1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1. 选题背景和意义

近二十年以来，随着我国经济建设一路高歌猛进，人们对商务往来及日常出行的交通需求也在日益提升。因此，我国的公路、铁路和桥梁建设事业进入了如火如荼的创新发展阶段。

目前，高速铁路由于其大运量、高速度、高发车密度、高安全性等特点，在综合交通运输工程体系中发挥着主要骨干作用。相对的，铁路运营也对土建工程，尤其是桥梁工程提出了更为严格的要求。这是由于高速铁路的速度提升之后，产生的动力作用远高于普通铁路桥梁，因此高速铁路桥梁必须提升刚度和整体性[1][2]。目前，桥梁工程不但在工程规模上约占总造价的10％~20％，并且往往是交通运输的关键，是保证全线顺利通车的咽喉[3]。

因为悬臂、顶推施工技术的发展，预应力混凝土梁桥在众多桥型中脱颖而出，在跨径40~200m范围内具有较高竞争力。例如，近十多年来我国所建的中、大跨度公路桥梁中，预应力混凝土连续梁（钢构）桥约占总数的75%[4]。其主要优点表现在：结构受力性能好，能充分发挥高强材料特性；强度、刚度和抗裂性非常可靠；耐久性强、变形小、伸缩缝少，养护工程量少；行车平顺舒适，在运营中产生的噪声小；材料可塑性强，造型简洁美观。

由此可见，对于高速铁路预应力混凝土梁桥的研究是富有现实意义和重要价值的，对于其在我国又好又快地建设又是十分必要的。

1.2. 国内外研究现状与水平

从上个世纪80年代起，由于悬臂法施工在我国得到了迅速发展，采用此工法的大跨度预应力混凝土连续梁桥也应运而生。虽然我国在预应力连续梁桥方面的设计起步较晚，但近十多年以来已经修建了几十座连续梁桥。我国在预应力混凝土桥梁的设计原理、计算分析、材料研究、施工工艺等方面都逐步取得了长足的进步，正在迈入”创新与超越”的新时期[5]。

表1为我国目前已建成的代表性大跨公路、铁路预应力混凝土连续梁桥。

表1 我国部分已建成预应力混凝土连续梁桥[6]

国外在桥梁技术的发展过程中，历来对高强轻质材料和新型施工工艺的研究非常重视，并且一直着重强调技术创新能力，所以大部分发达国家的桥梁结构设计和施工工艺比我国更为成熟和先进。

表2为国外目前已建成的代表性大跨公路、铁路预应力混凝土连续梁桥。

表2 国外部分已建成预应力混凝土连续梁桥[5]

1.3. 预应力混凝土连续梁桥的构造特点

预应力混凝土结构就是事先对混凝土梁施加预压应力的配筋混凝土结构。由于抵消了外荷载作用时下边缘产生的拉应力，可避免混凝土产生裂缝，使混凝土梁可以全截面参加工作[6]。因此，预应力混凝土连续梁具有受力性能好、造型简约、桥面变形小、维护工程量小等优点。

连续梁桥的结构设计是以弯矩的变化幅值为标准的，在恒载和活载作用下，连续梁因为支点有负弯矩起到一定的卸载作用，显著减少了跨中正弯矩，使整体梁桥跨越能力增大。因此，连续梁的力学性能是优于悬臂梁和简支梁的。

然而，由于连续梁属于超静定结构，基础变位、初始预应力、混凝土收缩徐变、温度变化等作用都将引起结构附加内力。此外，不同的施工方法也会导致连续梁最终内力的不同。所以，突破连续梁桥在地基要求和施工技术方面的限制会是将来的发展趋势[7]。

1.4. 预应力混凝土连续梁桥的结构设计

1.4.1. 预应力连续梁桥的总体布置

预应力混凝土连续梁桥桥跨布置包括平面布置、立面布置、横截面布置，是决定桥梁是否安全、适用、经济、美观的关键所在，应根据参考地形线和设计技术指标进行初步拟定[8]。

1．平面布置

桥梁的平面布置方式包括了正交、斜交、单向曲线和反向曲线等几种，需要根据参考地形线确定桥墩的桩位，然后再确定合理的平面布置方式。通常大跨度连续梁桥均采用正交正做。

2．立面布置

立面布置包括跨径布置、结构体系选择、梁高设计以及相应的下部结构和基础型式的确定。连续梁一般采用不等跨的边跨布置，边中跨比通常为0.5~0.8倍。现按等高度连续梁和变截面连续梁体系分述如下。

(1) 等高度连续梁

对于采用顶推法、移动模架法、逐孔架设法等施工的跨径在40~60m的预应力混凝土连续梁，一般都采用等高度主梁形式。优点是结构构造简单，施工便捷。

(2) 变截面连续梁

变截面连续梁即梁高按一定规律变化的主梁，其特性符合连续梁的内力分布规律，尤其与悬臂法施工的内力状态吻合。优点是节省材料并增大净空。从已建桥梁统计资料看，我国跨度大于64m的干线铁路（包括高速铁路）混凝土连续梁桥，基本上都采用变截面形式。

变高度主梁的梁底曲线可以是斜（直）线、圆弧线或二次抛物线，因为连续梁的弯矩变化规律与二次抛物线比较吻合，所以通常采用二次抛物线。通常情况下，边跨端部的梁段会采用直线梁底。如果采用箱形横截面，也可以将顶、底板和腹板厚度做相应调整，以适应不同梁段的受力要求。

3．横截面布置

预应力混凝土连续梁桥的横截面形式包括板式截面、肋式截面和箱形截面，应根据桥梁跨度、宽度、梁高、支承体系以及施工工法等确定。

(1) 板、肋式截面

对于15~30m的中小跨度连续梁，通常可采用混凝土现浇空心板截面，或者是预制架设肋式截面。主要优点是构造简单，施工便捷。

(2) 箱形截面

箱形截面是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式，最适用于悬臂施工的大跨径桥梁。箱形截面可以很好地满足配筋要求，同时抗扭、抗弯等力学性能优良，具有较好的整体性能。

箱形截面的布置形式主要取决于桥面宽度和施工工法，通常采用的截面形式有：单箱单室、单箱多室、多箱单室、多箱多室。通常采用宽跨比较小的单箱单室较为适合。根据国内外已建桥梁资料看，桥面宽度在16m以下时，基本采用单箱单室。

1.4.2. 主梁预应力配束设计

中、小跨径预应力混凝土连续梁配束设计应注重 ”长束为主、 短束为辅”。大跨度混凝土连续梁桥通常按照三向预应力设计，即纵向预应力、横向预应力和竖向预应力[9]。

1．纵向预应力筋

对于现场浇筑施工的中小跨度等高连续梁桥，其纵向预应力筋可按照各截面受力特性进行连续配筋。通常预应力筋在支点附近分别从负弯矩区转向正弯矩区，重心线为组合的二次抛物线。

对于采用平衡悬臂法的大跨度变截面连续梁桥，需在每节段就位后用负弯矩筋对梁体施加预应力；在一跨合龙，即体系转换后，再张拉正弯矩筋和其他钢筋。

对逐孔施工的连续梁桥，其纵筋通常采用逐段加长力筋。此方法也适用于顶推法施工的连续梁桥和分段悬臂施工的混凝土斜拉桥中。

在既有桥加固和新桥设计方面，国内外开始尝试应用体外筋，配以横隔板、转向块等构造施加预应力[9]。

2．横向和竖向布筋

在箱梁截面中，如果腹板截面间距较大或者翼板悬臂过长时，需考虑横向预应力筋。横向预应力筋一般采用直线布置，多用钢绞线。

当大跨度连续梁不能满足荷载剪力时，通常设置竖向预应力筋，位置在距离支点1/4跨左右，多用高强度螺纹钢筋。

1.4.3. 结构内力计算

对连续梁结构进行有限元建模分析，计算建模软件通常采用”MidasCivil”和”桥梁博士”。一般建模计算流程如下[13][14]：

1．参照已有的设计拟定构件尺寸和材料类型，采用一次成桥模型，计算恒载及活载内力；

2．确定温度、支座沉降、收缩徐变等荷载，计算其产生的次内力，并与恒、活载内力进行正常使用组合与承载能力组合，两者结果将分别用于估算预应力钢束的计算内力。

3．估算出各截面的钢束面积后，布置钢束，模拟施工过程并考虑预应力的作用，计算恒载内力。

4．再次进行承载能力组合和正常使用组合，进行截面强度验算、应力验算和变形验算。如有验算不通过，则需调整钢束数量和位置乃至修改截面尺寸后重新计算，直到各项验算均通过为止。

1.5. 预应力混凝土连续梁桥的施工设计

预应力混凝土连续梁桥的应用范围较广，常用跨径达到了150m，而悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法等分段施工技术在连续梁桥上的运用，充分发挥了预应力技术的优势，使施工设备自动化和大节段工厂预制化，从而提高了施工效率，减少了施工费用[15]。其中悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥施工中常用方法，分为挂篮悬臂浇筑和吊机悬臂拼装。这种工法对机械和施工人员要求严格，但施工效率更高。

随着预应力技术的不断发展，21世纪的桥梁建设发展趋势将会是：跨径变大、设计理论趋于完善、材料高强轻质、信息技术广泛应用、造型美观、经济适用、人性化。在这次的毕业设计中，预应力连续梁桥的发展趋势是我将着重注意的方面，希望能通过这些文献资料的阅读，我能在接下来的桥梁设计中不断学习，更加完善。

参考文献：

[1] 李向国，黄守刚.《高速铁路技术（第三版）》[M].北京：中国铁道出版社，2015:97-98.

[2] 龚家逵.浅谈高速铁路桥梁设计特点[J].西部探矿工程，2005，111：375-377.

[3] 姚玲森.桥梁工程（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2008:3

[4] 李亚东.桥梁工程概论（第三版）[M].成都：西南交通大学出版社,2014:18.

[5] 李坚.我国预应力混凝土连续梁桥的发展与工程实践[A].第十四届全国桥梁学术会议论文集[C].2000.61-68.

[6] 郑健.中国高速铁路桥梁建设关键技术[J].中国工程科学，2008，7：18-27.

[7] 刘翠云，董传洲.国外预应力混凝土连续梁桥发展和施工技术[J].世界桥梁，2011，6：1-4.

[8] 叶见曙.结构设计原理（第三版）[M].北京：人民交通出版社，2014:248

[9] 史朝义.预应力混凝土连续梁桥综合特性浅析[J].百家论坛，2014,7：355

[10] 王攀峰.大跨径连续梁桥三向预应力设计与施工工艺优化研究[D].武汉：武汉理工大学，2009：19-21.

[11] 陈如辰.预应力混凝土连续梁桥配筋设计[J].中国市政工程，2010，144：27-29.

[12] 刘文明,谢春玲.大跨预应力混凝土连续梁桥设计研究[J]城市道桥与防洪，2017，6：102-104.

[13] 范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2001.

[14] 谢居静,吴合良,范胜通.不等跨连续梁桥设计及技术要点[J].城市道桥与防洪,2017,11:78-80.

[15] 陶登朝,大跨径预应力连续梁桥施工关键技术分析[J].道路桥梁,2017,44(9):104

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1. 本课题需要解决的问题

通过本次对双线高速铁路预应力连续梁桥的设计，拟解决以下几点问题：

1. 熟悉铁路桥梁设计中常用的设计规范和专业知识，综合运用所学的基础理论知识，正确的解决工程设计中的各种实际问题，了解工程设计人员实际设计的内容、初步了解工程设计的基本方法，并能在设计中正确考虑影响设计的各项因素。

2. 熟练得运用相关软件和绘图软件，所绘工程图纸应符合国家建筑制图的统一标准，并能正确清晰地表达设计意图和施工流程。