摘 要

本次毕业设计选题为《观音塘大桥左幅主桥(80m 150m 80m 预应力混凝土连续刚构桥)结构设计》。遵循设计任务书相关要求，结合所学专业知识与专业技能，严格遵守现行道路桥梁设计规范，对总跨为310m的预应力混凝土连续刚构桥进行上、下部结构设计、结构验算，并完成施工图设计。

本次设计依据当地地形与经济技术条件，结合所学专业知识与专业技能，确定本次毕业设计桥梁的桥型，并通过比选确定本次设计桥型为预应力混凝土连续刚构桥。本次设计桥梁梁体截面采用单箱单室截面，按照悬臂施工法进行桥体施工。设计桥梁跨度为（80 150 80）m，主桥全长310米，桥宽16.5米，采用Ⅰ级公路标准，设置双向两车道，梁体取用预应力混凝土，进行后张法施工。结构设计具体步骤如下：1、桥型方案比选；2、上、下部结构尺寸的拟定3、学习并掌握Midas Civil 软件的使用方法3、使用midas软件进行有限元模型的建立4、对有限元模型进行结构分析5、对有限元模型进行桥梁内力分析、施工阶段分析以及梁体截面验算。本设计下部结构采取手算，图纸由 Auto CAD 绘制，Word 编档、排版论文。

通过分析验算的结果，本设计方案合理、方法正确、内力分布正常，满足毕业设计任务要求。

关键词：连续刚构桥 预应力损失 有限元分析 施工控制 预应力混凝土 悬臂施工 箱梁 内力验算

Abstract

The graduation project topic is "guanyitang bridge left main bridge (80m 150m 80m prestressed concrete continuous rigid frame bridge) structural design". In accordance with the relevant requirements of the design task book, in combination with the professional knowledge and skills learned, and in strict compliance with the current road and bridge design specifications, the upper and lower structures of the prestressed concrete continuous rigid frame bridge with a total span of 310m were designed and checked, and the construction drawing design was completed.

The design is based on the local terrain and economic and technical conditions, combined with the professional knowledge and skills learned, to determine the bridge type of the graduation design bridge, and through comparison and selection to determine that the design bridge type is prestressed concrete continuous rigid frame bridge. In this design, the bridge beam body section adopts single box and single chamber section, and the bridge body construction is carried out according to the cantilever construction method. Design of bridge span (80 150 80) m and main span length of 310 meters, 16.5 meters wide bridge, using Ⅰ grade highway standard, set up the two-way two-lane, taking prestressed concrete beam body, zhang method after construction. The concrete steps of structural design are as follows: 1. 3. Use Midas software to build the finite element model; 4. Conduct structural analysis of the finite element model; 5. The substructure of the design is calculated by hand, the drawings are drawn by Auto CAD, Word files, typesetting papers.

Through the analysis of the results, the design scheme is reasonable, the method is correct, the distribution of internal force is normal, to meet the requirements of the graduation project task.

Key words: Continuous rigid frame bridge Loss of prestress Finite element analysis Construction control Prestressed concrete Cantilever construction Box girder The internal force calculation

目 录

第 1 章 绪论 7

1.1 设计的目的及意义，题目背景及研究意义： 7

1.2 国内外相关研究情况： 7

1.2.1 国内基础设施建设研究情况 7

1.2.2 国外基础设施建设研究情况 9

第 2 章 设计资料 11

2.1 工程概况 11

2.1.1 工程介绍 11

2.1.2 地质构造 11

2.1.3 水文条件 11

2.2 设计资料及基本数据 11

2.2.1 设计标准参数 11

2.2.2 材料设计参数 11

第 3 章 桥跨总体布置及细部尺寸拟定 13

3.1 设计方案比选 13

3.1.1 预应力混凝土连续刚构桥 13

3.1.2 预应力混凝土梁桥 13

3.1.3 上承式拱形桥 14

3.1.4 方案比选 14

3.2 桥型布置 15

3.3 桥梁结构尺寸拟定 15

3.3.1 上部结构尺寸拟定 15

3.3.2 下部结构尺寸拟定 17

第 4 章 有限元模型的构建 18

4.1 材料及截面定义 18

4.1.1 材料的定义 18

4.1.2 截面的定义 19

4.1.3 变截面定义 21

4.1.4 时间依存材料定义 22

4.2 节点及单元建模 24

4.3 依存材料特性定义 25

4.4 边界组、荷载组及结构组定义 26

4.4.1 结构组定义 26

4.4.2 边界组定义 27

4.4.3 荷载组定义 28

4.5 定义施工阶段 29

4.6 荷载工况定义及荷载输入 30

4.6.1 荷载工况定义 30

4.6.2 静力荷载的输入 31

4.6.3 预应力荷载及预应力钢束输入 32

4.6.4 系统温度荷载输入 35

4.7 移动荷载定义 36

4.8 定义支座沉降参数 38

4.9 定义荷载组合 39

4.10 PSC设计 40

第 5 章 施工方案 42

5.1 下部结构施工 42

5.2 上部结构施工 42

第 6 章 桥梁内力计算 46

6.1 恒载内力计算 46

6.2 活载内力计算 49

6.3 双薄壁墩内力计算 52

6.3.1 内力计算 53

6.3.2 主墩配筋设计 54

6.3.3 主墩截面复核 56

第 7 章 预应力钢筋设计及预应力损失估算 59

7.1 预应力钢筋设计 59

7.1.1 估算预应力钢筋数量 59

7.1.2 预应力钢筋估算结果 59

7.2 布置预应力钢筋 60

7.3 计算预应力损失 62

7.3.1 预应力筋与管道壁摩擦造成的应力损失（） 62

7.3.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失（） 62

7.3.3 混凝土弹性压缩应力损失（） 62

7.3.4 钢筋松弛应力损失（） 63

7.3.5 混凝土收缩和徐变应力损失（） 63

7.4 预应力损失midas电算结果 64

第 8 章 次内力分析 66

8.1 温度次内力计算 66

8.2 预应力次内力计算 70

8.3 收缩徐变次内力计算 72

第 9 章 主梁截面验算 78

9.1 控制截面的选择 78

9.2 持久状况承载能力极限状态验算 78

9.2.1 正截面抗弯承载能力验算 78

9.2.2 斜截面抗剪承载能力验算 80

9.3 持久状况应力计算 81

9.3.1 midas正截面压应力电算 81

9.3.2 midas斜截面主压应力电算 82

9.3.3 受拉区预应力钢筋拉应力midas电算 83

9.4 短暂状况的构件应力 85

9.4.1 法向压应力验算（施工阶段） 85

9.5 持久状况正常使用极限状态 87

9.5.1 构件抗裂性验算 87

9.5.2 斜截面抗裂性 90

第 10 章 行车道板计算 92

10.1 桥面行车道板设计 92

10.2 中跨单向板的内力计算 92

10.2.1 单向板恒载内力计算 92

10.2.2 单向板活载内力计算 93

10.2.3 单向板内力组合计算 96

10.3 中跨悬臂板内力计算 96

10.3.1 悬臂板恒载内力计算 96

10.3.2 悬臂板活载内力计算 97

10.3.3 悬臂板内力组合计算 98

第 11 章 梁端锚固区局部承压验算 99

11.1.1 后张预应力混凝土构件锚下局部承压计算 99

11.1.2 局部受压区尺寸要求 99

11.1.3 局部抗压承载力计算 100

参考文献 101

致谢 102

第 1 章 绪论

1. 设计的目的及意义，题目背景及研究意义：

本科毕业设计是本科土木工程专业教学中必不可少的环节，毕业设计不仅可以让学生巩固所学的专业知识、专业技能，更能够培养学生坚忍不拔的品质。在进行本科毕业设计的过程中，学生应注重将所学的专业知识与实践相结合，把课堂上所学的专业知识应用到实践中，进一步训练和提高工程制图、结构设计、理论分析、计算机应用、施工方案设计以及文献阅读的能力。通过本科阶段毕业设计实习，能够让毕业生对土木工程领域中一般土木工程的设计、施工、再到养护有更深层次的了解，同时在这个过程之中还能够让毕业生熟知相应的设计规范、施工规范以及养护规范等。毕业设计强调脚踏实地、勤奋努力、坚持不懈的原则进行，理论联系实际，磨炼毕业生的坚韧品格，让毕业生能够更快地与社会生活接壤，与实际工作相衔接。毕业设计强调进一步培养学生联系实际的能力，通过锻炼毕业生运用理论知识解决实际问题的能力，来提升毕业生的个人技能与专业素养。

遵义市地处中国的西南地区、贵州北部，观音塘特大桥附属遵义市，位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东构造变形区和凤冈北北东向构造变形区过渡带。遵义是西南地区承接南北、贯穿东西、通江达海的重要交通枢纽之一。