桥涵综合项目工程教材.doc

单元1 桥型构造认知
任务一 公路桥梁基本建设程序
国内公路桥梁建设基本程序普通为：建设单位立项意向—预可行性研究（上报项目建议书）—有关主管部门批复项目建议书—工程可行性研究—可研报告评估—上报、批复、下达筹划任务书—(一、二、三阶段)施工图设计—列入年度筹划—施工—竣工验收—交付使用，如下图所示。

图1-1-1 设计阶段与建设程序关系图
1.桥梁建设前期工作
“预可”及“工可”报告是桥梁建设前期重要成果，也是项目申请立项最重要根据，普通由业主委托具备征询资质设计单位编制完毕。
“预可”阶段着重研究建桥必要性、经济可行性问题，争取立项成功。该阶段成果为“xx工程预工程可行性研究报告书”（简称“预可报告”），报告从经济、政治、国防等方面，详细阐明建桥理由和工程建设必要性和重要性，同步初步探讨技术上可行性。因而在“预可报告”中，应编制几种也许桥型方案，并对工程造价、资金来源、投资回报等问题也应有初步估算和设想。
“工可”阶段，着重研究和制定桥梁技术原则，涉及：设计荷载原则、桥面宽度、通航原则、设计车速、桥面纵坡、桥面平、纵曲线半径等；同步，还应与河道、航运、规划等部门共同研究和共同协商来拟定有关技术原则。在“工可”阶段，应提出各种桥型方案，并按交通部《公路基本建设工程投资估算编制办法》估算造价，对资金来源和投资回报等问题应基本贯彻。
2.阶段设计
公路桥梁普通采用两阶段设计，即初步设计、施工图设计；对于技术复杂特大桥、互通式立交或新型桥梁构造，可采用三阶段设计，即初步设计、技术设计、施工图设计；对构造简朴、技术成熟桥梁，如农村公路上独立桥梁，采用一阶段设计，即施工图设计；
初步设计应依照批复可行性研究报告、测设合同和初测、初勘或定测、详勘资料编制。初步设计目是通过对各种桥型方案比选后，拟定和推荐最优设计方案，报上级审批。在编制各个桥型方案时，应提供平、纵、横断面布置图，标明重要尺寸，并估算工程数量和重要材料数量，提出施工方案意见，编制设计概算，提供文字阐明和图表资料。初步设计经批复后，则成为施工准备、编制施工图设计文献和控制建设项目投资等根据。
技术设计应依照初步设计批复意见、测设合同规定，对重大、复杂技术问题通过科学实验、专项研究、加深勘探调查及分析比较，进一步完善批复桥型方案总体和细部各种技术问题以及施工方案，并修正工程概算。
施工图设计应依照初步设计（或技术设计）批复意见、测设合同，进一步对所审定修建原则、设计方案加以详细深化。各构件进行详细构造计算，保证强度、稳定、刚度、裂缝、构造等满足规范规定，绘制可满足施工设计详图，编制施工图预算。
[填空1-1]
1.桥梁项目决策阶段根据是 和 ；
2.工程项目三阶段设计是指 、 、 ，公路项目中较长采用是 、 ；
3.“预可”阶段着重研究 、 问题，争取立项成功。
4.工可阶段，着重研究和制定桥梁 ，涉及： 、 、 、 （至少填3项），应提出各种桥型方案，并按交通部《公路基本建设工程投资估算编制办法》估算造价，对 和 问题应基本贯彻。
[简答1-1]
1.青海省果洛州农村公路上有一独立桥梁，桥面宽度为：净7.0m+2x0.5m，上部构造拟采用4-16m钢筋混凝土T梁，下部采用重力式桥墩、U台，基本采用扩基，桥梁位于直线上，如图1-2-1所示。
问：(1)该桥设计采用几阶段设计？
2.苏通大桥是国内跨度最大斜拉桥，其设计时，应采用几阶段设计？
3.就常规公路建设而言，与否可以不立项而直接进行建设？若立项，立项根据应是什么？
任务二、桥梁基本构成及重要术语
桥梁由上部构造（桥跨构造）、下部构造（桥墩、桥台、基本）、支座和附属设施（涉及桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡、调治构造物等）四个基本某些构成，如下图所示。

图1-2-1 桥面持续四跨简支梁桥基本构成

图1-2-2 拱式桥基本构成
表1-2-1 桥梁工程中重要术语及工程意义
序号
术语名称及符号
基本概念
工程意义
1
桥梁全长
(桥长)
①有桥台桥梁：为两岸桥台侧墙或八字墙尾端之间距离；
②无桥台桥梁：为桥面系行车道长度；
桥长、桥宽阐明桥梁概况基本指标，反映桥梁规模；
2
净跨径()
①梁式桥：设计洪水位上相邻两桥墩（或桥台）间水平净距；
②拱式桥：每孔拱跨两拱脚截面晟低点之间水平距离；
反映一孔桥梁泄洪能力大小；
3
总跨径()
多孔桥梁中各孔净跨径总和；
用于桥梁布孔时水文计算，反映其真实泄洪能力；
3
计算跨径()
①设支座桥梁：为相邻两支座中心之间水平距离；
②不设支座桥梁：为上下部构造相交面之中心间水平距离
构造分析计算时，建立计算模型根据；
4
原则跨径()
①梁式桥：指两相邻桥墩中线间水平距离或桥墩中线与台背前缘之间水平距离，也称为单孔跨径；
②拱式桥和涵洞：则是指净跨径；
反映桥梁技术复杂限度，现行设计规范中划分大、中、小桥及涵洞根据；
5
多孔跨径总长()
不考虑两岸桥台侧墙长度在内桥梁原则跨径总长度；
现行设计规范中划分大、中、小桥根据；
6
桥下净空高度
设计洪水位或计算通航水位与桥跨构造最下缘之间高差，应满足排洪、通航或通车规定；
桥面标高据此而定，是桥梁与否安全重要指标；
7
桥梁建筑高度
上部构造底缘至桥面顶面垂直距离，如图1-2中h；线路定线中所拟定桥面高程，与通航（或桥下通车、人）净空界限顶部高程之嫠，称为容许建筑高度。桥梁建筑高度不不大于容许建筑高度。
桥梁高度减去桥梁建筑高度后，可以真实反映桥梁下部净高度；
8
桥梁高度
指桥面路拱中心顶点到低水位或桥下线路路面之间垂直距离。
9
净矢高()
指拱桥从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点
连线垂直距离；
反映拱桥泄洪能力；
10
计算矢高()
指从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线垂直距离；
拱桥做构造分析计算时，建立计算模型根据；
11
矢跨比()
指拱桥中拱圈（或拱肋）计算矢高与计算跨径之比，也称拱矢度；
反映拱桥受力特性重要指标，桥梁计算中作用明显；
注：1.依照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-）3.2.5条，当原则设计或新建桥涵跨径在50m及如下时，宜采用原则化跨径，其规格有：0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m，共21种；
2.公路桥涵设计中，使用部颁原则图设计较为普遍；
[填空1-2]
1、桥梁由 、 、 、 四个基本某些构成。
[名词解释1-2]
1、原则跨径； 2、矢跨比； 3、计算跨径；4、净跨径；
[简答1-2]
1、与否所有桥梁均由四个基本某些构成？有无例外？
2、某桥址处为单式河床断面（无河滩），宽约56m，设计单位布置桥孔时考虑不压缩河床断面，既有两种方案，试比较其泄洪能力大小？
(1)上部构造采用3-20m预应力混凝土空心板，下部采用双柱式桥墩（墩宽1.2m，阻水系数1.0）、U台（纵桥向，其侵占河床1.0m）；
(2)上部构造采用4-16m预应力混凝土空心板，下部采用双柱式桥墩（墩宽1.2m，阻水系数1.0）、U台（纵桥向，其侵占河床1.0m）；
任务三、桥梁类型划分
一、按受力体系进行分类
1.梁式桥：在竖向荷载作用下无水平反力构造。最重要构造受力构件是“梁”（设计、施工中均以该构件作为重点），梁以受弯为主。
梁式桥重要有简支梁桥、悬臂梁桥、持续梁桥3种桥型。如下图。

a）单跨及多跨简支梁桥

b）悬臂梁桥

c）等截面持续梁桥

d）变截面持续梁桥
图1-3-1 梁式桥
[练习1]：上图中，从外形上如何区别变截面持续梁桥与持续刚构桥？如何区别多跨简支梁桥与等截面持续梁桥？
2.拱式桥：在竖向荷载作用下会产生水平反力构造，因而对地基规定较高，最佳在岩石地基上修建。最重要构造受力构件是“拱”（设计、施工中均以该构件作为重点），拱以受压为主，可使用抗压能力较高圬工材料（如石料、混凝土）和钢筋混凝土等建造。
拱桥设计中应进行“拱轴线优化”（即保证任意一种拱轴断面上弯矩最小），施工中应注重“稳定”问题，设立稳定索并进行验算。

a）古代石拱桥杰出代表—赵州桥 b）晋城至焦作高速路上特大跨径(主跨146m)石拱桥—丹河大桥

c）万县长江大桥—1997年6月完毕，主跨420m钢筋混凝土劲性骨架拱桥，首届“中华人民共和国十佳桥梁”之一
图1-3-2 拱式桥
3.刚架桥（刚构桥）：是指梁与立柱（墩柱）或竖墙整体刚性连接桥梁（图1-3-3），其特点是：立柱具备相称大抗弯刚度，故可分担梁跨中正弯矩，达到减少梁高、增大桥下净空目。

a） 直腿（门形）刚架桥

b） 斜腿刚架桥

c）T形刚构桥

d）持续刚构桥
图1-3-3 刚架桥
4.悬索桥(吊桥）:由索（缆索）、塔、锚碇、加劲梁等构成，缆索通惯用高强钢丝，加劲梁多采用钢桁架或扁平箱梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢构造。
悬索桥是当前跨越能力最大桥型，最重要受力构件是“缆索”，故为柔性构造，如图1-3-4所示。由于其构造刚度局限性，悬索桥较难以满足当代铁路桥梁规定。

图1-3-4 悬索桥
5.组合体系桥：指由拉、压、弯等几种基本受力体系构造组合而成桥梁。

a）梁、拱组合体系 b）梁、拱组合体系 c）压、拉、弯组合体系

d）西宁市海湖桥—柔性系杆刚性拱桥 e）西宁市昆仑桥—独塔双层斜拉桥
图1-3-5 组合体系桥
二、按用途分类
有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、水运桥（渡槽）、管线桥。

公铁两用桥—芜湖长江大桥 渡槽桥（过水桥）
图1-3-6 桥梁用途划分
三、按上部构造行车道位置划分
这种提法在拱桥中较常用，桥梁分为分为上承式、中承式、下承式3种，见下图所示。

a）上承式拱 b）中承式拱 c）下承式拱（系杆拱）
图1-3-7 拱桥按行车道位置划分

a）遵义市仁怀盐津河大桥—桁架拱桥(贵州桥梁设计院独创桥型) b）下承式提篮拱
图1-3-8 上承式拱、下承式拱示意
四、特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞划分
按桥梁多孔跨径总长和单孔跨径来进行划分，见下表
桥梁涵洞分类 （摘自《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-）表1.0.11）
桥涵分类
多孔跨径总长 (m)
单孔跨径 (m)
桥涵分类
多孔跨径总长 (m)
单孔跨径 (m)
特大桥
L＞1000
LK＞150
小桥
8≤L≤30
5≤LK＜20
大桥
100≤L≤1000
40≤LK ≤150
涵洞
—
LK＜5
中桥
30＜L＜100
20≤LK＜40

[填空1-3]
1、桥梁按照受力体系分为 、 、 、 、 五种类型。
2、按上部构造行车道位置划分，桥梁分为分为 、 、 3种。
[简答1-3]
1、某单孔钢筋混凝土箱型拱桥，净跨径为65m，该桥为中桥还是大桥？
2、某7-20m预应力混凝土空心板桥，该桥多孔跨径总长、单孔跨径分别是多少？该桥为中桥还是大桥？
3、下面为2座桥桥梁桥型布置图，试回答如下问题？（1）该桥桥梁全长、净跨径、总跨径、原则跨径、多孔跨径总长、桥下净空高度分别是多少？（2）该桥是大桥、中桥、还是小桥？

任务四、各类桥型合用条件及桥型方案选取
在工程可行性研究中，往往需要考虑业主委托、现场地形地质条件、施工条件等因素，按安全、经济、耐久、合用原则来拟定桥型方案。
一、大跨度桥梁
依照国内公路桥梁建设实践，大跨度桥梁中比较有竞争力几种桥型如下表所示。
表1-4-1 当代桥梁各种桥型合用范畴和极限跨度（摘自《桥梁设计工程师手册》）
序号
桥型
经济合用范畴（m）
极限跨度（m）
1
RC板桥
10～20
50
2
PC简支梁桥（石拱桥）
20～50
100
3
PC持续梁桥（RC拱桥）
50～150
200
4
PC持续刚架桥（钢管混凝土拱桥）
150～300
400
5
钢持续梁桥（结合梁桥）
200～300
400～500
6
PC斜拉桥（钢箱拱桥）
200～500
600～800
7
结合梁斜拉桥（钢桁架拱桥）
500～700
800～1000
8
钢斜拉桥、混合桥面斜拉桥
700～1400
1500～
9
悬索桥、协作体系
1000～5000
6000～7000
10
索网桥
>3000
—
由于钢材具备轻质高强特性，故在跨江、跨海特大跨径桥梁中，往往考虑钢构造，桥型上重要考虑悬索桥与斜拉桥。其与混凝土桥梁关系如下表。
表1-4-2 桥梁形式和合用跨度（摘自《桥梁设计工程师手册》）

注：☆号位置表达当前建成该桥型最大跨度。
二、中小跨径桥梁
每孔跨径在100m如下桥梁，占公路桥梁大多数，其重要选取桥型如下。
1、装配式空心板桥：钢筋混凝土空心板跨径普通为6m～13m，预应力混凝土空心板跨径普通为10m～25m，是各级别公路建设中应用最广泛桥梁构造。其成孔方式如图1-4-1。

图1-4-1公路上最常用桥型—上部采用简支空心板，下部采用双柱式桥墩、U台，基本采用桩基、扩基
a型：开圆孔，挖孔率较小，但用充气胶囊、橡胶抽拔棒、防水纸膜等均能以便成孔，施工工艺成熟，是当前空心板桥惯用断面形式。
b型、c型：有两个半圆和两块侧模构成，挖孔率较a型大，但成孔繁琐，普通较少采用。
d型：开单个较宽方孔，挖孔率最大，重量最轻，但顶板需配备横向受力钢筋，施工模板复杂，普通在较大跨径后张法板桥中使用。

a型

b型 c型 d型
图1-4-2 空心板断面形式
表1-4-3 圆孔空心板构造尺寸
跨径(m)
6
8
10
13
16
20
板宽(cm)
124
124
124
124
99
99
板高(cm)
35
40
45
55
70
85
开孔形式
四孔
三孔
三孔
二孔
单孔
单孔
直径(cm)
19
24
26
39
50
62.5
铰缝：是板与板之间重要连接构造构造，铰缝上企口宽度应满足施工时使用插入式振捣器需要，企口深度普通应不不大于预制板高2/3，预制板内应预埋钢筋伸入铰缝企口内，企口底缝宽为1cm，铰缝企口采用水泥砂浆或小石子混凝土等细骨料浇筑。如图1-4-3所示惯用铰缝构造。

图1-4-3 铰缝构造图
2、装配式简支T梁桥：装配式钢筋混凝土简支T形梁原则跨径设计为8m、10m、13m、16m、20m，高跨比经济范畴1/11～1/18，跨径大时取偏小值。主梁间距普通取1.60～2.20m，主梁之间连接重要依托横隔梁。（横隔梁数目普通为奇数，设立刚性连接时，横隔梁在纵轴向连接不不不大于10m；横隔梁厚度普通取15～18cm，高度为主梁高度3/4左右。）

图1-4-4 青海省民和县团结桥—上部构造采用装配式T梁

图1-4-5 装配式钢筋混凝土T梁典型横断面图
预应力混凝土简支T梁原则跨径设计为25m、30m、35m、40m，，其梁高分别为1.25～1.45m、1.65～1.75m、2.00m、2.30m，高跨比经济范畴1/17～1/20，设计中可取范畴普通是1/15～1/25。设计中通过加大翼缘宽度提高截面效率，主梁间距较普通钢筋混凝土梁有所增大，普通为1.80m～2.50m。

图1-4-6 装配式预应力混凝土T梁典型横断面图

图1-4-7 装配式预应力混凝土T梁钢束布置
3、装配式预应力持续组合箱梁桥：由于伸缩缝较简支梁少，高速行车舒服，故应用广泛。箱梁主梁间距普通取2.8～3.6m，由于箱梁抗扭性能好，故普通仅在跨中、支点各设一道横隔梁，常用跨径尺寸如下表：
表1-4-4 装配式预应力组合箱梁普通构造尺寸
跨径
位置
20m
25m
30m
35m
40m
梁高H(cm)
120
140
160
180
200
顶板厚度A(cm)
跨中
18
18
18
18
18
支点
18
18
18
18
18
底板厚度B(cm)
跨中
18
18
18
18
18
支点
25
25
25
25
25
腹板厚度C(cm)
跨中
18
18
18
18
18
支点
25
25
25
25
32

a）箱梁在预制厂 b）箱梁在桥梁上架设就位

c）箱梁端部连接方式 d）负弯矩束张拉
图1-4-8 装配式组合箱梁施工场景

图1-4-9 装配式预应力箱梁纵断面布置

图1-4-10 装配式预应力箱梁横断面布置

图1-4-11装配式预应力箱梁钢束布置

图1-4-12装配式预应力箱梁负弯矩束布置
4、变截面持续梁桥：公路及都市道路中均使用较多。大跨径预应力混凝土持续梁桥以变截面为主，选用跨径在60～150m范畴内，当前国内建造最大主孔跨径为165m。以三跨居多，惯用悬臂浇筑法施工。

a）广西柳州阳和大桥—全长1397米,主桥为45+75+3×100+75+45米七跨变高度PC持续梁，9月建成

b）西宁市南绕城迅速路湟水河桥—66m+100m+66m变截面预应力混凝土持续梁桥
图1-4-13两座变截面持续梁桥照片
表1-4-5 变截面持续梁总体布置及重要尺寸
总体布置
边跨/中跨
高跨比(H/L)
梁底曲线
支点
跨中
0.5～0.8
(惯用：0.6～0.7)
1/15～1/20
(惯用：1/18)
1/30～1/50
圆弧线、抛物线、折线
(惯用：二次抛物线)
桥宽B(m)与截面形式
B<14
B=12～18
B=18～22
B=22～32
单箱单室
单箱双室
分离双箱
分离三箱
箱梁重要尺寸(cm)
顶板
底板
腹板
横隔板
25～30(等厚)
25～100(变厚)
30～80(变厚)
50～100(实体)

图1-4-14 箱梁截面形式与桥宽合用条件
5、等截面持续梁桥：该桥型广泛用于高速公路、过境公路、都市道路，普通采用满堂支架法或移动模架法施工，上部构造采用整体箱梁，下部采用柱式桥墩或空心墩，基本采用桩基、扩基，较常用跨径重要有25m～40m。如图所示。

a）西宁市祁连路立交—满堂支架法施工等截面箱梁； b）西宁西过境箱梁桥—使用移动模架法施工等截面箱梁；
图1-4-15等截面现浇持续箱梁桥
6、变截面持续刚构桥：该桥型普通采用双壁墩或箱型空心墩，运用高墩柔度适应构造由预加力、混凝土收缩、徐变引起纵向位移，跨度比持续梁大。在大跨、高墩、变截面梁体上采用。悬臂施工时，不需墩梁暂时固结，不设支座，不需体系转换，以便施工。国内修建最大跨径持续刚构桥为主跨280m奉节长江大桥。
表1-4-6 变截面持续刚构桥总体布置及重要尺寸
总体布置
边跨/中跨
高跨比(H/L)
梁底曲线
支点
跨中
惯用：0.5～0.6
惯用：1/18
1/50～1/60
圆弧线、抛物线、折线
(惯用：二次抛物线)
桥宽B(m)与截面形式
B≤15
15<B≤20
18≤B≤25
22<B≤35
单箱单室
单箱双室
分离双箱
分离三箱
箱梁重要尺寸(cm)
顶板
底板
腹板
横隔板
25～28(等厚)
32～120(变厚)
40～100(变厚)
70～100(实体)

图1-4-16变截面持续刚构（六广河大桥）
桥梁简介—六广河大桥位于贵州省修文县境内六广河风景区，是贵阳－毕节汽车专用二级公路上横跨六广河峡谷一座特大型桥梁。主桥为中跨240m，边跨145.1m预应力混凝土持续刚构，其中2号桥墩高90m。引桥为20m无粘结预应力空心简支板，全长为564.2m。
该桥1999年11月开工，9月竣工。 荣获贵州省优质施工工程奖和贵州省科学技术进步一等奖。
三、常用桥梁墩台式样
1、U型桥台：公路上最常用桥台式样，普通与扩大基本配合使用，规定地基承载力≥250kPa，桥台高度普通不大于8m。

a）U型桥台 b）实体桥墩 c）U台施工场景(一) d）U台施工场景(二)
图1-4-17重力式墩台
2、肋板式桥台：属于埋置式桥台，基本可以配备桩基或扩基，合用于桥台高度超过10m，其肋板内配备大量钢筋。

a）肋板式桥台普通构造 b）肋板式桥台、双柱式桥墩桥梁架梁场景
图1-4-18肋板式桥台
3、柱式桥墩：在公路桥梁中最为常用，有单柱式、双柱式、三柱式等，基本可采用扩基或桩基，当墩高超过8m时宜设立横系梁。

a）独柱式桥墩 b）双柱式桥墩 c）三柱式桥墩
图1-4-19重力式墩台
4、箱型空心墩：适合高墩，墩身内配备大量钢筋。延墩高垂直高度方向每8m左右设立一道横隔板。

图1-4-20箱型空心薄壁墩
四、桥型选取普通原则
1、桥型选取时，综合考虑“地形状况、地质状况、施工办法及难易限度、工程造价、构造耐久性、景观效果”等因素，拟定推荐方案。
2、峡谷地形时，优先考虑拱桥。
3、都市高架桥及高级别公路桥中，考虑行车舒服性及造价因素，条件适可时，普通选用中小跨径等截面预应力混凝土持续箱梁桥。
4、低级别公路桥梁（投资受限）或农村公路桥梁，应重要考虑耐久性、工程造价等因素，普通选取原则跨径钢筋混凝土简支梁桥，下部构造选用柱式桥墩、实体桥墩、U型桥台等常用形式，基本选取桩基、扩基等常用形式。
5、都市桥梁较为注重景观效果，应选取景观效果明显桥型方案。
[工程实例1-4-1] 长坡岭大桥桥型方案设计与比选
长坡岭大桥位于兴义市旧路改造西一环路上，临汕昆高速公路T18合同段，是规划都市主干道控制性工程，是兴义市重点建设项目。
作为都市桥梁，桥型设计应与周边环境相协调，并应呈现出都市桥梁美观大方当代风格。主桥桥型设计应展示桥梁技术先进性及景观效果，使之成为都市标志性建筑；同步合理控制全桥总投资。本方案选取拱型独塔双索面预应力混凝土斜拉桥方案，该方案采用变截面拱形塔构造——恢宏气势拱形门，造型独具匠心，具备较强视觉冲击和时代气息，体现当代建筑艺术之美，是一种在构造受力和美学效果上结合较好桥型方案。
1.桥梁设计重要技术原则
1)道路级别：都市Ⅱ级主干道；
2)计算行车速度：50 km／h；
3)车道及桥宽：按六车道设计，两侧设非机动车道、人行道，机非车道之间设绿化带；
4)桥梁设计衙载原则：城一A；
5)桥梁设计洪水频率：1／100；
6)抗震设防原则：地震动峰值加速度0．1g(地震基本烈度7度)，本桥提高l度，按8度设防；
2.工程地质状况
本桥位于扬子地台与华南地台接壤部位，从属扬子地台西南边界地带，无明显差别性新构造运动，桥址区属区域地质基本稳定，依照工程地质调绘，物探及钻探成果，桥址区别布地层岩性相对简朴。
3.桥型方案简介
设计是工程先导，桥梁方案设计从整体上决定了桥梁工程使用性能，因而桥梁方案设计目的是从各种也许方案中比选出最佳方案。
依照桥型设计指引思想，并结合工程特点和桥址水文、地质等自然条件综合考虑，主桥桥型方案重要有三个方案。
3.1 方案(一)拱型独塔双索面预应力混凝土斜拉桥
本方案桥孔布置为20m预应力空心板+112m+70m双索面预应力混凝土斜拉桥+20m预应力空心板，全桥全长222m。塔梁墩为铰接支承体系。斜拉索为双索面，采用放射性索面布置形式，主塔两侧各12对索，全桥共48根拉索。斜拉索在梁上索距为8m，塔上索距为1.5m。塔为椭圆拱形，向岸跨倾斜15°。立面布置图见图l。

图1 索面预应力混凝土斜拉桥立面布置圈
1)主梁：主梁采用肋板式π梁构造，肋高1.5m，高跨比1/75，两肋中心间距17.5m。横梁高1.6m，沿纵桥向每隔4m布置一道。车行道某些桥面板厚度26cm，采用现浇构造，与主肋连成整体。
2)塔：主塔为钢筋混凝土构造，门式圆拱形状。桥面以上有效塔高58m，高跨比1/1.9。塔柱截面采用矩形，空心截面。塔柱截面纵桥向为变宽，塔顶宽度2m,塔底宽度7m。
3)拉索：斜拉索采用放射性布置，全桥共24对。梁上索距为8 m，塔上索距为1.5m，最小倾角为22°，最大倾角为52°。斜拉索采用φ7高强平行钢丝，两端采用冷铸锚，索外包挤彩色PE防护套，两端设内置式减震器。
3.2 方案(二)中承式叠合系杆拱桥
本方案桥孔布置为20m预应力空心板+22m+90m+22m斜中承式钢管混凝土系杆拱桥+4×20m预应力空心板，全桥全长234m。跨中复拱合二为一，拱肋矢高18m，矢跨比1/5。桥面以上拱高12m，拱肋轴线采用二次抛物线。
主跨桥面采用漂浮体系，即吊杆吊住主梁；拱水平推力由预应力水平系杆承担，这样解决是减少收缩、徐变和温度对构造体系不利影响。吊杆间距5m，每跨共布置13对吊杆。
3.3 方案(三)某些斜拉桥(持续空心板桥)
本方案桥孔布置为20m预应力空心板+3×25m某些斜拉桥+7×20m预应力空心板，全桥全长235m。本方案采用空心板构造，考虑到造型需要，在中间绿化带处设一座某些斜拉桥，主塔高12m，倾斜15°，为了平衡主塔由于倾斜引起弯矩，前方设4根斜拉索，背部设2根斜拉索。
4 投资估算及方案对比
长坡岭大桥三种桥型方案投资估算及方案对比见表l-4-7。
表1-4-7 方案综合比较表
方案
方案一
方案二
方案三
桥型
独塔斜拉桥
中承式系杆拱桥
某些斜拉桥
跨径组合(m)
20+112+70+20
20+22+90+22+4×20
20+3×25+7×20
主桥长(m)
222
234
235
技术难度
较易
易
易
施工工艺
悬臂浇筑
支架施工
预制架梁
施工难度
较易
易
易
施工工期(月)
16
15
13
构造耐久性
好
较好
好
建安费(万元)
5328
5586
3172
5 结语
桥型要在全面满足使用功能前提下有新意、力求不与桥址区内其她桥梁雷同，做到一桥一景，并体现新时代风貌。方案一以变截面拱形塔构造，日景为具恢宏气势拱形门，有鲤鱼跳龙门之意。青鲤过龙门，欲与蛟龙舞。夜景似一轮玄月落在绿色田野上，使人布满憧憬。立面远看犹如云帆，象征直挂云帆发展前景。因而综合考虑桥址处地形、地物、水文、地质以及技术经济，美学和构造受力特点，拟定第一桥型方案——拱型独塔双索面预应力混凝土斜拉桥作为推荐方案。
[填空1-4]
1、当前，在国内公路桥梁建设中，较常采用梁桥构造是 、 、 。（回答至少3种）
2、箱梁桥桥面宽度为11m，普通采用 截面形式；桥面宽度25m，普通采用 设计。
[简答1-4]
1、青海省门源县某桥梁纵断面数据如下：K25+491.8，2811.7；+520,2811.61；580,2811.11；640,2811.10；670,2811.41；720,2811.51；桥址处为中密碎石土地层，现拟修建一座桥长约220m桥梁，双车道行车，试拟定其桥型方案？
2、青海省某三级公路上（投资由地方财政提供，较为紧张），拟设计一座桥长140m、桥宽9.0m大桥，桥址处地形平坦，地质状况以中密碎石土为主，试判断如下哪种桥型方案较为适合？
(1)上部构造采用7-20m装配式预应力混凝土简支空心板桥，下部双柱式桥墩、U台，基本为桩基本、扩大基本？
(2)上部构造采用4-40m装配式预应力混凝土持续组合箱梁，下部双柱式桥墩、U台，基本为桩基本、扩大基本？
(3)上部构造采用42+65+42m三跨变截面持续箱梁，下部构造采用箱型空心墩、U台，基本为桩基本、扩大基本？
3、西藏怒江大桥现场照片及桥址断面如下，试拟定其桥型方案？

任务五、公路桥涵作用分类
一、作用概念
长期以来，咱们普通习惯地称所有引起构造反映原由于“荷载”，这种叫法实际并不科学和确切。
引起构造反映因素可以按其作用性质分为截然不同两类，一类是施加于构造上外力，如车辆、人群、构造自重等，它们是直接施加于构造上，可用“荷载”这一术语来概括。如图1-5-1中所示车辆和行人等；图1-5-2中水流冲击。
另一类不是以外力形式施加于构造，它们产生效应与构造自身特性、构造所处环境等关于，如地震、基本变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等，它们是间接作用于构造，如果也称“荷载”，容易引起人们误解。因而，当前国际上普遍地将所有引起构造反映因素统称为“作用”，而“荷载”仅限于表达施加于构造上直接作用。

图1-5-1 西宁市海湖桥车辆、行人通行状况 图1-5-2 9月，泉州旧顺济桥被水流冲毁
二、桥梁作用类别
作用（或荷载）效应是指作用（或荷载）引起内力（例如弯矩、剪力、轴力、扭矩等）。对弹性材料构件，作用（或荷载）效应与作用（或荷载）呈线性关系，因而，可用作用（或荷载）特性来描述作用（或荷载）效应特性。
作用（或荷载）基本特性是随机性，这种随机性体当前两个方面：其一是作用（或荷载）取值具备随机性，其二是作用（或荷载）随时间变化。按作用（或荷载）随时间变化状况可分为永久作用、可变作用和偶尔作用三类。
依照国内交通部行业规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-），公路桥涵设计采用作用分为：永久作用、可变作用、偶尔作用三类，见表1-5-1。
表1-5-1 公路桥梁作用分类（摘自《通用规范JTG D60》表4.1.1）
编号
作用分类
作用名称
编号
作用分类
作用名称
1
永久作用
构造作用（涉及构造附加重力）
12
可变作用
人群荷载
2
预加力
13
汽车制动力
3
土重力
14
风荷载
4
土侧压力
15
流水压力
5
混凝土收缩及徐变作用
16
冰压力
6
水浮力
17
温度（均匀温度和梯度温度）作用
7
基本变位作用
18
支座摩阻力
8
可变作用
汽车荷载
19
偶尔作用
地震作用
9
汽车冲击力
20
船舶或漂流物撞击作用
10
汽车离心力
21
汽车撞击作用
11
汽车引起土侧压力
1.永久作用：在设计基如期内量值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽视不计。它代表值只有一种，即原则值。但是永久作用（或荷载）取值具备随机性，例如构件自重，由于材料容重变化和构件尺寸偏差，也许与计算值不符，是随机变量。
最典型永久作用如构造自重，各种材料容重如表4-1-2。
表1-5-2 惯用材料重力密度（摘自《通用规范JTG D60》表4.2.1）
材料种类
重力密度(kN/m3)
材料种类
重力密度(kN/m3)
钢、铸钢
78.5
浆砌片石
23.0
铸铁
72.5
干砌块石或片石
21.0
锌
70.5
沥青混凝土
23.0～24.0
铅
114.0
沥青碎石
22.0
黄铜
81.1
碎(砾)石
21.0
青铜
87.4
填土
17.0～18.0
钢筋混凝土或预应力混凝土
25.0～26.0
填石
19.0～20.0
混凝土或片石混凝土
24.0
石灰三合土、石灰土
17.5
浆砌块石或料石
25.0～26.0

2.可变作用：在设计基如期内量值随时间变化，且变化值与平均值比较不可忽视。例如，作用于桥梁上车辆荷载和人群荷载作用位置和数值大小都是变化，其随机性是很明显。
可变作用按其在随机过程中浮现持续时间或次数不同，可取原则值、频遇值和准永久值作为其代表值。
(1)作用原则值是构造设计重要参数，关系到构造安全问题，是作用基本代表值。其量值应取构造设计规定期限内也许浮现最不利值，普通按作用在设计基如期内最大值概率分布某一(汽车荷载取95%)分位值拟定。
(2)可变作用频遇值是指构造上较频繁浮现且量值较大作用取值，但它比可变作用原则值小，事实上由原则值乘以不大于1频遇值系数得到。
(3)可变作用准永久值是指在构造上经常浮现作用取值，但它比可变作用频遇值又要小某些，事实上是由原则值乘以不大于准永久值系数 得到。
3.偶尔作用：在设计基如期内浮现概率很小，一旦浮现，其值很大，且持续时间很短。例如罕遇地震、车辆或船舶撞击力等。如图1-5-3至1-5-7所示汶川地震桥梁震害形式。
(1)地震作用

图1-5-3 五跨曲线梁垮塌 图1-5-4 梁体破坏 图1-5-5 桥墩与系梁节点剪切破坏

图1-5-6 桥墩剪切破坏 图1-5-7 挡块破坏
汶川地震后，交通部组织编制了《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-)，用于指引全国公路桥梁抗震设计。依照各种类型桥梁规定了抗震设防类别及其相应抗震设防目的，如表1-5-3所示。
表1-5-3 各设防类别桥梁抗震设防目的(摘自《公路桥梁抗震设计细则》(JTC/T 802-01-)表3.1.1)
桥梁抗震设防类别
设防目的
E1地震作用
E2地震作用
A类
普通不受损坏或不需修复可继续使用
可发生局部轻微损伤，不需修复或经简朴修复可继续使用
B类
普通不受损坏或不需修复可继