第三部分 桥型方案比选
3.1 初拟方案
根据以上布置和设计原则初拟桥型方案。初拟方案时，思路要宽，只要满足孔径要求，暂不管经济、美观与否，都先提出来，但结构体系和地质地形条件要相符。在此阶段一般要求提出3个方案。
初拟方案不要求严格按比例尺画，即在跨度、建筑高度、矢跨比等方面大体上按照比例即可。为了便于比较，每个图式都要画在同样大小的桥址横断面上。
考虑方案时，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔或引桥。桥长不大时，往往不将正桥和引桥分别考虑，而是统筹全长来设计。
3.2 方案比选
比选标准主要依据安全、功能、经济与美观。其中以安全与经济为重。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。施工设备和施工能力也是必需考虑的一个方面。每一个比选方案都应初步考虑采用何种施工方法，从经济、工期等方面比较各方案的可选性。
比选方案应符合城市发展规划，满足交通功能需要及通航要求；桥梁结构造型应简洁、轻巧；设计方案力求结构新颖，尽量采用有特色的新结构，又要保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。
方案的选定关系到造价的高低、工期快慢与施工质量，是桥梁设计中的重要阶段。在此，只能根据毕业设计任务书提供的资料，抓住主要矛盾，进行分析评比，提出自己的评比结论，征得指导教师同意后，提出推荐方案，进入结构设计。应该指出的是，学生在毕业设计阶段主要是学习，而且时间和个人的能力有限，因此最后所选的推荐方案不宜选择结构复杂或跨径太大的桥型。
对于桥型方案，应说明孔径布置、主跨结构构造、墩台基础类型、施工方案、主要工程数量等。
方案比选可从以下几方面进行比较： （1）设计构思宗旨，桥型方案的特点；
（2）从结构的外形、受力特点、优缺点等各方面进行比较； （3）从使用效果方面比较； （4）从材料用量进行比较； （5）从施工上进行比较。
表3.1为方案比选示例，仅供参考。
表3.1 方案比选
桥型 方案一 方案二 方案三 预应力简支空心板桥 （6×20m） 外形简单，制作方便，采用空心板可减轻自重，减小桥梁建筑高度。属静定预应力混凝土连续T梁桥 预应力混凝土悬浇连续箱梁桥 （40m+40m+40m） （30m+60m+30m） 结构整体性好，刚度较大，箱梁抗扭刚度大，抵抗风荷载结构特点 变形较小。受力明确，理论计算较简单。属超静定能力强。属超静定结构，对地基要求较高。
结构，对地基要求较高。 适用性 桥面无伸缩缝，行车平顺。 桥面无伸缩缝，行车平顺。 结构，对地基要求不高。 桥面多处伸缩缝，行车不平顺。 先简支后连续法：预制构施工技术 件，现场拼装并张拉负弯矩区钢束，结构发生体系转换。 养护维修量 工期 后期运营养护费用大 较短 悬臂施工：支座需要临时固结措施，支座处理较复杂，挂篮施工精度要求高，预应力张拉分阶段，施工难度较大。 后期运营养护费用大 较长 结构不发生体系转换，施工简单。构件质量小，架设方便。 养护费用小 较短
第四部分 上部结构内力计算
上部结构设计的主要内容有：截面尺寸的拟定、内力计算（包括恒载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合）、配筋设计、施工阶段和使用阶段的应力验算、承载能力极限状态强度验算及变形验算等。
4.1 截面尺寸拟定
当采用简支梁桥方案时，常采用的截面形式有板式和梁肋式。 1、简支板桥
简支板桥的标准跨径不宜大于13m，预应力混凝土简支板桥的标准跨径不宜大于25m。 整体式板桥板的厚度与跨径之比一般为112～116。装配式板桥的截面尺寸可参考表4.1选取。
顶板和底板厚度均不应小于80mm。
表4.1 装配式板桥梁高与跨径比值
结构类型 钢筋混凝土 预应力混凝土 截面形式 实心 空心 空心 L（m） <8 6～13 8～25 ） 0.16～0.36 0.4～0.8 0.4～0.9 2、简支梁桥
为便于预制施工，简支梁桥一般都做成等高度截面，只有在大跨径的预应力混凝土简支梁，才个别的做成变高度鱼腹式截面。
装配式钢筋混凝土T形简支梁的常用跨径为8.0～16m。我国标准设计为10m，13m，16m等3种，其梁高分别为0.8～0.9m，0.9～1.0m，1.1～1.3m。高跨比的经济范围在111～118，跨径大多取偏小的值。
当跨径超过20m时，一般采用预应力混凝土梁。装配式预应力混凝土简支T梁的标准设计有20m，25m，30m，35m，40m五种，通常高跨比在115～125之间。
形、I形截面简支梁桥的标准跨径不宜大于16m，预应力混凝土箱形截面简支梁桥的标准跨径不宜大于25m，预应力混凝土T形、I形截面简支梁桥的标准跨径不宜大于50m。
整体现浇T形截面的肋宽一般在0.6～1.2m之间。T形截面的翼缘板厚度与主梁间距有关，一般中央厚度为250～350mm，根部为450～550mm。
装配式T形梁桥的主梁间距一般为1.6～2.2m。常用的钢筋混凝土装配式简支T梁梁肋厚度为150～180mm，预应力混凝土T梁的梁肋厚度通常取0.18m。肋厚不宜小于肋高的115。T梁翼缘板厚度的确定主要取决于桥面板承受的车辆局部荷载的要求。翼缘板一般做成变厚度的，及端部较薄，根部较厚。T梁之间采用横向整体式现浇连接时，端部厚度一般不应小于140mm；若采用铰接，端部厚度一般不应小于100mm。下翼缘为满足预应力配筋要求，常扩大做成马蹄形。马蹄总宽度为肋宽的2～4倍，并注意马蹄部分（特别是斜坡区）中管道保护层厚度不宜小于60mm。
采用其它桥型时，桥跨结构的建筑高度可参见表4.2选定。
表4.2 桥跨结构建筑高度参考值
4.2 截面几何特征计算
下文以预应力混凝土简支T梁桥为例，介绍主梁计算过程。 1、截面几何特征
采用分块面积法计算截面几何特征，计算公式如下： 毛截面面积：
各分块面积对上缘的面积矩： 毛截面惯性矩计算移轴公式：
Im??Ii?Ai(yi?ys)2??Ii??Ai(yi?ys)2????
式中 Ai——分块面积；
ys——毛截面重心至梁顶的距离； Si——各分块对上缘的面积矩；
Ii——分块面积对其自身重心轴的惯性矩。
根据以上公式分别计算各主梁在预制阶段和使用阶段跨中、支点及14跨、18跨处的毛截面几何特征，以表格形式列出，如表4.3所示，并汇总于表4.4。
表4.3 xx阶段主梁xx截面几何特征
分块号 1 2 3 4 5 Σ
表4.4 汇总表
截 面 中主梁预制阶段 跨中 边主梁预制阶段 使用阶段 中主梁预制阶段 L4 边主梁预制阶段 使用阶段 中主梁预制阶段 L8 边主梁预制阶段 使用阶段 ×10 6
中主梁预制阶段 支点 边主梁预制阶段 使用阶段 2、检验截面效率指标ρ
式中
根据设计经验，预应力混凝土T形梁在设计时，检验截面效率指标取ρ=0.45～0.55，且较大者亦较经济。若计算所得ρ在上述范围之内，则截面是合理的。
4.3 主梁内力计算
内力计算包括恒载内力和活载内力计算，如果是超静定结构则还应计算由于温度变化，混凝土收缩、徐变，墩台不均匀沉降等引起的次内力，如果是超静定预应力混凝土结构则应计算张拉预应力引起的预应力二次矩等。
对边梁和中梁分别进行计算，计算关键截面选取跨中、四分点、变化点、支点截面。
4.3.1 恒载内力计算
恒载内力包括自重内力和后期恒载内力（如桥面铺装、人行道、防撞栏杆、灯柱等）两部分。其中自重内力和结构的施工方法有密切关系。如果结构采用分阶段施工，体系不断转换，则截面的恒载内力应是各施工阶段内力叠加的结果。在初步设计时，自重内力的计算采用一次落架法计算，然后和活载内力、附加内力组合后绘制内力包络图，作为配筋设计的依据。
1、主梁恒载集度计算
具体计算时将恒载分成以下几个部分分别计算后叠加： g1‘——按跨中截面计算的主梁每延米自重；
g2‘——由马蹄增高与梁端加宽所增加的重量折成每延米重； g3‘——横隔梁折算成每延米重（注意中梁与边梁的不同）； g4‘——桥面板间接头每延米自重； g1——一期恒载，g1= g1‘+ g2‘+g3‘+g4‘；
g2——二期恒载，桥面铺装、人行道、防撞栏杆、灯柱等折成每延米自重。 则主梁恒载总和如表4.5所示。
表4.5 主梁恒载总和（KNm）
荷 载 梁 中主梁 内、外边梁 一期恒载g1 二期恒载g2 恒载总和g 2、主梁恒载内力计算
主梁恒载内力计算采用影响线加载法，如图4.1所示。