鲁东大学本科毕业设计
1 前言
毕业设计是高等院校本科培养计划中最后一个重要的教学环节，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教与学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过设计这一环节，较为集中的运用了所学的理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力可以提高；并且在在巩固已学知识基础上，学会独立考虑问题，分析解决问题，继续学到了一些新的知识，对学生走上工作岗位并适应社会有较大裨益。
本次设计为(38+60+38)m预应力混凝土连续箱梁桥，桥宽为2×12.25米，分离式双箱单室设计。梁体采用双箱单室箱型截面，全梁共分52个单元。由于多跨连续梁桥的受力特点，靠近中间支点附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。
由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以采用软件—Doctor Bridge进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。
本次设计的预应力混凝土连续梁采用悬臂（分段）施工。
1. 1 预应力混凝土连续梁桥简介
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。 由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。
为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。
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优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。
另外，在设计预应力混凝土连续梁桥时，技术经济指针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针。但是，桥梁的技术经济指针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，造价指针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见：连续—刚构体系的技术经济指针较高。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。
1.2 工程概况
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沿湖大道七里山高架桥起点桩号为K27+488，终点桩号为K27+624，全长136米。桥梁中心桩号为K27+556，桥址处地质层依次为：亚卵石，亚砂土，砂土，卵石土低水位.
1.2.1 地质情况及评价：
（1）桥位地形较为平坦，地势大致呈南向西高、北东低的趋势，
（2）亚砂土，厚度0.4~1.3m，部分地段夹条带亚粘土簿层或细砂；砂土，深度10m以内卵石土中所夹砂土以细砂为主，呈透镜体分布。深度10m以下卵石土中所夹砂土以中砂为主，也呈透镜体分布；卵石土，顶面埋深2.0~6.0m，根据其密实度、填充物含量等，分为松散、中密、和密实三个亚层。 （3）桥区地质评价：
桥位区段卵石土力学强度高，厚度大，埋深10m以内其密度变化大，埋深10m以下以中密、密实卵石为主，密度变化相对较小，为良好的天然地基持力层。
地下水埋深较浅，人工挖孔桩基础施工应采用深井降水，渗透系数建议采用K=25~30米/日。
1.3施工条件
当地劳动力供应充足，水源充足，水质良好。电力供应方便，交通状况一般。地势较平坦，场地平整及临时便道工程量较小。当地砂、石料资源丰富，水泥、钢材供应充足，采购、运输较为方便。
1.4 设计标准
汽车荷载等级：公路-I级
桥梁宽度: 分离式双箱单室，桥宽2×12.25m 设计车速：80km/h 地震烈度：6级
通航要求：五级航道
1.5 设计标准及规范
（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） （2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） （3）《公路工程技术规范》（JTG01-2003） （4）《公路圬工桥涵设计规范》（JTJ D61-2005） （5）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89） （6）《公路桥涵标准图》
1.6 方案比选
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1.6.1 桥梁结构方案比选
桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。
1.6.2 桥梁设计原则
1) 适用性
桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。 2) 舒适与安全性
现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。在地震区修建桥梁要考虑选择抗震性能好的桥型，梁式体系比拱式体系好，无铰拱较有铰拱好，整体式的较组合式的好，扩大基础比桩基好。低桩比高桩好，带斜桩的比竖直桩群好，具有长侧墙与齿栏基础的桥台好。
3) 经济性
设计的经济性一般应占首位。经济性应综合考虑到发展远景及将来的养护和维修等费用。运营使用时质量也是一个不容易忽视的问题，例如桥梁的竖向刚度要大，桥面宜连续，震动要小，视线要宽敞等。
4) 先进性
所选择的桥型要优先考虑工厂化，预制装配程度高的，应考虑上下部结构可平行施工的方案，一般说来，就地浇筑的大跨度钢筋混凝主拱桥工期长；桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。
5) 美观 一座桥梁，尤其是坐落于城市上的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。
1.6.3 桥梁的综合评估
（1）梁桥：
梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。
预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：
1）混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；
2）结构造型灵活，可模性好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构； 3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；
4）结构的整体性好，刚度较大，变形较小；
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5）可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产； 6）结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；
7）预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；
8）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。
9）预应力混凝土梁桥可充分利用材料可塑性的特点，在建筑上有丰富多彩的表现潜力，更易达到与周围环境相协调的简洁美观大方的要求。实现经济性和美观的统一。 （2）板桥
无论对钢筋混凝土还是预应力混凝土装配式板桥来说，跨径增大，实心矩形截面就显得不合理。因而将截面中部部分地挖空，做成空心板，不仅能减小自重，而且对材料的充分利用也是合理的。钢筋混凝土空心板目前使用范围在6~16m。空心板较同跨径的实心板重量小，运输安装方便，而建筑高度又较同跨径的T梁小，因此目前使用较多。 （3）拱桥
拱桥的受力特点是，在竖直力作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平推力，由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。如果在均布荷载q的作用下，简支梁的跨中弯矩为ql2 /8 ，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。设计合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大的多。由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料、混凝土等来建造。石拱桥对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少使用。
由墩、台承受水平推力的拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥，为防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。
各方案桥型的总体布置图如下所示： 方案一：预应力混凝土空心板简支梁桥
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方案二：预应力混凝土连续箱梁桥
方案三：拱桥：
1.6.4 梁部截面形式比选
梁部截面形式考虑了箱型梁、T型梁等可采用的梁型。
连续单箱梁方案：该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。景观效果好。该方案需采用就地浇筑，现场浇筑混凝土及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工，施工期间工期不受控制，对桥下道路交通影响较其他方案稍大。
T型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大,施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状,景观效果差。另外预制和吊装的实施过程也存在着与其他预制梁同样的问题。
相比之下，箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。而且箱形结构除了梁肋和上部翼缘板处，在底部尚有扩展的底板，因此它提供了能承受正负弯矩足够的混凝土受压区。具有可靠的强度、刚度以及抗裂性能。箱梁在一定的截面面积下能获得较大的抗弯惯矩，而且抗扭刚度也特别大，在偏心活载作用下各梁肋的受力比较均匀。箱形截面适用于较大跨径的悬臂梁桥和连续梁桥，也可以用来修建全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥。此种桥梁技术先进，工期短，工艺要求比较严格，
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