鲁东大学本科毕业设计
0.2.2 编制方案
编制方案的目的在于提供各个中选图式的经济指标，以便经过相互比较，科学的从中选定最佳方案。这些指标包括：（钢、木、水泥，简称三材）用量、劳动力（包括专业技术工种）数量、全桥总造价（分上、下部结构列出）、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、是否需要特种机具、美观等。为了获得上述的前三项指标，通常可以充分利用已有资料或通过一些简便的近似验算，对每一方案拟定结构主要尺寸，并计算主要工程数量。有了工程数量，乘以相应的材料和劳动定额以及扩大单价，就不难得出每个方案所需的材料和劳动力数量，并估算全桥造价。其他的一些问题，虽难得到数量指标，也应进行适当的概略评价。
方案一、3×20m预应力混凝土空心板桥
方案二、刚架桥
140004000600040002101200360120003101.方案一
方案采用等截面预应力混凝土空心板结构，上部结构为装配式预应力空心板,下部结构为双柱式墩，桩基础，轻型薄壁桥台。 (1)方案一桥型的技术指标：
荷载等级：公路-Ⅰ级，人群3.0kN/m2 桥面宽度：桥面全宽11m，9+2×1m 桥孔布置：3×20，桥梁全长60m
桥梁结构：采用分离式结构，上部采用预应力混凝土空心板，下部结构采用单排双柱式
2
36° 图0.1 拟定桥型图
鲁东大学本科毕业设计
桥墩
(2)方案一桥型的受力特点：
方案一的桥梁结构在垂直荷载的作用下，其支座产生竖直反力，而无水平推力，而且能够承受较大的负弯矩，预应力混凝土简支板桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。
(3)方案一桥型的主要特征：预应力混凝土空心板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；
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预应力混凝土空心板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预应力混凝土空心板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预应力混凝土空心板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而美观的型式，实现经济性和美观的统一。 (4)方案一桥型横截面和桥墩的比选
桥梁截面形式考虑了空心板截面、T型梁截面、I型组合梁等可采用的梁型。 ①空心板截面
简支空心板结构整体性强，适应性强，但从桥下看,景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。施工迅速工期短。 ② T型梁截面
结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大，结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。也可在施工现场设置预制场地预制T型梁，成型后直接用吊车起吊安装，施工进度较快。 ③ I型梁截面
I型梁形状简单，施工方便，建筑高度小，施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。但是该方案整体稳定性不好，由于梁底部呈网状,景观效果差。同时，其帽梁较其它梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，且工字型预制件在制作方面也较繁琐。
相比之下，空心板结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。该方案采用先简支安装，然后再浇铸混凝土，待混凝土强度达到95%后再行张拉钢筋。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小。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。前沿全桥纵向桥板的外轮廓保持不变，这就保证了桥型的美观. 且单个桥板抗扭刚度大，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
3
鲁东大学本科毕业设计
及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。此种桥梁技术先进，工期短，工艺要求比较严格，所需要设备较少，占用施工场地少，属于静定结构，受力较好，适用范围大。
桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。 ①重力式实体桥墩
由于重力式桥墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，截面尺寸及体积较大，外形粗壮，所以不选此方案。 ②空心桥墩
空心桥墩适用于桥长而谷深的桥梁，这样可减少很大的圬工。对于本桥地质不适合，不选此方案。 ③柱式桥墩
由于这种桥墩既可以减轻墩身重量、节省圬工材料，又比较美观、结构轻巧，桥下通视情况良好，适合本桥情况，所以选此方案。 ④轻型桥墩
由于轻型桥墩适用于小跨度、低墩以及三孔以下（全桥长不大于20m）的公路桥梁。在此地质不良地段、路基稳定不能保证，不宜采用轻型桥墩。 ⑤拼装式桥墩
因为拼装式桥墩适用于交通较为方便、同类桥墩数量多的长大干线中的中小跨度桥梁工点，所以不适合此地质之下的混凝土工型组合梁桥。
综合考虑以上各种桥墩特点，结合连续梁桥的地质资料可确定，柱式桥墩是最合适本桥型的墩型，与本桥的要求相吻合。所以选择双柱式桥墩[14]。
2.方案二
该方案采用斜腿式刚架桥结构，主梁与斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基脚之间采用固结构造，整个结构在钢拱架和万能杆件组拼成的钢桁梁支架上就地浇注混凝土，然后张拉钢束。
(1)方案三桥型的设计资料：
荷载等级：公路-Ⅰ级，人群3.0kN/m2 桥面宽度：桥面全宽11m，9+2×1.0m 桥孔布置：桥梁全长140m
桥梁结构：采用分离式结构，主梁与斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基脚之间采用固结构造
(2)方案二桥型的受力特点：
该桥型主要承重结构是梁和立柱整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处有很大的刚性。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱角处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。 (3)方案二桥型的主要特征：
①主梁的恒重和车辆荷载都是通过主梁与斜腿相交处的横隔板，再经过斜腿传至地基上。这样的单隔板或承三角形的隔板将使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值，使得通过此截面的预应力钢筋十分密集，在构造布置上比较复杂。
4
鲁东大学本科毕业设计
②预应力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿刚架桥产生次内力，受力分析上也相对较复杂。
③该方案的斜腿与地面水平线的夹角为36°，使施工难度增加。
0.2.3技术经济比较和最佳方案的比选
设计方案的评价和比较，是要全面考虑上述各种指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个符合当前条件的最佳推荐方案。有时，占优势的方案还可吸取其它方案的优点进一步加以改善，如果改动较多时，甚至最后中选的方案可能是集聚各方案长处的另一新方案。 方案比选
1.适用性 方案一
(1)与航道适应性好，通航净空大，防撞要求底；(2)河床压缩少，有利汛期泄洪；(3)伸缩缝较少，整体性较好。 方案二
(1)与航道适应性好，通航净空大，防撞要求底；(2)河床压缩多，汛期泄洪能力较差；(3)受力合理，跨越能力大。 2.经济性
方案一、造价一般；方案二、造价一般。 3.安全性
方案一
(1)空心板采用预制空心板，可工厂化预制施工，施工方便质量可靠，工期有保障；(2)下部结构受力和构造简单，并能节省材料，加之它具有变形和缓，伸缩缝少，刚度大，行车平稳，超载能力大；(3)结构整体性好，刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作较少。 方案二
(1)连续刚构桥施工难度较大，工期较长；(2)上部结采用悬臂施工，预制板，可工厂化预制施工，吊装拼接完成，质量可靠，工期有保障，但需要预制场与吊装设备，且工序复杂；(3)主桥后期营运养护费用少，行车平顺舒适。 4.美观性
方案一、桥形美观，与周围环境协调较好；
方案二、桥梁线形简洁明快，与周围环境协调较好。
目前我国中小型桥梁一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支空心板结构与同等跨度的拱桥和刚架桥相比，可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下净空，并改善景观；而其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。从城市美学效果来看，连续梁造型轻巧、平整、线路流畅，将给城市争色不少。考虑到本设计所处工程地质条件，综合考虑，采用预应力混凝土简支空心板结构。
5
鲁东大学本科毕业设计
1设计资料
1.跨径：
标准跨径 Lk=20.00m 计算跨径L=19.60m 2.桥面净空： 9m+2×1m 3.设计荷载：
汽车荷载：公路-Ⅱ级荷载 人群荷载：3.0kN/m2 4.材料：
预应力钢筋1×7钢绞线，直径15.2mm 非预应力钢筋采用HRB335、R235钢筋 空心板块混凝土采用C40混凝土 铰缝为C30细集料混凝土 桥面铺装采用C30沥青混凝土 栏杆及人行道板采用C25混凝土 5.设计依据及参考书 （1）《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）； （2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），简称《桥规》； （3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62——2004），简称《公预规》； （4）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61—2005），简称《圬工规范》； （5）《<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>（JTGD62—2004）条文应用算例》.袁伦一，鲍卫刚，编著.人民交通出版社，2005. （6）《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》（按新颁JTG D62—2004编写）.张树仁，郑绍珪，等，编著。人民交通出版社，2004年9月.
（7） 《公路小桥涵设计示例》.刘培文，周卫，等，编著.人民交通出版社，2005年.
2 构造形式及尺寸选定
桥面净空为9m+2×1m，全桥采用11块C40预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm，高60cm，空心板全长19.96m。采用先张法施工工艺，预应力钢筋采用1×7股钢绞线，直径15.2mm，截面面积139mm2，fPK=1860MPa，fpd=1260MPa，EP=1.95×105MPa。预应力钢绞线沿板跨长直线布置，C40混凝土空心板的fck=26.8MPa，fcd=18.4MPa，ftk=2.4MPa，ftd=1.65MPa。全桥空心板横断面布置图如图2-1，每块空心板截面及构造尺寸见图2-2。
6