桥梁设计包括哪些内容

桥梁设计中，柱式桥墩是普遍采用的结构型式。对于简支桥梁， 盖梁是一个承上启下的重要构件，上部结构的荷载通过盖梁传递给下部结构和基础，盖梁是主要的受力结构。在设计中，由于桥梁的跨径、斜度、桥宽、车辆荷载标准的变化， 对盖梁设计的影响很大， 很难完全套用标准图和通用图。盖梁设计的标准化程度很低，经常是非标准设计，需要对盖梁进行较多的计算，所以盖梁设计是 桥梁设计的一个关键部分。

盖梁的主要荷载是由其上梁体通过支座传递过来的集中力， 盖梁作为受弯构件， 在荷载作用下在各截面除了引起弯矩外， 同时伴随着剪力的作用。 此外， 盖梁在施工过程中和活载作用下，还会承受 扭矩， 产生扭转剪应力。 扭转剪应力的数值很小且不是永久作用， 一般不控制设计。实际计算中一般只考虑弯剪的组合， 因为考虑弯、剪、扭三种内力同时组合， 需要空间分析， 计算工作会很繁琐， 而且实际意义也不大。 可见盖梁是一种典型的以弯剪 受力为主的构件。

盖梁除了自重荷载之外， 主要承受由支座传递过来的上部结构的恒载。对不同桥宽、 不同跨径简支梁板桥的盖梁内力计算结果进行分析， 以双柱式桥墩盖梁墩顶负弯矩为例：盖梁自重所占比例很 小， 为9％左右；上部恒载所占比例很大， 为63％ 左右；而活载只占总荷载比例的28％左右。

1、需要计算的部位：主梁、横梁、桥面板；

2、主要荷载：结构重力、预应力、活载、日照温差；

3、计算项目： 主梁强度设计、验算； 横梁强度设计、验算； 桥面板强度设计、验算； 主梁变形计算、预拱度计算；

简支梁计算方法

主梁恒载内力：

按实际结构尺寸计算恒载集度，计算应力时将荷载作用在结构上直接计算，但应注意要根据按施工方法确定何种荷载作用在何种截面上。

主梁预应力内力：

简支梁属于静定结构，预应力只产生出内力，不产生二次力效应。

主梁活载内力：

纵向采用影响线加载求最不利内力；

横桥向采用横向分布系数考虑车列在横向最不利布置位置。

横梁内力计算：

利用横向分布影响线加载求最不利弯矩。

桥面板计算：

采用有效工作宽度方法考虑车轮荷载在桥面板上的分布；

内力计算要根据桥面板与两肋的刚度比，选取不同的修正系数。

主梁变位计算：

根据构件类型修正弹性模量和惯性矩，恒载按实际结构尺寸计算，但必须考虑收缩徐变作用，活载计算中不记冲击系数。

预拱度设置：

通常预拱度的大小，等于全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值，也就是说应该在常遇荷载情况桥梁基本上接近直线状态。对于位于竖曲线上的桥梁，应视竖曲线的凸起（或凹下）情况，适当增减预拱度值，使峻工后的线形与竖曲线接近一致。

对于简支梁常用跨中点的预拱度作为失高，按二次抛物线甚至全梁的预拱度。

连续梁与刚构桥计算内容

1、需要计算的部位：主梁、横梁（如果采用多梁式截面）、桥面板；

2、主要荷载：结构重力、预应力、活载、收缩徐变内力、基础变位内力、日照或常年温差内力；

3、计算项目： 主梁强度设计、验算； 横梁强度设计、验算； 桥面强度设计、验算； 主梁变形计算、预拱度计算；

连续梁与刚构桥计算方法

主梁自重内力：

按实际结构尺寸计算恒载集度，将荷载作用在结构上，通过结构力学方法求解或通过有限元程序求解。

计算中必须按施工方法确定各种构件自重作用的体系、作用截面，必须按施工过程考虑结构体系转换。

主梁预应力内力：

1、先计算初弯矩，然后计算次内力，通常要考虑徐变、收缩，不均匀沉降引起的次内力；

2、等效荷载法，将预应力作为外荷载直接作用在结构上计算。

主梁活载内力：

纵桥向采用影响线加载求最不利内力，多梁式截面采用横向分布系数方法考虑车列横桥向的最不利布置位置。

箱形截面必须按薄壁杆件计算扭转、翘曲、畸变等箱梁效应。

横梁内力计算：

利用横向分布影响线加载求最不利弯矩。

桥面板计算：

采用有效工作宽度方法考虑车轮荷载在桥面板上的分布；

内力计算要根据桥面板与两肋的刚度比，选取不同的修正系数。

主梁变位计算：

根据构件类型及结构静定或超静定情况修正弹性模量和惯性矩，恒载按实际结构尺寸计算，但必须考虑收缩徐变作用，活载计算中不记冲击系数。

预拱度设置：

通常预拱度的大小，等于全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值，也就是说应该在常遇荷载情况桥梁基本上接近直线状态。对于位于竖曲线上的桥梁，应视竖曲线的凸起（或凹下）情况，适当增减预拱度值，使峻工后的线形与竖曲线接近一致。

1、计算荷载（静载、或荷载、施工荷载）

2、计算模板的弯矩，核算板的厚度是否满足承载力要求。

3、计算横档的内力，核算其截面是否满足承载力要求

4、计算支撑的内力，核算其截面是否满足承载力要求。

然后，计算拉结构件的间距，是否满足规范要求。

现浇混凝土（cast-in-place concrete），在施工现场支模浇注的混凝土。与预制混凝土不同，大多数建筑物建造都是采用现浇混凝土方式。

一、桥梁博士(Dr.Bridge)

1.优点

该系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。系统的编制完全按照桥梁设计与施工过程进行，密切结合桥梁设计规范，充分利用现代计算机技术，完全符合设计人员的习惯。对结构的计算是宁繁勿简，充分考虑了各种结构的复杂组成与施工情况，使用更方便，计算更精确；同时在数据输入的容错性方面作了大量的工作，使用户不会因一时的失误而造成不必要的工作损失。

2.作用

自1995年投向市场以来设计计算了钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁、刚构、连续拱、桁架梁、斜拉桥等多种桥梁。在设计过程中充分发挥了程序实用性强、可操作性好、自动化程度较高等特点，对于提高桥梁设计能力起到了很好的作用。在设计应用过程中，通过实践校核及与其它软件的比较，桥梁博士进行了完善和扩充，进一步得到了稳定。

二、有限元分析软件（Midas）

作用：

MIDAS/Civil是针对土木结构，特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析。为能够迅速、准确地完成类似结构的分析和设计，以填补土木结构分析、设计软件市场的空白，而开发的“土木结构专用的结构分析与优化设计软件”。

应用：

钢筋混凝土桥梁 : 板型桥梁、刚架桥梁、预应力桥梁 联合桥梁 : 钢箱型桥梁、梁板桥梁 预应力钢筋混凝土箱型桥梁 : 悬臂法、顶推法、移动支架法、满堂支架法 大跨度桥梁 : 悬索桥、斜拉桥、拱桥 大体积混凝土的水化热分析 : 预应力钢筋混凝土箱型桥梁、桥台、桥脚、防波堤 地下结构: 地铁、通信电缆管道、上下水处理设施、隧道 工业建筑: 水塔、压力容器、电力输送塔、发电厂 国家基础建设: 飞机场、大坝、港口。

优点：桥型都比较全，

缺点：结果就不是那么直观，要手动去组合荷载。

三、有限元分析软件（ansys）

优点：

ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

缺点：

有限元建模，建模麻烦，容易出现边界条件模型本身错误。

1悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥

作 者： 张继尧，王昌将 编

出 版 社： 人民交通出版社

出版时间： 2004-3-1

简介：本书系统地论述了悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的设计与计算、建桥材料与设备、施工方法与工艺、质量监控与裂缝控制，以及竣工后的桥梁试验等。

书中列举了我国大量的设计与施工实例，较全面地反映了我国当代悬臂浇臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的建设成就的技术水平。

为便于读者更好地学习和理解，以具体设计实例为主体，较详细地介绍了悬臂浇筑连续梁桥的建设成就和技术水平。

为便于读者更好地学习和理解，以具体设计实例为主体，较详细地介绍了悬臂浇筑连续梁桥设计计算方法和对计算程序的掌握和应用。

本书可供从事桥梁工程科研、设计、施工、监理、养护的技术人员阅读参考，也可作为高等院校桥梁专业师生的教学参考书。

2连续梁桥

作 者： 邹毅松，王银辉 主编

出 版 社： 人民交通出版社

出版时间： 2009-4-1

简介：本书为《桥梁工程》教材的配套教学参考书，全书由三个比较典型的预应力混凝土连续梁桥计算示例组成。

示例包括：先简支后连续预应力混凝土连续T形梁桥计算示例，悬臂施工预应力混凝土连续箱梁桥计算示例，支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥计算示例。

全书基于交通行业最新公路桥涵设计规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）编写。

本书是土木工程专业桥梁工程方向、公路与城市道路工程方向的师生进行课程设计和毕业设计时的桥梁工程参考教材，亦可供从事桥梁工程设计的技术人员参考使用。

3现代桥梁预应力结构

作 者： 朱尔玉 等编著

出 版 社：

出版时间： 2008-10-1

简介：本书主要讲述预应力结构的理论、分析计算方法在桥梁工程中的运用。

介绍了预应力技术的发展历史、预应力混凝土桥梁结构材料、桥梁预应力施工工艺、预应力混凝土桥梁结构分析与设计原理、预应力桥梁耐久性研究，以及预应力在混凝土桥梁（连续梁桥、刚构桥、刚构—连续组合梁桥、混凝土拱桥、斜拉桥、悬索桥）中具体的运用。

本书既可作为桥梁和结构工程专业本科生和研究生的教材或教学参考书，也可作为桥梁与结构工程领域技术人员和高等院校教师的参考用书。

4桥梁工程（上册）（土木工程专业用）

作 者： 范立础 主编

出 版 社： 人民交通出版社

出版时间： 2001-11-1

本教材分上、下册。

上册共有三篇，第一篇总论；第二篇混凝土梁桥，包括钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥；第三篇混凝土刚架桥。

5桥梁设计百问——公路建设百问丛书

作 者： 邵旭东，胡建华 编著

出 版 社： 人民交通出版社

出版时间： 2005-11-1

本书依据最新公路桥涵设计规范，并吸取近年来桥梁科学和工程技术发展的最新成果，在第一版的基础上进行了订正和补充，包括桥梁总规划与布置、桥梁上的作用、梁式桥、拱桥、斜拉侨、悬索桥、结构设计计算、桥梁下部结构、桥梁支座与附属构造及混凝土桥梁加固改造等内容。

6桥梁设计与计算

作 者： 邵旭东，程翔云，李立峰 编著

出 版 社： 人民交通出版社

本书共分六篇，详细介绍了公路桥梁设计中涉及的基本计算公式、梁式桥、刚构桥、拱桥、斜拉桥与悬索桥，可作为桥梁设计人员必备的手册工具书，内容全面、翔实，具有较强的针对性及可操作性。

出版时间： 2007-2-1

通过分析深水基础独特的受力状态、结构构造、作用功能以及施工技术等都 远远超过了一般基础所能涉及的范围，预测深水基础形式，为曹家沟大桥设计选 型和使用应用研究奠定基础。这种特殊的基础工程主要表现在:

1.它不仅必须面对所遇到的地质条件，还必须解决所有的水文、水利问题。 而水的物理力学性质综合起来又会成为一种具有高度破坏性的介质材料，二者相 互影响制约，是问题的解决变得更为复杂困难。

2.深水基础工程上一项风险性很大，时间性极强的工程，而且还是一项不能用精确计算和详细绘图所能解决问题的工程。换言之，它是一项需要靠清晰的概 念去融汇理论知识于实践经验来工作的工程。

3.它不仅必须在运营使用阶段具有安全可靠的承载传力功能，还必须保证在 修建过程中能够准确无误地安全达到和安置在水下预定的位置上。深水基础的结 构，除了能够提供支承上部结构的反力并把此作用力传递给地基的功能外，还必 须具有一段可供穿越水深和覆盖层的结构部分。而这一结构即不是上部分结构的 一部分，也不是基础结构所必须，而仅只是为了满足某项施工技术的要求而专设。 诸如:挖土清基用的取土孔、加大自浮能力的气筒、克服下沉阻力所增加的自重、 钻孔嵌岩用的通道或护筒等。

不熟悉深水基础的特性包括水下施工技术，不仅无从谈论水下基础施工，就 连科研设计也难正确进行。因此在研究思路中，熟悉并掌握深水基础的特性是非 常必要的。深水基础最主要的特点是:

1.深水基础所受的水平力要比陆上同样的基础大的多。如水流冲击力、船舶 碰撞力、冰压力、冰撞力、波浪力等者都是陆上基础所没有的。

2.深水基础的稳定性与安全性，一般常受水文条件所控制。所以，水文条件 与地质条件相比，若不能说是更为重要的话，至少也是占有同等重要的位置。 3.深水基础除了需要考虑环境水的侵蚀外，还要考虑水所夹沙石与流冰的直 接碰伤磨损问题。

近年来，随着社会加大了对城市基础设施如城市桥梁这样标志性建筑的投资 和建设力度，使得在不同地基条件下的桥梁基础越来越趋于复杂化，尤其是跨越 不同河流、不同地层深度的深桥梁基础，然而人们对使深水桩基础的设计和施工 了解不多或者不完全了解。这导致人们在深水基础设计和施工方面过于保守，从 而造成一些不必要的浪费。因此在资源极其宝贵的今天就有必要对深水桩基础有 更进一步了解，使深水桩基础的设计、施工和检测技术应用更合理、更科学，造 益于社会。基于此，本文在研究过程中作了以下工作:

1.通过对国内外己有有关研究文献的综合分析，尤其是国外日本国家《基础设 计规范》制定的《基础类型选型参考表》较深入地探讨了深水基桩的设计选型和 施工技术方法。

2.通过地基堪察资料和桥址区域水文资料分析及国内外己有理论成果分析，提 出适应葫芦鼎大桥深水基础选型和深水桩基施工工艺及检测技术等方法.

3.基于我国现行各规范所指定的m法基桩内力及位移计算原则，结合国外分 形理论推导出一套适合于葫芦鼎大桥桩基设计计算和沉降验算的工程应用方法， 且能对其他类似桥梁桩基起到参考的作用。

4.为了进一步结合工程实践，地基土质较为复杂的具体情况，本文拟对分层地基中基桩的m法分析理论和计算方法进行探讨。

5.结合作者承担的葫芦鼎大桥工程项目，对现桩基进行测试和进行计算分析，

公路桥梁的设计能够影响到公路桥梁建设工程的质量，这就需要我们对公路桥梁进行设计时要依据准确的结构计算结构，还有在构造时有合理的解决办法。这不仅要考虑到在施工和使用时产生的各种负载重力，还要考虑到在使用时遇到的各种自然条件下可能产生的负面影响。针对于不同的地区和不同的地形，就要考虑到一些特殊的在使用时和自然条件恶劣时产生的一些因素。例如，对于一些地形特殊的地方，桥梁就要采用大跨度的高墩桥梁结构，而这就要考虑到桥梁的稳固性等问题。同时，对公路桥梁的工程费用也要合理的预算，不能只一味的压低造价、考虑工程在技术上的可实施性，还要兼顾工程的质量。

2 对公路桥梁的桩基设计时应注意的问题

对于桥梁来说，在使用时，桥梁的上面通常会受到很大的负载，所以这就要求使用的桩基在使用时具有很好的稳定性和较强的承载能力，而钻孔灌注桩正是具备了这些特点。桥梁的桩基设计对工程的质量等方面有着很大的影响。

2.1 正确的区分端承桩和摩擦桩。对于这两种桩基，不能单纯的用是否嵌岩来进行区分，同时还要考虑到桩长径比、嵌岩深径比等一些区分因素。

2.2 对桩基承载力的合理计算

通过以往的工程试验证明，当岩面较平整。桩的嵌岩深度h>2d时。桩侧嵌固力约占总荷载50％以上。随着嵌固深度增加。承载力也随之增大。但嵌固深度h>3d时。承载力增长不大。《公路桥涵地基与基础设计规范》中计算单桩轴向受压容许承载力的公式中没有对桩嵌入基岩深度规定限值。也没有随嵌入深度值增大而设定相关的折减系数。因此。在桩基设计实践中。当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时。不妨考虑加大桩径。

2.3 对嵌岩深度和桩端持力层厚度进行精确地界定

对于桥梁的桩基设计，我们经常会遇到岩石的夹层情况，有时还会遇到一些生长比较好的溶洞。对于岩石的有夹层的情况，如果夹层的厚度不足以承受设计时所要求的承载重量，这时候就要求钻孔桩能够达到岩石的持力层，但是这对施工的机械设备和工程进展都有很大的影响。我们应该依据经验和试算值来确定嵌岩深度和桩端持力层厚度，以保证对桩基设计时各方面的合理性。

2.4 合理的桩基配筋布置

对于桩基配筋的布置主要有两种方式，（1）依据桥梁桩基的最大弯矩的部位所在，来确定在何处布置配筋。（2）在安放主筋时，将主筋的一半一直安放到桩底。然而前一种方式在节俭工程费用和对事故处理的难度上来说使更合理的方式。原因是由于前一种在放置钢筋时，有很大一部分没有钢筋，这就为工程节省了大量的原材料；如果桩底出现断桩的现象，我们可以按照原来的钻孔再继续钻孔，以避免产生扁担桩。对于第二种方式，也是有其优点的，采用这种方法时可以降低施工的难度，但是对桩基进行灌注时，钢筋笼的固定以及定位就显得尤为重要。

3 桥梁在设计时安全性和耐久性的问题

3.1 安全性和耐久性差的原因

3.1.1 设计时的方案不合理

对于工程的结构设计，设计出经济合理的方案是结构设计的最重要的任务，在对结构的解析以及各结构连接设计时，要依据国家规定的安全性要求和一些安全指标来保证设计时的安全性。但是，在对桥梁进行设计时，许多专业的人员只是一味去满足规范上和一些规定对结构的安全度的需求，而忽略了结构的材料、耐久性等特点，和在设计施工时出现的一些人为的因素，如果忽略了这些因素，对桥梁的安全性将会有很大的隐患。比如说，有的结构在计算时受力方向不是很明确，就会导致桥梁的某些部位收到的压力过大；对于某些混凝土，它的强度不是很好，某些钢筋的直径太细、截面太薄等等，这些因素都会影响到结构的安全性和耐久性。现如今我们建造好的公路桥梁虽然都符合了规范所要求的强度，但是一般使用5-10年就会出现各种各样的问题。

3.1.2 设计时理论不完善

国内的设计人员，对桥梁公路进行设计时，大多只考虑强度而忽略了公路桥梁结构的耐久性；考虑强度的极限值而忽略了使用时的极限值，而对于公路桥梁来说，使用时的质量是最重要的；只看重对结构的建造，而忽略了对结构的维护。在实际的设计时，大家对于结构的耐久性的设计只是被当为一种概念而受到大家的注意。同时，在这一领域，也没有对使用年限提出准确的要求，对结构也没有进行专业的耐久性方面的设计。这些思想上的偏差，就直接影响到工程的质量和使用情况等。

3.2 提高公路桥梁的安全性和耐久性的设计方法

3.2.1 要提高设计人员对那就行设计的重视，设计时还要兼顾混凝土的耐久性的要求。而提高公路桥梁耐久性的最基本的就是要提高工程所使用的混凝土的耐久性。同时，还要考虑应该怎样设计来提高耐久性，要如何选用施工人员容易操作的方式来提高耐久性。

3.2.2 对于钢筋的保护层要加大厚度，加强配筋的强度，尽可能的阻止混凝土出现裂痕。如果桥梁是混凝土结构的，提高它的耐久性的最基本的方法就是增加保护层的厚度，同时也是为了防止钢筋生锈，在强度上产生变化。然而对于裂痕的避免，就要按照相关的规定安全操作，尽量控制和减少施工及操作时产生的裂痕，同时还要采用某些构造措施，尽可能的避免在使用时产生的裂痕。

3.2.3 对桥梁的表面要加装防水保护层。比如说，采用在混凝土中混入水泥结晶材料，都会起到很好的防水成效。同时还应该安装泄水管道，设计时要注意泄水管接缝处的密封性，防止水进入梁内，对桥梁产生极大影响。

3.2.4 尽量的避免桥梁超负荷使用。如果桥梁超载，将会造成桥梁的疲劳感，而且会对桥梁的内部产生不可恢复的破坏，这些对桥梁的安全系数都会有影响。所以，对于桥梁在使用时，我们要尽可能地避免桥梁的超载，有关的相关部门要加强管理，制定一些相关的法律规定。

4 山区公路桥梁的设计要求

4.1 桥梁结构的选择

在山区中，为了确保开车时的耐久性和实用性，大多数都选择采用先简支后连续的设计方案，即钢构混合体结构。所以在设计时，要充分的依据当地的地理形势，太高中间的桥墩，将刚度相似的且相邻的桥墩连接起来，利用它本身所具有的柔性适应各种变化，这样就能提高并改善高矮敦的受力情况。

4.2 桥梁的上部结构设计

上部结构应根据桥梁和施工的难度等方面进行综合的考虑。在山区，如果地理形势相对比较平稳的地区，就可以选用简支空心板结构，这种技术现在已经基本成熟，但是这种结构，桥梁比较高大，不是很美观，增加了桥梁的桥墩数，而且由于桥面的缝隙较多，对行车造成很大的不方便。

4.3 桥梁的上部结构设计

公路桥梁的下部应该满足上面的所要求应具有的支撑力，同时还要尽量保证桥墩布置的是否合理均匀，是否美观。目前大多数采用的是柱式墩，这种结构的稳定性很好，而且它自身的重量很轻，施工简便，同时还兼具了美观的特性。

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桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构；下部结构包括桥台、桥墩和基础；支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。

对于不设支座的桥梁（如拱桥、刚构桥），是上、下部结构相交面中心间的水平距离。

标准跨径:对于梁桥，是指墩到敦的中心距；

对于拱桥，一般是指净跨径。

平时画图所说的跨径是指的标准跨径，通常计算跨径比标准跨径短一些，这个设计上是有规范要求的。