某机场高架简支梁桥的结构设计
摘要
本项目进行了华北某机场高架简支梁桥的结构设计，主要针对某机场高架钢筋混凝土简支梁桥的结构设计。主要内容有：行车道板设计、主梁设计、支座选择、桥墩基础设计。主要确定桥梁主梁的结构形式和基本尺寸，运用横向分布原理计算主梁在恒载和活载作用下的内力并进行荷载效应组合，计算行车道板的有效荷载分布宽度和内力荷载，设计和修正桥梁加固，设计桥梁支座，确定支座形式和尺寸，确定桥墩形式，计算桥墩的强度和稳定性，进行桥基的选择，计算地基的承载力，确定地基承载力，根据荷载情况计算桥梁桩基础的内力并进行配筋与验算。
关键词：上部结构设计，下部结构设计，支座设计
第1章工程概况及方案比选
工程概况
该桥梁位于华北地区的天津市滨海国际机场，属温带季风气候，气候干燥，降雨较少，地质条件良好。
桥梁采用单幅结构形式，桥梁全长3×20m=60m全宽8.5m，单向行车道为2×3.5m，两侧设置人行道0.75m，车道荷载
1.2桥梁设计方案比选
1.1.1方案选择原则
桥梁工程必须遵循安全性、适用性、经济性、美观性的4个基本原则进行设计，同时充分考虑桥梁可行的建造技术以及对对环境的保护和可持续发展的要求。
1.1.2方案比选
考虑装配式简支梁桥、连续梁桥和刚构桥三个方案。
（1）简支梁桥：
主要优点：它可以设计成各种标准跨度的装配组件。相邻桥孔分别受力，适用于中、小跨度桥梁。结构简单，装配式简支梁安装方便且造价低，综合工期短。
主要缺点：交叉能力有限，相邻两跨夹角不同。
（2）连续梁桥：
主要优点：内力分布更均匀合理，连续梁桥可降低梁高，增加桥下的通航净空，节省材料使用，同时整体性和安全性都较好。
主要缺点：更容易产生裂缝。
（3）刚构桥：
主要优点：外形尺寸小使得使用的混凝土量少，桥下通航净空大。
主要缺点：施工繁琐且抗风能力较差，钢筋的用量较大导致会造价比较高。
综合考虑选择装配式简支梁桥。
1.3桥梁初步设计
（1）桥梁布置确定
桥梁总体特征见下表1-1，桥面铺装见下图1-1.
表1-1机场高架简支梁桥总体特征表
标准跨径
（m）
计算跨径（m）
梁长（m）
梁高（m）
桥面宽（m）
装配梁数量
肋宽（m）
肋间距（m）
翼板端部高（m）
翼板根部高（m）
横隔梁数
20
19.5
19.96
1.4
8.5
5
0.18
1.6
0.1
0.14
5
图1-1桥梁横截面布置示意图（单位：cm）
图1-2T型主梁断面图（单位：cm）
1.3材料
1）主梁：
混凝土：混凝土强度等级C40；
钢筋：采用HRB400钢筋。
2）桥面铺装：沥青混凝土；混凝土垫层C25
3）人行道：荷载集度见表1-2；
表1-2人行道包括栏杆荷载集度表
人行道宽度（m）
0.5
0.75
1.0
1.5
人行道包括栏杆荷载集度（KN/m）
3
3.5
4
4
1.4设计荷载
汽车荷载：公路I级；
人群荷载：3.0KN/m；
注：γ0取0.9
ψ
1.5设计规范及参考书目
1）《公路桥涵设计通用规范》
2）《桥梁工程设计计算方法及应用》
3）《混凝土结构设计原理》
4）《结构力学》
1.6基本材料参数
C30混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=13.8MPa
轴心抗拉强度设计值f
混凝土弹性模量E
C40混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=18.4MPa
轴心抗拉强度设计值f
混凝土弹性模量E
HRB400钢筋：抗拉、抗压强度设计值f
弹性模量E
HPB300钢筋：抗拉、抗压强度设计值fsd=270MPa
弹性模量E
桥梁上部结构计算
2.1主梁计算
2.1.1荷载横向分布系数计算
1、当荷载位于支点处时：
首先绘制1号梁和2号梁的荷载横向影响线，如图所示。
图2-1T型主梁的横向影响线
车辆荷载和人群荷载作用如下图所示：
图2-21号梁的最不利荷载图（单位：cm）
由此可得：1、5号梁的最不利荷载横向分布系数分别为：moq=0.438和mor=1.422同理可得2、4
2、当荷载位于跨中时：
本桥采用各根横截面积的主梁，梁数n=5根，梁间距为1.6m，则：
η11
由η11和η15绘制1号梁横向影响线，如图2
图2-31号主梁的最不利荷载布置和横向影响线对照图（单位：cm）
η1=0.6?0.8
故，可得：
mcq
m
同理，2号主梁（同4号主梁）的横向分布系数：
车辆荷载：mcq
人群荷载：mcr
同理，3号主梁的横向分布系数：
车辆荷载：mcq
人群荷载：mcr
2.1.2主梁恒载内力计算