1. 研究目的与意义（文献综述）

国内外桥梁行业研究现状：

欧洲工业革命后，钢桥、混凝土桥和预应力混凝土桥兴起并蓬勃发展，至 20 世纪30 年代，由于高强钢丝和高强混凝土的使用，预应力混凝土结构最终以自重轻、刚度大、抗震、抗裂性能好等优点独占鳌头，广泛应用于各类工程中，被称为混凝土技术革命。在预应力混凝土桥梁方面，出现了很多新的桥梁形式和新的桥梁设计理论，施工工艺也日趋完善，从而提高了质量、降低了造价，甚至在大跨径桥梁方面可与钢桥媲美。

国际上，20 世纪 30 年代法国与德国首先采用预应力混凝土修建了桥梁，1937 年曾建成跨径 33m 的预应力钢筋混凝土简支梁桥和跨径 69m 的外露配筋悬臂梁桥。第二次世界大战以后，欧洲要修建被战争破坏的桥梁，但苦于缺少木材和钢材，于是跨径在30m 以下的大部分中、小桥梁也采用了预应力混凝土。首先采用的是结构简单的简支梁桥，如法国里昂简支梁桥跨径为 66m，1953 年原联邦德国采用悬臂法进行桥梁施工获得成功，建成悬臂浇筑式 t 型钢沃尔姆斯桥。现已建成的 200m 以上跨径的预应力混凝土桥梁有多座，如日本浦户桥，美国的科罗—巴伯尔图阿普桥，阿根廷的巴拉圭桥等。此外，还有斜拉桥，组合梁桥等新兴的桥梁结构，类似明石海峡大桥和港珠澳大桥等特大桥都采用了新式结构。

2. 研究的基本内容与方案

桥梁设计及施工组织是当前技术复杂,是综合性很强的一个系统工程,具有与众多因素相关的综合技术模式。随着桥梁理论的不断成熟，在桥梁设计中要求桥的适用性强、舒适安全、建桥费用经济，对建在城市中的桥梁还特别注重美观大方。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会产生基于基本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出完美的设计方案。设计方案的评价和比较要全面考虑上述各项指标，综合分析每一方案的有缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。按桥梁的设计原则、造价低、材料省、劳动力少和桥型美观的应是优秀方案。但当技术因素或是使用性质候特殊要求时就另当别论，注重考虑设计的侧重点。技术高，造价必然会高，个个因素是相互制约的。所以在比较时必须从任务书提出的要求以及地形资料和施工条件，找出所面临的问题的关键所在，分清主次。

拟采用的技术方案：

方案一：6×30m预应力混凝土简支箱梁桥

桥型介绍：

简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，施工速度快，降低劳动成本。然而简支梁桥也存在较大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠度曲线不连续，会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。

方案一：6×30m预应力混凝土简支箱梁桥

方案二：50 80 50m预应力混凝土连续变截面箱梁桥

跨径组成为：50m预应力混凝土连续变截面侧梁 80m预应力混凝土连续变截面主梁 50m预应力混凝土连续变截面侧梁

桥型介绍：

连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，混凝土更不容易开裂。连续梁桥的特点是桥面板连续，属于超静定结构，混凝土收缩徐变及温度变化会对结构产生次内力。结构刚度大，变形小，伸缩缝少，整体性强，行车平顺舒适。随着跨径的增大，结构自重产生的弯矩迅速增大，可以通过配置预应力钢筋来提高强度而减少材料用量及结构自重。这些特点是简支梁桥所无法比拟的。

此外，箱形截面整体性好，结构刚度大，且箱梁的顶板、底板可提供足够的面积来布设预应力束以承受正负弯矩，同时箱形截面能提供较大的顶板翼缘悬臂，而且箱梁底板宽度相应边窄，可以大幅减少下部结构工程量。

方案二：50 80 50m预应力混凝土连续变截面箱梁桥

方案三：20 140 20m下承式钢管混凝土系杆拱桥

跨径组成为：20m预应力简支空心板梁 140m钢管混凝土刚架系杆拱 20m预应力简支空心板梁

桥型介绍：

系杆拱桥作为拱桥家族中的一员，具有拱桥的一般特征，又有自身的独有特点。它是一种集拱桥与梁桥的优点于一身的桥型，兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强的两大特点，它将拱桥和梁桥两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥梁的受弯、拱受压的结构性能和组合作用，拱端的水平推力用拉杆承受，使拱端支座不产生水平推力。无推力的拱式组合体系,是外部静定结构,拱与弦间用两端铰接的竖直杆联结而成。这种拱桥内部为超静定体系，外部则为静定，因此内力对墩台不均匀沉降无影响。

方案三：20 140 20m下承式钢管混凝土系杆拱桥

方案比选：

总的来说，这三个方案都符合了安全、适用、美观的要求。预应力钢筋混凝土连续梁桥属于超静定结构，受力较好，主梁桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护容易，而且箱形截面整体性好，结构刚度大，且箱梁的顶板、底板可提供足够的面积来布设预应力束以承受正负弯矩，同时箱形截面能提供较大的顶板翼缘悬臂，而且箱梁底板宽度相应边窄，可以大幅减少下部结构工程量。拱桥与梁桥外形不同，两者的受力性能也不同，拱桥截面的应力分布较均匀，可以充分利用主拱截面材料强度，使跨越能力增大，其耐久性能好，维修，养护费用少，外形美观，构造简单，但不足处是自重较大，增加了下部结构的工程量，施工较为复杂，成本相应的较高。

此外，桥的地理位置距海岸只有10公里，离港口码头近。预计随着经济发展，对该桥的通行能力、使用寿命和行车舒适度等有更急切的需求。根据这三个方案和实际情况，我将它们不同的特点列入下表中，方便进行比选：

综合以上特点以及实际情况，推荐方案二：预应力混凝土连续变截面箱梁桥。桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉，符合实际要求，同时桥型美观，结构形式与环境相和谐，为城市的景观增添新色彩。

3. 研究计划与安排

1-3周 完成方案设计, 外文资料的编译工作

4-6周 技术设计

7-11周 结构计算及验算

4. 参考文献（12篇以上）

1.交通部标准.公路桥涵设计通用规范(jtg d60-2015).人民交通出版社，2015.

2. 周念先.桥梁方案比选 . 同济大学出版社 ，1997.

3. 向中富.桥梁工程毕业设计指南 人民交通出版社，2010.