摘 要

本次毕业设计的桥梁结构是（30 40 58 40 30）m变截面预应力混凝土连续箱梁。连续梁桥是公路工程上广泛使用的一种桥型,它不但具有可靠的强度、刚度及抗裂性,而且设计及施工经验成熟，养护工作量小。

该桥桥宽17m，采用变高连续梁，梁高1.8～3.2m。上部结构采用满堂支架分节段现浇施工，基础采用钻孔成桩，承台及墩身均采用立模现浇施工。设计汽车荷载为公路-Ⅰ级。

本次设计的主要内容有：简述连续梁桥的发展和工程实例；分析基本资料进行方案比选；初步拟定结构尺寸；运用迈达斯建模并进行上部结构的有限元分析；预应力筋面积估算及应力损失；内力计算和荷载组合；主要截面验算以及下部结构设计和验算。

关键词：迈达斯建模、连续箱梁、预应力、满堂支架、有限元

Abstract

The bridge structure designed for this graduation is (30 40 58 40 30) m variable cross-section prestressed concrete continuous box girder. Continuous beam bridge is a bridge type widely used in highway engineering. It not only has reliable strength, stiffness and crack resistance, but also has mature design and construction experience and low maintenance workload.

The bridge is 17m wide and uses variable-height continuous beams with a beam height of 1.8-3.2m. The superstructure adopts full-scale cast-in-place construction with full brackets, the foundation adopts drilling to form piles, and the bearing platform and pier body adopt the vertical form cast-in-place construction. The design vehicle load is Highway-Ⅰ.

The main contents of this design are: brief description of the development and engineering examples of continuous beam bridges; analysis of basic data for scheme comparison; preliminary design of structural dimensions; use of Midas modeling and finite element analysis of the superstructure; prestressed tendons Area estimation and stress loss; internal force calculation and load combination; main section check calculation and substructure design and check calculation.

Keywords: Midas modeling, continuous box girder, prestress, full-frame support, finite element

目录

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.2连续梁桥的发展 2

1.3连续梁桥的实例 2

1.3.1沙洋汉江桥 2

1.3.2上海黄浦江奉浦大桥 3

1.4本次设计的任务 3

1.4.1设计内容 3

1.4.2实际规划 3

第二章 基本资料与方案比选 5

2.1地形条件 5

2.2主要技术指标 5

2.3设计规范及标准 5

2.4方案比选 6

2.4.1桥梁比选的意义和任务 6

2.4.2桥型方案 6

第三章 桥跨总体布置及结构主要尺寸 7

3.1桥跨布置 7

3.2桥梁上部结构拟定 8

3.2.1主梁截面形式与梁高拟定 8

3.2.2箱梁构造与细部尺寸 8

3.2.3桥面铺装 8

3.3桥梁下部结构尺寸拟定 9

3.4本桥使用材料 9

3.4.1 混凝土 9

3.4.2 钢材 9

3.4.3 支座、伸缩缝 10

3.4.4 其他材料 10

3.5荷载资料 10

3.5.1永久作用 10

3.5.2可变作用 10

第四章 建模分析过程及桥梁内力计算 12

4.1概述 12

4.2模型的建立 12

4.2.1单元划分 12

4.2.2定义截面特性 12

4.2.3定义材料特性 13

4.2.4时间依存材料 13

4.2.5添加边界条件及定义边界组 14

4.2.6添加静力荷载 14

4.2.7添加移动荷载 15

4.2.8添加支座沉降 16

4.2.9定义施工阶段 16

4.2.10 Midas分析计算 16

4.3桥梁内力计算 17

4.3.1恒载内力计算 17

4.3.2汽车荷载内力计算 17

第五章 预应力钢筋估算与设计 18

5.1预应力混凝土受弯构件设计流程 18

5.2预应力钢筋面积估算 18

5.2.1计算原理 18

5.2.2面积估算 19

5.3预应力钢筋布置原则 24

5.4预应力损失的估算 25

5.4.1锚具变形、钢束回缩和接缝压缩引起的应力损失σL1 25

5.4.2预应力筋与管道壁之间摩擦的应力损失σL2 26

5.4.3混凝土弹性压缩引起的应力损失σL4 26

5.4.4钢筋松弛引起的应力损失σL5 27

5.4.5混凝土的收缩和徐变引起的应力损失σL6 27

5.5有效预应力的计算 28

第六章 次内力计算及荷载组合 39

6.1温度次内力 39

6.1.1整体升温和降温 39

6.1.2局部升温和降温 42

6.2基础沉降引起的次内力 46

6.3预应力引起的次内力 48

6.4收缩徐变引起的次内力 54

6.5荷载组合 60

6.5.1承载能力极限状态的荷载组合 60

6.5.2正常使用极限状态的荷载组合 61

第七章 主要截面的验算 62

7.1承载能力极限状态的验算 62

7.1.1主梁正截面抗弯强度的验算 62

7.1.2受压区高度验算 65

7.2主梁正截面抗裂性验算 68

7.3主梁斜截面抗裂性验算 71

7.4混凝土构件应力验算 72

7.4.1使用阶段正截面主梁压应力验算 72

7.4.2使用阶段主梁斜截面主压应力验算 74

7.4.3主梁受拉区钢筋拉应力验算 75

7.4.4施工阶段混凝土法向压应力验算 77

7.5挠度验算 82

7.5.1中跨挠度验算 82

7.5.2边跨挠度验算 84

第八章 桥梁墩柱设计 87

8.1荷载计算 87

8.2截面配筋计算 87

8.3承载力验算 88

第九章 桥梁桩基设计 89

9.1设计资料 89

9.2桩长计算 89

9.3桩内力验算 90

参考文献 91

致谢 93

第一章 绪论

1.1概述

连续梁作为一种与简支梁和悬臂梁不同的结构体系，通过绘制其恒载弯矩图，可以发现，在恒载作用下，连续梁在支点处产生负弯矩，可以起到卸载作用，使跨中正弯矩显著减小；在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用。这使得连续梁在力学性能上优于简支梁桥和悬臂梁桥，其具有结构刚度大，桥面变形小，动力性能好，变形曲线平顺，有利于高速行车等突出优点。得益于施工方法的不断进步，连续梁桥不仅仅局限于满堂支架法现浇施工，而可以更多的根据地形地貌等因素采取如悬臂浇筑，悬臂拼装，顶推法等施工工艺。同时，因为预应力的使用，二者优越的性能都得到充分的结合利用，在跨径30～100m的范围内，连续梁桥有很大的竞争力。

箱梁作为桥梁的一种截面形式在目前桥梁中广泛使用，我国已拥有越来越多的预应力混凝土箱形梁桥。这是因为箱型截面有以下优点：