专用程序桥梁博士Dr. Bridge3.0进行结构计算分析。全桥单元划分时，应综合考虑结构在施工过程及正常使用阶段控制设计的截面位置，使控制截面位于单元节点处。本设计为简支转连续梁桥，结合施工、使用结构的受力特性及预应力束布置，将全桥划分为186个单元、187个节点，每米一个单元。如图5-1所示：
图5-1 单元划分示意（单位m）
第二节梁单元自重计算
在恒载内力计算之前有必要对本设计的施工过程给与简要介绍，以便进行合理内力计算。如图5-2，第一施工阶段为预制主梁，待混凝土达到设计强度100%后张拉正弯矩区预应力钢束，再将各跨预制T梁安装就位，形成有临时支座支承的简支梁状态；第二施工阶段首先浇筑第①、②跨及第④、⑤跨连续段接头混凝土，达到设计强度后，张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆；第三施工阶段浇筑第②、③跨及第③、④跨连续段接头混凝土，达到设计强度后，张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆；第四施工阶段拆除全桥的临时支座，主梁支承在永久支座上，完成体系转换，再完成主梁横向接缝，最终形成五跨连续梁；第五施工阶段进行防护栏及桥面铺装施工。由施工过程可知结构恒载是分阶段形成的，主要包括：预制T梁一期恒载集度（g1'），成桥后T梁一期荷载集度（g1），二期恒载集度（g2）。
第一施工阶段
第二施工阶段
第三施工阶段
第四施工阶段
第五施工阶段
图5-2 施工阶段示意图
一、预制T梁一期恒载集度（g1'）
由预制T梁的构造知横隔板的自重对主梁产生的恒载弯矩可以忽略，因此g1'仅为预制箱梁自重集度，计算公式为：
g1'=A i'×25kN/m3
计算结果见表4-1。此恒载集度主要用于主梁简支状态下的施工验算。
二、成桥后T梁一期荷载集度（g1）
预制梁计入每片梁间现浇湿接缝混凝土后的恒载集度即为成桥后T梁一期恒载集度。成桥后忽略横隔梁产生的内力，仅计其产生的支反力，计算公式为：
g li=A i×25kN/m3
计算结果见表4-2。
表4-2 成桥后T梁一期恒载集度(kN/m)
三、二期恒载集度（g2）
二期恒载集度为桥面铺装于护栏恒载集度之和。
本设计桥面铺装采用6cm厚的防水混凝土铺装，之上为9cm厚的沥青混凝土铺装，护栏一侧每延米按0.301m3混凝土计，容重均按24 kN/m3计。因桥梁横断面布置由六片梁组成，按每片梁承担全部二期恒载的六分之一，其值为：
g 2=
6
1[(0.15×24×11.5+0.301×1×25)]=8.15kN/m