论文总字数：34493字

摘 要

本文用有限元分析软件midas/civil，建立南昌朝阳大桥上部结构的结构模型，对其进行结构力学性能的分析。南昌朝阳大桥属于波形钢腹板部分斜拉桥，主桥共七跨，主梁截面为单箱五室波形钢腹板截面，采用了波形钢腹板代替了普通的混凝土箱梁腹板，同时也具有部分斜拉桥在结构受力方面的优点。朝阳大桥的施工主要采用悬臂浇筑的方法。波形钢腹板部分斜拉桥仍是一种较为新型的桥梁，在国内的应用还不多，但目前已经受到了很多关注。使用波形钢腹板的优点主要在于能大大减轻结构的自重，并解决混凝土腹板开裂的问题，而且施工也更方便快速。部分斜拉桥的优点主要是结构的刚度相比一般斜拉桥较大，且应力幅值较小，行车平顺，性价比高。两种结构结合能同时发挥它们的优秀性能，有着良好的发展前景。

本设计主要是通过查找资料，根据上海市城建设计院和南昌市城市规划设计研究总院的南昌朝阳大桥施工图纸进行结构模型的建立和力学性能的分析。本文先是介绍了波形钢腹板部分斜拉桥的发展情况，之后主要按要求对各个施工阶段和成桥阶段以及不同状况下的抗弯抗剪承载能力、应力、变形、抗裂性、波形钢腹板的抗剪能力和抗剪稳定性进行了验算，计算结果均能满足规范的要求，体现了该桥的良好力学性能。

关键词：波形钢腹板PC组合箱梁 部分斜拉桥 悬臂浇筑施工

Abstract

In this paper, using finite element analysis software midas/civil, structural model of the upper structure of Nanchang Chaoyang Bridge is established to analyze the mechanical properties of the structure. Nanchang Chaoyang Bridge belongs to corrugated steel web extradosed cable-stayed bridge, the main bridge has seven span, and the section is a single box with five rooms using a corrugated steel webs instead of ordinary concrete box girder webs, while it also has the advantage of extradosed cable-stayed bridge on mechanical properties of the structure. Construction of Chaoyang Bridge is mainly completed by cantilever casting method. extradosed Cable-stayed bridge with corrugated steel webs is still a relatively new type of bridge without many applications in China, but many people turn to pay attention to it. The using of corrugated steel webs can greatly reduce the self-weight of the structure, and can solve the problem of cracking of concrete webs, and is also easier and faster for construction. The main advantage of the extradosed cable-stayed bridge is the general stiffness of the structure is larger compared to normal cable-stayed bridge, and the stress amplitude is small, driving is more comfortable, and it is also cost-effective. Combining the two structures can simultaneously play to their excellent performance, and has good prospects for development.

The design is done by looking for information, establishing the structure according to the construction drawings of Nanchang Chaoyang Bridge designed by Shanghai Urban Construction Design Institute and Nanchang Urban Planning and Design Institute, then analyses the mechanical properties of the model. This article first introduces the development of extradosed cable-stayed bridge with corrugated steel web, followed by the checking of flexural and shear resistance capacity, deformation, crack resistance, corrugated steel shear resistance and shear stability of the web for each construction stage and the final stage and under different conditions, which reflect the good mechanical properties of the bridge.

KEY WORDS: PC composite box girder with corrugated steel webs, extradosed cable-stayed bridge; Cantilever casting construction

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2波形钢腹板部分斜拉桥的发展现状 2

1.3波形钢腹板部分斜拉桥的构造特征和研究方法 3

1.3.1 主梁构造 3

1.3.2 波形钢腹板构造 3

1.4 本文的研究目的和主要研究内容 4

第二章 有限元模型建立 5

2.1 设计概况 5

2.1.1 主梁结构体系 5

2.1.2 主梁混凝土结构 5

2.1.3 预应力体系 6

2.1.4 波形钢腹板体系 6

2.1.5 钢横梁体系 7

2.1.6 梁上钢锚箱体系 7

2.1.7 通航孔桥中墩上塔柱 7

2.1.8 斜拉索体系 8

2.1.9 人非通道体系 8

2.2 主要材料及技术标准 8

2.2.1 混凝土 8

2.2.2 普通钢筋 8

2.2.3 精轧螺纹钢筋 9

2.2.4 预应力钢绞线 9

2.2.5 体外预应力环氧涂层钢绞线 9

2.2.6 金属波纹管 9

2.2.7 斜拉索 9

2.2.8 钢材 9

2.2.9 焊材 10

2.2.10 高强螺栓 10

2.2.11 圆柱头焊钉 10

2.2.12 其他材料 11

2.3 定义材料和截面特性 11

2.4 结构离散和有限元模拟 11

2.5 结构自重和移动荷载 14

2.6 预应力钢束 14

2.7 施工阶段模拟 15

2.8 索的初始张拉力和索力调整 21

第三章 预加力、徐变、收缩引起次内力及温度次内力计算 24

3.1预加力引起的次内力计算 24

3.2徐变、收缩引起的次内力 24

3.3 温度次内力 25

第四章 上部结构验算 27

4.1 各施工阶段的内力、应力、变形验算 27

4.1.1 过渡墩横梁成形-调整挂蓝阶段 27

4.1.2 边跨合拢拆除挂篮阶段 28

4.1.3中跨-2-6合拢拆除挂篮阶段 30

4.1.4中跨-3-5合拢拆除挂篮阶段 32

4.1.5 中跨-4合拢拆除挂篮阶段 34

4.1.6目标状态阶段 36

4.2 荷载组合 38

4.3 承载能力极限状态验算 39

4.3.1 正截面抗弯承载能力计算 39

4.3.2 斜截面抗剪承载能力计算 42

4.4 预应力损失计算 42

4.5 短暂状况与持久状况构件应力验算 44

4.5.1 短暂状况应力验算 44

4.5.2持久状况应力验算 46

4.6 截面抗裂性验算 47

4.6.1 正截面抗裂性验算 47

4.6.2 斜截面抗裂性验算 48

4.7 变形计算 48

4.8 波形钢腹板抗剪强度验算 48

4.9 波形钢腹板抗剪屈曲计算 52

4.10 结构自振特性分析 53

第五章 结论 56

致谢 57

参考文献（References） 58

第一章 绪论

1.1 引言

波形钢腹板PC组合箱梁桥和部分斜拉桥都是比较新的形式的桥梁，它们最早在上世纪80年代由法国学者提出。部分斜拉桥有很多优点，主要是结构刚度较大，最大应力幅值要小于常规斜拉桥，性价比较高，造型新颖美观，主梁具有一定的刚度，行车平顺，同时具有斜拉索，跨越能力增大，而且塔高较矮，塔身结构简单，刚度大，施工方便，因此得到了广泛的应用。相对于混凝土腹板箱梁，波形钢腹板PC组合箱梁桥主要是通过使用波形钢腹板，解决了腹板容易开裂的问题。此外，它的结构自重较轻，可以减少下部结构的工程量，进而降低工程总造价，受力性能较好，能提高预应力的效率。将波形钢腹板PC组合箱梁桥和部分斜拉桥这两种形式结合的波形钢腹板PC箱梁部分斜拉桥，能同时发挥两种桥型的优秀性能特点，有着很大的技术优势和发展前景。

总的来说，波形钢腹板PC箱梁部分斜拉桥的主要优点包括：

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