摘 要

近年来，桥梁建设技术的得到迅速的发展，在桥梁的设计上越来越注重自重的减少、施工的简便性和经济性能方面的考虑。桥梁的设计与建设应该更注重与建设环境的协调、城市桥梁的美观性。为了更好地解决桥梁安全性和经济美观性的协调统一，介于普通斜拉桥和普通梁式桥之间的矮塔斜拉桥在都市景观桥梁、高铁桥梁和轻轨桥梁中得到了广泛的普及与应用。

本文将以襄阳市会展南路浩然河桥为工程背景，进行桥跨为（40 70 40）m的预应力混凝土双塔双索面部分斜拉桥施工图设计，施工方法为满堂支架法，并使用Midas/civil对桥梁结构进行整体设计与分析，根据全桥的受力特点，合理划分节点与单元，建立矮塔斜拉桥结构计算模型，再进行斜拉桥合理成桥阶段的分析和相应的施工阶段的模拟分析，在成桥阶段中，分析得到斜拉索合理成桥状态的初始拉力，并计算结构在恒荷载和活荷载作用下的内力；在施工阶段分析中，计算桥梁在施工阶段的截面应力、内力及预应力次内力、收缩徐变次内力的计算。进而对结构按照全预应力混凝土结构进行PSC设计验算。

本文的特色在于：在建模时采用单梁法和梁格法两种不同方法建模分析，可以对比分析桥梁结构的内力和受力特点，确保所设计桥梁的结构安全性。

关键词：双塔双索面矮塔斜拉桥；Midas/civil；满堂支架施工；PSC设计验算

Abstract

In recent years, bridge construction technology has been developed rapidly, in the design of the bridge nowsdays, many designers pay more attention to the weight of construction, construction simplicity and economic performance. The design and construction of the bridge should pay more attention to the coordination of the construction environment, the beautifulness of the city bridge. In order to solve the question of bridge safety and economic aesthetics of the harmonization, the bridge between the cable-stayed bridge and the ordinary beam bridge has been widely used in the city landscape bridge, light rail, high-speed railway bridge.

This paper will design the construction plan of the prestressed concrete double tower double cable plane extradosed cable-stayed bridge with the bridge span of (40 70 40) as the engineering background of Exhibition Road South Road, Hao Ran River Bridge, Xiangyang City. The construction method is full scaffold construction. It uses Midas/civil to analyze the overall structure of the bridge structure. according to the characteristics of the bridge of the force, a reasonable division of nodes and units has been given, the establishment of low tower cable-stayed bridge structure calculation model has been constructed. And then the cable-stayed bridge will be given the analysis of reasonable state of completed bridge and reasonable state of constructing bridge. In the analysis of reasonable state of completed bridge, the initial pull of the cable-stayed state is analyzed and the endogenous force of the structure under dead load and live load is calculated. In the analysis of reasonable state of constructing bridge, the results of calculation of section stress, internal force and prestressed sub-forces and shrinkage and creep sub-forces have been presented. And then the structure in accordance with the whole prestressed concrete structure is given PSC design check.

The characteristics of this article: in the modeling, the author uses single beam method and beam grid method to do it. We can analyze and analyze the internal force and force characteristics of the bridge structure to ensure the structural safety of the designed bridge.

Key Words: double towers double cable plane extradosed cable-stayed bridge; Midas/civil; full scaffold construction; PSC design check

目 录

第1章 绪论 1

1.1矮塔斜拉桥概述 1

1.1.1起源及国外发展 1

1.1.2国内发展 1

1.2矮塔斜拉桥的优点及缺点 2

第2章 设计概述 3

2.1工程概况 3

2.1.1地形、地貌 3

2.1.2工程地质 3

2.1.3水文地质 3

2.2技术标准 4

2.3设计规范 4

2.4总体设计 5

2.5设计材料 5

2.5.1混凝土 5

2.5.2钢筋 6

2.5.3预应力钢材 6

2.5.4斜拉索 6

2.5.5支座及伸缩缝 6

第3章 桥梁构造设计 7

3.1桥型总体布置 7

3.1.1桥孔分跨 7

3.1.2确定施工方法 8

3.2结构尺寸拟定 9

3.2.1主梁 9

3.2.2斜拉索 13

3.2.3桥塔 13

3.2.4桥台 13

第4章 上部结构信息模型建立 14

4.1总体分析 14

4.2使用软件 14

4.3设计荷载参数 14

4.4 建模方法的选择 14

4.5 单梁建模单元划分 15

4.6 梁格法建模单元划分 16

4.7 主梁截面特性的计算 17

4.8理想成桥状态的确定 19

4.9 施工阶段划分 21

第5章 桥梁结构内力及其组合计算 24

5.1恒载内力计算 24

5.1.1单梁法恒荷载作用下的内力 24

5.1.2梁格法恒荷载作用下的内力 26

5.2活载内力计算 31

5.2.1单梁法活荷载作用下的内力 31

5.2.2梁格法活荷载作用下的内力 34

5.3结构次内力计算 37

5.3.1温度次内力计算 37

5.3.2收缩次内力计算 38

5.3.3徐变次内力计算 39

5.3.4预应力次内力计算 40

5.4单梁法与梁格法分析结果比较 41

5.5作用（或荷载）组合 41

5.6组合内力值 42

第6章 预应力钢束的设计与计算 46

6.1预应力混凝土受弯构件工作特点 46

6.2预应力钢束数量的估算 46

6.2.1预应力钢束估算原理 46

6.2.2预应力钢束形状位置布置 51

6.3预应力钢束损失 52

6.3.1预应力钢筋与管道之间的摩擦损失 52

6.3.2锚具变形、钢束回缩和接缝压缩损失 53

6.3.3混凝土的弹性压缩损失 53

6.3.4预应力钢筋的应力松弛损失 54

6.3.5混凝土收缩徐变损失 54

6.4预应力钢束有效预应力计算 55

6.5考虑预应力效应后主梁内力图 56

第7章 主梁截面验算 58

7.1持久状况承载能力极限状态验算 58

7.1.1正截面抗弯承载力验算 58

7.1.2斜截面抗剪承载力验算 60

7.2持久状况构件应力验算 60

7.2.1正截面混凝土法向压应力验算 61

7.2.2预应力钢筋最大拉应力验算 62

7.2.3混凝土主应力验算 64

7.3短暂状况构件应力验算 65

7.4持久状况正常使用极限状态验算 70

7.4.1正截面抗裂验算 70

7.4.2斜截面抗裂验算 72

7.4.3挠度验算 73

7.4.4梁端锚固区局部承压验算 74

第8章 行车道板计算 77

8.1行车道板的单向板计算 77

8.2行车道板的悬臂板计算 79

第9章 钻孔灌注桩计算 82

9.1荷载计算 82

9.2桩长计算 83

9.3桩的内力与位移计算 84

9.3.1桩的截面计算宽度 84

9.3.2桩的水平变形系数 84

9.3.3深度z处桩截面弯矩及水平应力计算 85

9.3.4桩顶纵向水平位移计算 86

9.4桩基配筋计算 87

9.4.1桩身最大弯矩及其位置 87

9.4.2桩基配筋设计 87

9.5桩基强度复核验算 89

第10章 桥墩设计与验算 91

10.1荷载计算 92

10.2墩柱截面配筋计算 92

10.3墩柱截面承载力复核 94

参考文献 96

致谢 97

第1章 绪论

1.1矮塔斜拉桥概述

1.1.1起源及国外发展

斜拉桥是一种由主梁、主塔、斜拉索三个主要部分组成的一种组合受力体系桥梁。依靠主梁受弯和受压、斜拉索受拉来承担桥梁结构荷载。本文所述的矮塔斜拉桥又称部分斜拉桥，其桥塔高度较低，主梁抗弯刚度较大，斜拉索对承载力的分担作用相对普通斜拉桥较小。

在长期以来的结构设计中，一般在100m跨径以下的中桥采用预应力混凝土箱梁结构较多，而在200m以上的桥梁采用一般斜拉桥的形式较普遍，而在100~200m跨径的桥梁如果采用一般斜拉桥则施工复杂且下部结构经济性较差，所以结构性能介于梁桥和斜拉桥之间的矮塔斜拉桥便得到设计师的青睐，特别在城市桥梁中，矮塔斜拉桥具有施工方便，造型美观，经济性优越等特点，近年来矮塔斜拉桥得到了广泛的应用。