摘 要

根据任务书要求，结合现行公路桥梁设计规范，结合桥址所在地的地形、地貌、地质、气候等要素，提出了连续刚构桥、独塔式斜拉桥、中承式钢管混凝土拱桥三个比选方案。根据“安全、经济、适用、美观、环保”的设计基本原则，综合考虑三种桥梁方案的特点，以三跨预应力混凝土连续刚构桥为本设计最终方案。本设计以国内相应规范为基础，以国内外相似跨径桥梁为参考，最终拟定的桥梁跨径为35m 35m 110m 200m 110m的跨径组合，其中35m 35m跨径为两跨预应力混凝土简支梁桥，本设计不做详细介绍，后半部分为预应力混凝土连续刚构桥，本文作详细介绍。连续刚构桥主梁采用变截面单箱单室截面，刚构桥桥墩采用桥墩采用双薄壁实心墩，桥台采用轻型桥台，基础采用双排钻孔灌注桩。该设计对推荐桥型进行了细部结构尺寸的确定，对主梁内力以及控制截面应力进行了计算、验算等。经分析比较，该设计结果符合规范，设计合理，达到了任务要求。

关键词：预应力混凝土；三跨连续刚构桥；单箱单室截面；预应力钢绞线

Abstract

According to the requirements of the mission book, combined with the current highway bridge design specifications, combined with the topography, geomorphology, geology and climate of the bridge site, three ratios of continuous rigid frame bridge, single tower cable-stayed bridge and half-through concrete-filled steel tubular arch bridge were proposed. Alternatives. According to the basic principles of “safety, economy, application, aesthetics, and environmental protection”, considering the characteristics of the three bridge programs, the three-span prestressed concrete continuous rigid frame bridge is the final design plan. The design is based on the corresponding domestic regulations and is based on similar span bridges at home and abroad. The ultimate bridge span is 35m 35m 110m 200m 110m. The 35m 35m span is two spans. The stress-concrete simply supported beam bridge is not described in detail in this design, and the second half is the prestressed concrete continuous rigid frame bridge. This article gives a detailed introduction. The main beam of the continuous rigid frame bridge adopts the single-box cross section with variable cross section. The rigid bridge pier adopts double thin-walled solid piers, the abutment adopts light abutments and the foundation adopts double-row bored piles. The design of the proposed bridge was determined by the detailed structural dimensions, and the internal force of the main beam and the control section stress were calculated and checked. After the analysis and comparison, the design results are in line with the specifications, the design is reasonable, and the task requirements are met.

Key Words: Presressed concrete; Three-span continuous rigid frame bridge; single box and single chamber box section;Prestressed strand

目 录

第1章 绪论 1

1.1 工程概况 1

1.1.1 地形、地貌 1

1.1.2 地质 1

1.1.3 不良地质现象 2

1.1.4 气候、水文条件 2

1.1.5 地震及区域稳定性 2

1.2 技术标准 3

1.3 主要材料 3

1.4 主要规范 3

第2章 桥型方案比选 5

2.1 目的及意义（含国内外的研究现状分析） 5

2.1.1 目的及意义 5

2.1.2 桥梁设计国内外的研究现状分析 5

2.2 桥型方案比选 6

2.3 方案比选 11

第3章 桥梁总体布置 13

3.1 桥型布置 13

3.2 桥孔布置 13

3.3 横截面尺寸 13

3.4 桥梁下部结构 14

3.5 主要材料 15

3.5.1 混凝土 15

3.5.2 钢材 15

3.5.3 其他材料 15

第4章 Midas计算模型的建立 17

4.1 桥梁电算 17

4.2 单元划分 17

4.3 边界条件 20

4.4 模型截面 22

4.5 材料特性 25

4.6 预应力钢筋布置 25

第5章 Midas模型分析 28

5.1 施工过程分析 28

5.1.1 施工阶段划分 28

5.1.2 施工阶段应力分析 29

5.2 内力分析 34

5.2.1 恒荷载内力 34

5.2.2 活荷载内力 36

5.2.3 温度荷载内力 38

5.2.4 支座沉降引起内力 40

5.3 荷载组合 41

第6章 截面验算 44

6.1 正截面抗弯承载能力验算 44

6.1.1 承载能力极限状态即各控制截面弯矩 44

6.1.2 支点截面抗弯承载能力验算 45

6.1.3 跨中截面抗弯承载能力验算 46

6.2 结构正截面压应力验算 47

6.2.1 短暂状况的正应力验算 47

6.2.2 持久状况的正应力验算 50

第7章 抗裂验算 52

7.1 正截面抗裂验算 52

7.2 斜截面抗裂验算 53

第8章 结论 55

参考文献 56

致 谢 57

第1章 绪论

1.1 工程概况

1.1.1 地形、地貌

新拟建的洞江大桥位于从江县往洞乡九昔村境内，跨越九昔一南北向深切山间沟谷。桥梁东接九昔隧道出口，西接高坎隧道进口，轴线走向方位角266～272°，沿坡面展开。现有只有施工便道通往桥梁施工工地，交通条件较差。

桥址所在地属于剥蚀构造，常年有水流侵蚀，呈山谷地貌，桥址建设相关区域内最高山峰山顶高度为740.0m左右，峡谷内最低点标高约为420m，相对切割深度达到320m。山谷剖面近似呈“V”型，但沟底仍有宽度5～10m较为平坦区域。山谷东面斜坡地面呈折线型，坡面略有起伏，坡顶和坡地地势较为陡峭，坡面中部较为平坦。山谷西面坡较东面坡更为陡峭，坡面还有冲沟发育。山谷整体呈南北直线型走向，坡面植被较为发育。

1.1.2 地质

根据工程地质调查以及室内试验成果，本次勘测范围内地层主要由崩坡积碎石土夹块石、残坡积含砾亚粘土、碎石土岩层、强风化变余砂岩、浅变质泥岩、弱风化变余砂岩等组成，现将桥址所在地工程地质特征分述如下：

1-1崩坡积碎石土夹块石：主要分布于K80 930～K81 020、K81 114段，勘探所得岩层厚度约为2.0m，主要成分是石块、碎石土，其内部结构松散，其中碎块石主要成分为变余砂岩，推荐承载力通常为[σ0]=200kPa，极限摩阻力一般为τi=60kPa。

1-2残坡积含砾亚粘土、碎石土岩层：勘探所得岩层厚度约为0.50～10.30m，不均与分布于桥址所在地区大部分地段，其颜色通常为棕红色、灰黄，干湿程度稍湿。其主要成分含变余砂岩，其推荐承载力通常为[σ0]=200～250kPa，极限摩阻力通常为τi=60～80kPa。

2-1强风化变余砂岩、浅变质泥岩：

（1）强风化变余砂岩层：勘探所得岩层厚度约为1.00～32.80m，中厚层状构造，其颜色通常为灰黄色，形状为余粉质，，该岩层内主要矿物成分为石英、长石及云母，岩层内部有节理裂隙发育，岩石完整性较差，岩心以短柱状、碎块状为主。其推荐承载力通常为[σ0]=450～550kPa，其极限摩阻力一般为τi=150～180kPa。

（2）强风化浅变质泥岩层：勘探所得岩层厚度约为0.30～1.50m，中层状构造，其颜色一般显棕红色，性状为余泥质，岩层内主要矿物成分含有粘土矿物等，岩层内部有节理、裂隙、风化裂面发育，岩石完整性较差，岩心多呈碎块状，少数呈短柱状，岩层质地较软弱。其推荐承载力通常为[σ0]=450kPa，其极限摩阻力一般为τi=150kPa。

2-2弱风化变余砂岩：勘探所得岩层厚度约为3.30～28.60m，中厚层状构造，其颜色一般呈灰黄～灰色，岩层内部含有长石、石英及云母等矿物质，岩层内部节理裂隙较发育，岩心多呈中长状，岩石质地较硬，岩石饱和抗压强度为Raj＝20.7～95.8MPa，平均54.1MPa。其推荐承载力通常为[σ0]=1000～2000kPa。

1.1.3 不良地质现象

桥址所在地区为剥蚀构造，山谷地区地形切割程度严重，山谷坡面积层厚度较大，因此极易形成滑坡山体塌方等自然灾害。在桥梁施工时，特别是基础施工时，应尽量减少或避免对山谷坡面的扰动，并且做好防护措施，在基础施工完毕后应尽量回填土，恢复原地形地貌特征。桥址所在区域内存在大跨度断裂带，对桥梁建设无太大影响。

1.1.4 气候、水文条件

桥址所在地属于中亚热带气候，终年气候温和，年平均气温约为18℃，全年最冷气温为1月份的7.7℃左右，全年最热气温为7月份的27.1℃左右，有记录以来历史最高气温为39.5℃，历史最低气温为-5.8℃。该地区全年降雨量充沛，为1629mm左右，年平均日照时长较长，相对湿度较大，全年只有冬季约两个月内有霜。山谷风速较大，年平均风速为1.1m/s，最大风速为20m/s。

桥址所在地山谷地表水较为发育，但设计洪水位远低于桥梁设计高程，对桥梁建设以及使用无影响。该地区地下水储量较小，山谷坡面地质孔隙较多，储水能力差，对桥墩以及基础影响较小。经过地质勘查以及室内对地表水以及地下水的检测，该地区水质良好，对桥梁结构无腐蚀性。

1.1.5 地震及区域稳定性

由室外勘测试验得知该地区内地震动峰值加速度不大于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，根据《中国地震动参数区划图（1：400万）》（GB18306-2001），该地区的地震基本烈度小于Ⅵ度。

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