xx高速公路一、工程概况及方案比选（一）概述合徐高速公路南起安徽省会合肥市，北至江苏省徐州市，全长275公里，是国道主干线京福（北京－福州）公路的重要路段。

它南连沪蓉（上海－成都）高速公路，北接连霍（连云港－霍尔果斯）高速公路，将这两条重要的国道主干线连成一体。

它的开工建设，对促进淮海经济区的经济发展和淮南、淮北两淮煤炭基地的建设，改善区域投资环境，将起积极的促进作用。

（二）工程概况合徐高速公路南段工程路线全长112.27公里，路线南起肥东陇西互通立交，与合宁、合巢高速公路相接，北至蚌埠市郊区仁和集互通立交，与合徐高速公路北段及蚌淮路相接，路线途径合肥、滁州、蚌埠三市及肥东、长丰、定远、凤阳、蚌埠市郊区五县（区），全线共设有肥东双庙（沟通长丰及合肥城北）、永康（沟通定远、淮南）、仁和集（沟通蚌埠市、定远）三个互通立交，在定远吴圩设有功能完备的双侧服务区。

合徐南高速大大缩短皖北明珠蚌埠与省会合肥的时空距离，完善安徽省交通运输网络。

合徐高速公路北段（蚌埠-徐州）路线南起蚌埠涂山淮河大桥，接合徐高速公路南段，北至国道主干线连云港至霍尔果斯公路，在萧县朱圩子与连霍高速公路对接。

路线途经蚌埠市怀远县、宿州市墉桥区、淮北市濉溪县、宿州市萧县，跨越三个省辖市、四个县区，路线全长165公里。

（三）方案比选1．比选方案的主要标准：桥梁方案比选有四项主要标准：安全，功能，经济与美观，其中以安全与经济为重。

过去对桥下结构的功能重视不够，现在航运事业飞速发展，桥下净空往往成为运输瓶颈，比如南京长江大桥，其桥下净空过小，导致高吨位级轮船无法通行，影响长江上游城市的发展。

至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。

2．方案比选方案一：预应力混凝土T形梁桥施工方便；适合中小跨径；结构尺寸标准化。

目前国内大量采用，安全；行车方便；结构美观；造价及用材排第二。

方案二：双链式悬索桥跨越能力大；技术要求先进，工艺要求较严格；行车平稳；索力调整工序比较繁复；施工技术要求高；具有现代气息，结构轻盈美观；造价最高，用材较多。

方案三：中承式拱桥已有成熟的工艺技术经验，需要大量的吊装设备，占施工场地大，需用劳力多；拱的承载潜力大，施工技术要求高；结构较美观；造价最低，耗用钢材少，但木材、水泥、劳动力消耗均最多。

纵观桥梁的发展，拱桥已经基本不采用，由于是跨线桥，跨度不大，悬索桥一般用于大跨度的跨海、跨河大桥，容易受地震等影响，经过上述方案的比较，决定采用预应力混凝土T形桥梁。

二、 预应力混凝土T 形梁桥设计 （一） 设计概况及构造布置1．设计资料（1）跨度和桥面宽度1）标准跨径：20m （墩中心距）。

2）计算跨径：19.5m 。

3）主梁全长：19.96m 。

4）桥面宽度（桥面净空）：净——10+2×0.5m(防撞栏)。

（2）技术标准1）设计荷载：公路——Ⅰ级。

2）环境标准：Ⅰ类环境。

3）设计安全等级：二级。

2.主要材料（1）混凝土主梁采用C40混凝土； 绞缝为C30的集料混凝土； 桥面铺装采用C30的沥青混凝土； 栏杆及人行道为C25混凝土； 盖梁，墩柱用C30混凝土； 系梁及钻孔灌注桩采用C25混凝土； 桥台基础用C20混凝土； 桥台台帽用C25混凝土。

（2）钢材1)预应力钢筋采用ASTM a A 97416 标准的低松弛的钢绞线（×7）标准型，抗拉强度标准值pk f =mpa 1860,抗拉强度设计值pd f =mpa 1260,公称直径12.7mm,公称面积98.7mm,弹性模量p E =mpa 51095.1⨯;锚具采用夹片式群锚。

每束七根，一股7sφ12.7钢绞线。

2)施工工艺：按后张法施工工艺制作主梁，采用金属波纹管，波纹管内径70mm,外径77mm.3相关设计参数（1）相对湿度为75％。

（2）预应力混凝土结构重度按26kN/m ³,普通钢筋混凝土重度按25kN/m ³计，沥青混凝土重度按23kN/m ³计。

单侧防撞栏线荷载为7.5kN/m 。

4结构设计（1）本设计图（见图2.1）中，主梁各部分构造尺寸所对应构件温度为20℃。

（2）桥面板横坡度假定为和桥面横坡度相同，本算例架设为平坡。

（3）主梁断面;主梁高度1.3m,梁间距2m.其中预制梁宽度1.60m ，翼缘板中间湿接缝宽度0.4m 。

主梁跨中肋厚0.2m ，马蹄宽为0.4m,端部腹板厚度加厚到与马蹄同宽，以满足端部锚具布置和局部应力需要。

（4）横隔梁设置:横隔梁共设置四道，间距6.5m,端横隔梁宽度0.25m,跨中横隔梁宽度0.20m 。

（5）桥面铺装:设计总厚度17cm ，其中水泥混凝土厚度8cm ，沥青混凝土厚度9cm ，两者之间加设防水层。

图2.1 预应力混凝土T形梁结构尺寸图（mm）现浇湿接缝防撞栏C40防水混凝土8cm防水层沥青混凝土9cm梁中心线预应力混凝土T形梁结构尺寸图(尺寸单位：mm)支座中心线115 截面几何特性计算按照上述资料拟定尺寸，绘制T型梁的跨中及端部见图2.2、图2.3。

图2.2 T形梁跨中截面尺寸图（mm）图 2.3 T形梁端部截面尺寸图T形梁端部截面尺寸图（尺寸单位：mm）T形梁跨中截面尺寸图（尺寸单位：mm）计算截面几何特征，计算时可将整个主梁截面划分为n个小块面积进行计算，跨中截面几何特征列表计算见表2.1。

（三）主梁作用效应计算主梁的作用效应计算包括永久效应和可变效应。

根据梁跨结构纵，横截面的布置，计算可变作用下荷载横向分布系数，求出各主梁控制截面（取跨中，四分点，变化点截面及支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，再进行主梁作用效应组合(标准组合、短期组合和极限组合)。

1.永久作用效应组合(1)永久作用集度1）主梁自重①跨中截面段主梁自重（五分点截面至跨中截面，长9.75m）q(1)=0.5230×26×9.75=130.95kN②马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重近似计算（长2m）主梁端部截面面积为A=0.7040m ²q(2)=(0.7040+0.5230) ×2.0×26／2kN=31.902kN③支点段梁的自重（长4.5m）q(3)=0.7040×4.5×26kN=80.90kN④边主梁的横隔梁中横隔梁体积为：表2.1 跨中截面几何特征计算表1分块名称分块面积分块面积型心至上缘距离yi分块面积上缘静距si=Aiyi分块面积的自身惯性距Iid=yi-yi分块面积对截面型心的惯性矩I=Aidi²I=I i+I x cm²Cm cm³cm4cm cm4cm4大毛截面（含湿接缝）翼板2406 14400 28800 37.3 3339096 3367896三角承450 15.30 6885 2500 28 352800 355300托腹板19661 1195601568653.3-17.7 614048.42182701.7下三角100 103.30 10330 555.6 -60 360000360555.5马蹄800 120 96000 26666.7 -76.7 47063124732978.7∑5710 24717510999431.9小毛截面（不含湿接缝）翼板1926 11760 23040 40.8 3196108.83219148.8三角承托450 15.30 6885 2500 31.5 446512.54467625.5腹板19661 1195601568653.3-14.2 395214.41963867.7下三100 103.3 10330 555.6 -56.5 319225319780.6角马蹄800 120 96000 26666.7 -73.2 42865924313258.7∑5230 24453514283681.3大毛截面型心至上翼缘距离yS=∑S i/∑A i43.3大毛截面型心至上翼缘距离yS=∑S i/∑A i46.80.2×（0.98×0.7－0.45×0.1／2－0.1×0.1／2）m³=0.1317m ³端横隔梁体积为：0.25×（1.18×0.6－0.40×0.1／2）m ³=0.172m ³故半跨内横梁重量q(4)=(1×0.1377＋1×0.172) ×25kN=7.5925kN⑤主梁永久作用集度q I=(130.95+31.902+80.90+7.5925)kN／9.98=25.18kN／m2)二期恒载①翼缘板中间湿接缝集度q(5)=0.4×0.12×25kN／m=1.2kN／m②边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇部分）体积:0.2×0.98×0.2m³=0.0392m³一片端横隔梁（现浇部分）体积：0.25×0.35×1.18=0.10325m³q(6)=(2×0.0392+2×0.10325)=0.2849kN／m③桥面铺装层8cm水泥混凝土铺装：0.08×9×25kN／m=18kN／m9cm 沥青混凝土铺装：0.09×9×23kN ／m=18.63kN ／m 将桥面铺装重量均分给五片主梁，则 q(7)=(18＋18.63)kN ／5m=7.326kN ／m ④防撞栏：单侧防撞栏线荷载为7.5kN/m 将两侧防撞栏均分给五片主梁，则： q(8)=7.5×2kN ／5m=3kN ／m ⑤边梁二期永久作用集度q II =(1.2+0.2849+7.326+3)kN ／m=11.8109kN ／m（2）永久作用效应：下面进行永久作用效应计算(参照图2.4)，设a 为计算截面至左侧支座的距离，并令c=a/l主梁弯矩M 和剪力V 的计算公式分别为2)1(2/1l c c M c -= ()ql c V C 2121-=图2.4永久作用效应计算图永久作用效应计算见表2.2表2.2 边梁永久作用效应计算表 作用效应跨中 c=0.5 变化点c=0.33 四分点c=0.25支点c=0 一期M 1196.84 1058.48 897.630.00 V 0.00 83.47 122.75 245.51 二期M 561.39 496.49 421.040.00 V 0.00 39.15 57.58 115.16 ∑M 1758.23 1554.97 1318.670.00 V 0.00 122.62 180.33360.672可变作用效应计算（1）冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数µ与结构的基频f ，故应先计算结构的基频，简支梁桥的基频可按下式计算HzHz m EI l f c c 5413.635.151310999.01045.35.19221022=⨯⨯⨯⨯=⨯=ππ其中，m kg m kg g G m c /35.1513/81.910265710.03=⨯⨯==由于1.5Hz ≤f ≤14Hz,故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数为1767.0=μ，31617.00157.0ln =-f当车道大于两车道时，应进行车道折减，三车道折减22％，但折减后部得小于用两车道布载的计算结果。