论文总字数：41506字

摘 要

波形钢腹板PC箱梁桥和矮塔斜拉桥是上世纪80年代后出现的两种新桥型，性能优越，在日本等国获得大量应用。波形钢腹板矮塔斜拉桥是将这两种结构形式结合起来的组合桥梁，其兼具两者的优点，在减轻自重、增大跨越能力、提高抗震性等方面具有一定优势。部分斜拉桥因其具有结构刚度大、结构可靠度高、行车平顺性好、外形简洁大方、施工技术成熟、养护相对简单等优点，被越来越多人所认可。波形钢腹板PC箱梁桥具有自重轻、抗震性能好、预应力效率高、传力路径明确、腹板抗开裂性能好等优势。将两项优势技术集于一身，具有广阔的应用前景。

郑登快速通道朝阳沟水库特大桥位于郑州至登封快速通道改建工程朝阳沟水库北侧。桥梁跨径组成为58 118 188 108=472m，桥梁全长484.8m。主桥采用悬臂浇筑施工法。主桥上部采用波形钢腹板PC矮塔斜拉桥。本毕业设计以郑州市交通规划勘察设计院的施工图设计图纸为依据，利用Midas Civil软件对郑登快速通道朝阳沟水库特大桥上部结构建模，进行施工阶段和成桥阶段分析。论文按照相应规范要求对主梁的承载能力、应力、抗裂性、变形、波形钢腹板的抗剪强度和抗剪稳定性进行验算。验算结果表明，郑登快速通道朝阳沟水库特大桥在现行的公路-I级荷载作用下，主梁的承载能力、应力、抗裂性、变形、波形钢腹板的抗剪强度和抗剪稳定性等方面均满足规范要求。验算过程中，体现出波形钢腹板这种新型钢-混凝土组合结构的力学特性。

关键词：波形钢腹板，预应力混凝土，悬臂浇筑，部分斜拉桥

Abstract

The PC box girder bridge with corrugated steel webs and Extradosed Cable-stayed Bridge are two new types of bridge appeared in the 1980s. They are superior in performance, and widely used in many countries, especially in Japan. Extradosed cable-stayed bridge with corrugated steel webs is a combination of these two kinds of structures and has the advantages of both. It has clear advantages in reducing weight, increasing span capacity and improving earthquake resistance. Extradosed Cable-stayed Bridge has the advantages of high structural rigidity, good ride comfort, high reliability, simple appearance, mature construction technology, relatively simple maintenance and so on, which is recognized by more and more people. The PC box girder bridge with corrugated steel webs is distinctive in bridge engineering area due to its light weight, good seismic performance, high prestress efficiency, clear load path and good crack resistance of the web. It brings together the advantages of both technologies, and has broad application prospects.

The Cheng Teng Fast Track Chaoyanggou Reservoir Bridge is located in the north of Chaoyanggou Reservoir of Zhengzhou to Dengfeng fast-track reconstruction project. The bridge is an extradosed cable-stayed bridge with prestress concrete composite box girder with corrugated steel webs with a continuous span arrangement of 58m 118m 188m 108m=472m. The construction method is cantilever casting. This graduation project is based on the construction drawings provided by Zhengzhou City Transportation Planning Survey and Design Institute. The Midas Civil software was used to model the bridge’s superstructure, for construction analysis and completion analysis. According to the specifications, this paper checks the bearing capacity, stress, crack resistance and deformation of the main beam. And the results show that, under the highway load-I of current specifications, the bearing capacity, stress, crack resistance and deformation conform to requirements. In the checking process, the mechanical characteristics of the prestressing concrete composite box-girder structure with corrugated steel webs are reflected.

Keywords: corrugated steel webs, prestressed concrete, cantilever casting, extradose cable-stayed bridge

目录

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.2两种结构形式的受力特性 2

1.2.1矮塔斜拉桥的受力特性 2

1.2.2 波形钢腹板组合箱梁的受力特性 2

1.3 波形钢腹板部分斜拉桥的发展概况 3

1.3.1国外发展概况 3

1.3.2 国内发展概况 5

1.4 本工程背景及主要工作 6

第二章 设计资料 8

2.1 主要技术标准 8

2.2 主要设计规范 8

2.3 主要材料 9

2.3.1 混凝土 9

2.3.2 钢材 9

2.3.3 普通钢筋 10

2.3.4 斜拉索 10

2.3.5预应力钢筋 10

2.3.6锚具及波纹管 10

2.3.7 支座及伸缩缝 11

2.3.8 栓钉与螺栓 11

2.3.9 桥面防水及铺装 11

2.3.10 其他材料 11

2.4 设计要点 12

2.4.1 混凝土箱梁构造 12

2.4.2 波形钢腹板构造 13

2.4.3 预应力体系 13

2.4.4 索鞍、斜拉索体系 14

第三章 主梁分段与施工方案及有限元模拟 15

3.1 设计施工程序 15

3.2 材料定义 17

3.3 结构离散 17

3.4 有限元模拟 20

3.4.1 有限元结构分析模型 20

3.4.2 相关参数的计算 20

3.5 预应力钢束分组 21

3.6 施工过程模拟 25

第四章 预加力、收缩徐变、基础变位及温度次内力计算 28

4.1 预加力引起的次内力 28

4.2 徐变、收缩引起的次应力 28

4.2.1 混凝土徐变 28

4.2.2 混凝土收缩 29

4.3 基础变位引起的次应力 29

4.4 温度次内力 29

第五章 上部结构验算 32

5.1 施工阶段受力与变形分析 32

5.1.1 最大悬臂状态 32

5.1.2 中跨合拢完成中跨底板束张拉 34

5.1.3 边跨合拢完成边跨束张拉 36

5.1.4 体外预应力束张拉 38

5.1.5 二期恒载 41

5.1.6 收缩徐变 43

5.2 荷载组合 46

5.3 承载能力极限状态验算 48

5.3.1 正截面抗弯承载能力计算 48

5.3.2 斜截面抗剪承载能力计算 50

5.4 正常使用极限状态验算 50

5.4.1 正截面抗裂验算 50

5.4.2 斜截面抗裂验算 51

5.4.3变形验算 51

5.4.4预应力损失及有效预应力的计算 52

5.5 持久状况和短暂状况构件应力验算 54

5.5.1 使用阶段（持久状况）正截面法向应力验算 54

5.5.2 施工阶段（短暂状况）应力验算 55

5.6 波形钢腹板剪切强度验算 56

5.7 波形钢腹板的抗剪屈曲稳定性验算 59

5.7.1 波形钢腹板的屈曲破坏模式 59

5.7.2 抗剪稳定性验算 59

第六章 结论 62

致谢 63

参考文献 64

第一章 绪论

1.1概述

波形钢腹板PC箱梁桥和矮塔斜拉桥是上世纪80年代后出现的两种新桥型，性能优越，在日本等国获得大量应用。波形钢腹板矮塔斜拉桥是将这两种结构形式结合起来的组合桥梁，其兼具两者的优点，在减轻自重、增大跨越能力、提高抗震性等方面具有一定优势。

波形钢腹板组合箱梁是一种用波形钢板取代混凝土腹板的新型组合结构，其主要技术优势有：

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