摘 要

毕业设计是关于神定河上的预应力混凝土连续刚构桥上部结构的设计。预应力混

凝土连续刚构桥，墩梁为固结且无支座，利于悬臂施工，省去大型支座养护及其维修费用。其伸缩缝比较少，改善了其行车条件，行车平顺。而且它造型简洁美观，抗震能力强，在大跨度的桥梁中具有较强的竞争力。随着预应力技术的发展和不断完善，尤其是悬臂施工等先进施工方法的使预应力混凝土连续刚构桥应用的范围更加广泛了。

本设计桥梁主桥跨径为66.5 3*121 66.5，主梁截面为单箱单室，桥面宽15m，双向三车道，主梁采用悬臂挂篮法施工。设计主要内容包括以下几点。

首先，根据现行的公路桥涵等相应规范，以及其地质条件进行方案比选，从斜拉桥，悬索桥，预应力混凝土连续刚构桥，三者中进行方案比选。最后选择适合的桥型。

然后，参考相关的规范和相关设计经验，确定主梁主要构造及细部尺寸。考虑到抗弯刚度的要求，及结构成桥阶段体系的转变，设计采用箱型梁。主梁高度采用近似于主梁纵向弯矩变化曲线的一点八次抛物线。

最后，采用Midas进行建模分析，将其单元块进行划分，进行建模，在Midas中模拟施工阶段，以及相应的移动荷载，对桥梁的弯矩以及内力进行分析，对桥梁的结构承载力进行验算。

这次的毕业设计必将对我以后的工作有巨大的帮助。

关键词：预应力混凝土；连续刚构桥；悬臂浇筑；内力

Abstract

In the graduation design，the mian work is the design of superstructure of prestressed concrete continuous rigid bridge of ShenDing river. The bear and beam of prestressed concrete continuous rigid bridge is consolidated. It is good for construction, it saves the fees of protecting huge pedestal, and it has few expansion joint, so it is good for driving. At the same time, it has very simple, and has good ability of resisting earthquake. It has more competence when it is compared with other kinds of bridges. With the development of technology of prestress, especially the technology of cantilever construction has developed very well, which makes the use of prestressed concrete continuous rigid bridge more widely. The span of ShenDing river is 66.5m 121*3m 66.5m.

The section of main beam is signal cell box, the width of bridge is 30m, two-way three –lane, the main beam is constructed by technology of cantilever construction. There are several works in this design

First ,according to current code of bridge and condition of geology, it is important to compare three programs to find a best one. From prestressed concrete continuous rigid bridge, cable-stayed bridge, suspension bridge the best one will be choosed.

Then，by considering the urge of bending stiffness, the best one is box beam.

Last, it is important to use Midas to make model , and analyze the moment and force .

This work will must be good for the work of late.

Keywords: prestressed concrete; continuous rigid bridge; cantilever construction; internal force

目 录

第1章 绪论 1

1.1连续刚构桥发展概况 1

1.1.1预应力混凝土的原理与应用 1

1.1.2连续刚构桥的发展与应用 2

1.2连续刚构桥施工关键技术 3

1.2.1连续刚构桥施工过程模拟分析 3

1.2.2连续刚构桥施工难点 3

1.3本文主要研究内容 4

第2章 基本设计情况说明 5

2.1地形地貌以及气象水文条件 5

2.1.1桥位地貌 5

2.1.2工程地质 5

2.1.3气象和水文 5

2.2设计依据 5

2.3主要材料 6

2.3.1上部结构材料 6

2.3.2下部结构材料 6

2.4设计规范 6

第3章 桥型方案比选 7

3.1方案比选的意义及要求 7

3.2备选方案 7

3.3比选方案1双塔三跨式斜拉桥120m 260m 120m 7

3.3.1主体布置 7

3.3.2主梁上部构造 7

3.3.3桥塔尺寸拟定 8

3.3.4施工方案拟定 9

3.3.5受力特征 9

3.4比选方案2跨径组合为66.5m 121*3m 66.5m的连续刚构桥 9

3.4.1主体布置 9

3.4.2主梁上部构造 9

3.4.3下部构造 10

3.4.4施工方案拟定 10

3.4.5受力特征 10

3.5方案比选 10

第4章 预应力混凝土连续刚构桥构造设计 12

4.1总体设计 12

4.2主梁的线型与梁截面尺寸的设计 12

4.2.1主梁线型 12

4.2.2连续刚构的截面设计 12

4.3主梁预应力筋的设置 13

4.4墩与桩基础的设置 14

第5章 内力计算 16

5.1恒载内力计算 16

5.1.1毛截面几何特性 16

5.1.2恒载内力计算 21

5.2活载内力计算 26

5.3内力组合 32

第6章 预应力钢束配置 38

6.1预应力钢束估算 38

6.1.1计算原理 38

6.2 预应力钢束的估计 40

6.3 预应力损失计算 43

6.3.1管道摩阻损失σl1 43

6.3.2张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失值σ_L2 44

6.3.3 混凝土弹性压缩引起的应力损失σl4 44

6.3.4 钢筋松弛损失σl5 45

6.3.5 由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失σl6 45

6.4 有效预应力计算 46

第7章承载能力验算 50

7.1内力组合及计算原理 50

7.1.1承载能力极限状态基本组合 50

7.1.2 正截面承载能力极限状态验算 50

7.1.3 正截面正常使用极限状态应力验算理论 51

7.2 正截面抗弯承载能力极限验算 52

7.3正截面应力验算 61

7.4挠度验算 66

第8章 结论与展望 68

参考文献 69

致谢 70

第1章 绪论

1.1连续刚构桥发展概况

1.1.1预应力混凝土的原理与应用

预应力混凝土是一种采用了预应力筋的结构，它与普通的混凝土有所区别。因为其中的钢筋是预应力筋，也就意味着其中的钢筋是需要张拉的。在使用之前，预应力混凝土内部除了结构自重等引起的内力外，还有预应力引起的内力。预应力混凝中，钢筋与混凝土能够协同作用，基于三点：（1）钢筋与混凝土在温度变化下其伸缩的长度相似；（2）混凝土与钢筋之间具有较好的粘结能力，可以保证其共同工作；（3）混凝土对钢筋具有保护作用，可以延缓其产生锈蚀的时间。基于以上三点他们可以在一起较好的共同工作。

与普通的混凝土相比，预应力混凝土结构有明显的不同，这也是它的优势。在预应力技术产生以前，所有的桥都是混凝土结构。但是这会产生一种明显的缺陷，即由于没有预应力，在自重以及其他荷载的作用下，桥梁会产生向下的较大挠度。这会导致桥梁过早的产生裂缝，对于桥梁的正常使用阶段是非常的不利的。

预应力混凝土减少了钢筋的用量，并且延缓了混凝土的裂缝发展。预应力混凝土的预应力减小或者抵消了自重等荷载引起的结构下部的拉应力，从而将结构的拉应力控制在了一个较小的范围之内。因此我们可以看到的是，预应力混凝土很好的解决了混凝土的抗拉强度低且易开裂的问题，充分的利用了高强钢筋抗拉能力。而且预应力混凝土对于纵向抗剪能力也有所提高，这就延缓了斜裂缝的开展，提高了其抗剪承载能力。预应力混凝土结构还改善了卸载后的恢复能力，在荷载撤去之后，由于钢筋之中存在预应力，裂缝会完全闭合。然后预应力混凝土使得钢筋的高强度得到了充分的利用，减轻了结构的自重，在普通的钢筋中混凝土结构中，高轻度钢筋被利用的部分很少。最后预应力混凝土具有较高的耐疲劳强度，预应力作用可以减少钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构中的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳所控制的。

预应力混凝土根据施工的工艺可以大致划分为两种：第一种是先张法；第二种是后张法。先张法是在混凝土灌注之前，对钢筋进行张拉，然后灌注混凝土，待混凝土达到一定的强度之后，放松两端张拉的钢筋，其优点是不需要耗费锚具。第二种是后张法，先灌注混凝土，并且在混凝土内部预留孔道，在混凝土达到一定的强度之后再进行锚固张拉，后张拉法预应力损失较小，也是现在较常采用的张拉方法，但是它比较耗费锚具。