摘 要

本次设计通过桥梁电算软件Midas来建立一座连续刚构桥。桥全长340米。孔跨布置为90 160 90m。预应力连续刚构桥是近些年来比较热门的桥梁，与梁桥的其他形式相比具有很多优点。连续刚构桥由于桥墩固结，所以刚度大，变形小。又因为伸缩缝较少，一般只在桥边跨设置一个，即使车速较快，仍然行车较平稳，没有跳车现象。和连续梁桥相比，其沿桥跨方向的位移较小。利用结构力学知识，得到连续刚构桥的弯矩图可以发现，它与同等跨度的简支梁相比，，跨中正弯矩比较小，但支点处产生较大的负弯矩。刚度越大，分配到的弯矩就越大，因此需要在支点处使用较大截面，而跨中截面设置的截面可以小一些。可以选择变高度梁，按抛物线变化，使造价经济，承载能力合理。

通过Midas 2015按高速公路要求，建立单幅桥面宽13.25m，按单梁设计。2.0%的桥面横坡；不考虑纵坡。桥轴线设置为直线，荷载标准为公路I级，无人群荷载。全桥共147个单元，本桥采用悬臂灌注法施工，共24个施工阶段（包括运营阶段）。在设计的过程中使用其他的计算和绘图软件辅助设计，如Auto CAD.

关键词：预应力混凝土连续刚构桥；MIDAS2015; 悬臂灌注施工

Abstract

The design create a continuous rigid frame bridge by Midas Computing software. Bridge length is 340 meters. Span Arrangement is 90 160 90m. Prestressed continuous rigid frame bridge is more popular in recent years, bridges, and other forms of girder bridges in comparison has many advantages. Because continuous rigid frame bridge piers consolidation, it has large rigidity and small deformation. Because of fewer joints, it usually has a joint in a set,.even if the speed faster, people still drive more stable with no jumping phenomenon. Copared to continuous beam bridge , its displacement direction along the bridge span is small. Knowledge of structural mechanics to give continuous rigid frame bridge bending moment diagram can be found, it is compared with the same span simply supported beam cross, Chiang moment is relatively small, but at the fulcrum have a greater negative moment. The greater the stiffness, the greater the allocation to the moment, therefore it requires the use of larger cross-section at the fulcrum, and the cross-section in the middle section can be set smaller. Select the height of the beam can be changed, according to parabola, so that it has the economic cost and reasonable capacity.

Midas 2015 Press with highway requirements, the establishment of single-wide bridge 13.25m as a single beam design. The bridge has linear axis with the road I load standard level and no crowd load. The bridge has 147 unit, this bridge is built by cantilever perfusion construction. it has total of 24 construction phase (including the operational phase). Other calculations and drawing software in the design is used, such as Auto CAD.

Key Words：Continuous rigid frame；; cantilever perfusion construction.；

Midas 2015

目录

第1章 绪论 1

1.1桥型方案比选 1

1.1.1连续刚构桥 1

1.1.2拱桥 1

1.1.3斜拉桥 1

1.1.4悬索桥 2

1.2连续刚构桥的起源简介 2

1.2.1起源及国外发展 2

1.2.2国内著名桥梁 2

1.2.3连续刚构桥的结构特点 2

1.2.4连续刚构桥的发展趋势 3

第2章 桥跨总体布置及结构尺寸 4

2.1桥跨结构图式及尺寸拟定 4

2.1.2结构图式 4

2.1.3主要尺寸拟定 5

2.2主梁分段与施工阶段的划分 6

2.2.1分段原则 6

2.2.2具体分段 6

2.2.3各分段点箱梁高度及底板厚度的计算 7

2.2.4施工阶段的划分 8

第3章 荷载内力计算 10

3.1恒载内力计算 10

3.1.1计算方法 10

3.12计算结果 10

3.2活载内力计算 13

3.3基础不均匀沉降的内力计算 17

3.3.1设计方法 17

3.3.2计算结果 17

3.4温度变化内力计算 20

3.4.1温度对连续梁结构的影响 20

3.4.2温度应力的构成 20

3.4.3计算结果 20

3.5内力组合 21

第4章 预应力钢束设计 24

4.1预应力钢束的估算 24

4.1.1计算原理 24

4.1.2预应力钢束估算 26

4.2纵向预应力钢束的布置 28

4.2.1纵向预应力钢束受力特点 28

4.2.2纵向预应力钢束布置原则 29

4.2.3本桥纵向预应力钢束布置 29

4.3竖向和横向预应力钢筋的设置原则 30

4.4预应力损失及有效预应力的计算 30

4.4.1 预应力束与管道之间摩擦引起的预应力损失 30

4.4.2锚具变形、钢束回缩和接缝压缩引起的应力损失 31

4.4.3混凝土弹性压缩引起的应力损失 32

4.4.4钢束松弛引起的应力损失 34

4.4.5混凝土收缩和徐变引起的应力损失 35

4.4.6有效预应力计算 36

第5章 次内力计算 38

5.1徐变次内力计算 38

5.1.1混凝土徐变理论 38

5.1.2本设计采用的徐变理论概述 38

5.1.3徐变变形对结构内力的影响 39

5.1.4先期恒载徐变次内力计算方法 39

5.1.5先期恒载徐变次内力计算结果 39

5.2温度次内力计算 40

5.2.1计算方法 40

5.3基础不均匀沉降次内力计算 42

5.4预应力次内力计算 43

5.4.1先期预应力徐变次内力 43

5.4.2后期合拢预应力弹性次内力 45

第6章 截面验算 47

6.1内力组合 47

6.2承载力能力验算 51

6.2.1正截面抗弯承载能力验算 51

6.2.2斜截面抗剪承载力验算 53

6.2.3斜截面抗弯承载力验算 53

6.3抗裂性验算 53

6.3.1正截面抗裂性验算 53

6.3.2斜截面抗裂性验算 55

6.4持久状况预应力混凝土构件应力验算 58

6.4.1混凝土正截面压应力及钢筋拉应力验算 58

6.5施工阶段混凝土压应力及拉应力验算 64

6.6挠度验算 68

第7章 主要工程数量计算 70

结论 71

致谢 72

参考文献 73

第1章 绪论

人生不止眼前的苟且，还有诗与远方。对这次毕业设计，我们需要端正我们的心态，它不仅仅只是一次考核，并且是一次整合专业知识和提升专业素养的机会。通过这次毕业设计，将前三年学过的专业知识，进行串联，进行一次整理，可以加深对本专业的认识，可以对桥梁的设计及施工有更深入的了解。这样才可以了解自己需要哪些专业技能，发现自己还有哪些不足，才能找得准方向。因为要想走的更远，第一条就是要找准方向。我们工程人需要一丝不苟的工作态度，需要对专业知识有着深入的认识，对一个工程的流程有着整体的把握。总之，毕业设计是我们大学生涯中浓重淡彩的一笔，需要我们认真对待。

1.1桥型方案比选

根据当地地形，可考虑连续刚构桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥。从安全状况、经济造价、功能方面、美观等条件来进行选择。

桥型选择原则：（1）.适用性（2）.舒适与安全性（3）.经济性（4）.先进性（5）.美观

1.1.1连续刚构桥

连续刚构桥的特点：1）混凝土可就地取材，造价少；2）结构满足各种形状的要求；3）耐久性好，运行后维修费低；4）墩梁固结，刚度大；5）可预制，工厂化生产；6）自重大，对其跨越能力产生不利影响；7）利用高强轻质材料，减少自重影响；8）预应力方便悬臂施工。

1.1.2拱桥

拱桥在竖向荷载下，根部会产生水平反力。水平反力使拱的弯矩减少。合理的设计，拱基本承受压力，弯矩、剪力相比极小，所以拱的承载比梁要大。拱一般主要承压，材料主要是抗压性能好，抗拉性能差的圬工材料。拱桥对石材要求严格，但目前很少开采，价格较贵。由于拱桥对地基要求较高，而周家湖位置为软土地基，这种桥型不适合。

1.1.3斜拉桥

斜拉桥主要依靠抗拉的斜拉索和抗压的桥塔来承载，其桥型在众多桥梁中较为美观，并且使用材料较少，施工便捷。对于通航等要求，其线型能够满足。但在实际中，斜拉桥跨度不大，所以不考虑。

1.1.4悬索桥

悬索桥使用高强钢丝，使其自重较小，因此可以在较低造价建成特大跨度。并且材料利于运输。但因其刚度较小，在活荷载作用下，位移挠度大，故不考虑。

1.2连续刚构桥的起源简介

1.2.1起源及国外发展

刚构桥是什么呢？在过去，施工一般使用满堂支架法，对中小跨径尚能满足，但当环境恶劣跨度大的桥梁便不再适宜。德国建成Worms桥，开启了悬臂施工的大门，解决了世界性难题。之后的发展过程中又有了新的突破，Bendorf桥，使用墩梁固结体系，打开了刚构桥的大门。日本也在后十几年的时间里修建了许多著名的T型刚构大桥。进入80年代，世界各国都修建了多座连续刚构桥。世界闻名的有Raft Sundet桥，该桥有个主要优点：利用轻质高强混凝土；使截面非常轻型。类似的桥梁Schot twien桥、228.6m的 Houst运河桥、英国的Orwe 11桥、挪威的301m主跨的Stolmasundet大桥等。

1.2.2国内著名桥梁

1997年建成的虎门大桥辅航运桥，建成时为该桥型跨径世界之最。2006年09月25日，重庆长江大桥复线桥建成，成为世界上最大的连续刚构桥，主跨为330米，并且其经济性指标，与环境的和谐统一基本达到最佳。与本次设计类似跨径的桥梁有三门峡黄河大桥，跨径为100m 4×160m 105m，边主跨比为0.656，单箱室，根部梁高为8m，跨中梁高为3m，边跨采用落地支架法。福建平谭大桥，跨径90m 3×160m 90m，为悬拼施工。本次设计形式参数参照三门峡黄河大桥。

1.2.3连续刚构桥的结构特点

连续刚构桥是一种梁与刚架相组合的组合体系。全桥的承弯构件主要是梁承担的。虽然墩梁固结，但是由于梁与刚度相差太大，墩提供受弯很少。