桥梁设计与计算
一、板桥
1、整体式简支板桥 （1）适用跨径：8m 以内。 （2）截面形式：实心截面。
（3）板宽：以不超过12米为宜，对于城市桥宽，可从桥面中心线断开，化为并列的两桥，这是为了防止因温度变化和混凝土收缩而引起的纵向裂纹以及因汽车荷载产生过大的横向弯矩。
（4）板厚：板高/跨径=（1/16～1/23），随跨径的增大而取用较小值。
2、装配式简支板桥
3、整体式连续板桥 （1）变高度连续板桥
①、跨中截面板厚 h=（1/22～1/28）L ； ②、支点截面板厚 h`=（1.2～1.5）h ； ③、中孔跨径 L 中=14～25m ； ④、边孔跨径 L 边=（0.7～0.8）L 中；
⑤、横截面形式 实心矩形截面或两侧带悬臂翼板 （2）等高度连续板桥
①、跨径：4×16m 4×13m 4×10m 4×8m （每联）； 3×16m 3×13m 3×10m 3×8m （每联）。 ②、荷载：汽车-超20级，挂车-120（相当于公路-Ⅰ级车道荷载） 汽车-20级，挂车-100（相当于公路-Ⅱ级车道荷载） ③、桥面净空：2×净-11.5m ，2×净-9,75m （分离式、双幅） 净-9+2×1.5m ，净-9+2×1.0m ； 净-7+2×1.0m 。 ④、桥断面形式：实体悬臂板 ⑤、横截面尺寸
连续截面尺寸表
4、简支斜板桥
简支斜板桥可分整体式简支斜板桥和装配式简支斜板桥两大类。前者一般采用实心截面的钢筋混凝土结构，斜跨长在8m 以内；后者可以是实心截面，也可以设计成空心截面，斜跨长在8m 以内者，多采用钢筋混凝土结构，跨径大于8m 者，多采用预应力混凝土结构。它们的结构尺寸拟定均可参考直板桥。
我国标准图关于斜交角的定义为，它是指桥梁中轴线的垂线与支承线的夹角，这是为了与桥涵水文中关于水流方向的斜交角定义相一致。显然，当斜交角为0度时，便是普通的直桥。 二、装配式T 形、工形简支梁桥 1、标准图设计基本尺寸 （1）装配式钢筋混凝土T 形梁
（2）装配式预应力混凝土T 形梁
（3）装配式后张法预应力混凝土工形组合梁桥
三、箱形截面连续梁桥 1、等截面连续梁桥
a ）等跨等截面连续梁；b ）不等跨等截面连续梁
2、变高度连续梁桥
3、箱梁截面形式
板式截面连续梁桥已做介绍，T 形截面因不利于承受支点处的负弯矩，故目前较少采用。箱形截面是预应力混凝土连续梁桥中最广泛采用的形式。根据设计桥宽的不同，可以分为整体式箱形截面和分离式箱形截面；根据两侧腹板的斜度又可分为矩形箱形截面和梯形箱形截面。在城市桥梁中，为了充分利用空间和为改善交通的分道行驶，可以采用双层桥面的形式。
4、尺寸拟定 （1）顶板
箱梁顶板及位于腹板以外的悬臂板厚度可参考下表公式拟定
注：按两个方向厚度计算后取其中较小值，L 为桥面板的跨度
此外，悬臂板的跨长不宜大于5m ，当跨长超过3m 后，宜布置横向预应力束筋。悬臂端部厚度不得小于10cm ，如果在悬臂端设置
防撞墙，或者需要锚固横向预应力束筋时，则端部厚度不得小于20cm 。
（2）底板
墩顶上的底板厚度可参考以下2中经验公式拟定：
①墩顶梁高的（1/10～1/12）H 支；②主跨跨长的（1/120～1/170）L ；跨中区段的底板厚度可按布置预应力束筋的构造要求确定，一般为0.22～0.28m 。 （3）腹板
腹板的最小厚度应考虑预应力筋的布置和混凝土浇筑的要求，一般的设计经验为：
①腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用tmin=20cm；
②腹板内有预应力束筋管道布置时，可采用tmin=25～30cm ； ③腹板内有预应力束筋锚固时，则采用tmin=35cm；
④墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚，以满足剪力增加的要求。其厚度可以达到30～60cm 甚至100cm 。 （4）梗腋
介于顶、底板与腹板接头处的梗腋，又称斜托。它可以提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减小了扭转剪应力和畸变应力。梗腋有竖向梗腋和水平梗腋两种。a ）为一般箱梁上的常用形式。b ）和c ）常用于箱梁截面较小的情形；d ）、e ）常用于斜腹板与顶板之间；f ）、g ）常用于底板与腹板之间的下梗腋，以便于底板混凝土的浇筑。 （5）横隔板
一般只在支点处和跨中部位设置横隔板。支点处的横隔板厚度可取40～60cm ，跨中部位的横隔板厚度可取15～20cm ，横隔板应开孔，以便施工和养护人员进出。 四、斜支承的连续箱梁桥 1、支座布置
连续斜梁桥一般采用等高度的单箱单室或单箱双室截面，其截面尺寸的拟定与普通正交连续梁的相同，但根据支座布置形式，大体上有以下三种。
（1）A 型 全桥各个墩（台）上均布置抗扭双支座
这种布置方式对抵抗上部结构的偏载扭矩十分有利，也是公路和城市桥梁中常用的形式。其缺点是：a 采用的支座数量相对较多；b 一般采用斜置的双柱式桥墩，这将有损于城市高架桥下的景观，若采用
独柱式墩，则要求桥墩具有较强的斜向抗弯刚度。
（2）B 型 一联中的两端墩（台）上设置抗扭双支座，中墩均为单点铰支座
这种布置方式的优点是可以将中间桥墩设计成独柱式的，对于城市立交桥可以增强美观，若修建于河中可以减小阻水面积；但主要缺点是抵抗上部结构的扭矩不利，因此，它一般适用在跨数不多（3～4跨）、全长不太长和桥不太宽的场合。
（3）C 型 又称混合型，即一部分中墩为单点铰支座，其余均为抗扭双支座
这种方式实际上是综合了A 型和B 型中的优点，典型的如跨越沪宁高速公路上的一座互通式立交桥、单箱双室截面，桥宽16m ，跨径组合为（20+2×30+20）m ，斜角为25°，其中仅中墩为独柱式墩。 五、箱形截面连续弯梁桥 1、受力特点
平面呈圆曲线的弯梁桥，其受力特点主要有以下两点： 第一，无论外荷载作用在桥面哪个位置，梁截面内在产生弯矩的同时，必然伴随产生“耦合扭矩”，通常称之为“弯-扭耦合作用”。 第二，对于两端均有抗扭支座的弯梁桥，其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧，曲率半径R 愈小愈明显，甚至会使内弧侧支座出现负反力。
2、平面内变形特点
引起弯梁桥产生平面内水平位移的因素主要有以下两类（地震荷
载除外）：
（1）由于温度变化和混凝土收缩引起的水平位移
这类位移属于弧线段膨胀或缩短性质的位移，它只涉及到曲率半径的变化，而圆心角不发生改变。弯梁的一端为固定支座，其余为多向活动支座，当降温或者混凝土收缩时，多向活动支座处的桥面将分别产生水平位移。虽然它们的位移方向并不相同，但均指向固定支座。
（2）由于预加力和混凝土徐变引起的水平位移
这类位移属于切线方向的位移。在截面形心处施加预应力时由弹性压缩和徐变变形所引起的水平位移。此时，曲率半径不发生改变，而圆心角却发生改变。
3、截面形式
由于弯梁桥中存在较大扭矩的受力特点，故在设计中一般选用箱形截面的形式。常用的箱形截面有单箱单室，单箱双室和单箱多室等，如下图所示。多室箱梁多用在宽桥上，太宽的桥面宜采用其中的分离式形式，即将一座宽桥设计成两座独立而平行的桥梁。
4、支座布置
与连续斜梁桥一样，连续弯梁桥的支座总体布置也有以下三种类型：
（1）A 型 全桥各墩、台上均设置抗扭双支座。
采用这类布置方案时，固定支座一般布置在中间桥墩顶面上的内弧一侧。如果连续的桥孔不多或者全桥的总长不太长时，也可将固定支座设置在一端的桥台上。
（2）B 型 两端桥台上设置抗扭支座，其余均为单点铰支座。 这类支座布置方案适合于城市高架桥，它可将支座设置在独柱墩上，但连续跨数不宜太多，一般以3～4跨为宜。当跨数较多时，也可以通过计算分析以后，将中间的单点铰支座进行预偏心布置，以改善对梁的抗扭功能。
（3）C 型 又称混合型，即中间桥墩上单点铰支座与抗扭双支座兼有。
这类布置方案克服了B 型方案的缺点，但是，如果中间只在一个桥墩上设置抗扭双支座时，就必须验算该桥墩的横桥向抗弯刚度。
5、截面尺寸拟定
连续弯桥=箱梁桥一般设计成等高度形式，其细部尺寸，可参照已建桥梁的图纸，也可参照以下资料综合考虑拟定。
（1）箱梁底板厚度
跨中： tb=15～18cm （钢筋混凝土结构） tb=20～25cm （预应力混凝土结构） 中支点： tb=（1/10～1/12）h （h ：梁高）
（2）箱梁顶板厚度
（3）箱梁腹板厚度
跨中： tw ≥20cm （钢筋混凝土结构） tw ≥25～30cm （预应力混凝土结构） 中支点： tw=30～60(100)cm
六、连续刚构桥
1、总体布置
（1）一联的总长度
由于混凝土的徐变、收缩和温度变化的影响，使得一联中连续刚构桥的总长度不宜过长。对于具有抗弯刚度较大的实体或箱形截面桥墩的连续刚构桥，距两端桥台（或支点）最近的第一个桥墩高度H ，将是控制总长∑L （两端第一个固定桥墩之间的总长）的重要因素，根据相关统计，一般取∑L ≤8H 。
对于双肢薄壁墩的连续刚构桥可以超过这个限制，但必须注意核算。如果一联长度超过了限界值时，也可将两端部分桥孔改为铰支形式，构成所谓的刚构—连续组合梁桥。
（2）分孔比
根据已建桥梁的资料统计，边跨跨长ls 与中跨跨长lm 大致有如下的关系式：
ls=0.63lm+4.7m
从减小次边墩不平衡恒载弯矩及方便边跨合龙施工考虑，边中跨之比宜为：
ls=0.55lm
2、主梁截面尺寸的拟定
（1）截面形式
主梁一般采用箱形截面形式，箱梁顶板跨度在22m 以内时，可采用单箱单室或单箱双室截面，当宽度超过22m 时，则宜修建成双幅桥。
（2）主梁高度
（3）板厚
可以近似地参照箱形截面连续梁桥的基本尺寸拟定。
3、墩身形式
桥梁设计与计算
一、板桥
1、整体式简支板桥 （1）适用跨径：8m 以内。 （2）截面形式：实心截面。
（3）板宽：以不超过12米为宜，对于城市桥宽，可从桥面中心线断开，化为并列的两桥，这是为了防止因温度变化和混凝土收缩而引起的纵向裂纹以及因汽车荷载产生过大的横向弯矩。
（4）板厚：板高/跨径=（1/16～1/23），随跨径的增大而取用较小值。
2、装配式简支板桥
3、整体式连续板桥 （1）变高度连续板桥
①、跨中截面板厚 h=（1/22～1/28）L ； ②、支点截面板厚 h`=（1.2～1.5）h ； ③、中孔跨径 L 中=14～25m ； ④、边孔跨径 L 边=（0.7～0.8）L 中；
⑤、横截面形式 实心矩形截面或两侧带悬臂翼板 （2）等高度连续板桥
①、跨径：4×16m 4×13m 4×10m 4×8m （每联）； 3×16m 3×13m 3×10m 3×8m （每联）。 ②、荷载：汽车-超20级，挂车-120（相当于公路-Ⅰ级车道荷载） 汽车-20级，挂车-100（相当于公路-Ⅱ级车道荷载） ③、桥面净空：2×净-11.5m ，2×净-9,75m （分离式、双幅） 净-9+2×1.5m ，净-9+2×1.0m ； 净-7+2×1.0m 。 ④、桥断面形式：实体悬臂板 ⑤、横截面尺寸
连续截面尺寸表
4、简支斜板桥
简支斜板桥可分整体式简支斜板桥和装配式简支斜板桥两大类。前者一般采用实心截面的钢筋混凝土结构，斜跨长在8m 以内；后者可以是实心截面，也可以设计成空心截面，斜跨长在8m 以内者，多采用钢筋混凝土结构，跨径大于8m 者，多采用预应力混凝土结构。它们的结构尺寸拟定均可参考直板桥。
我国标准图关于斜交角的定义为，它是指桥梁中轴线的垂线与支承线的夹角，这是为了与桥涵水文中关于水流方向的斜交角定义相一致。显然，当斜交角为0度时，便是普通的直桥。 二、装配式T 形、工形简支梁桥 1、标准图设计基本尺寸 （1）装配式钢筋混凝土T 形梁
（2）装配式预应力混凝土T 形梁
（3）装配式后张法预应力混凝土工形组合梁桥
三、箱形截面连续梁桥 1、等截面连续梁桥
a ）等跨等截面连续梁；b ）不等跨等截面连续梁
2、变高度连续梁桥
3、箱梁截面形式
板式截面连续梁桥已做介绍，T 形截面因不利于承受支点处的负弯矩，故目前较少采用。箱形截面是预应力混凝土连续梁桥中最广泛采用的形式。根据设计桥宽的不同，可以分为整体式箱形截面和分离式箱形截面；根据两侧腹板的斜度又可分为矩形箱形截面和梯形箱形截面。在城市桥梁中，为了充分利用空间和为改善交通的分道行驶，可以采用双层桥面的形式。
4、尺寸拟定 （1）顶板
箱梁顶板及位于腹板以外的悬臂板厚度可参考下表公式拟定
注：按两个方向厚度计算后取其中较小值，L 为桥面板的跨度
此外，悬臂板的跨长不宜大于5m ，当跨长超过3m 后，宜布置横向预应力束筋。悬臂端部厚度不得小于10cm ，如果在悬臂端设置
防撞墙，或者需要锚固横向预应力束筋时，则端部厚度不得小于20cm 。
（2）底板
墩顶上的底板厚度可参考以下2中经验公式拟定：
①墩顶梁高的（1/10～1/12）H 支；②主跨跨长的（1/120～1/170）L ；跨中区段的底板厚度可按布置预应力束筋的构造要求确定，一般为0.22～0.28m 。 （3）腹板
腹板的最小厚度应考虑预应力筋的布置和混凝土浇筑的要求，一般的设计经验为：
①腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用tmin=20cm；
②腹板内有预应力束筋管道布置时，可采用tmin=25～30cm ； ③腹板内有预应力束筋锚固时，则采用tmin=35cm；
④墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚，以满足剪力增加的要求。其厚度可以达到30～60cm 甚至100cm 。 （4）梗腋
介于顶、底板与腹板接头处的梗腋，又称斜托。它可以提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减小了扭转剪应力和畸变应力。梗腋有竖向梗腋和水平梗腋两种。a ）为一般箱梁上的常用形式。b ）和c ）常用于箱梁截面较小的情形；d ）、e ）常用于斜腹板与顶板之间；f ）、g ）常用于底板与腹板之间的下梗腋，以便于底板混凝土的浇筑。 （5）横隔板
一般只在支点处和跨中部位设置横隔板。支点处的横隔板厚度可取40～60cm ，跨中部位的横隔板厚度可取15～20cm ，横隔板应开孔，以便施工和养护人员进出。 四、斜支承的连续箱梁桥 1、支座布置
连续斜梁桥一般采用等高度的单箱单室或单箱双室截面，其截面尺寸的拟定与普通正交连续梁的相同，但根据支座布置形式，大体上有以下三种。
（1）A 型 全桥各个墩（台）上均布置抗扭双支座
这种布置方式对抵抗上部结构的偏载扭矩十分有利，也是公路和城市桥梁中常用的形式。其缺点是：a 采用的支座数量相对较多；b 一般采用斜置的双柱式桥墩，这将有损于城市高架桥下的景观，若采用
独柱式墩，则要求桥墩具有较强的斜向抗弯刚度。
（2）B 型 一联中的两端墩（台）上设置抗扭双支座，中墩均为单点铰支座
这种布置方式的优点是可以将中间桥墩设计成独柱式的，对于城市立交桥可以增强美观，若修建于河中可以减小阻水面积；但主要缺点是抵抗上部结构的扭矩不利，因此，它一般适用在跨数不多（3～4跨）、全长不太长和桥不太宽的场合。
（3）C 型 又称混合型，即一部分中墩为单点铰支座，其余均为抗扭双支座
这种方式实际上是综合了A 型和B 型中的优点，典型的如跨越沪宁高速公路上的一座互通式立交桥、单箱双室截面，桥宽16m ，跨径组合为（20+2×30+20）m ，斜角为25°，其中仅中墩为独柱式墩。 五、箱形截面连续弯梁桥 1、受力特点
平面呈圆曲线的弯梁桥，其受力特点主要有以下两点： 第一，无论外荷载作用在桥面哪个位置，梁截面内在产生弯矩的同时，必然伴随产生“耦合扭矩”，通常称之为“弯-扭耦合作用”。 第二，对于两端均有抗扭支座的弯梁桥，其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧，曲率半径R 愈小愈明显，甚至会使内弧侧支座出现负反力。
2、平面内变形特点
引起弯梁桥产生平面内水平位移的因素主要有以下两类（地震荷
载除外）：
（1）由于温度变化和混凝土收缩引起的水平位移
这类位移属于弧线段膨胀或缩短性质的位移，它只涉及到曲率半径的变化，而圆心角不发生改变。弯梁的一端为固定支座，其余为多向活动支座，当降温或者混凝土收缩时，多向活动支座处的桥面将分别产生水平位移。虽然它们的位移方向并不相同，但均指向固定支座。
（2）由于预加力和混凝土徐变引起的水平位移
这类位移属于切线方向的位移。在截面形心处施加预应力时由弹性压缩和徐变变形所引起的水平位移。此时，曲率半径不发生改变，而圆心角却发生改变。
3、截面形式
由于弯梁桥中存在较大扭矩的受力特点，故在设计中一般选用箱形截面的形式。常用的箱形截面有单箱单室，单箱双室和单箱多室等，如下图所示。多室箱梁多用在宽桥上，太宽的桥面宜采用其中的分离式形式，即将一座宽桥设计成两座独立而平行的桥梁。
4、支座布置
与连续斜梁桥一样，连续弯梁桥的支座总体布置也有以下三种类型：
（1）A 型 全桥各墩、台上均设置抗扭双支座。
采用这类布置方案时，固定支座一般布置在中间桥墩顶面上的内弧一侧。如果连续的桥孔不多或者全桥的总长不太长时，也可将固定支座设置在一端的桥台上。
（2）B 型 两端桥台上设置抗扭支座，其余均为单点铰支座。 这类支座布置方案适合于城市高架桥，它可将支座设置在独柱墩上，但连续跨数不宜太多，一般以3～4跨为宜。当跨数较多时，也可以通过计算分析以后，将中间的单点铰支座进行预偏心布置，以改善对梁的抗扭功能。
（3）C 型 又称混合型，即中间桥墩上单点铰支座与抗扭双支座兼有。
这类布置方案克服了B 型方案的缺点，但是，如果中间只在一个桥墩上设置抗扭双支座时，就必须验算该桥墩的横桥向抗弯刚度。
5、截面尺寸拟定
连续弯桥=箱梁桥一般设计成等高度形式，其细部尺寸，可参照已建桥梁的图纸，也可参照以下资料综合考虑拟定。
（1）箱梁底板厚度
跨中： tb=15～18cm （钢筋混凝土结构） tb=20～25cm （预应力混凝土结构） 中支点： tb=（1/10～1/12）h （h ：梁高）
（2）箱梁顶板厚度
（3）箱梁腹板厚度
跨中： tw ≥20cm （钢筋混凝土结构） tw ≥25～30cm （预应力混凝土结构） 中支点： tw=30～60(100)cm
六、连续刚构桥
1、总体布置
（1）一联的总长度
由于混凝土的徐变、收缩和温度变化的影响，使得一联中连续刚构桥的总长度不宜过长。对于具有抗弯刚度较大的实体或箱形截面桥墩的连续刚构桥，距两端桥台（或支点）最近的第一个桥墩高度H ，将是控制总长∑L （两端第一个固定桥墩之间的总长）的重要因素，根据相关统计，一般取∑L ≤8H 。
对于双肢薄壁墩的连续刚构桥可以超过这个限制，但必须注意核算。如果一联长度超过了限界值时，也可将两端部分桥孔改为铰支形式，构成所谓的刚构—连续组合梁桥。
（2）分孔比
根据已建桥梁的资料统计，边跨跨长ls 与中跨跨长lm 大致有如下的关系式：
ls=0.63lm+4.7m
从减小次边墩不平衡恒载弯矩及方便边跨合龙施工考虑，边中跨之比宜为：
ls=0.55lm
2、主梁截面尺寸的拟定
（1）截面形式
主梁一般采用箱形截面形式，箱梁顶板跨度在22m 以内时，可采用单箱单室或单箱双室截面，当宽度超过22m 时，则宜修建成双幅桥。
（2）主梁高度
（3）板厚
可以近似地参照箱形截面连续梁桥的基本尺寸拟定。
3、墩身形式