摘要：随着我国经济社会发展，目前国内已建成大量连续钢构桥梁，发挥了较好的社会经济效益。连续钢构桥具有跨越能力大、施工技术简单成熟、行车舒适性好、养护简便、造价低等特点。本文首先介绍了连续钢构桥梁的设计原则、设计方法和要点，然后结合实际工程中的连续钢构桥梁进行了设计及计算分析。
关键词：连续钢构桥梁；设计要点；计算分析
引言：改革开放已来，我国基础设施建设取得了长足发展，桥梁建设更是开始由桥梁大国走向桥梁强国行列，连续钢构桥梁在其中占据了较大的比重，在发挥了重要作用的同时也存在一些问题，因此，加强连续钢构桥梁设计及计算分析，从源头上把好连续钢构桥梁的质量关，显得尤为重要。
1.连续钢构桥梁设计前的基础资料收集
桥梁设计前均需进行外业调查并收集相关资料，只有在资料收集完整详实的情况下设计出来的桥梁才是符合实际并经得起历史考验的，连续钢构桥梁设计需要收集以下七类资料：
1.1地形、地质钻孔资料
地形、地质钻孔资料包括：地面线平面纵断面、不良地质资料、原位桩孔柱状图、地质剖面图、各土层力学性能参数、地下水情况（水位高、物质情况、腐蚀性等）、对场地的综合评价等。
1.2水文资料
水文资料包括：设计高水位（1/300或1/100）、设计低水位（1/300或1/100）、最高通航水位、最低通航水位、常水位及施工期水位、河道表流迹线、水流流速等。
1.3通航资料
通航资料包括：通航净空（宽度、高度）、通航条件影响评价、通航安全评估、通航船只代表船型、船撞力（可按规范计算取值，必要时专题研究）等。
1.4波浪力资料
波浪力资料包括：常浪方向及出现频率、强浪方向及出现频率、最大波高及平均波高、波浪力计算研究报告（专题研究）等。
1.5风力风向资料
风力风向资料包括：桥位处设计基本风速、风向玫瑰图及风速玫瑰图（常风方向）等。
1.6温度资料
温度资料包括：历年最高日平均温度、历年最低日平均温度、最高有效温度、最低有效温度、历年极端最高及最低温度等。按规范确定结构计算温度：铁路混凝土结构按照1月/7月平均温度、公路混凝土结构按照最高/最低有效温度、刚结构按照历年极端最高/最低温度。
1.7地震力资料
地震力资料包括：地震动峰值加速度（查GB-18306-2015中国地震动参数区划图）、场地地震安全评估报告等。
2.连续钢构桥梁设计步骤、要点
桥梁设计步骤、要点主要包含以下8点：平面布置设计、立面布置设计、跨度组合设计、承台顶底高程设计、承台及桩基础设计、主梁外形尺寸设计、钢构与连续梁选用原则、主梁细部尺寸设计。
2.1平面布置设计
桥梁宜根据总体平面线型及河道表流迹线图进行平面布置。桥梁中线应尽量垂直河道中心线或表流迹线。对特大桥应以特大桥为主进行平面布置，线路配合；对于一般桥梁进行相互比较后确定最优平面方案、对于中小桥以线路为主进行平面布置。
2.2立面布置设计
立面布置根据纵坡、既有或规划道路净空、河流通航净空、设计最高通航水位等确定线路立面高程布置。立面布置应考虑预留桥下空间安全值。建议单坡、人字坡、凹曲线不宜设置在桥梁范围内（主要考虑排水和快速车辆对桥梁的冲击）。
2.3跨度组合设计
根据桥下净空、通航净空、表流迹线图、承台轮廓尺寸及通过船只类型确定主跨尺寸。
跨度布置应预留安全值，防止船只通过时极端情况下碰撞桥墩。主跨跨度在计算基础上宜放大10%～20%。
跨度布置中应注意与铁路、高速公路、地上地下高压电缆通道、高压燃气燃油通道、深埋大直径给排水管道的三维关系，满足相关规定要求。
2.4承台顶高程设计
承台高程确定原则：施工方便及经济性的融合。同时需结合通航论证相关要求综合考虑。
陆地承台顶高程设于地面线以下0.5m以上，且需设于冻结线以下；如果位于道路路侧，建议承台顶至少下落1.2m以上。
水中承台建议承台顶位于设计最低水位线以下，条件紧张情况下至少应保证承台底位于设计最低水位线以下，避免露出桩基。
2.5承台及桩基础设计
根据主跨跨度及桥面宽度，估算上部结构反力，根据上部反力并结合规范预估桥墩、承台及桩基础尺寸，并计算局部冲刷深度。
2.6主梁外形尺寸设计
主梁外形尺寸一般遵循以下原则确定：
a.大跨度梁主梁一般设计为等长；
b.边中跨比L1/L=0.55～0.65，通常取0.6左右，超出此范围，对梁的受力和配束均有困难；
c.底板曲线一般采用2.0、1.8、1.6次抛物线或圆曲线；
d.墩顶梁底直线段应超出墩宽0～50cm；
e.公路桥支点高跨比为1/15～1/20，铁路支点高跨比为1/10～1/25，跨度越大取大值；
f.跨中梁高为支点梁高的1/2～1/3；
g.合拢段一般取2.0m。
2.7钢构与连续梁选用原则
一般以跨度与墩高比L/H=8～10为基本原则，超过此值，可采用连续梁，小于此值，可采用连续钢构。
2.8主梁细部尺寸设计
主梁细部尺寸一般遵循以下原则确定：
a.主梁外悬臂尺寸不宜大于3.5m；
b.跨中厚度不小于顶、底板净跨径的1/30；
c.顶板一般为等厚度，厚度为25cm～30cm；
d.底板为变厚度，跨中厚度为27cm～30cm，支点厚度为支点梁高的1/10；
e.预应力构造要求：顶底板厚度最小值宜为2.5D～3D(D为预应力孔道直径)；
f.腹板宜为直腹板，支点底板宽度过小无法放置支座或稳定性不满足要求；
g.腹板为变厚度，跨中处为40～50cm，支点处一般为60～90cm，腹板变化为集中平缓过渡，在一个或两个节段内变化完成；
h.翼缘端部厚度为18～20cm，翼缘根部厚度为50～80cm，可根据布束空间调整；
i.顶板承托坡度不小于1:3，方便布置悬臂预应力；
j.底板、腹板及顶板与支点横梁的倒角长度宜设置成一样，长度宜取为2.0m或2.5m，以利模板制作及传力平顺；
k.中墩横隔梁一般为2～3m，边支点横隔梁一般为1～1.2m，也可根据计算进行加厚，跨中视情况可以设置横隔板，宽度为0.5～1.0m。
3.连续钢构桥计算分析
3.1下部结构计算
下部结构计算主要根据上部结构传下的竖向力对初拟定的下部结构进行试算、调整优化、计算局部冲刷、最后检算并确定最终的结构尺寸。
3.2上部结构计算
上部结构计算内容主要包含：纵向总体计算、横向计算、横隔梁计算、锯齿块计算、锚下局部计算、抗风计算、刚度计算、支座预偏量计算。
限于篇幅，本文不详述各计算内容的原则要点和注意事项。
4.某30+50+50+30连续钢构桥设计计算示例（限于篇幅，本例仅示出桥梁纵向总体计算模型及结果）
4.1技术标准及荷载
a.设计速度：40公里/小时。
b.设计汽车荷载等级：公路Ⅰ级,二车道。
c.地震动峰值加速度：0.05g，地震基本烈度Ⅵ度。
4.2结构尺寸设计
跨径为30+50+50+30连续钢构桥，全长160m，上部箱梁顶宽12m，底宽7m，悬臂宽2.5m，顶板厚度28cm，地板厚度按28～50cm二次抛物线变化，支点梁高3.2m，跨中梁高1.8m，梁底下缘按二次抛物线变化，箱梁采用单箱单室，腹板厚度按50～60cm渐变，墩顶横梁宽2.0m，端横梁宽度1.5m。下部结构桥墩采用7×2m实体矩形墩，基础采用承台接D180桩基础。上部采用悬臂法施工，典型横断面如下图所示：
4.3计算模型
4.4计算结果
4.4.1施工阶段计算结果
第一施工阶段组合应力图
……
第二十八施工阶段组合应力图
计算结果显示箱梁上下缘均满足最大正压应力≤22.7MPa, 最小正拉应力≤3.05MPa要求。
4.4.2持久状况下正常使用极限状态抗裂验算
a.长期效应组合验算
计算结果显示长期效应组合下箱梁上下缘均未出现拉应力。
b.短期效应组合验算
计算结果显示短期效应组合下箱梁上下缘均满足拉应力≤1.85MPa，主拉应力≤1.33MPa。
4.4.3持久状况下正常使用极限状态混凝土压应力验算
计算结果显示标准值效应组合下箱梁上下缘均满足正压应力≤16.2MPa，主压应力≤19.4MPa。
4.4.4持久状况下正常使用极限状态预应力筋拉应力验算
计算结果显示标准值效应组合下箱梁预应力筋最大拉应力≤1209MPa，满足规范要求。
4.4.5持久状况下承载能力极限状态强度验算
计算结果显示箱梁抗弯承载力满足规范要求。
4.4.6箱梁挠度验算
计算结果显示箱梁在荷载频偶值组合下的长期最大竖向挠度为16.3mm≤50000/600=83mm，满足规范要求。预加应力产生的长期反拱值≥荷载频偶值组合下的长期竖向挠度，无需设置预拱度。
其余计算略。
结束语：连续钢构桥梁的设计施工虽然复杂，且对于大跨度连续钢构桥梁还存在诸如长期下挠等病害问题待研究解决，但是现阶段的设计施工技术已完全能满足当前社会发展需求，只要我们精心设计，严谨施工，就能铸造精品。
参考文献：
[1]《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）
[2]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）
[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018
[4]《铁路桥涵混凝土结构设计规范》（TB-10092-2017）
[5]《桥梁悬臂施工与设计》（雷俊卿主编2000）
[6]《预应力混凝土连续梁桥》（范立础主编1988）
论文作者:刘曲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
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