论文总字数：30944字

摘 要

矮塔斜拉桥，又名部分斜拉桥，Extradosed bridge（简称E-D桥），是一种介于斜拉桥和连续梁桥之间的桥型，因其独特的结构和受力而在一定的跨径内具有明显优势。本设计桥梁为北沿江高速公路裕溪河主桥，为双塔三跨矮塔斜拉桥，跨径分布（74m 130m 75m）。首先，参照以往设计，进行桥梁上部结构设计，主要包括桥梁总体布置和结构尺寸拟定。之后进行Midas桥梁有限元软件建模分析，在确定合理成桥状态时，考虑采用“零位移”法的未知荷载系数法，通过建立力法方程、控制主梁竖向变形对索力进行规划求解和优化调整，作为拉索初拉力。通过软件电算结合手算，进行成桥的内力计算，并进行承载能力极限状态验算、预应力钢筋应力损失计算、应力验算、抗裂验算、挠度验算等，来确保设计的桥梁满足既定的功能和规范的要求。

关键词：矮塔斜拉桥；结构设计；Midas；内力计算；结构验算

Abstract

The Low-pylon Cable-stayed Bridge, also known as the Extradosed bridge (abbreviated as ED bridge), is a bridge type between a cable-stayed bridge and a continuous beam bridge. It has obvious advantages in a certain span, due to its unique structure and force. The designed bridge is the Yuxi River main bridge of the West Yangzi High speed highway, which is a double-tower, three-span, and low-tower cable-stayed bridge with span distribution (74m 130m 75m). First of all, with reference to the previous design, the superstructure of the bridge is designed, which mainly includes the overall layout of the bridge and the formulation of the structural dimensions. Then, conducted a bridge finite element software modeling analysis with Midas. When determining the reasonable bridge state, the unknown load coefficient method of “zero displacement” method is considered. The force solution equation and the vertical deformation of the main beam are used to solve, optimize and adjust the cable force as the initial tension of the cable. Calculate the internal force of the bridge through software calculations combined with hand calculations. And to carry out limit state verification of bearing capacity, calculation of stress loss of prestressed reinforcement, stress checking, crack resistance checking, deflection checking, etc., to ensure that the designed bridge meets the requirements of the established functions and specifications.

Keywords: Low-pylon Cable-stayed Bridge; Bridge design;Midas; Calculation of internal force; Structure checking

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

1.绪论 1

1.1矮塔斜拉桥概述 1

1.2工程概况 7

1.3设计参数 7

1.3.1总体设计 7

1.3.2材料参数 7

1.3.3参照规范 8

1.4设计要点 8

1.4.1.桥梁主要构造设计 8

1.4.2.桥梁结构计算 8

1.4.3.方案论证 8

2.结构设计 10

2.1结构体系 10

2.2主梁设计 10

2.2.1主梁截面形式 10

2.2.2主梁纵向布置 11

2.2.3横隔板设计 12

2.3索塔设计 12

2.4斜拉索设计 13

2.4.1斜拉索布置 13

2.4.2斜拉索设计 15

2.4.3斜拉索与主梁锚固 15

2.5构造要求 15

3.施工设计 17

3.1施工步骤 17

3.2施工要点 17

4.有限元建模 21

4.1模型概况 21

4.1.1单元建模 21

4.1.2边界条件 21

4.2作用分类 22

4.3拉索初始张拉力确定 22

5.成桥内力计算 25

5.1控制截面确定 25

5.2控制截面特性 25

5.2.1毛截面特性 25

5.2.2换算截面计算 25

5.3恒载内力计算 29

5.4活载内力计算 30

5.5施工阶段内力计算 31

5.5作用组合 33

5.6预应力钢筋设计 34

6.全桥静力验算 35

6.1承载能力极限状态验算 35

6.1.1正截面验算 35

6.1.2斜截面验算 35

6.2预应力钢筋应力损失计算 36

6.3应力验算 38

6.3.1短暂状况的应力计算 38

6.3.2持久状况的应力计算 40

6.4抗裂性验算 41

6.5变形验算 42

6.6斜拉索验算 43

6.7索塔验算 44

7.总结 46

7.1成果 46

7.2展望 46

致 谢 47

参考文献 48

1.绪论

1.1矮塔斜拉桥概述

随着材料和技术的不断进步，桥梁工程师们在桥梁的结构、功能、力学性能、经济效益上有了更多的创新和发展。基于传统梁式桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥的概念，越来越多的组合体系桥梁被设计出来并不断满足越来越高的使用要求，矮塔斜拉桥就是其中之一。

矮塔斜拉桥，又名部分斜拉桥，Extradosed bridge（简称E-D桥），是一种介于斜拉桥和连续梁桥之间的桥型，其雏形是反拱形梁桥。其结构体系相较于斜拉桥的最大特点是桥塔高度较矮，约为跨度的1/12到1/8，拉索应力幅值一般小于50MPa。矮塔斜拉桥属于索辅梁桥，出于受力合理的考虑，这种桥的结构形式与弯矩图形状类似。矮塔斜拉桥主梁刚度一般较大，介于斜拉桥和连续梁之间，斜拉索更像是连续梁的体外索，主塔作为拉索的转向装置。因此，矮塔斜拉桥索塔较矮、梁体较刚，降低了拉索的应力幅值，提高了钢索材料的利用率。而体外力的作用，使得主梁高度大大降低，仅为同等跨径连续梁的1/2，桥身自重降低，造型更为美观。^[1]

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