摘 要

预应力混凝土连续梁桥是预应力梁式桥诸多桥型中的一种，具有施工技术成熟、造价低、能充分利用混凝土的强度等诸多优点，在国内外40-150m跨径桥梁中得到了广泛的使用，发展前景广阔。

本设计为恩施高旗大桥第二联，在本次设计中，先根据相关经验选取了上、下部结构的尺寸。大桥上部结构为预应力混凝土变截面连续梁桥，截面形式为单箱单室截面，跨径布置为35 50 35m。下部结构中桥墩采用花瓶独柱墩，基础采用摩擦型钻孔灌注桩，上部结构施工方式为满堂支架法施工。

上部结构计算分析采用MIDAS计算，在建立模型后，可由MIDAS自动计算得到各项数据。包括：恒、活载内力计算、预应力钢束估算、承载能力极限状态、正常使用极限状态的各项验算等。下部结构则根据MIDAS所得的支座反力、制动力等数据，通过手算而得。

本次设计通过各项计算验算，符合相关规范要求。

关键词：连续梁、结构设计、MIDAS

Abstract

Prestressed concrete continuous beam bridge is a kind of prestressed beam bridge type, it has many advantages such as mature construction technology, low cost, etc. What’s more, it can make full use of the strength of concrete and vehicles can run smoothly on it.It has been widely used in 40-150m span bridges at home and abroad, with broad development prospects.

This design is the second unit of the Enshi Gaoqi Bridge, in this design, the dimensions of the superstructure and substructure were determined based on relevant experience and specifications. The superstructure adopts prestressed concrete variable cross-section continuous beam bridge, the cross-sectional form adopts single-box single-cell cross-section, and the span is 35 50 35m. In the substructure, the bridge pier adopts a single-column vase pier, the pile foundation adopts a friction-type bored pile, and the construction method of the upper structure is the full-frame support method.

The calculation and analysis of the superstructure adopts MIDAS calculation. After the model is established, various data can be automatically calculated by MIDAS. Including: constant and live load internal force calculation, prestressed steel beam estimation, secondary internal force calculation, load capacity limit state, normal use limit state, etc. The substructure is calculated by hand based on the data of the bearing reaction force and braking force obtained by MIDAS.

This design has passed verifications by various calculations, and is in compliance with the relevant specifications.

Key words: Continuous beam、Structural design、MIDAS

目录

第1章 绪论 1

1.1预应力混凝土连续梁桥的发展 1

1.2预应力混凝土连续梁桥的实例 1

1.3设计的目的与内容 1

1.3.1设计目的 1

1.3.2设计内容 2

第2章 基本资料与方案比选 3

2.1地质资料 3

2.2主要技术指标 3

2.3设计规范及标准 3

2.4方案比选 4

2.4.1概述 4

2.4.2桥型方案 4

第3章 桥跨总体布置及结构主要尺寸 6

3.1桥跨总体布置 6

3.2桥梁上部结构 7

3.3桥梁下部结构 7

3.4所用材料 7

3.4.1混凝土 7

3.4.2预应力材料 7

3.4.3钢材 8

3.4.4其他材料 8

3.5计算荷载 8

3.5.1永久作用 8

3.5.2可变作用 8

第4章 建立全桥有限元模型及桥梁内力计算 9

4.1概述 9

4.2建立有限元模型 9

4.2.1定义材料 9

4.2.2定义截面 10

4.2.3时间依存材料 11

4.2.4节点、单元划分 11

4.2.5添加边界条件及边界组 12

4.2.6添加静力荷载 13

4.2.7添加支座沉降 16

4.2.8移动荷载 16

4.2.9定义施工阶段 17

4.3桥梁内力计算 18

4.3.1恒载内力计算 18

4.3.2移动荷载内力计算 21

第5章 预应力束的估算与布置 24

5.1预应力构件设计原则 24

5.2纵向预应力筋面积估算 24

5.3预应力束布置原则 28

5.4预应力损失 29

5.4.1管道摩阻损失σ_l1 29

5.4.2锚具变形、钢筋回缩引起的损失σ_l2 30

5.4.3混凝土的弹性压缩σ_l4 30

5.4.4应力松弛损失σ_l5 31

5.4.5混凝土收缩、徐变预应力损失σ_l6 31

5.4.6预应力损失计算结果 32

第6章 次内力计算及内力组合 34

6.1次内力的基本概念 34

6.2温度次内力 34

6.2.1计算方法 34

6.2.2计算结果 34

6.3基础不均匀沉降次内力 43

6.4预应力次内力 45

6.5收缩次内力 47

6.6徐变次内力 50

6.7荷载基本组合 52

6.7.1概述 52

6.7.2承载能力极限状态 52

6.7.3正常使用极限状态组合 52

第7章 主要截面验算 54

7.1概述 54

7.2承载能力极限状态验算 54

7.2.1正截面抗弯验算 54

7.2.2斜截面抗剪验算 55

7.3正常使用极限状态验算 56

7.3.1使用阶段正截面抗裂验算 56

7.3.2使用阶段斜截面抗裂验算 57

7.3.3挠度验算 58

7.4混凝土应力验算 59

7.4.1使用阶段正截面压应力验算 59

7.4.2使用阶段斜截面主压应力验算 60

7.4.3施工阶段正截面法向应力验算 61

7.4.4受拉区钢筋的拉应力验算 62

第8章 桥墩计算 65

8.1概述 65

8.2支座反力力计算 66

8.3拉压杆计算 67

8.3.1拉压杆模型建立 67

8.3.2拉杆钢筋验算 67

8.4正截面抗压计算 68

8.4.1抗压承载力计算 68

8.4.2竖向钢筋最小配筋率 69

8.5总结 69

第9章 桩基础计算 70

9.1概述 70

9.2荷载计算 70

9.2.1上部结构荷载 70

9.2.2桥墩自重 70

9.2.3承台自重 70

9.3桩基础地质情况 70

9.4桩基竖向极限承载力计算 71

参考文献 72

致谢 74

第1章 绪论

1.1预应力混凝土连续梁桥的发展

连续梁桥是梁式桥桥型中的一种，具有多方面的显著优点，有着悠久的应用历史。连续梁支座处存在负弯矩，对跨中正弯矩起到了卸载作用，使得弯矩分布及变形较为合理，从而获得了比简支梁桥更大的理论跨径，目前主要应用跨径为40-200m。

预应力混凝土这一概念是由美国人P.H.Jackson首先提出来的，但由于当时钢材加工制造技术较为落后，无法生产高强度钢筋，限制了预应力技术的进一步发展。直到1928年法国人Freyssinet首创将高强钢丝应用于预应力混凝土，这促进了预应力混凝土的飞速发展。发展到上世纪五十年代，预应力混凝土技术趋于成熟。