论文总字数：46056字

摘 要

波形钢腹板矮塔斜拉桥兼具了波形钢腹板箱梁和矮塔斜拉桥的优势，前者具有自重较轻、抗震性能好、预应力效率高、抗裂性好等优点，且解决了混凝土腹板出现斜裂缝的问题；后者则具有行车舒适、刚度大、可靠度高、施工技术成熟的优点，这种新桥型的使用如今越来越广泛。

本文以郑登快速通道朝阳沟水库特大桥为依托，依据郑州市交通规划勘察设计院的施工图设计图纸，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。该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。论文依据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。

关键词：波形钢腹板，预应力混凝土，矮塔斜拉桥，受力分析，结构验算

Abstract

The corrugated steel web short tower cable-stayed bridge has the advantages of corrugated steel web box girder and low tower cable-stayed bridge. The former has the advantages of light weight, good seismic performance, high pre-stress efficiency and good crack resistance. The problem of oblique cracks in the concrete web is solved; the latter has the advantages of comfortable driving, high rigidity, high reliability and mature construction technology, and the use of the new bridge type is now more and more extensive.

Based on the Zhengdeng Expressway Chaoyanggou Reservoir Bridge, this paper uses Midas Civil software to model the upper structure of the Zhengdeng Expressway Chaoyanggou Reservoir Bridge based on the construction drawing design drawings of Zhengzhou City Transportation Planning Survey and Design Institute. And the analysis of the bridge stage. The bridge is located on the north side of Chaoyanggou Reservoir, Zhengzhou-Dengfeng Expressway Reconstruction Project. The span of the bridge is 58 118 188 108=472m, and the total length of the bridge is 484.8m. The main bridge adopts a cantilever casting construction method. The upper part of the main bridge adopts a corrugated steel web PC low tower cable-stayed bridge. According to the corresponding specifications, the paper carries out the calculation of the bearing capacity, stress, crack resistance, deformation, shear strength and shear stability of the corrugated steel web. The calculation results show that the bearing capacity, stress, crack resistance, deformation, shear strength and shear stability of the corrugated steel webs of the main beam of the Chaoyanggou Reservoir Bridge in Zhengdeng Expressway meet the requirements of the specification.

Key words: corrugated steel web, prestressed concrete, low tower cable-stayed bridge, force analysis, structure checking

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 波形钢腹板组合箱梁桥简介 1

1.1.2 矮塔斜拉桥简介 2

1.2 国内外发展概况 3

1.2.1 国外发展概况 3

1.2.2 国内发展概况 3

1.3 工程设计背景及主要工作 4

第二章 设计资料 5

2.1 设计技术条件 5

2.2 主要材料 5

2.2.1 混凝土 5

2.2.2 钢材 5

2.2.3 支座及伸缩缝 6

2.2.4 锚具及波纹管 6

2.2.5 桥面防水及铺装 7

2.3 设计要点 7

2.3.1 总体构造设计 7

2.3.2 预应力体系 8

2.3.3 索鞍、斜拉索体系 8

2.3.4 波形钢腹板及横隔设置 9

第三章 结构有限元建模 11

3.1 有限元模型模拟过程 11

3.1.1 材料和截面定义 11

3.1.2 结构模型建立 11

3.1.3 荷载输入 14

3.1.4 预应力钢束分组 17

3.1.5 边界条件模拟 20

3.2 施工阶段模拟 20

3.2.1 施工一般步骤 20

3.2.2 施工阶段定义 22

第四章 结构受力分析 26

4.1 施工阶段分析 26

4.1.1 主梁内力分析 26

4.1.2 主梁应力分析 30

4.1.3 主梁变形分析 35

4.1.4 斜拉索应力分析 37

4.2 运营阶段分析 38

4.2.1 活载作用分析 38

4.2.2 温度作用分析 42

4.3 荷载组合分析 46

第五章 上部结构验算 50

5.1 承载能力极限状态验算 50

5.1.1 正截面抗弯承载力验算 50

5.1.2 斜截面抗剪承载力验算 51

5.2 正常使用极限状态验算 51

5.2.1 正截面抗裂性验算 51

5.2.2 斜截面抗裂性验算 52

5.2.3 变形验算 52

5.3 持久状况和短暂状况构件应力验算 53

5.3.1 持久状况（使用阶段）构件应力验算 53

5.3.2 短暂状况（施工阶段）构件应力验算 53

5.4 预应力损失及有效预应力计算 55

5.5 波形钢腹板验算 57

5.5.1 波形钢腹板剪切强度验算 57

5.5.2 波形钢腹板抗剪屈曲稳定性验算 62

第六章 结论与展望 65

6.1 结论 65

6.2 展望 65

参考文献 66

致 谢 68

第一章 绪论

1.1 概述

1.1.1 波形钢腹板组合箱梁桥简介

波形钢腹板组合箱梁桥是一种新型的钢-混凝土组合结构，由混凝土顶底板、预应力筋和波形钢腹板三部分组成（如图1-1所示），与传统的预应力混凝土腹板箱梁相比，具有以下优点^[1]：

（1）降低自重，提高抗震性；

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