桥梁结构设计(全文)
桥梁结构设计指导书
a 桥梁工程课程设计指导书结构设计应包括上部结构设计和下部结构设计两大部分。
上部结构设计的主要内容有，截面尺寸的拟定，内力计算（包括恒载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合，内力包络图的绘制），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载能力极限状态强度验算，刚度验算，有的桥型如拱桥的主拱圈，斜拉桥的主塔等还需进行稳定性验算。
下部结构设计的主要内容有：桥墩、桥台及其基础的设计计算。
课程设计的过程也是学生熟悉和应用设计规范的过程，在此阶段要求学会遵循《公路桥涵设计规范》进行桥梁设计。
一、上部结构设计（一）截面尺寸的拟定在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸（如梁高，翼缘宽度等），其余的细部尺寸（如箱梁的顶板厚度、底板厚度、腹板厚度、加腋尺寸等）尚未最后决定。
细部尺寸的确定可参考已建成的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计。
设计时要考虑以下几方面因素：1、受力如：在梁式体系中截面主要受弯，其上下缘承受拉、压力而腹板承受剪力。
因此顶板和底板的厚度应由拉、压应力控制，腹板厚度由剪应力控制。
T梁的翼缘板和箱梁的顶板除了作为主梁的一部分承受纵向弯矩外，还起桥面板的作用，承受横向弯矩，这部分尺寸必需先定下来，以免到最后加大返工工作量。
因此，在梁式体系中计算内容的第一部分就是桥面板的计算。
2、构造有时截面尺寸不是受力控制而是构造控制。
如钢筋混凝土梁的受拉区，混凝土不受力，仅起保护钢筋的作用，此时构件的尺寸在混凝土满足规范要求的保护层厚度的前提下尽量取小值，以减小构件自重；预应力混凝土简支T梁或箱梁的顶、底板，腹板厚度除了应满足受力要求外还应考虑预应力管道的布置要求，采用什么预应力体系，管道外径尺寸多大，如果需要多排或多列布置则考虑排、列间距后再加上外面普通钢筋和混凝土保护层即为构造要求的板厚，在预应力筋锚固截面还需考虑锚垫板的尺寸大小及锚头所占的最小尺寸。
桥梁结构设计
浅析桥梁结构设计【摘要】桥梁工程的研究是当今的热议问题，尤其是对桥梁的抗震及其结构的加固，本文主要对这两大问题阐述了自己的观点，介绍了地震对桥梁的危害及改善的方法和桥梁结构加固的几种方法。
【关键词】桥梁抗震结构加固桥梁是一个国家历史与文化的象征，我国自古以来在桥梁建造方面就有着光辉的成就，所建桥不计其数，对人类文明进步作出了非凡的贡献。
随着我国路桥交通事业的的高速发展，桥梁工程设计理论也得以发展和完善，很快进入了一个新的时代。
桥梁一般由桥跨结构（或称桥孔结构或上部结构）、支座系统、桥墩、桥台、墩台基础五大部件组成，这五大部件是桥梁承受车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构，是桥梁结构安全的保证。
新的桥梁结构设计应该在桥梁的抗震及其桥梁结构的加固方面有更大的突破，以下我们就针对这两个方面进行分析：近几年来震灾频发，随着人口密度的增加，地震灾害给我们带来的不良后果也愈发严重。
地震对桥梁的破坏主要是由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的。
其中地表破坏有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。
地裂会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。
在陡峻山区或砂性土和软粘土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥梁破坏。
在浅层的饱和和疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。
在坡边土岸或古河道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩坍等现象，造成桥梁破坏。
桥梁受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件的损坏和破坏,甚至使桥梁倒坍。
此外,有些桥梁虽然在强度上能够承受地震的振动力，但由于桥梁上部、下部结构联结不牢，整体性差，往往会造成桥梁上部和下部结构间产生过大的相对位移，从而导致桥梁破坏。
桥梁震害的主要表现是：①墩台开裂、倾斜、折断或下沉；②支座弯扭、断裂、倾倒或脱落；③桥梁上部结构和下部结构间相对位移；④落梁。
拱桥受震破坏主要表现为:①拱圈开裂;②墩台下沉；③多孔时墩身开裂、折断；④落拱。
桥梁结构设计
桥梁结构设计
桥梁结构设计包括以下几个方面：
1. 荷载计算：根据设计要求和标准，确定桥梁所承受的静态和动态荷载，如自重、交通荷载、风荷载等。
2. 结构形式选择：根据桥梁所处的环境条件、跨度要求和设计目标，选择合适的结构形式，如梁桥、拱桥、斜拉桥等。
3. 桥墩和桥面板设计：确定桥梁的桥墩和桥面板的尺寸和形状，以满足荷载要求和结构稳定性，同时考虑施工和维护的便利性。
4. 桥梁横梁和纵梁设计：确定桥梁的横梁和纵梁的尺寸和材料，以承担和传递荷载。
5. 桥梁基础设计：设计桥梁的基础，如桩基、浅基础、地
基加固等，以确保桥梁的稳定性和安全性。
6. 施工和材料选择：确定桥梁施工的方法和流程，选择合
适的材料，如混凝土、钢材等。
7. 结构分析：使用结构分析软件进行桥梁的力学分析，包
括静力计算、挠度计算和疲劳计算等。
8. 安全评估和验收：对桥梁进行安全评估，包括结构稳定性、荷载能力、疲劳性能等方面的评估，最后进行桥梁的
验收。
在桥梁结构设计中，需要考虑结构的强度、刚度和稳定性，以及满足施工和使用的要求。
同时，还需要考虑经济性、
美观性和可维护性等因素。
桥梁基本结构体系
第三节 混凝土刚构桥立面布置
T型刚构（带铰、带挂梁）、连续刚构 一、带挂梁结构
二、带剪力铰结构 三、连续刚构
第四节 横断面布置
板式截面、肋式截面、箱形截面。 一、板式截面 优点：构造、施工简便，建筑高度小。 缺点：材料不能充分发挥性能，自重大 二、肋式截面 优点：挖空率大，减轻自重，受力好 副弯矩区段的构造特点：加大马蹄
第一节 有支架施工法
优点： 整体性好、施工平稳、可靠、不需要大型起吊运输设备； 施工中无体系转换； 预应力布置方便。 缺点： 影响通航与排洪；工期长；模板多；质量较难控制等。 一、支架和模板 支架分类：木支架、钢支架、钢木混合支架、万能杆件拼装支
架。 模板分类：木模板、钢模板
第三节 刚构桥
分类： 带剪力铰刚构、带挂梁刚构、连续刚构。 各类刚构桥的受力与构造特征 构造特征 受力特征
第二章 立面与横断面设计
混凝土悬臂梁立面布置 混凝土连续梁立面布置 混凝土刚构桥立面布置 横断面布置
第一节 混凝土悬臂梁立面布置
立面设计内容：
桥梁体系的选择 桥梁总长及分跨布置 桥面高程的确定 梁高的选择 桥梁下部结构和基础形式的选择
混凝土悬臂梁分类： 三跨双悬臂结构、三跨单悬臂带挂梁结构、多跨双
悬臂带挂梁结构
第二节 混凝土连续梁立面布置
一般采用不等跨设计，边中跨比0.5~0.8。 一、等高度连续梁 优点：构造、施工简便 缺点：支点抵抗副弯矩不利 等高度连续梁梁高与跨径之比：1/16~1/26 二、变高度连续梁 优点：受力好、省材料、增大桥下净空 截面变化曲线：二次抛物线、圆弧线、折线
二、就地浇注施工法 分层、分段浇注 三、养护和落架
第二节 平衡悬臂施工
桥梁结构设计说明书
缘聚桥结构设计说明书队名：创造模力队员：张钧堂熊富有李人志李庆典一、设计说明书1、方案构思与结构选型根据竞赛规则要求，我们从模型设计的要求、模型制作材料的性能、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用A0图纸、白卡纸和白乳胶精心设计制作了“缘聚桥”桥梁模型。
为了达到轻简抗挠的效果，通过对稳定性的分析，我们采用了三角梁与桥墩结合作为整个桥的受力结构，桥面我们使用三角型折纸与正方形折纸并列捆绑的方式，这样能最大程度使加载分散在每一个构件上，并且我们还在桥面上粘了一层白卡纸，使受力韧度增大，桥面不易变形。
2．模型规格：1、模型总跨度1000mm，桥面宽130mm，桥面高差≤20mm，桥高度100mm。
2、桥梁模型设计为单跨单车道，跨长度1000mm，车道宽100mm。
3. 受力构件设计a)受载荷部分为桥面，桥面采用三角型折纸与正方形折纸并列捆绑的方式，这样能最大程度使加载分散在每一个构件，达到最大刚度要求；b)支撑部分为三角型支梁。
桥墩和简支梁的组合，作为压弯系统，承担结构的整体受压、受弯；c)桥墩与桥面的垂直结合，卡在桥的三角型折纸内部，，分担梁的部分支撑；d)三角梁之间捆绑一根小梁，组成另一个三角形，进一步增大梁的抗变形能力；e)桥面下方用5根细纸棒做为载荷支撑，纸棒用纸带连接到梁上。
4.设计过程：此模型设计的重点是抵抗均布载荷和动载过程对桥梁产生的屈曲、断裂、磨损以及弯曲等破坏。
所以考虑到A0具有两考的抗拉性能，而且通过简易的构建制作，能够大大提高图纸的强度。
组合成一个具有良好结构体系的桥模型。
发挥纸所体现出的钢的特性。
而乳白胶粘结力强，满足结构受力特点，使纸间紧密结合。
缺点是湿度大，不易干燥，干燥后硬度强，但容易产生脆性破坏。
白卡纸具有表面硬度大的特点，用来做桥面，增大桥面的韧度，不易损坏变形5.结构特色三角梁是由图纸卷制而成，卷的时候层层加胶，这样更增加了桥梁的刚度，连接部分用纸带加胶捆绑，达到最够连接强度。
桥梁结构总体设计原则及设计方案
为保证桥面排水需要，桥面应设置 横坡。横坡 坡度一般为1.5%～2%。
六、桥梁横断面设计
道路横断面 桥梁横断面
七、桥梁纵断面设计
结构尺寸 施工方案
技术指标 经济指标
环境影响
景观效果
编制方案
总体设计的原则
一、设计的一般要求
（1）适用方面要求：必须保证桥上车辆和行人的通畅， 满足交通量增长需求，桥下要满足泄洪、通车、通航等的 要求。确定桥上安全设施的设置、桥下最不利净空，进行 合理的总体布置。 （2）经济上的要求：应体现经济上综合效益的合理性。 因地制宜、就地取材、合理选用适当桥型。满足快速施工 要求，尽可能减少中断交通的施工。同时考虑养护、维修 等方面的问题。 （3）结构和构造要求：桥梁结构及其各部分构件，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 （4）施工要求：桥梁结构应便于制造和架设，尽量采用 先进的施工工艺，保证工程质量、施工进度和施工安全。 （5）美观上的要求：特别是城市立交和城市桥梁，应给 人以美感，与周围环境协调，关键是结构的合理布局，受 力明确、各部尺寸比例协调、简洁、通透。 （6）环保上的要求：应综合考虑施工及运营时期对周围 环境的影响。在施工期间的施工噪音、弃碴、降尘、废水 等的处理。以及运营时期的车辆噪音、路面排水等的综合 防治。对于重点地段对环境的影响应进行专题研究。
断面。设计流量洪水通过时，桥下 过水断面所产生的冲刷。
——控制过水断面，满足设计 洪水流量要求。
局部冲刷： 桥梁墩台阻水引起的墩台处的
桥梁结构设计指导书
a 桥梁工程课程设计指导书结构设计应包括上部结构设计和下部结构设计两大部分。
上部结构设计的主要内容有，截面尺寸的拟定，内力计算（包括恒载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合，内力包络图的绘制），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载能力极限状态强度验算，刚度验算，有的桥型如拱桥的主拱圈，斜拉桥的主塔等还需进行稳定性验算。
下部结构设计的主要内容有：桥墩、桥台及其基础的设计计算。
课程设计的过程也是学生熟悉和应用设计规范的过程，在此阶段要求学会遵循《公路桥涵设计规范》进行桥梁设计。
一、上部结构设计（一）截面尺寸的拟定在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸（如梁高，翼缘宽度等），其余的细部尺寸（如箱梁的顶板厚度、底板厚度、腹板厚度、加腋尺寸等）尚未最后决定。
细部尺寸的确定可参考已建成的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计。
设计时要考虑以下几方面因素：1、受力如：在梁式体系中截面主要受弯，其上下缘承受拉、压力而腹板承受剪力。
因此顶板和底板的厚度应由拉、压应力控制，腹板厚度由剪应力控制。
T梁的翼缘板和箱梁的顶板除了作为主梁的一部分承受纵向弯矩外，还起桥面板的作用，承受横向弯矩，这部分尺寸必需先定下来，以免到最后加大返工工作量。
因此，在梁式体系中计算内容的第一部分就是桥面板的计算。
2、构造有时截面尺寸不是受力控制而是构造控制。
如钢筋混凝土梁的受拉区，混凝土不受力，仅起保护钢筋的作用，此时构件的尺寸在混凝土满足规范要求的保护层厚度的前提下尽量取小值，以减小构件自重；预应力混凝土简支T梁或箱梁的顶、底板，腹板厚度除了应满足受力要求外还应考虑预应力管道的布置要求，采用什么预应力体系，管道外径尺寸多大，如果需要多排或多列布置则考虑排、列间距后再加上外面普通钢筋和混凝土保护层即为构造要求的板厚，在预应力筋锚固截面还需考虑锚垫板的尺寸大小及锚头所占的最小尺寸。
公路钢结构桥梁设计规范(JTG D64 2015)原文+标准体系结构
公路⼯程标准体系结构2015年10月16日发布的公路钢结构桥梁设计规范(TG D64 2015），作为公路工程行业标准，自2015年12月01日起施行。
属于公路工程标准体系的“建设”板块“设计”模块。
公路工程标准体系由总体、通用、公路建设、公路管理、公路养护、公路运营六个板块构成，包含255个标准。
一、总体板块总体板块是公路工程标准体系、标准管理及标准编制的总体要求，明确公路工程标准的定位，是公路工程标准管理及编写应执行的规定和要求。
包含6个标准。
二、通用板块通用板块是公路建设、管理、养护、运营所遵循的基本要求，明确公路建设、公路管理、公路养护和公路运营四个板块的共性功能、指标及相互关系， 共40个标准，包含基础模块(12个标准)、安全模块(15个标准)、绿色模块(6个标准)、智慧模块(7个标准)。
三、公路建设板块公路建设板块是实施公路新建和改扩建工程所遵循的技术和管理要求，共135个标准，项目管理模块(1个标准)、勘测模块(10个标准)、设计模块(78个标准)、通用图模块(3个标准)、试验模块(9个标准)、检测模块(4个标准)、施工模块(20个标准)、监理模块(1个标准)、造价模块(9个标准)。
四、公路管理板块公路管理板块是公路管理和运政执法所遵循的技术和管理要求，共4个标准，站所模块(1个标准)、信息系统模块(2个标准)、执法模块(2个标准)。
五、公路养护板块公路养护板块是公路既有基础设施维护所遵循的技术和管理要求，共47个标准，综合模块(16个标准)、检测评价模块(12个标准)、养护决策模块(1个标准)、养护设计模块(4个标准)、养护施工模块(8个标准)、养护施工模块(6个标准)。
六、公路运营板块公路运营板块是公路运营、出行服务和智能化所遵循的技术、管理和服务要求，共17个标准，运营监测模块(6个标准)、出行服务模块(3个标准)、收费服务模块(4个标准)、应急处置模块(2个标准)、车路协同模块(1个标准)、造价模块(1个标准)。
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桥梁结构设计(全文)
一、我国桥梁设计现状
总体来讲我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。
结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。
许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。
二、桥梁设计的注意事项
(一)应该更加重视结构的耐久性问题。
国内从上世纪90年代开始重视了对结构耐久性的研究，也取得了不少成果。
这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，对如何从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性却很少有人研究。
而且，长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的学习。
结构的耐久性设计与常规的结构设计有着本质的区别，目前需要努力将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。
国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。
(二)重视对疲劳损伤的研究。
桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷
载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。
由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。
如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。
早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的，故而对疲劳损伤的研究需要引起足够的重视。
(三)充分重视桥梁的超载问题。
桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。
超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。
另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。
因此需要对超载带来的后果进行研究、分析。
(四)积极借鉴国外的经验和成果。
国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差、耐久性和安全性差（包括使用寿命短、维护费用高、安全事故较频繁等）。
这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。
特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。
在欧洲国家，非常重视对结构物进行性能设计（即PBD，PerformanceBasedDesign），内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等。
PBD研究主要是为了使结构在运营过程中除了保证最低的安全性要求外，尚应有良好的使用性能（包括寿命和耐久性、抗腐蚀、耐疲劳性、美观等）。
就其本质而言，欧洲国家的PBD理论，主要研究结构在使用过程中表现出来的服务性能，分析使性能受到弱化的原因和其发生的机理、规律，寻求新的结构设计理念和方法。
三、可以深入研究的方向
(一)结构系统的可靠度分析。
对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题，许多学者对此从不同角度进行了研究，提出了一些概念和方法。
如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为FerryBorgesCastanheta组合情况下的计算方法问题；利用系统系数，针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同，计算系统可靠度并进行结构设计的方法；利用蒙特卡洛（Monte-Carlo）法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等，同时，一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。
总之，系统可靠度分析研究内容丰富，难度较大。
(二)人为差错的分析。
许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成，而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的，这方面事例很多，已成为目前研究热点之一。
(三)在役结构的可靠性评估与维修决策问题。
对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科，它不仅涉及结
构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论，而且，与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。
同时，经典的结构可靠性理论，在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。
(四)模糊随机可靠度的研究。
模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容，随着模糊数学理论与方法的完善，模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。
四、结束语
桥梁设计是一个复杂的，系统的工程。
需要丰富的理论知识，并且尽量避免主观经验因素对设计的影响。
在桥梁设计过程中仍然有许多重大的理论问题需要解决。
总之桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。
参考文献：
[1]刘玉彬．工程结构可靠度理论研究综述[J]．吉林建筑工程学院学报,2002,19(2):41-43．
[2]贡金鑫，赵国藩．国外结构可靠度理论的应用与发展[J]．土木工程学院．2005,38(2):1-7．
[3]张建仁，刘扬．结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M]．北京：人民交通出版社．2003．
[4]武芳飞，赵雷．桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J]．工程结构．2004,24(5):60-61。