论文总字数：65215字

摘 要

本毕业设计题目为千水湖（60 100 60m）预应力混凝土连续刚构桥。连续刚构桥是一类综合了连续梁桥与连续T构桥优点的桥梁，在跨越障碍较大、桥下净空要求较高的情形下应用广泛。

在先期设计的工作中，通过查阅工程师手册经验公式确定桥梁主要构件的尺寸；通过研究桥位当地的地质勘探资料确定桩基类型为挖孔灌注嵌岩桩。

在本设计中，桥梁受力状态与施工方法息息相关。为匹配设计桥梁的类型与跨径，考虑采用悬臂现浇的方法。施工流程是先施工下部结构，再根据桥梁自身特性和目前主流的挂篮机械的特性，浇筑0号块（12m），并向梁段两边逐段现浇（3×3m 4×3.5m 5×4m）12个梁段，随后浇筑边跨现浇度段（9m），最后按顺序进行边跨合龙（2m）和中跨合龙（2m）。

该桥结构较为复杂，受力情况难以简化成简单的力学方程，因此考虑使用有限元的方法进行分析。选用有限元软件MIDAS/CIVIL，根据设计进行全桥的建模工作。随后可对模型进行初步受力分析，并进行预应力钢束的估束与布置。在完成桥梁模型后，还进行了内力分析、次内力分析、截面验算等工作，为了保证结果的准确性，混凝土收缩徐变、温度、沉降等因素的影响也被纳入考虑，被纳入计算分析的过程。下部结构的计算相对简单，采用手算的方式，并将计算过程列入计算书中。

根据最终成果进行分析，可以发现全桥内力分布符合预期，桥梁可靠性满足要求，可以认为本次任务的设计成果是有效的。

关键词：连续刚构桥；悬臂浇筑施工；结构分析；MIDAS/CIVIL

目录

摘要 B2

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.2设计主要内容 2

1.3设计任务及要求 3

1.4毕业设计意义 5

第二章 桥梁方案比选 6

2.1初始设计资料 6

2.1.1桥位地质情况 6

2.1.2设计标准 6

2.1.3主要参考的技术标准与规范 7

2.2方案设计 8

2.2.1方案一：3跨连续刚构桥 8

2.2.2方案二：3跨连续梁桥 9

2.2.3方案三：3跨T形刚构桥 10

2.2.4方案比较 11

第三章 桥梁总体布置及结构主要尺寸 12

3.1主要材料 12

3.1.1混凝土材料 12

3.1.2预应力钢筋及锚具 12

3.1.3普通钢筋 12

3.1.4其他材料 12

3.2桥跨布置 13

3.3上部结构尺寸拟定 13

3.3.1顺桥向主梁尺寸拟定 13

3.3.2横桥向主梁尺寸拟定 14

3.4下部结构尺寸拟定 14

3.4.1墩身尺寸拟定 14

3.4.2桩基础尺寸拟定 14

3.4.3承台尺寸拟定 14

3.5施工方案的选择 14

第四章 MIdas/Civil有限元建模 16

4.1模型简化与单元划分 16

4.2材料参数说明 17

4.2.1混凝土材料 17

4.2.2预应力钢绞线 17

4.3荷载参数 17

4.4边界条件 18

4.5施工阶段说明 18

第五章 桥梁结构内力计算 19

5.1恒载内力 19

5.2汽车荷载内力 21

5.2.1汽车荷载冲击系数 21

5.2.2汽车荷载制动力 22

5.2.3汽车荷载梁单元内力 22

5.3正常使用极限状态内力组合 25

第六章 预应力钢束设计 28

6.1 预应力钢束估算 28

6.1.1 估束原理 28

6.1.2 毛截面几何性质 30

6.1.3 预应力钢束估算 31

6.2 纵向预应力钢束布置 33

6.2.1纵向预应力钢束受力特点 33

6.2.2纵向预应力钢束布置图 34

6.3预应力损失 35

6.3.1预应力钢筋与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 35

6.3.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失 35

6.3.3预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失 36

6.3.4混凝土的弹性压缩引起的预应力损失 36

6.3.5预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失 36

6.3.6混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 37

6.3.7预应力损失计算结果 38

第七章 次内力及内力组合 40

7.1温度次内力 40

7.1.1均匀升降温次内力 40

7.1.2梁截面温度梯度次内力 42

7.2基础不均匀沉降次内力 45

7.3预应力次内力 47

7.4混凝土收缩次内力 49

7.5混凝土徐变次内力 52

7.6内力组合 54

7.6.1承载能力极限状态组合 54

7.6.2正常使用极限状态组合 57

第八章 截面验算 63

8.1承载能力极限状态截面验算 63

8.1.1正截面抗弯验算 63

8.1.2斜截面抗剪验算 64

8.2正常使用极限状态截面验算 65

8.2.1使用阶段正截面抗裂验算 65

8.2.2使用阶段斜截面抗裂验算 66

8.2.3挠度验算 66

8.3持久状况短暂状况构件的应力验算 67

8.3.1施工阶段正截面法向应力验算 67

8.3.2使用阶段正截面压应力验算 68

8.3.3使用阶段斜截面主压应力验算 69

8.3.4受拉区钢筋拉应力验算 69

第九章 下部结构计算 71

9.1桥墩计算 71

9.1.1内力计算 71

9.1.2 配筋计算 74

9.2钻孔灌注桩计算 78

9.2.1桩径桩长拟定 78

9.2.2基桩根数及平面布置 78

9.2.3桩基础内力计算 81

9.2.4桩身配筋计算 85

参考文献 P1

致谢 P2

第一章 绪论

1.1概述

我国是一个疆域辽阔、地形变化较大的国家。这导致我国地质环境相当复杂，有较多的大江大河，同时也有大量的山地、丘陵地带。随着经济的高速发展，我国的交通路网不断延伸，我们对于跨江、跨峡谷的大中跨径桥梁的建设需求不断增加。特别是在国家重大战略如“西部大开发”、“一带一路”等政策的推动下，我国的道路交通建设不断深入地形更加复杂的地区，这对于桥梁工程建设无疑是一项巨大的挑战，也对我们这些桥梁设计者提出了更高的要求。在这一发展过程中，连续刚构桥因其优异的性能和经济性大放异彩。

连续刚构桥的主要承重结构是主梁，其上承受了很大的弯矩，还包括剪力和轴力；以及桥墩，承受部分弯矩，但主要承受的是轴向压力，我们在计算中常视为偏心受压构件。这种在连续梁桥梁大类中有着重要地位的桥型，最主要的特点是在桥墩和上部的梁段连接的地方采用的是固结的设计，而不是设置支座。根据以往的桥梁设计与建造经验，常见的连续刚构桥梁常采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构，这是根据其受力特点所决定的。

连续体系梁桥相较于一般的桥梁来说，结构体的多余约束是较多的，属于一种对变形限制较多的超静定结构，因此其上路面平整度较好，车辆通行时颠簸极少，但较大的桥梁跨度也使得我们对桥梁的支座质量有更高要求。而连续刚构桥的桥墩与主梁固结，既保持了连续梁的优点，又省去了大吨位支座，是在设计大跨度桥梁时的优秀选择。但是连续刚构桥是超静定体系，桥墩受力情况较一般简支梁和连续梁桥较复杂，因此对地基的要求较高。

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