论文总字数：44789字

摘 要

钢—混凝土组合结构指的是，通过剪力连接件把钢材与混凝土这两种不同的材料在它们的交界面处连接起来，从而使两者能够共同承受外荷载的一种新型结构。这种结构优点有许多，比如具有更好的经济效益、施工方便、整体性好、抗震性能好，因而被广泛地应用在实际桥梁工程中。

本文对一座拟建的钢-混组合连续箱梁桥——高广高速公路小清河1号主桥进行了上部结构的建模、计算与分析。我做的主要工作如下：

（1）阅读小清河1号主桥的施工图设计文件，划分好桥梁的施工程序，利用MIDAS/Civil建立有限元模型，并模拟施工阶段。

（2）运行分析得到该四跨连续梁的各个单元在自重、混凝土收缩徐变、预加力、支座沉降、温度荷载作用下的恒载内力以及在车辆荷载作用下的活载内力，并对其进行荷载组合。

（3）分析了该桥的钢梁与混凝土板在施工过程以及成桥状态下的受力情况、变形情况，并对它们作了持久状况正常使用极限状态以及承载能力极限状态下的强度、刚度及稳定性验算，短暂状况的应力验算。对该组合梁桥在桥面板与钢主梁之间设置的连接件，也进行了抗剪承载能力的验算。最后得出结论，该桥设计合理，能够满足规范要求。

（4）利用Auto CAD绘制小清河1号主桥的主体结构的平面图、立面图和剖面图，细部构造图以及主梁的主筋配筋图。

关键词：钢-混组合梁；连续梁桥；上部结构计算分析；MIDAS/Civil

Abstract

The steel-concrete composite structure refers to a new type of structure in which two different materials, steel and concrete, are connected at their interfaces through shear connectors so that they can collectively bear loads. It has many advantages, such as better economic efficiency, convenient construction, good integrity, and good anti-seismic performance, so it is widely used in practical bridge projects.

In this paper, the superstructure of a proposed steel-concrete composite continuous box girder bridge was modeled, calculated and analyzed. The main work are as follows:

(1) I firstly read the construction drawing design documents of Xiaoqinghe No. 1 main bridge, divided the construction procedures of the bridge, and then established the full-bridge finite element analysis model, and simulate the construction phase by the commonly used bridge finite element analysis software, MIDAS/Civil.

(2) The internal forces of this four-span continuous beam under its own weight, concrete shrinkage and creep, pre-energization, bearing settlement, temperature load and the internal live load under the vehicle load were obtained from the analysis results.

(3) I analyzed the stress and deformation of the bridge's steel beam and concrete slab in the construction process and the completed state and give them the strength, stiffness and stability check. The joints between the concrete deck and the steel main girder were also checked for shear bearing capacity.

(4) Finally, I used Auto CAD to draw the plan, elevation and section views of the main structure of Xiaoqinghe No. 1 main bridge, the detailed structural diagrams and the main reinforcement bar diagram of the main beam.

KEY WORDS: steel-concrete composite beam; continuous girder bridge; computational analysis of superstructure; MIDAS/Civil

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第1章 引言 1

1.1 1

1.1.1 背景 1

1.1.2 意义 1

1.2 本设计的关键问题及难点 2

1.2.1 关键问题 2

1.2.2 难点 2

1.3 本课题概况 2

1.3.1 工程背景 2

1.3.2 上部结构设计 2

1.3.3 设计依据及说明 4

1.3.4 6

1.4 本章小结 7

第2章 钢-混组合结构概述 8

2.1 8

2.2 8

2.3 8

2.3.1 9

2.3.2 钢—混凝土组合结构在我国的发展概况 10

2.4 10

2.4.1 基本原则 10

2.4.2 计算方法 11

2.5 本章小结 12

第3章 有限元计算模型的建立 13

3.1 建立模型 13

3.1.1 材料 13

3.1.2 13

3.1.3 截面 15

3.2 边界条件 17

3.2.1 永久约束 17

3.2.2 临时支承 17

3.2.3 弹性连接 18

3.3 18

3.4 施加荷载 20

3.4.1 静力荷载 20

3.4.2 汽车荷载 22

3.4.3 22

3.5 23

3.5.1 截面几何性质 23

3.5.2 23

3.5.3 弯矩分布图 26

3.5.4 29

3.6 内力汇总 30

3.7 本章小结 31

第4章 持久状况承载能力极限状态验算 32

4.1 32

4.1.1 32

4.1.2 33

4.2 33

4.2.1 33

4.2.2 34

4.2.3 35

4.2.4 35

4.3 37

4.3.1 37

4.3.2 37

4.4 38

4.4.1 38

4.4.2 38

4.5 本章小结 38

第5章 持久状况正常使用极限状态验算 39

5.1 39

5.1.1 39

5.1.2 40

5.1.3 41

5.2 43

5.2.1 43

5.2.2 44

5.2.3 44

5.3 挠度验算 45

5.3.1 刚度验算 45

5.3.2 46

5.4 47

5.4.1 抗裂验算 47

5.4.2 48

5.5 48

5.5.1 48

5.5.2 48

5.6 本章小结 48

第6章 短暂状况验算 49

6.1 49

6.1.1 49

6.1.2 49

6.2 50

6.2.1 50

6.2.2 50

6.3 本章小结 51

第7章 抗剪连接件验算 52

7.1 设计材料 52

7.2 52

7.2.1 52

7.2.2 53

7.3 本章小结 53

第8章 总结与展望 54

8.1 结论 54

8.2 不足 54

8.3 展望 55

致谢 56

参考文献 57

第1章 引言

1.1

1.1.1 背景

在满足结构安全适用的前提下，如何建设更加经济合理、耐久适用的桥梁已成为当今趋势，所以一些新型桥梁应运而生，比如预弯组合梁桥、钢管混凝土拱桥、钢-混凝土组合梁桥等。钢-混组合梁是在传统的混凝土结构和钢结构的基础上发展起来的一种新型的结构型式，其应用前景很好^[5]。

伴随着新世纪计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中越来越被广泛重视，为解决复杂的实际工程分析计算问题提供了主要途径。常用的有限元分析软件是MIDAS和桥梁博士，这两种软件在结构模拟分析中应用十分广泛，并且有力的指导了工程实践，且其技术越来越成熟，操作越来越方便，计算越来越精确，作为当代土木工程类专业学生有必要学习并掌握桥梁电算方法。

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