摘 要

本文为文莱高速隆界三跨连续刚构桥上部结构计算书，主要内容为上部结构的设计及验算。本文是利用Midas/Civil有限元软件计算分析，先建立模型然后再进行分析运算。本文的主要内容是完成桥跨布置、桥梁方案比选、结构尺寸拟定、施工阶段划分、荷载内力计算、预应力钢束配置、次内力计算、验算规范规定的相关验算内容，主要工程量的计算，最终完成连续刚构的上部结构计算，同时了解连续刚构的施工方法，连续刚构的结构特点，受力特点等等。

关键词：预应力混凝土连续刚构桥；Midas/Civil有限元分析软件；悬臂施工法

Abstract

This is the Brunei high-speed lung boundary three span continuous rigid frame bridge upper structure calculation, the main content for the upper structure design and calculation. In this paper, we use Midas/Civil finite element software to calculate and analyze, and then build the model and then analyze operation.. The main content of this paper is the related checking contents of completion of the bridge span layout,The selection of concept design， the size and structure of the draft and construction stage division, load internal force calculation, prestressed steel beam configuration, internal force calculation, checking the specification, main engineering quantity calculation, the final completion of the upper structure of continuous rigid frame structure of the calculation, and understand the construction method of the continuous rigid frame., understand the structural characteristics of continuous rigid structure, the characteristics of the force.and so on.

Key word：Pre-stressed Concrete Continuous Rigid Frame Bridge; Midas Civil ；Finite Element Analysis Software; Cantilever Construction Method

目 录

第1章 绪论 1

1.1连续刚构桥概述 1

1.2毕业设计的目的和意义 2

第二章 设计基础资料及设计说明 3

2.1设计基础资料 3

2.1.1地形地貌 3

2.1.2气象 3

2.1.3水文 3

2.1.4水文地质条件 3

2.1.5工程地质条件 4

2.2设计说明 5

2.2.1 设计依据 5

2.2.2 技术标准 5

第三章 桥梁的方案设计 7

3.1 桥型设计方案比选 7

3.1.1 方案一：等截面连续梁桥 7

3.1.2 方案二：连续刚构桥 8

3.1.3 方案三：斜腿刚构桥 8

3.1.4 方案比选 9

3.2 主要材料 10

3.2.1 混凝土 10

3.2.2 钢材 10

3.2.3 纵向预应力管道 11

3.2.4 伸缩缝 11

3.2.5支座 11

3.3 施工工艺 11

3.3.1主桥上部结构施工方案 11

3.3.2下部结构施工方案 12

3.3.3预应力管道安装 12

3.3.4混凝土浇筑及振捣措施 12

3.3.5 预应力张拉 12

3.3.6 孔道灌浆 13

3.4 桥跨总体布置 13

3.4.1 桥孔分跨 13

3.4.2 施工方法的选择 14

3.4.3 全桥施工阶段的划分 14

3.4.4 Midas 中单元的划分 14

3.5 结构尺寸的拟定 14

3.5.1 梁高 16

3.5.2 细部尺寸 16

3.6 配筋的拟定 17

第四章 Midas/civil建模 18

4.1建模过程 18

4.1.1 设定操作环境 18

4.1.2 定义材料 18

4.1.3 建立节点 19

4.1.4 单元的建立 20

4.1.5定义截面 21

4.1.6 定义变截面 21

4.1.7定义变截面组 22

4.1.8定义结构组 22

4.1.9定义时间依存材料特性 23

4.1.10定义边界条件以及边界组 24

4.1.11定义荷载组、钢束组 25

4.1.12建立静力荷载工况 26

4.1.13移动荷载工况的定义 26

4.1.14定义预应力钢束特性及张拉预应力钢筋 28

4.1.15 施工阶段定义与分析 29

4.2 Midas分析过程 30

4.2.1 生成荷载组合 30

4.2.2 模型结果内力图 31

4.2.3进行PSC设计 35

第五章 荷载内力计算 37

5.1 各分段点箱梁高度及底板厚度的计算 37

5.2 恒载内力计算 38

5.3 活载内力计算 42

5.4 支座位移引起的内力 47

5.5 温度变化引起的内力 51

5.6 荷载内力组合 56

第六章 预应力钢束设计 58

6.1 预应力钢束的估算 58

6.1.1 计算原理 58

6.1.2 预应力钢束估算 61

6.2纵向预应力钢束的布置 63

6.2.1纵向预应力钢束的受力特点 63

6.2.2纵向预应力钢束的布置原则 63

6.2.3 本桥纵向预应力钢束布置 63

6.3 预应力钢束应力损失 64

6.3.1 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦引起的应力损失 64

6.3.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 65

6.3.3 混凝土的弹性压缩引起的应力损失 65

6.3.4 钢筋松弛引起的应力损失 66

6.3.5 混凝土收缩徐变引起的应力损失 66

6.3.6 有效预应力的计算 68

第七章 次内力计算 69

7.1 徐变次内力计算 69

7.1.1 混凝土徐变理论 69

7.1.2 本设计采用的徐变理论概述 70

7.1.3 徐变变形对结构内力的影响 70

7.1.4 先期恒载徐变次内力计算方法 71

7.1.5 先期恒载徐变次内力计算结果 71

7.2 温度次内力计算 72

7.2.1 计算方法 72

7.3 支座不均匀沉降次内力计算 74

7.4 预应力次内力计算 74

第八章 截面验算 76

8.1 内力组合 76

8.2 承载能力验算 80

8.2.1验算正截面抗弯承载能力 80

8.2.2 斜截面抗剪承载能力验算 85

8.2.3 斜截面抗弯承载能力验算 85

8.3 抗裂性验算 85

8.3.1 正截面抗裂性验算 85

8.3.2 斜截面抗裂性验算 88

8.4 持久状况预应力混凝土构件压应力验算 91

8.4.1 混凝土正截面压应力及钢筋拉应力验算 91

8.5 施工阶段混凝土构件压应力及拉应力验算 100

8.6 挠度验算 105

总结与讨论 107

一、毕业设计总结 107

二、毕业设计讨论 107

预应力钢束的平弯与竖弯 107

三项预应力体系 107

参考文献 108

致谢 109

第1章 绪论

1.1连续刚构桥概述

预应力混凝土连续刚构桥即是指墩梁固结的连续梁桥，它是连续梁桥与T形刚构桥的一种组合体系。连续刚构桥结构的受力特点为：整个梁体连续，梁、墩、基础三者固结使结构成为一个整体共同承受外力作用。在结构的自重作用下，连续刚构桥与连续梁桥的跨中的正弯矩、跨中挠度、支点截面负弯矩大体一致；其次，由于墩梁固结一起承受荷载，在车辆荷载等活载作用下，连续刚构桥在跨中产生的正弯矩要比连续梁在跨中引起的正弯矩要小，因而可以减小跨中截面的梁高，从而使结构自重大大降低。因此，连续刚构桥的主跨径理论上比连续梁桥设计大。它常用于大跨度、高桥墩的结构中，因为大跨度、高桥墩的结构中桥墩的纵向刚度很小，在竖向荷载作用下，这种结构基本上可以看作一种无推力的结构。连续刚构桥的受力特点：在荷载作用下，支点截面出现负弯矩，跨中正弯矩减小，桥墩受水平推力且承受弯矩。连续刚构桥属于超静定结构，由于混凝土收缩徐变作用，当结构产生温度变化，墩台的不均匀沉降和预应力时会使结构产生附加内力，在进行施工时由于体系转化同样会对结构产生附加内力。

连续刚构桥主跨跨径的确定根据跨越的地质情况可以分为跨江河和跨峡谷。通过江河的特征、通航等级和水文计算等可以确定跨江河的连续刚构桥的主跨跨径。通常来讲，如果江河通航的等级为II～III 级，桥梁的主跨跨径一般为120m至150m 之间；由于比较大的江河对于通航等级的要求比较高，因此其主跨跨径一般应选择在200m以上。对于大部分的连续刚构桥，其横断面一般为箱形截面，以增大结构的结构刚度和整体性，同时它具有很强的抗扭能力。在拟定桥梁箱梁断面尺寸时，必须充分考虑连续刚构的受力特点，当其受力比较复杂时，应当加强合理的结构和构造设计来保证桥梁的质量，比如适当的增大箱梁截面梁高、增大桥墩支点附近截面的底板和腹板的厚度，合理的配置预应力钢束和适当增加截面普通钢筋的设置等一系列方法，来确保箱梁的结构构造与结构的实际受力情况大体一致。