摘 要

本文主要是江北快速路乐天溪大桥上部结构计算书，主要的内容是乐天溪大桥的主桥上部构造的设计和验算。在设计中主要运用了Midas分析软件，在建立模型之后，进行运行分析，验算桥梁的各截面的受力。主桥采用(57 100 57)m的三跨结构，采用悬臂施工法，对称施工跨中合拢。主梁采用变截面箱梁，受力合理，跨越能力强，线性美观，适用于地基较好的桥梁建造。

关键词：Midas;悬臂施工；连续梁桥

Abstract

This paper is the essence of the upper structure of the LeTianXi bridge , and the main contents are the project and checking of the structure. Midas analyze software has been used in the calculation sheet , after finishing establish the model , and run it for checking , we could the stress of the model of every section. (57 100 57)m span was adopted for the main bridge ,and take choose cantilever construction method for the bridge construction. The main bridge use variable cross-section cube type cross profile. It’s loading features is ideal and it may achieve a higher span , with beautiful linear ,it is suitable for the foundation of the better occasions.

Keys: Midas; cantilever construction method; continuous beam bridge;

目录

第一章 绪论 1

1.1连续梁桥概述 1

2.1毕业设计的目的和意义 2

第二章 设计基础资料及设计说明 3

2.1设计基础资料 3

2.1.1地理位置及地形、地貌 3

2.1.2气象、水文 3

2.1.3工程地质条件 3

2.1.4工程地质条件 4

2.2设计说明 6

2.2.1设计依据 6

2.2.2技术标准 9

第三章 桥梁的方案设计 7

3.1桥型设计方案比选 7

3.1.1方案一：连续梁桥 7

3.1.2方案二：连续钢构桥 7

3.1.3方案三：单塔斜拉桥 7

3.1.4方案比选 8

3.2主要材料 8

3.2.1混凝土 8

3.2.2钢材 8

3.2.3其他材料 9

3.3施工要点 9

3.3.1施工准备 9

3.3.2主桥上部构造结构施工 9

3.4桥跨总体布置 12

3.4.1桥孔分跨 12

3.4.2施工方法 12

3.4.3主桥施工阶段的划分 12

3.4.4Midas中单元的划分 12

3.5结构尺寸的拟定 12

3.5.1主梁 12

3.5.2预应力体系 13

3.6配筋的拟定 13

第四章 Midas/Civil建模 14

4.1建模过程 14

4.1.1设定操作环境 14

4.1.2定义材料 15

4.1.3建立节点 16

4.1.4建立单元 17

4.1.5定义截面 18

4.1.6定义变截面组 19

4.1.7定义结构组 20

4.1.8定义时间依存材料特性 21

4.1.9定义边界条件以及边界组 21

4.1.10定义荷载组 22

4.1.11建立静力荷载工况 23

4.1.12建立移动荷载工况 23

4.1.13定义预应力钢塑特性及布置钢束形状 24

4.1.14定义施工阶段 25

4.2 Midas分析过程 26

4.2.1生成荷载组合 26

4.2.2模型结果图 26

4.2.3进行PSC设计 27

第五章 荷载内力计算 29

5.1各截面箱梁高度 29

5.2恒载内力计算 30

5.2.1结构自重下的内力 30

5.2.2主梁内力包络图 30

5.2.3二期恒载作用下的内力 31

5.3移动荷载作用下的内力 32

5.4支座位移引起的内力 33

5.5温度变化引起的内力 34

5.6荷载内力组合 35

5.7次内力计算 36

5.7.1徐变次内力计算 36

5.7.2温度次内力计算 37

5.7.3支座不均匀沉降次内力计算 37

5.7.4预应力次内力计算 38

第六章 预应力钢束设计 39

6.1预应力钢束估算 39

6.2纵向预应力钢束的布置 39

6.2.1纵向预应力钢束布置原则 39

6.2.2纵向预应力钢束布置 39

6.3预应力钢束应力的损失 40

6.4有效预应力计算 40

第七章 截面验算 42

7.1内力组合 42

7.1.1正常使用极限状态短期效应组合 40

7.1.2正常使用极限状态长期效应组合 40

7.1.3承载力极限状态基本组合 41

7.1.4弹性阶段应力组合 41

7.2承载能力验算 44

7.2.1正截面抗弯承载能力验算 44

7.2.2受压区域高度验算 44

7.3抗裂性验算 45

7.4持久状况预应力混凝土构件压应力验算 45

7.5施工阶段混凝土构架压应力及拉应力验算 46

7.6挠度验算 47

第八章 毕业设计总结 48

参考文献 49

第一章 绪论

1.1连续梁桥概述

预应力混凝土连续梁桥有着众多优点，比如说结构受力特性好、变形小、伸缩缝少、外形美观简单、抗震性能好、行驶舒适度高、后期养护简单等，这些优点都决定了混凝土连续梁桥成为当代桥梁建设中的主流结构。

不过与一般的钢混结构作比较，预应力混凝土连续梁桥也有蛮多明显的缺点，比如说裂缝较多，出现时间偏早，这就给材料的选择和界面的设计提出一点的要求，强度过低的材料难以满足要求，强度过高的材料又会导致结构自重过大，这就给预应力混凝土连续梁桥设计带来了很大的困扰。

预应力结构的应用在二战之前处于萌芽阶段，从二战开始，西方国家处于大规模的战后重建过程，但是由于战争消耗钢材巨大，短时间内供不应求，这就大大刺激了预应力混凝土结构的发展。所谓的预应力结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力，这样就可以抵消一部分外荷载产生的拉应力，随着这种结构的技术的逐渐走向成熟，开始普遍被西方国家采用，代替了钢混结构在建筑的大幅度使用。

从上个世纪中页开始，预应力混凝土梁桥的跨径已经超越一百米，又至八十年代的初期，在预应力结构比较成熟的国家，比如说日本、美国等预应力的跨径已经超越四百米，这对于预应力混凝土结构技术的发展都是质的飞越。我们国家预应力混凝土结构起步比较晚，但是预应力混凝土结构在我们国家发展的速度和应用十分之快，虽然只有短短的几十年时间，但是随着预应力的理念突破以及技术不断革新，预应力混凝土结构在我国现代桥梁建设中已经取得了不可替代的地位，并且在也将在我国未来桥梁建设中占据主导地位，成为我国桥梁建设未来的主流体系。

采用预应力混凝土结构，一般都采用悬臂施工的方法，与传统的满堂支架相比，悬臂施工不仅劳动成本低，而且也大幅度提高了梁的经济性，大大提高了梁的使用性能，节省了造价成本。

时间翻过二十一世纪，随着混凝土连续梁的不断发展，预应力混凝土体系也迎来了百花齐放的时代，根据跨径、截面类型、主梁构造、桥跨布置上百家争鸣，使得预应力混凝土在中等跨径区域得到了长足的发展。在现代化的城市交通中，为了更好的利用城市空间，改善道路交通的拥堵情况，各大城市已经开始修建双层桥面甚至是多层的预应力混凝土连续梁桥，这为未来城市桥梁建设及空间的使用发展提供了新的思路，有着十分深远的意义。

2.1毕业设计的目的和意义

毕业设计是本科在读期间最后一门必修课，是一次专业性极强的、综合性极高的系统设计。在顺利完成整个毕业设计的全部过程中，需要对大学本科四年的专业知识进行高度的整合和系统化的运用，还要具体结合工程案例进行分析，把所学习的知识结合到实际运用中去，通过这样的方法来提升我们对专业的认知水平和增强我们的专业素养。本次毕业设计主要设计的课程科目有高等数学、混凝土设计原理、大跨度桥梁设计、结构力学和桥梁工程等主要专业课程，结合CAD、迈达斯、桥梁电算等对桥梁结构进行整体的测评与分析。本学期完成毕业设计之后，能够极大的提高我们的专业知识运用能力，提高解决实际问题的能力。这对于我们无论是走向工作岗位还是继续选择读研深造都具有十分重大的意义。在做毕业设计的过程中，势必会遇到各种各样的问题，这就需要老师悉心的知道和同学们之间的交流合作，这就有利于增加师生之间的交流和同学们之间的团队协作精神。完成毕业设计是一项艰巨的挑战，更是对本科四年的回顾和总结，相信这会是一段难忘的岁月，在日后的人生征途中将会是一笔宝贵的人生财富。

第二章 设计基础资料及设计说明

2.1设计基础资料

2.1.1地理位置及地形、地貌

乐天溪大桥位于宜昌市夷陵区乐天溪镇路溪坪村天山陵园附近，桥址区地貌单元以剥蚀丘陵地貌和冲洪积河流堆积地貌，地势起伏较大，桥位范围内中线地面高程61.6-180.00m。桥址区属峡谷地貌区，沟谷呈“V”字型，桥面到沟谷高低差较大，最大深度达104,米，无通航要求。工程区内有乡村公路，交通较便捷。

2.1.2气象、水文

桥址区地处中亚热带季风气候区，四季分明，雨热同季，气候温和，但由于海拔悬殊，气候垂直差异大，小区气候复杂，从南到北兼有北亚热带和暖温带的特点。区内年平均气温为16.7℃；年平均雨量1101.1mm，月最大降雨量452.6mm，日最大降水量166.60mm，降雨多集中于每年5-9月份，一般占年总降水量的64-80%，潮湿系数0.89，年平均雨日137天；年平均日照时数1656.1小时，太阳年平均辐射总量98-103千卡/cm²，年平均无霜期为277天；年极端最高气温40.50℃，年极端最低气温-12℃。历年最多风向为北东和南西-南风，季风以偏北风为主，平均风速1.2m/s，基本风压0.25kpa。全年最热出现在7月，最冷出现在1月。

项目区内的乐天溪常年流水，主要受大气降水补给，丰水期主要为多雨季节及夏季，勘察期间测得该河道水深约1.5m，水面宽度约12m。

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