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摘 要

钢-混凝土组合桥梁作为一种新型桥梁，在新建和改建桥梁中被广泛使用，它具有施工快捷、维修便捷、对环境影响小、成本相对较低的特点。本设计将会对3跨连续梁，每跨跨径为40m的装配式钢-混凝土组合梁桥进行施工过程、正常使用状态下、极限承载状态下桥梁的受力进行分析与对钢梁、预制混凝土桥面板的应力进行验算。通过Midas建模进行有限元分析与手算过程进行结果对比。对各部分主要构造进行设计，包括纵横向接缝设计、剪力件槽口设计、剪力件设计、焊缝设计等。通过设计与验算，进一步对该种桥梁的认识与理解，该种桥梁发挥了钢材与混凝土两种材料的优势，通过加预应力钢筋使各处混凝土处于受压状态，钢梁处于受拉状态。通过加加劲肋与横向连系梁增强钢梁的平面内与平面外稳定性。该类型桥梁不适用于超大跨径桥，由于跨径越大，钢梁高度越大，从而成本增加。

关键词：钢，混凝土，组合桥梁，应力验算，构造设计

ABSRTACT

Steel - concrete composite bridge is a new bridge widely used in new construction and renovation of bridges, it has quick construction, easy maintenance, small impact on the environment, a relatively low cost. This design will be on the three-span continuous beam, each of 40m span of fabricated steel - concrete composite beam bridge construction process, under normal use, the limit bearing force to analyze the state of the bridge and on the steel beams, prefabricated stress the concrete bridge deck were checking. Comparing results of finite element analysis by Midas and hand count process. The main structure of the various parts of the design, including vertical and horizontal seams, shear pieces notch design, shear element design, weld design. By designing and checking to further the kinds of knowledge and understanding of the bridge, the bridge that kind of play to the advantages of the two materials of steel and concrete, by adding prestressed reinforced concrete in compression so that the entire state, a beam is in tension. Through the inner Gaga associated transverse stiffeners girder beam strengthening stability plane and plane. This type does not apply to large-span bridge bridge span since the greater the greater the height of the steel beam, thereby increasing costs.

Key words：Steel, concrete, composite bridges, stress checking, structural design

目录

第一章 绪论 4

1.1装配式钢-混凝土组合梁的基本构造和结构特点 4

1.2装配式钢-混凝土组合梁的研究现状 6

1.3装配式钢-混凝土组合梁的应用现状 9

1.4本毕业设计的主要内容 12

第二章 装配式钢-混凝土组合桥梁的结构设计 14

2.1设计标准 14

2.2结构布置与主要尺寸拟定 15

2.2.1平面与立面布置 15

2.2.2主要结构参数的确定 16

2.3主要构造的考虑 17

2.3.1板块划分 17

2.3.2纵横向接缝构造 17

2.3.3剪力槽口布置 18

2.3.4预应力筋布置 19

2.3.5横向联系布置 19

第三章 装配式钢-混凝土组合梁桥施工阶段的计算分析 21

3.1施工过程 21

3.2钢梁架设阶段的分析 21

3.2.1恒载集度计算 21

3.2.2钢梁架设阶段钢梁内力分析 22

3.3简支变连续阶段的分析 22

3.4布设预制混凝土板阶段的分析 23

3.5二期铺装阶段的分析 23

3.6手算、电算结果对比 24

3.6.1 Midas建模 24

3.6.2 结果对比 24

3.6.2.1钢梁架设阶段 24

第四章 装配式钢-混凝土组合梁桥成桥阶段的计算分析 28

4.1荷载组合 28

4.1.1恒载内力计算 28

4.1.2活载-车道荷载计算 28

4.1.2.1横向分布系数计算 28

4.1.2.2活载取值 30

4.1.2.3 各梁截面在活载-车道荷载下的内力 31

4.1.2.4组合梁截面在活载最不利布置下的截面弯矩 34

4.1.3荷载组合 36

4.2正常使用状态的应力验算和扰度验算 37

4.2.1钢梁应力验算 37

4.2.2混凝土板的抗裂应力复核 41

4.2.3温差和混凝土收缩徐变的应力计算 41

4.2.4纵向预应力筋的构造 44

4.3活载挠度 45

4.4承载能力极限状态的验算 46

4.4.1组合梁截面抗弯承载力验算 46

4.2.2组合梁截面抗剪承载力验算 51

4.4.3稳定验算 52

4.4.3.1钢梁翼缘板局部稳定 52

4.4.3.2钢梁腹板的局部稳定 52

第五章 装配式-混凝土组合梁桥的构造设计与分析 53

5.1剪力钉 53

5.1.1单个剪力件抗剪承载力设计值计算 53

5.1.2剪力钉的构造要求 54

5.1.3剪力件的数量 54

5.2焊缝计算 57

第六章 全文总结 58

6.1全文总结 58

6.2心得体会 59

第七章 致谢 60

第八章 参考文献 61

第一章 绪论

1.1装配式钢-混凝土组合梁的基本构造和结构特点

装配式钢-混凝土组合梁桥是一种将混凝土桥面板在工厂预制好后，直接运至施工现场进行快速拼装的一种新型组合桥梁体系。为了减少桥梁建设过程对交通的干扰以及对环境的不利影响，美国在上世纪80年代率先启动了桥梁快速施工计划（Accelerated Bridge Construction，ABC），利用工厂化预制主梁和桥面板，利用簇钉群剪力钉连接，现场进行快速拼装，这样大大减少了桥梁施工所需的时间，达到了高效施工的目的。与此同时，钢-混凝土组合梁桥在后期维护上更为方便快捷，可以及时简单地更换破损构件，提高了桥梁结构的耐久性，降低了桥梁的维护成本。并且该类桥梁易于拆除，拆除阶段的能耗及对环境的影响相对其他结构的桥梁都比较小，实现了桥梁的可持续性建设。装配式钢—混凝土组合桥梁，在公路桥、铁路桥上都有广泛的应用，它具有跨越能力大、建筑高度小、结构轻盈、抗震性能好、施工方便且速度快等优点，相比较其他类型桥梁更加适合如今的发展趋势——绿色、快捷、高效，时符合时代建设理念的结构。

本设计中的装配式钢-混凝土组合梁桥，工字钢主梁与混凝土桥面板均采用工厂预制，运送至现场拼装的方法。全预制桥面板形式，在西方称为Full-depth Precast Deck Panel System，将钢梁上的簇钉群与预制桥面板上预留的剪力槽孔进行连接，形成组合结构。如下图所示，此时，预制桥面板与钢梁叠合受力。该组合结构形式可以减少施工现场的模板及混凝土浇筑作业，大大缩短了桥梁建设时间，充分展现出桥梁工业化技术的突出优势。

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