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摘 要

本设计桥梁位于威海市石家河公园风景区，是一座融合了力学合理性与外型美观性的桥梁，既能够满足通行需要，又美化了当地的自然和人文环境。结构形式上是一座采用蝶形拱的大跨径梁拱组合桥，主桥为（35 40 100 40 35）m的五跨变截面预应力混凝土连续箱梁与三肢钢拱组合成的梁拱结构体系，总长为250m，主梁宽度为35m。主梁部分采用满堂支架法施工，拱肋部分采用少支架法施工。从外型上看，桥梁似水中“化蝶”，结构新颖而又富有美感和人文气息，提升了城市的生态环境。

本设计在整理国内外有关梁拱组合桥的文献的基础之上，通过对桥址地质、水文条件等资料的考察和对结构形式的分析改进，设计出桥梁的结构方案和构造尺寸，并对施工步骤和要点进行了初步规划。之后针对桥梁的上部结构，考虑相应恒荷载和可变荷载，利用桥梁有限元分析软件Midas对桥梁结构进行分析计算，考察桥梁的强度、刚度、稳定性等是否满足规范要求。此外，提出了对吊杆索力的计算调整方案，并利用Midas软件中的PSC设计功能验算了预应力混凝土梁的承载能力。

根据验算结果，本设计桥梁结构符合规范要求。

关键词：梁拱组合桥，预应力，结构设计，Midas分析

Abstract

The design bridge is located in the Shijiahe Park Scenic Area of Weihai City. It is a bridge that combines the rationality of the mechanics with the aesthetic appearance of the exterior. It not only meets the needs of the passage, but also beautifies the local natural and human environment. The structural form is a long-span beam-arch composite bridge with butterfly arches. The main bridge is a combination of five-span variable-section prestressed concrete continuous box girder and three-leg steel arch with (35 40 100 40 35) m. The beam arch structure system has a total length of 250m and a main beam width of 35m. The main beam part is constructed by the scaffolding method, and the arch rib part is constructed by the small bracket method. From the perspective of appearance, the bridge is like a butterfly in the water. The structure is novel, but also beautiful and humanistic, which enhances the ecological environment of the city.

Based on the literature on beam-arch composite bridges at home and abroad, this program designs the structural scheme and structural dimensions of the bridge by examining the geological and hydrological conditions of the bridge site and improving the structural form. The construction steps and key points were initially planned. Then for the upper structure of the bridge, considering the corresponding constant load and variable load, the bridge finite element analysis software Midas is used to analyze and calculate the bridge structure to see if the strength, stiffness and stability of the bridge meet the requirements of the specification. In addition, the calculation and adjustment scheme of the cable force of the boom is proposed, and the bearing capacity of the prestressed concrete beam is checked by the PSC design function in Midas software.

According to the verification results, the bridge structure of the design meets the requirements of the specification.

Key words: Beam-arch composite bridge, Prestress, Structural design, Midas analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 梁拱组合桥梁结构形式简介 1

1.2 梁拱组合桥梁分类及特点 2

1.3 梁拱组合桥梁施工方法 3

1.4 梁拱组合桥梁的使用材料 3

1.5 梁拱组合桥梁计算理论国内研究现状 4

1.6 梁拱组合桥梁国内应用现状 4

第2章 本设计背景和内容概要 6

2.1 蝶形拱桥简介 6

2.2 工程背景及意义 6

2.3 设计工作内容 7

第3章 桥梁结构方案及构造尺寸选择 10

3.1 桥梁桥址地质及水文条件 10

3.2 桥梁设计技术标准 10

3.2.1 设计依据的主要设计规范与标准 10

3.2.2 主要设计技术指标 11

3.3 桥梁结构的整体布局 11

3.3.1 桥梁设计思路和结构优点 11

3.3.2 跨径布置 13

3.3.3 材料选择 14

3.4 主桥结构设计 14

3.4.1 主梁截面形式 14

3.4.2 主桥预应力筋 16

3.5 拱肋结构设计 16

3.5.1 拱肋布置 16

3.5.2 拱间连杆和竖杆 17

3.5.3 吊杆及锚固体系 18

3.6 施工要点 18

3.6.1 主桥施工步骤 18

3.6.2 主桥箱梁施工 19

3.6.3 吊杆施工 19

3.6.4 钢结构施工 19

3.6.5 施工进度表 20

第4章 分析模型建立与吊杆索力调整 21

4.1 计算荷载 21

4.1.1 永久荷载 21

4.1.2 可变荷载 21

4.2 分析模型建立 22

4.3 吊杆索力调整 22

4.3.1刚性吊杆法 22

4.3.2二次规划法 23

第5章 施工阶段计算分析 24

5.1 主梁施工 24

5.2 拱肋施工和吊杆张拉 24

5.3 二期恒载和收缩徐变 26

第6章 结构成桥设计验算 28

6.1 恒载计算结果 28

6.2 可变荷载计算结果 30

6.2.1 移动荷载计算结果 30

6.2.2 整体温升作用结果 32

6.2.3 整体温降作用结果 34

6.3 正常使用极限状态验算 35

6.4 承载能力极限状态验算 38

6.5 主梁刚度 40

6.6 结构整体稳定性分析 41

6.7 PSC设计验算结果表格 42

6.7.1 受拉区钢筋拉应力验算 42

6.7.2 使用阶段正截面抗裂验算 44

6.7.3 使用阶段斜截面抗裂验算 44

6.7.4 使用阶段正截面压应力验算 46

6.7.5 使用阶段斜截面主压应力验算 46

6.7.6 使用阶段正截面抗弯验算 48

6.7.7 使用阶段斜截面抗剪验算 48

第7章 毕业设计总结 50

7.1 主要工作内容 50

7.2 桥梁结构设计中的深化认识 50

7.3 毕业设计中的困难与解决 51

7.4 特色和创新点 51

7.5 体会和收获 51

参考文献 52

致 谢 53

绪论

1.1 梁拱组合桥梁结构形式简介

梁桥是一类以主梁受弯为主要受力形式的桥梁。由于梁桥结构较为简单，施工也很便利，所以在一些跨度不大的桥梁中得到了广泛的应用。近年来，预应力技术逐渐发展，钢结构越来越广地得到应用，梁桥的跨径得以取得一定的增大。目前梁桥的跨越能力可以达到300m。

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