篇一：山区大跨度桥梁设计的难点
山区大跨度桥梁设计的难点
【摘要】桥梁工程是山区交通的主要结构，搞好桥梁工程建设有助于山区经济的持续发展。由于山区地理分布具有广泛性特点，桥梁之间的结构跨度较大。受到地理位置条件的限制，山区桥梁在设计阶段会面临多个方面的难题。 针对这一点，本文主要分析了山区大跨度桥梁设计的难点。
【关键词】山区；大跨度；桥梁设计；难点
Abstract：Bridge construction is the main traffic structure in the mountainous area, bridge construction will be in favor of mountainous economic development. Because it features universality character in the mountainous area, the construction span between bridges is rather big. By the geological position condition limit, the bridges in the mountainous area will face many problems. In this paper, it will mainly discuss on the bridge design problem.
Key Words: mountainous area; long span; bridge design; problem
Key Words：mountainous area; long span; bridge design; difficulty
山区经济是我国市场经济的重点构成，山区各项经济事业的发展对促进市场经济改革起到了显著的推动作用。新时期国家对山区基础设施建设及改造给予了大力支持，每年投入大量的资金参与山区工程支持。但由于山区特殊的地理位置，大跨度桥梁结构设计面临着诸多困难，设计单位必须要结合山区桥梁的具体情况制定合理的设计方案。
一、大跨度结构运用于桥梁工程
横向跨越60米（钢结构），18米（框架结构）以上空间的各类结构形式的建筑。大跨度结构多用于民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑，工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等[1]。大跨空间结构是一种具有三维空间形体，且在荷载作用下具有三维受力特性的结构，具有受力合理、自重轻、造价低以及结构形式多样等特点，成为目前发展较快的结构类型，被认为其是一个国家建筑科技水平的重要标志之
一。古代罗马已有大跨度拱顶（见古罗马建筑）。近代大跨度结构建筑至19世纪末已有较大成就。近年来，大跨度结构凭借其独特的性能优势，逐渐推广于桥梁结构中，利用大跨度桥梁结构跨度大、性能优、成本低等特点，为山区现代交通建设提供了可靠的保证。
二、大跨度桥梁结构的优点
传统桥梁结构设计采用的小跨度方案，这主要是考虑桥梁使用后的安全
篇二：大跨度桥梁复习题
《大跨度桥梁》复习题
1. 大跨度桥梁如何划分？
大跨径桥梁按结构体系分：梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、及其他组合体系桥。 大跨径桥梁按跨径分：特大桥、大桥、中桥、小桥。跨度大桥梁的即为大跨度桥梁单跨跨径大于40m，多孔跨径大于100m的桥梁即为大跨度桥梁；但也分为规模大和单跨较大。
2.桥梁施工方法？
连续梁桥施工方法主要分为两大类：整体施工法和分段施工法。中小跨度桥梁施工方法主要采用整体施工法，包括满堂支架法、预制拼装法；大跨度桥梁主要采用分段施工法，包括悬臂施工法、逐跨施工法、顶推施工法、转体施工法。桥梁分段施工有三种基本形式：纵向分段、横向分段（又称装配式桥梁施工，主要用于中小跨径桥）、竖向分层施工（用于组合桥梁施工，也用于大跨拱桥主拱肋的现浇或安装）
3.大跨桥梁的设计程序？
我国大型桥梁的设计程序主要分为前期工作和设计阶段，前期工作和设计阶段的主要内容包括哪些？
（1）前期工作
①预可行性研究报告（预可阶段）：研究建设必要性、经济社会价值；
☆重点论证：必要性、经济社会价值，回答“为什么要建设该桥？”
☆经济性论证：造价、资金来源、投资回报、社会效益；☆必要性论证：现有车流量、设计车流量、必要性；
☆环境影响分析评价；
☆综合分析：投资回报、社会效益、政治国防意义。
最终形成预可行性研究报告，按建设规模大小上报政府有关部门，目的在于争取立项。
②工程可行性研究报告（工可阶段）：研究工程上和投资上可行性。
重点论证：工程可行性、投资可行性、确定设计标准；回答“该桥建设方案是否可行？技术标准是什么？”
☆基础资料勘察：地形测绘、地质钻探、水文调查等；
☆拟定方案的技术可行性分析评价；落实资金来源
☆确定技术标准：荷载标准、通航等级、设计车速、桥宽等。
最终形成经上级主管部门论证批准的设计任务书。
（2）设计阶段
①初步设计
依据：设计任务书（规定桥位、标准、规模等）
内容：☆进一步水文地质勘测
☆桥式方案比选（此阶段重点）
☆据水文、地质、通航、交通要求确定若干个比选方案，编制造价概算、施工组织设计等；
最终产生推荐方案。
②技术设计（大桥）
③施工图设计——形成施工图纸
补充钻探(施工钻探)、结构细部分析与构造设计
验算施工图、工程量、工程预算等
第二章
1.连续梁桥的跨径如何布置？
等截面连续梁桥：
跨径布置可采用等跨和不等跨两种布置方式。
为使边跨正弯矩减小，受力均匀合理，大多采用不等跨形式，奇数跨多。 边跨和中跨之比：l1:l=0.6~0.8
梁高与跨径之：比为h/l=1/15~1/25
变截面连续梁桥：
一般采用三到五跨布置，为使边跨与跨中的最大正弯矩基本相等，一般取边跨与中跨跨径之比l1/l?0.6?0.8；对于城市桥梁为了满足跨线要求有时l1/l?0.5，此时需在边跨进行压重，以抵消边支座产生的复反力。
梁高：
支点截面取h/l?1/16?1/18不小于1/20跨中梁高为h中/h支=1/1.5?1/2.5梁底一
般按二次抛物线、折线或者1.5?1.8次抛物线变化。
2.变截面能用于大跨径桥梁的原因？
（1） 采用支点梁高大于跨中梁高的变截面形式，使得梁高的变化规律与连续梁
的弯矩图变化规律相一致，可充分发挥材料的性能。
（2） 减小跨中梁高，有利于减小结构自重产生的弯矩、剪力。
（3） 增大支座截面梁高，有利于抵抗结构支座截面较大的剪力。
3.箱梁结构的配筋方式？
大跨径连续箱梁桥为抵抗主梁承受的3个内力:纵向受弯、竖向受剪及横向受弯，采用三向预应力筋布置方式，即竖向抗剪预应力筋、横向抗弯预应力筋、纵向抗弯预应力筋。
4.大跨径桥梁在T构及成桥状态下内力情况？
答：大跨径混凝土连续梁桥采用悬臂施工法施工的过程中，墩梁临时固结，主梁从墩顶向两边同时对称分段浇筑或拼装，直至合龙；合龙之前，结构受力呈T构状态，属静定结构，梁的受力与悬臂梁相同，成桥之后发生体系转换成为超静定结构。
第三章
1.公路桥梁的车道荷载是什么？
答：车道荷
公路1级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5KN/m,集中荷载标准值为Pk
按以下规定选取：桥涵计算跨径≤5m时，Pk=180 KN；桥涵计算跨径≥50m时，Pk=360 KN；桥涵计算跨径介于上述跨径之间时，采用直线内插法求得：Pk=（4l+160）KN。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以系数1.2.
公路2级车道荷载的均布荷载标准值qk,集中荷载标准值Pk，为公路1级车道荷载的0.75倍。
车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利荷载效应的同号影响线上，集中荷载标准值只有一个，作用于相应影响线的峰值处
2.采用顶推施工法时，施工第一跨桥梁未达到支座时的跨中弯矩是多少？
答：
3.悬臂施工法各个阶段的受力是什么？
阶段1：在主墩上悬臂浇筑箱梁
边墩支座暂不受力，T构状态。荷载：自重q和挂蓝重力P挂。
阶段2：边跨合龙
结构体系为悬臂梁，荷载：边跨部分梁体自重q和拆除挂蓝重力-P挂。
阶段3：中跨合龙
合龙段混凝土自重q和挂蓝重力P挂的合力按集中力R0作用在两端。
阶段4：拆除中跨合龙段的挂蓝
荷载：合龙段自重q和拆除荷载-R0。
阶段5：施工桥面（二期恒载）
荷载：二期恒载自重q2。
4.超静定桥梁结构恒载计算存在如下特点：
（1）需按施工过程建立每一个施工阶段的结构受力计算图式，分析每阶段的结构内力与变形。
（2）分别将全部施工阶段的内力与变形叠加，得最终的结构恒载内力与变形。
（3）采用不同的施工方法，结构恒载内力不同
5．等效荷载法计算步骤
（１）按预应力索曲线的偏心距
所有支座对梁体约束的影响。
（２）根据索曲线形状计算等效荷载，且考虑锚固点等效荷载确定全部的预应力等效荷载。
（３）求解连续梁在等效荷载下的截面内力，得出的弯矩称为总弯矩M总。
（4）用总弯矩减去初预矩得到次力矩ei及预加力Ny绘出梁的初预距M0?Nyei图，不考虑M次=M总-M0
６.混泥土徐变的定义，以及影响因素和发展趋势。
长期荷载作用下，结构在弹性变形△e 以后，随时间增长而持续产生的那部分变形量△c，称为徐变变形；与加载龄期τ0、材料性质、构件尺寸、环境湿度等因素相关。徐变随时间增长而增大，且增长速率逐渐降低，最终趋于稳定。
7.斜拉桥边跨一般都设置了中间辅助墩，其作用主要有？
缓和端锚索应力集中或减少边跨主梁弯矩，增大桥梁总体刚度
8.斜拉桥主梁的主要作用？
（1）将恒、活载分散传给拉索，梁的刚度越小，则承担的弯矩越小；
（2）与拉索及索塔一起成为整个桥梁的一部分，主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形
成的轴压力，因而需要有足够的刚度防止压屈；
（4） 抵抗横向风载和地震荷载，并把这些力传给下部结构。
9.斜拉桥斜拉索的锚固方式主要包括哪些？
自锚体系、部分地锚体系和地锚体系
10.斜拉桥分类体系以及体系特点？
悬浮体系（塔墩固结，塔梁分离）
? 塔墩固结，塔梁分离，主梁除两端支承于桥台处，全部用斜拉索吊起，其结构形式
相当于在单跨梁加斜拉索。
? 特点：可减少主梁在支点的负弯矩，但须施加横向约束。缺点是：悬臂施工时，塔
柱处主梁需临时固结，成桥后解除临时固结时，主梁会发生纵向摆动。为防止纵向漂浮体系斜拉桥产生过大的摆动，十分有必要在斜拉桥塔上的梁底部位设置高阻尼的主梁水平弹性限位装置。
半悬浮体系
? 塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支撑（固定铰和活动铰，可以是一个固定支座三
个活动支座，也可以是四个活动支座，但一般均设活动支座，以避免由于不对称约束而导致不均衡温度变位，水平位移将由斜拉索制约），其结构形式属于有弹性支承的连续梁。
? 特点：具有连续梁的优点。
塔梁固结体系（塔梁固结，梁墩分离）
? 塔梁固结并支撑在墩上。
? 特点：主梁的内力与挠度直接同主梁与索塔的弯曲刚度比有关，这种体系的主梁一
般只在一个塔柱处设置固定支座，而其余均为纵向活动支座。优点是显著减小主梁中央段承受的轴向拉力，并且索塔和主梁的温度力极小。
钢构体系（塔、梁、墩固结）
? 主梁与塔、墩固结形成整体，其结构形式是有弹性支承的连续刚构。
? 特点：便于平衡对称施工，抵抗跨中变形的刚度较大
11.悬索桥主缆的防护措施，应力特征和计算理论
防护措施：施工时采用油漆防锈、防止水的渗入、干空气导入法，将除湿机的干燥空气用管道输入主缆
受力特征：荷载由吊索传至缆，缆再传至锚、墩及塔。在外荷载作用下，主缆和加劲梁共同受力。主缆是主要承重构件，在荷载作用下的变形,直接影响桥梁的内力和变形。
计算理论：在竖向荷载作用下其结构分析理论可以划分为两大类：
① 作为连续体分析的弹性理论，非线性膜理论─挠度理论及其简化方法─线性挠度理论； ② 作为离散体分析的非线性吊索理论和非线性有限元理论─有限位移理论
12.悬索桥锚定的受力方式是什么样的？
锚碇是用来锚固悬索桥主缆的重要结构，将主缆的拉力传递给地基。重力式锚碇依靠巨大的自重来抵抗主缆的垂直分力，水平力由锚碇与地基间的摩擦力或嵌固阻力来承担；隧道式锚碇将主缆的拉力直接传递给周围的岩石。
名词解释
节段施工法：利用挂蓝提供空中作业平台、利用预应力束将各节段联接为整体、逐段平衡对称施工的一种施工方法。按节段混凝土成型方式，一般分为悬臂浇筑法、悬臂拼装法两种。 温度梯度：在日照或者气候变化下，桥梁结构内的温度变化称为温度分布，又称为温度梯度或温度场。
温度应力：当结构温度变形受到约束而产生的应力。根据约束不同分为:自应力和温度次应力。
吻合束：按实际荷载下弯矩图的线形作为预应力束布置的线形，这种预应力束即为吻合束。
篇三：桥梁设计手算计算书
设计原始资料
1. 地形、地貌、气象、工程地质及水文地质、地震烈度等自然情况
（1） 气象：天津地区气候属于暖温带亚湿润大陆性季风气候区，部分地
区受海洋气候影响。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大风频繁，夏季炎热多雨，雨量集中，秋季冷暖变化显著。年平均气温12.20C，最冷月平均气温-40C，七月平均气温26.40C。
（2） 工程地质：天津地铁一号线经过地区处于海河冲积平原上，地形平坦，地势低平，地下水位埋深较浅，沿线分布了较多的粉砂、细砂、粉土，均为地震可液化层，局部地段具有地震液化现象。沿线地层简单，第四系地层广泛发育，地层分布从上到下依次为人工堆积层、新近沉积层、上部陆相层、第一海相层、中上部陆相层、上部及中上部地层广泛发育沉积有十几米厚的软土。
a. 人工填土层，厚度5m，?k=100KPa；
b. 粉质黏土，中密，厚度15m，?k=150 KPa；
c. 粉质黏土，密实，厚度15m，?k=180KPa；
d. 粉质黏土，密实，厚度10m，?k=190KPa。
第一章 方案比选
一、桥型方案比选
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。
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。
3．经济性
设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。
4．先进性
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，尤其是座落于城市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。
应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。
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，可模型好，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，变性较小；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。
拱桥
拱桥的静力特点是，在竖直何在作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。如在均布荷载q的作用下，简直梁的跨中弯矩为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。设计得合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。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。石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。
由墩、台承受水平推力的推力拱桥，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，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。由于天津地铁一号线所建位置地质情况是软土地基，故不考虑此桥型。
梁拱组合桥
软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了城市的景观。
斜拉桥
斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。
斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。
斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实际跨度不大，此桥型不予考虑。
目前我国城市轨道交通高架桥结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支梁受力明确，受无缝钢轨因温度变化产生的附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化；但其梁高较大，景观稍差，行车条件也不如连续梁。连续梁结构与同等跨度的简支梁相比，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；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。但连续梁对基础沉降要求严格，特别是由于联长较大，桥上无缝钢轨因温度变化而产生的水平力很大，使得梁体与墩台之间的受力十分复杂，加大了设计难度。考虑到天津地铁工程地质条件，综合考虑，采用连续梁结构作为高架区间的标准型式。
由上表可知，根据天津地铁一号线的情况，结合桥梁设计原则，选择第一方案经济上比第三方案好；跨径上满足要求，景观与环境协调，比第二方案好；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难度较小，针对当地地质情况，采用桩基，加强基础强度。所以选择第一方案作为首选。
二、梁部截面形式
梁部截面形式考虑了箱形梁、组合箱梁、槽型梁、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，现场浇筑砼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。
简直组合箱梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。双箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。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。但桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长。但美观较差，并且徐变变形大，对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说，存在着后期维修养护工作量大的缺点。
槽型梁为下承式结构，其主要优点是造型轻巧美观，线路建筑高度最低,且两侧的主梁可起到部分隔声屏障的作用，但下承式混凝土结构受力不很合理，受拉区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工量小，梁体多以受压区(上翼缘)压溃为主要特征，不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于结构为开口截面，结构刚度及抗扭性较差，而且需要较大的技术储备才能实现。
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。同时，其帽梁虽较槽型梁方案短些，但较其他梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，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。因此，结合工程特点和施工条件，选择连续箱型梁。箱型梁截面图如下：