论文总字数：52028字

摘 要

设计验算裕溪河特大桥跨锥三河段桥上部结构。该桥为变截面预应力混凝土连续刚构桥，总长153m，跨径组成为41.5 70 41.5m，上部结构采用单箱双室断面，下部结构主墩采用薄壁墩。设计汽车荷载为公路I级荷载。主梁段采用挂篮悬臂浇筑法施工。设计中主桥按先边跨合龙，后中跨合龙的顺序考虑。由于时间所限，本次设计未涉及下部结构（即墩台和基础）的设计验算。

桥梁横向全宽34.5m，采用两幅设置，横桥向两幅间净距为1m。上部结构采用单箱双室断面，箱梁顶板宽16.75m，底板宽11.35m，腹板变厚度，厚度分别为45cm、60cm，顶板厚28cm，底板厚按2.0次抛物线由30cm变化到60cm。箱梁根部中心线处梁高4.0m，端部梁高2.0m，在设计中按2.0次抛物线变化。桥面2.0%的横坡由箱梁整体旋转形成。预应力钢绞线根据设计荷载下连续刚构桥不同断面可能出现的弯矩分别进行布置，采用后张法施工，两端同时张拉，钢束张拉控制应力采用0.75fpk。

设计中运用MIDAS CIVIL工程软件对主桥上部结构进行建模和有限元分析，并配置预应力钢筋，然后对不同施工阶段中主梁的内力、应力、挠度，以及成桥后主梁截面的承载能力进行了计算和验算。绘制连续刚构桥上部结构设计图，主要包括主梁截面构造图和纵向预应力钢筋布置图等。进行英语文献翻译，最后编制设计计算书及文档整理。

【关键词】：预应力混凝土连续刚构桥；变截面；挂篮悬臂施工；纵向预应力钢筋；有限元分析。

Abstract

Design the superstructure of the Zhuisan River Bridge at Xiyu River. The bridge is a pre-stressed concrete continuous rigid frame bridge with variable sections, and the total length is 153m with the span of 41.5m, 70m, and 41.5m. The sections of superstructure are simple-box double-cell section, and the substructure has the thin-wall main piers. Designed vehicle loading is highway I loading. The solution of the main superstructure construction uses the symmetrical cantilever pouring construction. In the design, the stage of closure happens in the two side spans first, then in the mid-span. Considering time and space, the design and calculation of the substructure are not involved in the project.

The superstructure is modeled in a finite element analysis with the help of Midas Civil, an engineering simulation software. Then the pre-stressed reinforcements are configured in the sections to improve the capacity of loading. Calculate and check the internal forces, the stress and the deformation of the superstructure in all construction stages, and the capacity of loading of the bridge in the finished stage. Chart the design of the superstructure of the continuous rigid frame bridge, including the structure of the main girder section and the pre-stressed reinforcement in length. Translate the foreign literature, and compile the document of the project.

Key words: pre-stressed concrete continuous rigid frame bridge; variable section; symmetrical cantilever pouring construction; finite element analysis.

目 录

摘要 I

Abstract II

绪论 1

第一章 桥跨总体布置及结构主要尺寸 3

1.1 桥跨结构及尺寸拟定 3

1.1.1 设计技术标准 3

1.1.2 结构形式 3

1.1.3 主要尺寸拟定 3

1.2 主梁分段与施工阶段的划分 4

1.2.1 分段原则 4

1.2.2 具体分段 5

1.2.3 施工阶段的划分 5

第二章 荷载内力计算 7

2.1 恒载内力计算 7

2.1.1 计算方法 7

2.1.2 截面几何特性 7

2.1.3 施工阶段计算 8

2.2 活载内力计算 24

2.2.1 横向折减系数及纵向折减系数 24

2.2.2 汽车荷载冲击系数 24

2.2.3 计算结果 25

第三章 次内力计算 32

3.1 混凝土收缩、徐变内力计算 32

3.1.1 混凝土徐变内力计算 32

3.1.2 混凝土收缩内力计算 33

3.2 温度应力计算 34

3.2.1 温度对连续梁结构的影响 34

3.2.2 温度内力计算结果 35

3.3 不均匀沉降内力计算 36

3.3.1 不均匀沉降的影响 36

3.3.2 不均匀沉降计算结果 36

第四章 内力组合 39

4.1 内力组合 39

4.1.1 作用和作用效应 39

4.1.2 内力组合 39

4.2 内力组合结果 41

4.2.1 承载能力极限状态 41

4.2.2 正常使用极限状态短期效应组合 42

4.2.3 正常使用极限状态长期效应组合 43

第五章 预应力钢筋设计 45

5.1 预应力钢筋的估算 45

5.1.1 计算原理 45

5.1.2 预应力钢筋的估算 47

5.2 预应力筋的布置 48

5.2.1 预应力筋布置原则 48

5.2.2 预应力筋的布置 49

5.3 预应力损失 50

5.3.1 预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失 50

5.3.2 由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 51

5.3.3 混凝土弹性压缩引起的应力损失 51

5.3.4 由钢筋松弛引起的应力损失 52

5.3.5 由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 52

5.3.6 有效预应力计算 53

第六章 截面验算 55

6.1 承载能力极限状态验算 55

6.2 正常使用极限状态验算 57

6.2.1 抗裂性验算 57

6.2.2 挠度验算 60

6.2.3 应力验算 61

总结与感悟 69

致谢 70

参考文献 71

绪 论

连续梁桥，即两跨或两跨以上连续的梁桥，具有结构刚度大、动力性能好、桥面变形小、有利高速行车等优点。这类桥型属于超静定体系。在恒载和活载作用下，连续梁由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩明显减小，有利于减少截面材料用量。刚构桥是一种墩梁固结梁式桥，具有悬臂梁的受力特点。由于悬臂结构在自重和荷载作用下承受负弯矩，因此刚构桥基本上都是需要配置预应力钢筋。

连续刚构桥集合了上述两种桥型的优点，其受力状况可视为两者的结合。连续刚构桥一般采用挂篮悬臂现浇法进行施工，在施工过程中经历T型刚构受力状态，合龙后两梁段之间固结形成连续刚构桥。由于合龙后产生支点出负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩被削弱，故合龙前T型刚构受力状态为主要部分。对于悬臂施工连续刚构桥，合拢后主墩处负弯矩很大，而跨中恒载弯矩很小。施加二期恒载后，主墩处负弯矩增大，跨中承受相对较小的正弯矩。因此，截面几何尺寸拟定时，应根据以上弯矩分布特点，采用变截面设计，主要控制主墩处截面的抗弯刚度，提高截面下缘的承压能力。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：52028字