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桥梁设计与计算

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桥梁设计与计算

一、板桥

1、整体式简支板桥

（1）适用跨径：8m以内。

（2）截面形式：实心截面。

（3）板宽：以不超过12米为宜，对于城市桥宽，可从桥面中心线断开，化为并列的两桥，这是为了防止因温度变化和混凝土收缩而引起的纵向裂纹以及因汽车荷载产生过大的横向弯矩。

（4）板厚：板高/跨径=（1/16～1/23），随跨径的增大而取用较小值。

2、装配式简支板桥

结构类型 截面形式 跨径l（m） 板高h（m）

钢筋混凝土板桥 实心 <8 0.16～0.36

空心 6～13 0.4～0.8

预应力混凝土板桥 实心 — —

空心 8～20 0.4～0.85

3、整体式连续板桥

（1）变高度连续板桥

①、跨中截面板厚 h=（1/22～1/28）L；

②、支点截面板厚 h`=（1.2～1.5）h；

③、中孔跨径 L中=14～25m；

④、边孔跨径 L边=（0.7～0.8）L中； ⑤、横截面形式 实心矩形截面或两侧带悬臂翼板

（2）等高度连续板桥

①、跨径：4×16m 4×13m 4×10m 4×8m （每联）；

3×16m 3×13m 3×10m 3×8m （每联）。

②、荷载：汽车-超20级，挂车-120（相当于公路-Ⅰ级车道荷载）

汽车-20级，挂车-100（相当于公路-Ⅱ级车道荷载）

③、桥面净空：2×净-11.5m，2×净-9,75m（分离式、双幅）

净-9+2×1.5m，净-9+2×1.0m；

净-7+2×1.0m。

④、桥断面形式：实体悬臂板

⑤、横截面尺寸

连续截面尺寸表

尺寸符号 单位 桥面净空

2×净-11.5 2×净-9.75 净-9+2×1.5 净-9+2×1.0 净-7+2×1.0

a cm 1250 1075 1200 1100 900

b cm 750 645 720 660 540

n 段 6 6 6 6 6 S cm 108.3 90.8 103.3 93.3 110

L=16m

H cm 70

L=13m 60

L=10m 50

L=8m 40

4、简支斜板桥

简支斜板桥可分整体式简支斜板桥和装配式简支斜板桥两大类。前者一般采用实心截面的钢筋混凝土结构，斜跨长在8m以内；后者可以是实心截面，也可以设计成空心截面，斜跨长在8m以内者，多采用钢筋混凝土结构，跨径大于8m者，多采用预应力混凝土结构。它们的结构尺寸拟定均可参考直板桥。

我国标准图关于斜交角的定义为，它是指桥梁中轴线的垂线与支承线的夹角，这是为了与桥涵水文中关于水流方向的斜交角定义相一致。显然，当斜交角为0度时，便是普通的直桥。

二、装配式T形、工形简支梁桥

1、标准图设计基本尺寸

（1）装配式钢筋混凝土T形梁

标准跨径（m） 计算跨径（cm） 梁全长L（cm） 梁高H（cm） 高跨比L/H 肋厚cm 翼缘厚cm 横隔板数（片） 吊重t

跨中/梁宽 根部/边缘 中梁/边梁

10 950 996 90 1/11 18/30 20/12 3 11.30/12.00

13 1250 1296 110 1/12 18/30 20/12 3 16.43/16.85

16 1550 1596 130 1/12.3 18/30 20/12 5 22.58/22.75 20 1950 1996 150 1/13.3 18/35 20/12 5 32.20/32.45

示意图

（2）装配式预应力混凝土T形梁

类别 标准跨径(m) 梁高(cm) 高跨比 肋厚(cm) 上翼板(cm) 马蹄 横隔板数 吊重t

预制宽/全宽 根部厚/边缘厚 全宽/全高 中梁/边梁

标准图 20 150 1/13.3 20 140/200 21/15 42/40 5 37.9/38.7

25 175 1/14.3 20 140/200 21/15 42/40 6 50.9/51.9

30 200 1/15 20 140/200 21/15 42/40 7 65.5/66.8

35 225 1/15.6 20 140/200 21/15 42/40 8 81.1/82.7

40 250 1/16 20 140/200 21/15 42/40 9

98.6/99.9

非标准图 50 250 1/20 16 176/230 17/16.7 62/50

50 260 1/19.2 16 248/248 24/8 50/38

示意图

（3）装配式后张法预应力混凝土工形组合梁桥

跨径

(m) 斜交角

（度） 计算跨径(m) 梁全长(m) 高跨比 主梁（cm）

横隔板数 最大吊重(t) 全高/肋宽 间距/根数

20 0 19.42

19.94 1/14.3 140/18

(其中I字梁高120) 250/5或215/5 5 23

15 19.24 23.1

30 19.12 23.2

45 18.94 23.3

30 0 29.14 29.94 1/15.0 200/18 250/5或7 45.7

15 29.06

(其中I字梁高180) 215/5

45.9

30 28.96 46.3

45 28.86 46.7

40 0 38.84

39.94 1/16.0 250/18

(其中I字梁高230) 250/5或215/5 9 74.9

15 38.84 75.1

30 38.74 75.5

45 38.64 76.0

示意图

三、箱形截面连续梁桥

1、等截面连续梁桥

a）等跨等截面连续梁；b）不等跨等截面连续梁

特点 梁高/L 适用跨径（m） 施工方法

等跨长 1/12～1/17 40～60 顶推法

不等跨长 1/15～1/25 40～60 一般方法

2、变高度连续梁桥

立面线形 中墩支点梁高（m） 中跨跨中梁高（m）

梁高呈折线形变化的连续梁

（1/16～1/20）L （1/22～1/28）L

梁高呈曲线形变化的连续梁 （1/16～1/20）L （1/30～1/50）L

3、箱梁截面形式

板式截面连续梁桥已做介绍，T形截面因不利于承受支点处的负弯矩，故目前较少采用。箱形截面是预应力混凝土连续梁桥中最广泛采用的形式。根据设计桥宽的不同，可以分为整体式箱形截面和分离式箱形截面；根据两侧腹板的斜度又可分为矩形箱形截面和梯形箱形截面。在城市桥梁中，为了充分利用空间和为改善交通的分道行驶，可以采用双层桥面的形式。

4、尺寸拟定

（1）顶板

箱梁顶板及位于腹板以外的悬臂板厚度可参考下表公式拟定

顶板所在位置 桥面板跨度方向（cm）

垂直于行车道方向 平行于行车道方向

腹板之间 3L+11（纵肋之间） 5L+13（横隔板之间）

位于腹板外侧的悬臂板 L<0.25时， 28L+16

24L+13

L<0.25时， 8L+21

注：按两个方向厚度计算后取其中较小值，L为桥面板的跨度

此外，悬臂板的跨长不宜大于5m，当跨长超过3m后，宜布置横向预应力束筋。悬臂端部厚度不得小于10cm，如果在悬臂端设置防撞墙，或者需要锚固横向预应力束筋时，则端部厚度不得小于20cm。

（2）底板

墩顶上的底板厚度可参考以下2中经验公式拟定：

①墩顶梁高的（1/10～1/12）H支；②主跨跨长的（1/120～1/170）L；跨中区段的底板厚度可按布置预应力束筋的构造要求确定，一般为0.22～0.28m。

（3）腹板

腹板的最小厚度应考虑预应力筋的布置和混凝土浇筑的要求，一般的设计经验为：

①腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用tmin=20cm；

②腹板内有预应力束筋管道布置时，可采用tmin=25～30cm；

③腹板内有预应力束筋锚固时，则采用tmin=35cm；

④墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚，以满足剪力增加的要求。其厚度可以达到30～60cm甚至100cm。

（4）梗腋

介于顶、底板与腹板接头处的梗腋，又称斜托。它可以提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减小了扭转剪应力和畸变应力。梗腋有竖向梗腋和水平梗腋两种。a）为一般箱梁上的常用形式。b）和c）常用于箱梁截面较小的情形；d）、e）常用于斜腹板与顶板之间；f）、g）常用于底板与腹板之间的下梗腋，以便于底板混凝土的浇筑。

（5）横隔板

一般只在支点处和跨中部位设置横隔板。支点处的横隔板厚度可取40～60cm，跨中部位的横隔板厚度可取15～20cm，横隔板应开孔，以便施工和养护人员进出。

四、斜支承的连续箱梁桥

1、支座布置

连续斜梁桥一般采用等高度的单箱单室或单箱双室截面，其截面尺寸的拟定与普通正交连续梁的相同，但根据支座布置形式，大体上有以下三种。

（1）A型 全桥各个墩（台）上均布置抗扭双支座

这种布置方式对抵抗上部结构的偏载扭矩十分有利，也是公路和城市桥梁中常用的形式。其缺点是：a 采用的支座数量相对较多；b 一般采用斜置的双柱式桥墩，这将有损于城市高架桥下的景观，若采用独柱式墩，则要求桥墩具有较强的斜向抗弯刚度。

（2）B型 一联中的两端墩（台）上设置抗扭双支座，中墩均为单点铰支座

这种布置方式的优点是可以将中间桥墩设计成独柱式的，对于城市立交桥可以增强美观，若修建于河中可以减小阻水面积；但主要缺点是抵抗上部结构的扭矩不利，因此，它一般适用在跨数不多（3～4跨）、全长不太长和桥不太宽的场合。

（3）C型 又称混合型，即一部分中墩为单点铰支座，其余均为抗扭双支座

这种方式实际上是综合了A型和B型中的优点，典型的如跨越沪宁高速公路上的一座互通式立交桥、单箱双室截面，桥宽16m，跨径组合为（20+2×30+20）m，斜角为25°，其中仅中墩为独柱式墩。

五、箱形截面连续弯梁桥

1、受力特点

平面呈圆曲线的弯梁桥，其受力特点主要有以下两点：

第一，无论外荷载作用在桥面哪个位置，梁截面内在产生弯矩的同时，必然伴随产生“耦合扭矩”，通常称之为“弯-扭耦合作用”。

第二，对于两端均有抗扭支座的弯梁桥，其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧，曲率半径R愈小愈明显，甚至会使内弧侧支座出现负反力。

2、平面内变形特点

引起弯梁桥产生平面内水平位移的因素主要有以下两类（地震荷

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桥梁设计计算

桥梁设计计算

《

课程设计

1 共17页 020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区

桥涵水力水文

——设计计算

一、设计基本资料

南方地区某二级公路上，拟修建一座跨越一条跨河流的钢筋混凝土简支梁中桥，梁高1.5m（包括桥面铺装在内），下部为单排双柱式钻孔柱墩，墩径为1.2m；采用Ｕ型桥台，台长为6m，桥前浪程为1.2km，沿浪程平均水深为3.0m，无水拱和河床淤积影响，桥前最大壅高不超过0.6m。桥位河段基本顺直，桥面纵坡为+2%，桥下为六级航道，汛期沿浪程向为七级风力，推算设计洪水位为64.00m，推算设计流量为3400m3／s，桥下设计流量为河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现象。桥位处河流横断面桩号K0+622.60为河槽与河滩的分界桩。经调查，桥位河段历年汛期平均含沙量ρ约为3kg/m３，据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲刷为0m。粗糙系数为：河槽mc＝44，河滩mt=29；洪水比降为0.3‰,历史洪水位水痕标高为79.30m，河沟纵坡Ｉ与洪水比降基本相同。另据钻探资料，河槽部分在河底以下8m内均为砂砾层，平均粒径_d＝2mm,d50＝2.5mm,nc＝0.030；河滩部分在地面以下6m内为中砂，表层疏松为耕地，nt＝0.025。桥位断面以上集雨面积为566km2,桥位上游附近有一个水文站（乙站），集雨面积为537km2，具有1955年至1982年期间24年断续的年最大流量资料；通过洪水调查和文献考证，该河历史上曾在1784年，1880年，1920年，1948年发生过几次较大洪水，其中1784年洪水量级大于1880年，特大洪水值认为是大于3500m3/s。在邻近流域的河流上，也有一个水文站（甲站），可搜集到1951年至1982年连续32年的年最大流量资料。两流域的特征基本相似，气候和自然地理条件基本相同，且两河流上都没有水工建筑物。

桥梁设计计算流程

桥梁设计计算流程

桥梁设计计算流程

1.数据搜集和预处理阶段：

-收集有关桥梁设计的背景信息，如设计要求、交通状况以及地理和地质条件等。

-确定桥梁跨度和净高，确定所选用的桥梁类型。

-收集场地测量数据和土壤力学数据，包括地下水位、土壤类型和地质构造等。

-对搜集的数据进行预处理，如数据验证、去除异常值和数据插值等。

2.荷载计算阶段：

-根据桥梁所在位置的交通状况和设计要求，计算施加在桥梁上的静态和动态荷载，包括行车荷载、风荷载和地震荷载等。

-根据桥梁类型和设计要求，进行桥梁荷载组合计算，确定设计荷载。

3.结构分析阶段：

-根据桥梁的布局和结构类型，使用相应的结构分析方法进行计算，如梁理论、板理论、桁架理论和有限元分析等。

-进行静态分析，计算桥梁的内力和挠度，以确定桥梁的结构响应。

-进行动态分析，考虑桥梁的自振频率和模态响应，分析桥梁在不同荷载情况下的动力特性。

-根据分析结果进行优化设计，结合桥梁结构的安全性和经济性，调整结构参数以满足设计要求。 4.结构抗力计算阶段：

-根据内力计算结果，进行结构抗力计算，包括确定各个结构部件的截面尺寸和钢筋配筋等。

-根据国家和地区的设计规范，进行混凝土强度设计，计算混凝土的抗压强度、抗拉强度和剪切强度等。

-根据桥梁类型和设计要求，计算钢梁的抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度等。

-结合结构的安全性和经济性，确定结构材料的选择和规格。

5.稳定性和可靠性分析阶段：

-进行桥梁的稳定性分析，考虑桥梁结构在不同荷载情况下的平衡和不翻倒的能力。

-进行桥墩和桥基的稳定性分析，考虑土壤的支承能力和桥墩的抗倾覆能力。

-进行桥梁结构的可靠性分析，通过对设计参数和荷载参数的不确定性进行概率分析，评估结构的可靠性和安全性。

6.工程施工和监测阶段：

-根据设计计算结果进行工程施工，包括混凝土浇筑、钢桥梁安装和桥墩施工等。

-在施工过程中进行桥梁的监测和实测，对桥梁的结构变形和应力进行监测，与设计计算结果进行对比，验证和修正设计参数。 上述是一个桥梁设计计算的大致流程，不同桥梁的设计计算流程可能会有所差异。在实际设计中，还需进行计算结果的校核和复核，确保设计结果的准确性和可靠性。同时，还需根据实际情况进行问题分析和方案优化，以满足桥梁设计的要求和实际工程的需要。

桥梁设计计算实例桥梁课程设计

桥梁设计计算实例桥梁课程设计

1 大体资料

公路品级：二级公路

主梁形式：钢筋混凝土T形简支形梁

标准跨径:20m

计算跨径：19.7m

实际梁长：19.6m

车道数：二车道

桥面净空

桥面净空——7m+2×人行道

设计依据

（1）《公路桥涵设计通用标准（JTG D60—2004）》，简称《桥规》。

（2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准（JTG D62-2004）》,简称 《公预规》。

（3）《公路桥涵地基与基础设计标准(JTJ 124-85)》,简称《基规》。

2 具体设计

主梁的详细尺寸

主梁间距：1.7m

主梁高度：h=（111～118）l=（111～118）20=～（m）（取）

主梁肋宽度：b=0.2m

主梁的根数：（7m+2×0.75m）/=5

行车道板的内力计算

考虑到主梁翼板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋,故行车道板可按两头固接和中间铰接的板计算。

已知桥面铺装为2cm的沥青表面处治（重力密度为23kN/m3）和平均9cm厚混泥土垫层（重力密度为24kN/m3），C30T梁翼板的重力密度为25kN/m3。

2.2.1结构自重及其内力（按纵向1m宽的板条计算）

图2-1 铰接悬臂板计算图示（尺寸单位：cm）

①每米延板上的恒载1g

沥青表面处治：1g =××23=m

C25号混凝土垫层：2g =××24=m

T梁翼板自重：3g=（+）/2××25=m

每延米板宽自重：g= 1g+2g+3g=++=m

②每米宽板条的恒载内力：

弯矩：Mgmin,=-21gl20=-21××2=剪力：QAg=g·l0=×=

2.2.2汽车车辆荷载产生的内力

公路II级：以重车轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置，现在两边的悬臂板各经受一半的车轮荷载以下图：

图2-2 行车道板计算（尺寸单位：cm）

后轴作使劲140KN的着地长度为a2=,宽度b2=，铺装层的厚度H=+=垂直行车方向轮压散布宽度为：

浅谈桥梁伸缩缝的设计计算与选型

浅谈桥梁伸缩缝的设计计算与选型

浅谈桥梁伸缩缝的设计计算与选型

一、概述

随着交通事业的发展，特别是高速公路、高架道路、立交桥的大量出现，道路桥梁车辆通行量的增大，车辆速度的加快，对桥梁伸缩装置的要求越来越高，就桥梁整体来说，桥梁伸缩装置不再是无足轻重的部分，它在承重、伸缩、防水等方面所具有的功能，会直接影响到桥梁的整体功能及寿命。近年来桥梁伸缩缝的破坏成为高等级公路桥梁的一大病害，如广深高速公路刚通车几个月，就开始更换维修所有桥梁伸缩缝，极大地影响了该路正常使用，深圳市梅林至观澜高速公路通车不到一年，且交通量远远没到设计要求，而全线100%伸缩缝不同程度都遭到破坏，面临着全部更换和维修，其主要原因不外乎以下几点：设计选型不当，施工安装质量差、伸缩缝本身质量差等，因此，深圳市机场至荷坳高速公路指挥部在伸缩缝订货中特别重视，先后参观考察了全国各大生产厂家产品在广东地区的运营状况，并招集各大厂家以及国外产品代理商共聚一堂，介绍其产品性能及其运用情况，本人作为深圳市机荷高速公路设计代表参加了这次产品介绍会，并参与了该线全部桥梁伸缩缝的计算，现就综合各厂家的产品，综合这几年的设计施工谈一谈。

（一）桥梁伸缩缝的设计计算

桥梁伸缩装置在设计、型式选定上，桥梁伸缩量的计算是十分重要的，影响梁体伸缩量的大小，主要有二种主要因素：气温变化引起的伸缩量（△Lt），混凝土的徐变，干燥收缩引起的伸缩量（△Lc+△Ls）。其它如受日光照射，梁体上、下缘的温度不同而产生挠曲，梁端会发生转角变位；跨径大的梁体一侧受日光照射，也会发生一些变位；但这部分变位量一般较小，在设计上无考虑的必要，一般作为预留量和构造上的需要量考虑。

1、温度变化引起的伸缩量

规定应用的温度范围（Tmin，Tmax是指使用地区的最低及最高气温），并根据安装时温度（Tset）计算梁的伸长量和收缩量。

△Lt=（Tmax-Tmin）γ·L

△L+=（Tmax-Tset）γ·L

△L-=（Tset-Tmin）γ·L