摘 要

本文运用桥梁结构分析软件MIDAS Civil 2017,正结合所给施工图纸，认真地进行三维立体仿真有限元建模，对模型进行结构内力分析。分别从psc桥梁建模软件的几个方面进行了安全性验算，包括不同的荷载工况组合，钢筋混凝土的受拉区，受压区钢筋强度是否满足要求等方面进行分析。

本文对荆州某大跨度悬臂连续梁桥(75 130 75) m.分析其主桥上部结构(75 130 75=)280m在各种剪力、弯矩等多种荷载、工况，等相互进行复杂的组合下，查看桥梁截面应力、梁单元内力是否满足要求，验算结果是否准确。

研究成果表明；建模显示数据与图列全部合格，桥梁的正截面，斜截面，抗弯、抗剪、抗扭能力在构件得承载能力内，且具有比较好的安全性。

本文的特色，运用有限元解析软件MIDAS Civil 2017进行结构计算，能过立体直观的反应出结构内部应力变化状态。

关键词：连续梁桥；结构计算；有限元分析；安全验算；

ABSTRACT

this paper, using the bridge structure analysis software MIDAS Civil 2017, the three-dimensional simulation finite element modeling is carefully carried out in combination with the given construction drawings, and the structural internal force analysis is carried out on the model. The safety check calculations were carried out from several aspects of the PSC bridge modeling software, including the combination of different load conditions, the tension zone of reinforced concrete, and whether the strength of the stressed area of the compression zone meets the requirements.

In this paper, the main bridge upper structure of a large span cantilever continuous beam bridge (75 130 75) m in Jingzhou is subjected to various loads and working conditions in various shearing forces and bending moments. Under the complicated combination, check whether the bridge section stress and the beam unit internal force meet the requirements, and whether the verification result is accurate.

The research results show that the model shows that the data and the figure are all qualified. The positive section, oblique section, bending, shearing and torsion resistance of the bridge are within the bearing capacity of the component and have better safety.

The characteristics of this paper, using the finite element analysis software MIDAS Civil 2017 for structural calculations, can reflect the internal stress change state of the structure through stereoscopic and intuitive

keywords: Continuous beam bridge; structural calculation; finite element analysis; safety check；

目录

第一章 绪论 6

1.1论文的目的与意义 6

1.2桥梁的发展概况 6

1.2.1 我国古代桥梁发展史 6

1.2.2桥梁的基本分类和组成 6

1.2.4连续梁的施工方法 8

1.3 我的验算模型 8

1.4简要数据 8

第二章 工程概况 9

2.1工程详细数据 9

2.1.1设计计算依据 9

2.2 主要材料与参数 9

2.3桥面组成 9

2.3.1主桥简介 9

2.3.2 预应力筋的布置要求 10

2.4主要材料 12

2.5主桥部分 12

2.5.1主桥资料介绍 12

2.6引桥部分 12

2.6.1引桥部分介绍 12

第三章 工程结构应力验算 12

3.1 midas结构应力验算 12

3.1.1模型的建立 12

3.1.2施工阶段详述 13

3.1数据运算 13

3.2 内力图 13

3.3 荷载组合的作用 16

3.4 预应力筋的验算 19

3.4.1 预应力钢筋估算 19

3.4.2预应力钢筋的面积值得估算 20

第四章 PSC梁设计验算结果 20

4.2使用阶段正截面压应力验算 23

4.3 使用阶段正截面抗裂验算 24

4.4 使用阶段斜截面抗裂验算 28

4.5使用阶段斜截面正压应力验算 31

4.6 使用阶段正截面抗弯验算 33

4.7 使用阶段斜截面抗剪验算 35

第五章 桥面计算 38

5.1 桥面板内力计算 39

5.1.1单向板计算 39

5.1.2悬臂板内力计算 39

5.2 配筋的验算 39

5.2.1矩配筋计算 39

5.2.2 箱梁顶板正弯矩配筋计算 40

第六章 结论与展望 41

毕业设计总结 41

参考文献 42

致谢 43

第一章 绪论

1.1论文的目的与意义

近年来，我国实行改革开放政策的逐步落实，国家对路、桥建的需求也逐步增大，国家对它的经济投入与关注也逐步加深，体现了人们日益增长的交通需求，这样极大的促进了全国各地的经济发展。桥梁工程不但在工程上占据了工程造价的大部分，而且往往也是交通往来的重中之重，是保道路早日安全通车的关键之所在。

经过本次毕业设计，我系统的巩固本科期间的midas等相关道桥软件应用，让我可以回过头来，总结自己分析和处理实际难题的能力，做到理论联系实际，保证自己能熟练掌握桥梁工程方面的行业设计规范。熟悉桥梁建设的几个过程，提高自己cad，midas等软件的运用能力，能熟练的运用该类有限元分析软件，为应对自己日后工作岗位上的需求做准备。

1.2桥梁的发展概况

1.2.1 我国古代桥梁发展史

从19世纪。在漫长的岁月里，建桥的实践积累了丰富的经验，创造了多种形式。 但是今天使用的各种主要桥梁可以从远古时代找到相应的原始模型。 在近代三种最基本的桥梁类型中，通过模拟深沟和峡谷和攀爬藤蔓的自然生长而建造的竹索桥是悬索桥的衍生物，直到具有加强梁的悬索桥; 梁桥起源于跨度较小的单木桥起源于石拱桥，用于模仿石灰岩洞穴形成的“天然桥”。[1]

1.2.2桥梁的基本分类和组成

当道路路线遇到江河湖海、深沟山谷等严峻自然环境时，或是遇到其他线路（铁路或公路）等障碍时，为了道路既能顺利通畅的运行，又不破环当地的原始生态环境，这种需求就有了人工木制桥梁的诞生。

（1）桥梁的基本组成

上部结构：是支撑桥梁受力承重的主要结构，是桥梁支座以上，以桥孔为划分界限的上部结构的总称；当桥梁跨径越大时，桥梁上部所承受的荷载也就越多，其所对应的使桥梁上部结构构造越加复杂，施工难度也相应增加。 

下部结构;桥台桥墩、桥墩和基础组成。 

桥墩和桥台:桥墩和桥台在结构中主要起着支撑作用，负者将上部结构传来的恒载和车辆等活载再传至地基的构造物。我们常常能在其两端发现石制构造物，那便是桥台，而设置在桥梁中间部分的物体就叫桥墩。桥台不仅仅有上述功能，还能与道路相连接接，可以抵御路堤土侧压力，防止路堤失稳。

支座：简单来说就是支承上部结构构件的传力装置，当上部荷载很大时，有可能引起支座的沉降与变形，严重的可能会破坏支座结构。 

基本附属设施：它由伸缩缝、桥面系、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板和锥形护坡等组成，这些均是二期恒载的组成部分。

（2）桥梁的分类

1）梁式桥

对地基承载能力的要求也不高，但其常用跨径较小，当跨度较大时，这时就需要采用预应力混凝土结构来增加其跨径，然而梁式桥由于整体结构问题，跨径仍然不太。

1. 拱式桥

相较于梁式桥，拱式桥具有更加优秀的材料结构，它添加了拱圈（拱肋）

在竖向荷载作用下，桥台或桥墩将承受水平推力，并且拱圈（或拱肋）内的弯矩作用将会被这种水平推力所逐步抵消。因此，相对于梁式桥，拱式桥能有更多的支撑力来抵消竖向荷载，使得拱式桥的跨径更大，可以走更远的地方，外形也较美观，正常修建拱桥是非常经济合理的。但也是由于这一原因，导致其在修建时，施工工序更加繁琐复杂 。

1. 刚架桥

由于钢筋类材料的钢度大，承载能力强，使得，当桥梁的梁、板或立柱均结合在一起，形成钢构设计时，体系可以很好的承重，特别是随着预应力钢筋的兴起，以及悬臂浇筑，挂篮施工等方法提高了施工过程的安全性与稳定性，这样就加速了修建大跨度桥梁的施工进度，也能克服了要在江河或深谷等障碍中搭设支架的困难。

4）悬索桥

现代的悬索桥的自重轻，结构的刚度差，在车辆动荷载和风荷载作用下，桥有较大的变形和振动。

5）斜拉桥

塔、斜拉和主梁，这个结构组成了斜拉桥，常常用高强钢材制成的钢筋斜拉索将主梁多点吊起，这时高强度，低松弛钢筋就会将桥面的荷载传到主梁，再通过塔柱基础传到地基。这样的话，结构自重得到明显减轻，既节省了工程造价，又能大幅度的提高桥梁的跨径。

1. 组合体系桥梁

顾名思义，就是将以上五种桥梁体系相互组合，达到混合体系，达到既能减少工程造价，又能提高桥梁稳定性和跨越能力，

1.2.4连续梁的施工方法

1. 悬臂施工法；
2. 顶推法的施工；
3. 逐孔施工法；[12]

1.3 我的验算模型

经过我的不楔努力，我终于学会运用midas civil2017将桥梁模型，完美的再现出来，学会了如何去建立节点单元，对建立好的模型设置边界条件，施加约束，加入各种荷载与工况，运用分析运算命令实时的解析施工阶段各个过程，对施工阶段进行了详细的划分，并能够通过psc进行梁单元设计，最终推到出验算表格。

我综合性的考虑短期作用和长期作用，各种工况，包含一期恒载、施工荷载、预应力一次、预应力二次力、考虑每个节段的截面均进行正常使用极限状态和施工阶段极限状态情况下的验算。此外，还考虑收缩徐变次内力、非线性温差、活载、基础变位等作用，并按规范进行验算。正应力验算，和使用阶段的截面抗裂及抗压验算。求出最不利，荷载组合，桥梁模型所受最大弯矩与剪力。

1.4简要数据

混凝土:上部箱梁混凝采用C50,其技术参数。

C50混凝土 容重：26

弹性模量：3.55×

管道摩擦系数：

管道偏差系数：

人群荷载3

风荷载：根据规范，基本风速为25.6m/s,

主跨箱梁不均匀沉降：边支点：0.5cm，中支点：0.5cm

第二章 工程概况

2.1工程详细数据

2.1.1设计计算依据

1. ;
2. 

（3）

细节如下：

地震动峰值加速度0.05g.

桥面最大纵坡: 本桥:-2.94% 

设计洪水频率: 1/100年

结构设计安全等级:一级

通低航水位H1, 29.40cm

通高航水位H2，32.74cm

设计渠道底高程H:26.20cm

2.2 主要材料与参数

混凝土:上部箱梁混凝采用C50,其技术参数。

C50混凝土 容重：26

弹性模量：3.55×

管道摩擦系数：

管道偏差系数：

人群荷载3

2.3桥面组成

2.3.1主桥简介

桥面宽度:50（护栏） 400（非机动车道） 350X2(双车道） 50（中央分隔带） 350X2 400 50=2450cm。纵面位于2.937%的上坡直线段及2.937%的下坡直线段上，

下面附带桥断面图及其数据

图2.1 桥面剖面图及其数据

连续梁桥的可取之处在于它的线条流畅、造型轻巧、平整，可以。和相同型号的简支梁相比可降低梁高，增加桥下净空，节省工程数量，并改善景观；使行车安全，平稳，减少后期的维修养护工作；

2.3.2 预应力筋的布置要求

根据设计图纸上的数据取用的

实际图纸数据按下图中数据输入

图4.2 预应力钢筋桥段面布置图

偏心距e=0.4x（除零号块外最大节段的混凝土重量）=0.585吨

对预应力钢束的定义如下，图纸材料为strand1860钢绞线。

图4.3 预应力钢束布置数量图

2.4主要材料

主梁材料采用《桥通规》GB/T5224-2003标准的strand1860级高强度低松驰钢筋,其抗拉强度标准值fpk=1860MPa,而且钢束管道采用100mm波纹管。

2.5主桥部分

2.5.1主桥资料介绍

主桥位于直线上;纵面位于2.937%的上坡直线段及2.937%的下坡直线段上。

本桥除桥台处采用80型伸缩缝外,引桥采用160型伸缩缝,主桥采用240型伸缩缝，主桥桩基持力层为卵石层,引桥持力层为圈砾层。

2.6引桥部分

2.6.1引桥部分介绍

桥面宽度: 2x(0.5m (防撞墙) 11.5m(车行道) 0.25m (半个中分隔带) ) =24.5m。

引桥部分桥面铺装衔接主桥，主要是主桥的延续，对于通过主桥的车辆和人群起着延续作用，是很好的辅助，其中引桥纵面位于2.937%的上坡直线段及2.937%的下坡直线段上。

第三章 工程结构应力验算

3.1 midas结构应力验算

3.1.1模型的建立

第一阶段经行midas建模之前，先要运用Cad进行图纸的详细划分并标注好线段的长度，以方便进行建模后额模型对比，检查阶段.在模型建好后，可以将midas文件导出，与自己所画的详细图纸重合比较，在做好准备阶段后，自己去寻找图纸上剖面图上，顶板，腹板，底板的变化段，并注意下，准备建立节点与单元。

第二阶段阶段的准备便是导入截面，输入变截面，生成模型，然后在模型中插入预应力钢筋，之后对软件上的三位模型，添加边界条件（约束）对模型施加荷载，考虑多种荷载的影响。

第三阶段 施工阶段，要对自己所建模型进行施工分析，考虑各种瞬时以及临时工况对模型的影响，涉及到的有支座不均匀沉降，对模型施加荷载，下面有整体结构模型。

图3.1 全桥立体模型图

3.1.2施工阶段详述

（1）施加一期恒载（自重），由于我们已经把此材料定义好了，所以直接载midas上施加一期恒载，软件会自动计算，生成数值。

施加二期恒载，（包含桥面铺装等附属设施，和桥面铺装等）。

二期计算如下：=(0.1×19×26 0.08×17×22) 0.301×2×25

=94.37(KN/m)