工字型三主梁钢混组合连续梁桥设计

论文总字数：32671字

摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 钢混组合梁桥发展概述 1

1.2 组合结构剪力连接件 1

1.3 本毕业设计的主要内容 2

第二章 设计原则及结构基本参数 3

2.1 设计依据 3

2.2 桥跨布置和主要尺寸拟定 3

2.3 设计参数 4

2.3.1 技术指标 4

2.3.2 桥面系构造 4

2.3.3 材料参数 5

2.4 施工过程 6

2.5 本章小结 6

第三章 整桥初步设计(手算) 7

3.1 截面特性计算 7

3.1.1 钢梁截面特性计算 7

3.1.2 混凝土截面特性 7

3.1.3 组合截面特性 8

3.2 横向连接系的设计 9

3.3 主梁荷载的横向分布系数计算 10

3.3.1 当荷载位于跨中时的横向分布系数（按刚性横梁法计算） 10

3.3.2 当荷载位于支点处时的横向分布系数（按杠杆原理法计算） 11

3.3.3 荷载横向分布系数沿桥跨的变化 12

3.4内力计算 12

3.4.1 恒载内力计算 12

3.4.2 活载内力计算 13

3.5截面应力复核 16

3.5.1 恒载应力验算 16

3.5.2 活载应力验算 18

3.5.3 温度及收缩产生的内力 19

3.5.4 应力复核 20

3.6 抗剪验算 20

3.6.1 剪力验算 21

3.6.2 水平剪力计算 21

3.6.3 剪力连接件计算 22

3.7正常使用极限状态验算 23

3.8腹板与翼缘角焊缝设计 24

3.9钢主梁的稳定 25

3.9.1钢梁整体稳定 25

3.9.2钢梁腹板的局部稳定 25

3.10 横隔梁的内力计算 26

3.10.1 横隔梁的内力计算 26

3.10.2 横梁应力验算 28

3.11 本章小结 28

第四章 整桥设计（电算） 29

4.1 计算软件简介 29

4.2 模型概况 29

4.2.1 模型 29

4.2.2 材料定义 30

4.2.3 截面定义 30

4.2.4 边界条件 31

4.2.5 荷载工况 33

4.2.6 移动荷载工况 33

4.3 电算校核(无预应力) 34

4.3.1 结构内力计算结果 34

4.3.2 结构挠度计算 35

4.4 施加预应力荷载后的计算分析 36

4.4.1 主梁施工方案 36

4.4.2 预应力筋布置及施工方案 36

4.4.3 施工阶段结构内力 37

4.4.4 施工阶段结构位移 44

4.4.5 成桥后负弯矩区应力分析 46

4.5 本章小结 46

第五章 总结 47

5.1 存在的问题 47

5.2 难点与挑战 47

5.3 设计总结 47

5.4 展望 48

主要参考文献 49

致 谢 50

摘要

钢-预制混凝土板连续组合梁桥是一种在工厂预制混凝土桥面板和钢梁（工字梁），再运至施工现场进行快速拼装的新型桥梁体系。在本次毕业设计中，主要内容是“40m 40m 40m”三跨钢-混组合连续梁桥的设计。首先根据经验初步确定了主梁等构件的尺寸，然后进行了手算，给出了结构关键部位在最不利荷载组合下的受力状态。首先，验算了承载能力极限状态下，组合梁截面的抗弯承载力、抗剪承载力、稳定性。其次，进行了正常使用极限状态下挠度验算和局部稳定性验算等。随后应用MIDAS/CIVIL建立了有限元模型，以上验算全部都通过后，进行电算校核以及预应力的设置等。得出主要结论：

1、本设计书中设计概念可行，计算方法正确，结构的应力及变形均符合规范要求，基本能够达到设计任务书中的要求，可作为参考指导施工；

2、本设计中最为关键的是控制负弯矩区的应力不超过C50混凝土的容许抗拉值。通过施加预应力筋的方法可以很容易的达到这一目的，且能保证全桥的预制混凝土板都处于受压状态。

关键词：连续梁、栓钉、预应力、有限元。

Abstract

The steel-precast concrete continuous composite girder bridge is a new type of bridge system in which prefabricated concrete bridge decks and steel girders (I-beams) are planted and then transported to the construction site for quick assembly. In this graduation project, the main content is the design of "40m 40m 40m" three-span steel-concrete composite continuous beam bridge. Firstly, the dimensions of the main beam and other components were preliminarily determined based on experience, and then hand calculations were performed, and the stress state of the key parts of the structure under the most unfavorable load combination was given. The bending capacity, shear capacity and stability of the section of the composite beam under the limit state of bearing capacity were checked. Secondly, the deflection check and the local stability check under normal use limit conditions were performed. Afterwards, the finite element model was established using MIDAS/CIVIL. After all the above verifications were passed, the calculations and the setting of the prestress were performed. The main conclusions are:

1. The design concept in this design book is feasible, and the calculation method is correct. The stress and deformation of the structure are in line with the requirements of the specification, and basically meet the requirements in the design task book, and can be used as a reference to guide the construction;

2. The most critical part of this design is to control the stress in the negative bending moment zone not to exceed the allowable tensile value of the C50 concrete. This can be easily achieved by applying prestressed tendons, and it can be ensured that the precast concrete slabs of the full bridge are under compression.

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