摘 要

随着社会现代化趋势和建筑科技水平的高速发展，预应力混凝土连续刚构桥作为一种集许多优点于一身的桥型，已经得到了广泛的应用，而且在大跨度桥梁中占据了越来越大的比例，所以在桥梁工程中对这种桥型的分析和研究具有重大的意义。

本文主要研究的课题是针对大跨连续刚构桥主体结构的计算和分析，主要内容为：

首先，本文对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的结构特点和发展现状进行了综述，概述了这类桥型的特点、所具有的优势和不足、适用的工程情况以及国内外发展概况。

其次，以四川省田湾河大桥为连续刚构桥实例，借助midas civil有限元分析软件，建立大桥主体结构计算模型，对该桥悬臂施工的关键阶段以及成桥状态作一个综合计算分析。通过建立有限元模型模拟田湾河大桥结构受力状况，运用所学专业课知识，利用MIDAS civil软件的若干功能计算关键施工阶段以及使用阶段各种荷载组合下的结构内力与变形状态、关键部位的承载力等。

最后，对计算结果进行分析并得出相应结论。

关键词：预应力；连续刚构桥；有限元分析；受力计算

Abstract

With rapid development of the trend of social modernization and the construction science and technology level, the prestressed concrete continuous rigid frame bridge which has many advantages, has been widely used,.And in the large span bridge occupies,it takes over more and more proportion, so, in the bridge engineering analysis and research on this kind of bridge has great significance.

The main research topic of this paper is the calculation and analysis of the main structure of the long-span continuous rigid frame bridge:

Firstly, we reviews of large span prestressed concrete continuous rigid frame bridge structure characteristics and development present situation, and then summarizes the characteristics of this kind of bridge, its advantages and disadvantages, applicable engineering conditions and domestic and foreign development situation.

Secondly, we take Sichuan Province Tianwan River Bridge as the application of the continuous rigid frame bridge, give finite element analysis using software MIDAS civil to build the calculation model of the main structure of the bridge, give a comprehensive computational analysis on the key stage of the bridge in cantilever construction and finished state of the bridge . We simulate stress condition in the Tian wan river bridge structure through the establishment of finite element model, with use of specialized knowledge,.And,using some features of the Midas civil software we give a calculation of the structure, deformation state and the bearing capacity of key parts at critical construction phase and using phase under different load combination of internal force.

Finally, the calculation results are analyzed and the corresponding conclusions are drawn.

Key words: prestress; continuous rigid frame bridge; finite element analysis; stress calculation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 大跨度预应力混凝土连续刚构桥发展概述 1

1.2 大跨径预应力混凝土连续刚构桥的特点 2

1.3 本文研究的目的、内容及意义 3

第2章 建立模型 4

2.1 工程概况 4

2.2 结构尺寸数据 4

2.2.1 上部结构主梁 4

2.2.2 下部结构桥墩及承台基础 5

2.3 钢筋数据 6

2.3.1 预应力钢筋 6

2.3.2 普通钢筋 6

2.4 混凝土材料 7

2.5 建模相关参数 7

2.6 施工阶段划分 9

第3章 主体结构计算 12

3.1 主要规范 12

3.2 计算说明 12

3.3 成桥状态荷载工况 12

3.4 主桥内力与变形计算 13

3.4.1 自重作用下主梁产生的内力与挠度 13

3.4.2 二期恒载作用下的内力与变形计算 15

3.4.3 支座沉降引起的内力与变形计算 17

3.4.4 温度荷载引起的内力与变形 19

3.4.5 混凝土收缩徐变的影响 25

3.4.6 活载内力计算 30

3.5 荷载组合 36

3.5.1 作用的类型 36

3.5.2 作用的组合 36

3.6 施工阶段的内力分析 45

第4章 截面验算 49

4.1 使用阶段正截面抗弯验算 49

4.2 使用阶段斜截面抗剪验算 56

4.3 使用阶段正截面压应力验算 62

4.4 使用阶段斜截面主压应力验算 65

4.5 使用阶段抗扭验算 68

4.6 施工阶段法向压应力验算 73

4.7 正截面受拉区预应力钢筋拉应力验算 79

第5章 结论 83

参考文献 84

附图 85

致谢 88

第1章 绪论

1.1 大跨度预应力混凝土连续刚构桥发展概述

目前为止，国内外连续刚构桥几乎都采用悬臂施工的方法建成，而悬臂施工法的起源当追溯到上世纪50年代初，德国的工程师Finsterwald首创了用到挂篮的浇筑的施工方法，并且以此方法建成了首座—莱茵河的沃伦姆斯桥，由此开始，利用悬臂施工法建造连续刚构桥的技术日渐成熟和完善：不久之后在莱茵河上建成的又一座，其跨度达到了208米，修建于1976年的，将连续刚构桥的的跨度提高至240米，而美国也在1980年于上建成了主跨度达到240.8米的。值得一提的是，1979年，瑞士的Christian Menn教授发现，可以利用柔性双薄壁墩来减弱温度变化对桥梁的影响，而且能够除去梁式桥的负弯矩尖端，这对做出了很大贡献。而在1980年以来有代表性的有1986年建成的门道桥（跨度达260米）、1998年的斯道尔玛桥（跨度301米）和（跨度298米），以及目前最大跨的——（跨度186.3米）。

相对于国外，我国的的历史较短，但尽管起步较晚，却发展很快。在1965年第一次建成修建的T型刚构桥，跨径；三年后就建成了主跨有124米的；1971年于福建建成的，其主跨有144米，此外还有1981年的主跨158米的。这些桥梁虽为刚构桥，但为T型刚构，其，这种虽然可以避免温度的变化和使结构产生内力，但却不能很好的体现出的独特优势，而且对大型设备的需求比较高。经过十几年的发展之后，终于在1988年我国建成首座大跨连续刚构桥—洛溪大桥，其主跨有180米，自此桥开始，箱型连续刚构在我国大跨径桥梁中得到越来越广泛的应用，例如1993年、1996年、1997年主跨达到270米的等，连续刚构桥的跨度的不断推进，标志着我国连续刚构桥的应用技术日趋成熟。