桥梁设计的基本步骤

一．主要技术条件：（一）设计荷载（1）恒载梁体自重及桥面铺装：栏杆，过桥管线等；（2）活载汽车；挂车；人群；‘（3）温度整体升温；整体降温；局部温度；（4）基础不均匀沉降。（5）风荷载（6）地震荷载（7）收缩徐变冲击与偏载在活载输入中考虑（二）设计规范《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-89）《公路工程技术标准》（JTJ001-97）《城市桥梁设计准则》（CJJ11-93）《公路工程抗震设计规范》（JTJ027-96）二．尺寸的拟定1，桥面宽B＝外栏＋人行道＋非机动车道＋车行道＋分隔带＋车行道＋非机动车道＋人行道＋外栏2，支点梁高：（1）变高度梁H支＝L跨/18（左右）（2）等高度梁H支＝L跨/20（左右）3，跨中梁高：（1）变高度梁H支＝L跨/40（左右）4，翼板悬挑长度：Lb＝B/4（左右）【最大值不宜超过5.5米】5，支点底板宽：B底＝B/2（略小取值）【斜腹板可取更小值】6，支点底板厚：hd＝H支/8～H支/127，支点截面腹板厚：Hw＝B*L/K*H支（K=400～500）8，跨中腹板厚仅与腹板预应力有关：Hw＝0.25～0.40米9，跨中截面底板厚：hd＝0.25～0.35之间，与底板纵向预应力有关。10，顶底板厚：hT＝0.20～0.40米11,关于横隔板的设置，仅在支点截面设横隔板，横隔板厚与所选定的支座上摆纵桥向尺寸相近。三，材料的选用：梁体混凝土一般选用C40～C60预应力：（1）顶板束一般采用12－7φ5，19－7φ5，27－7φ5三种类型（2）底板束一般与顶板束相同（3）腹板束比顶板束小Rby＝1860Mpa锚下控制张拉应力为1395Mpa（4）顶板横向预应力，现在比较多采用扁锚体系，最好使用钢筋混凝土结构。（5）竖向预应力，较多采用φφ32高强精轧螺纹粗钢筋Ryb＝1000Mpa，锚下控制应力为524.8KN四．梁部纵向计算的内容和方法：箱梁纵桥向静力计算分两部分（1）承载力极限状态（2）正常使用极限状态根据边界条件和施工方法确定计算模式，运用院编PRBP进行上机计算（一）计算的荷载组合（1）一期恒载＋二期恒载＋基础变位＋汽车＋人群（《公规》中的组合Ⅰ）（2）一期恒载＋二期恒载＋基础变位＋挂车（《公规》中的组合Ⅲ）（3）（1）＋顶升（5）(《公规》中的组合Ⅱ)（4）（1）＋顶升（10）（公规）中的组合Ⅱ）（5）(1)＋线性升温（《公规》的组合Ⅱ）（6）（1）＋线性降温（7）（1）＋摩阻力（1）（8）（1）＋摩阻力（2）（1）与（2）为相互反向的支座摩阻力（9）一期恒载＋二期恒载＋基础变位＋满布人群（二），数据准备比较重要的数据（1）单元及节点坐标（2）截面信息（3）材料与支承信息（4）预应力束信息（5）施工阶段（6）运营阶段五，图纸组成1，图纸目录及说明书2，梁部总图3，纵向预应力束总图4，竖向预应力总图（横向）5，梁部横断面图6，各块件普通钢筋图7，锚下支承垫板，支座垫板，支撑钢管及锚具图8，桥面铺装，栏杆，泄水管设计图9，桥面照明及灯柱设计图10，施工步骤图（提供不平衡弯矩）11，预拱度及设偏量表12，过桥管线图13，其它关于横向分布调整系数：一、进行桥梁的纵向计算时：a)汽车荷载1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构其分布调整系数就是其所承受的汽车总列数，考虑纵横向折减、偏载后的修正值。例如，对于一个跨度为230米的桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4x0.67（四车道的横向折减系数）x1.15（经计算而得的偏载系数）x0.97（大跨径的纵向折减系数）=2.990。汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。2多片梁取一片梁计算时按桥工书中的几种算法计算即可，也可用程序自带的横向分布计算工具来算。计算时中梁边梁分别建模计算，中梁取横向分布系数最大的那片中梁来建模计算。b)人群荷载1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构人群集度，人行道宽度，公路荷载填所建模型的人行道总宽度，横向分布系数填1即可。因为在桥博中人群效应=人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。城市荷载填所建模型的单侧人行道宽度，若为双侧人行道且宽度相等，横向分布系数填2，因为城市荷载的人群集度要根据人行道宽度计算。2多片梁取一片梁计算时人群集度按实际的填写，横向分布调整系数按求得的横向分布系数填写，一般算横向分布时，人行道宽度已经考虑了，所以人行道宽度填1。c)满人荷载1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构满人宽度填所建模型扣除所有护栏的宽度，横向分布调整系数填1。与人群荷载不同，城市荷载不对满人的人群集度折减。2多片梁取一片梁计算时满人宽度填1，横向分布调整系数填求得的。注：1、由于最终效应：人群效应=人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。满人效应=人群集度x满人总宽度x满人横向分布调整系数。所以，关于两项的一些参数，也并非一定按上述要求填写，只要保证几项参数乘积不变，也可按其他方式填写。2、新规范对满人、特载、特列没作要求。所以程序对满人工况没做任何设计验算的处理，用户若需要对满人荷载进行验算的话，可以自定义组合。二、进行桥梁的横向计算时a)车辆横向加载分三种：箱梁框架，横梁，盖梁。1计算箱形框架截面，实际是计算桥面板的同时考虑框架的影响，汽车横向分布系数＝轴重/顺桥向分布宽度；2横梁，盖梁，汽车荷载横向分布调整系数可取纵向一列车的最大支反力(该值可由纵向计算时，使用阶段支撑反力汇总输出结果里面，汽车MaxQ对应下的最大值，除以纵向计算时汽车的横向分布调整系数来算得)，进行最不利加载。b)对于人群（或满人）效应，在“横向加载有效区域”中已经填入了人行道分布区域，程序会据此进行影响线加载。人行道宽度填1。横梁、盖梁计算时，这里的人群横向分布系数与汽车的相似，是指单位横向人行道宽度（1m）的支反力。在计算支反力时，这个系数已经考虑人群集度的大小，所以此时窗口中的“人群集度”应该填1。c)横向加载最终效应(假设汽车车道数输入为3)如果计入车道折减系数则折减系数=0.78(公路技术规范)，不计入则=1.0。汽车效应=三辆汽车加载的效应(每辆汽车的总重为1，每轮重1/2)x汽车横向分布系数x车道折减系数。汽车冲击力=汽车效应x冲击系数。(此时用户应自己输入汽车冲击系数，因为横向加载不知道桥梁的实际纵向跨径，但冲击系数是根据纵向跨径计算的.汽车荷载效应：l结构所承受的汽车荷载大小，取决于汽车荷载的类型，和汽车荷载的横向分布系数，而与所填入的车道数无关（如果有的话）。l对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，其横向分布系数可能是小于1的小数；l对于整体箱梁、整体板梁等结构，其分布系数就是其所承受的汽车总列数，考虑横向折减、偏载后的修正值。例如，对于一个桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4x0.67（四车道的横向折减系数）x1.15（经计算而得的偏载系数）=3.082。汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。人群效应和满人效应l对于人群效应和满人效应，程序进行加载时，既考虑了人行道宽度（或满人总宽度），又考虑了横向系数。l对于整体箱梁、整体板梁等结构，若如实填写了人行道宽度（或满人总宽），则横向分布系数只需填1。l对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，用户应区分计算而得的横向分布系数是否包含了宽度的影响，若已含宽度影响，则宽度值填1即可。l用桥梁博士工具中计算所得的人群横向分布系数是包括了宽度影响的。其它荷载的横向分布系数与此相似。关键是用户应该理解上面所列的对最终效应的解释。2.如果是横向加载，则效应计算如下：汽车效应=l多列汽车加载的效应x汽车横向分布系数x折减系数。此处的多列车效应，是根据用户输入的车道数，通过影响线加载而得；不是简单的一列车的倍数。l汽车冲击力=汽车效应x冲击系数。此时用户应自己输入汽车冲击系数，因为横向加载不知道结构的纵向特征。挂车效应=l一辆挂车加载效应x挂车的横向分布系数。人群效应=人群集度x人行道宽度x人群横向分布系数。l满人效应=l人群集度x满人总宽度x满人横向分布系数。特载效应=一辆特载效应x特载横向分布系数。l特殊车列效应=l一列特殊车列效应x特殊车列横向分布系数。（全桥只加一列）中-活载效应=0；程序不计算中活载的横向加载；ll轻轨效应=0；程序不计算轻轨的横向加载。加载特点加载时，每列汽车的总重为1KN，每轮重1/2KN；ll每辆挂车的车轮合计总重1KN，每轮重1/4KN；每列特列的总重为1KN，用户在定义特列分布时，分配各轮重；ll每辆特载的车轮总重1KN，用户在定义特载分布时，分配各轮重。l程序把这些荷载的重量定义为1KN，是因为程序无法判断横向结构的纵向特征，无法计算一列车对此时需要验算的横向结构的影响力大小，这个影响力的大小体现在“横向分布系数”中。汽车横向分布系数l此时的横向分布系数，已经不是真正意义的横向分布系数，它的大小就是一列汽车（或一辆挂车）对这个横向结构的作用力的大小。l对一个桥墩盖梁（假设可以进行横向加载），一列汽车对它的作用力大小是根据纵向结构的特征计算而得的，跟结构纵向的跨径有关。跨径越大，参加作用的汽车越多；l如果是连续梁，可能还要考虑其它跨的影响。l对截取的一段箱梁断面进行结构分析时，采用横向加载，此时一列汽车对它的作用力大小其实就是个别几个重车轮的作用力大小。人群横向分布系数l对于人群（或满人）效应，在“横向加载有效区域”中已经填入了人行道分布区域，程序会据此进行影响线加载。所以此时的人行道宽度应该为1。l这里的人群横向分布系数与汽车的相同，是指单位人行道宽度（1m）的纵向作用力大小。一般情况下，这个纵向力会考虑人群集度的大小，所以此时窗口中的“人群集度”应该填1。