论文总字数：43989字

摘 要

波形钢腹板矮塔斜拉桥是一种新型桥梁结构，它由矮塔斜拉桥和波形钢腹板PC箱梁桥这两种结构组合而形成了。因此，波形钢腹板矮塔斜拉桥兼备两者的优势，该结构有利于减轻桥梁结构自重，降低梁高，桥梁跨越能力增大，削弱地震反应。波形钢腹板PC箱梁桥自重轻，跨越能力强，传力途径明确，腹板不易开裂，且具有良好的抗震能力和较高的预应力效率。而部分斜拉桥结构刚度大，可靠度高，道路平顺性强，外形美观，技术成熟。波形钢腹板矮塔斜拉桥将两者优点结合在一起，发展前景广阔。

郑登快速通道朝阳沟水库特大桥全长484.8米，总跨径为472米，共四跨，其中主跨度为188米，其余三跨长度分别为58米、118米、108米。主桥采用悬臂浇筑施工法。采用波形钢腹板矮塔斜拉桥结构。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，并利用Midas Civil软件对郑登快速通道朝阳沟水库特大桥上部结构进行建模，进行施工阶段和成桥阶段分析。本论文按照各相应规范要求，分析主梁在施工阶段的应力、变形，并验算承载极限能力和正常使用状态下箱梁的变形、抗裂性、应力，最后对波形钢腹板进行抗剪强度和抗剪稳定性验算。验算结果表明，郑登快速通道朝阳沟水库特大桥主梁在承载能力极限状况下的承载能力，正常使用状况下的波形钢腹板箱梁的抗裂变形，施工状态下应力，波形钢腹板抗剪强度、抗剪稳定性等方面均满足规范要求。

关键词：波形钢腹板，部分斜拉桥，有限元分析

Abstract

The corrugated steel webs of extradosed cable-stayed bridge is a new bridge structure, which is composed of low tower cable-stayed bridge with corrugated steel webs PC box girder bridge structure of these two kinds of combination forms. Therefore, the corrugated steel webs of extradosed cable-stayed bridge has the advantages of both. The structure can reduce the weight of bridge structure, reducing the height of girder, bridge span increases, weaken the earthquake response. The PC box girder bridge with corrugated steel web is light in weight, strong in leaping ability, clear in the way of force transmission, not easy to crack in the web, and has good anti-seismic ability and high prestress efficiency. The partial cable-stayed bridge has the advantages of large rigidity, high reliability, strong road smoothness, beautiful appearance and mature technology. It brings together the advantages of the two kinds of bridge structures and has broad prospects for development.

Zheng Deng's Fast Track Chaoyanggou Reservoir Bridge is 484.8 meters long, with a total span of 472 meters and a total span of four. The main span is 188 meters, and the other three span lengths are 58 meters, 118 meters and 108 meters respectively. The cantilever construction method is adopted in the main bridge. The structure of corrugated steel webs of extradosed cable-stayed bridge is adopted. This graduation design is based on the design drawings of Zhengzhou City Traffic Planning Survey and Design Institute , and uses Midas Civil software to model the superstructure of the bridge of Zheng Deng's Fast Track Chaoyanggou Reservoir, and carries out the analysis of the construction stage and the bridge stage. In this paper, according to the requirements of the corresponding specifications, the stress and deformation of the main beam in the construction stage are analyzed, and the deformation, crack resistance and stress of the box girder are checked. Finally, the shear strength and shear stability of the corrugated steel web are checked. The test results show that the bearing capacity of the main girder of the super bridge of the Zheng Deng's Fast Track Chaoyanggou Reservoir in the ultimate bearing capacity, the crack resistance deformation of the corrugated steel web box girder under normal condition, the stress in the construction state, the shear strength and the shear stability of the corrugated steel webs meet the standard requirements.

KEY WORDS：corrugated steel web，partially cable-stayed bridge，finite element analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 矮塔斜拉桥及其力学特性 1

1.1.2 波形钢腹板PC箱梁桥及其力学特性 1

1.2 波形钢腹板矮塔斜拉桥在国内外发展现状 3

1.2.1 国外发展概况 3

表1-1国外已修建的典型波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥 3

1.2.2 国内发展概况 4

1.2.3 本设计背景及主要工作 4

第二章 设计资料 6

2.1 设计主要采用的标准及规范 6

2.2 设计技术条件 6

2.3 主要材料 6

2.3.1 混凝土 6

2.3.2 钢材 7

2.4 设计要点 7

2.4.1 上部箱梁结构 7

2.4.2 桥塔构造 8

2.4.3 预应力体系 8

2.4.4 索鞍、斜拉索体系 8

2.4.5 波形钢腹板 8

第三章 有限元模型建立 9

3.1 施工流程设置 9

3.2 材料特性 11

3.3 有限元结构模型 11

3.4 荷载布置 11

3.4.1 恒载集度计算 11

3.4.2 汽车荷载 12

3.4.3 温度荷载 12

3.4.4 预应力 13

3.4.5 混凝土徐变 13

3.4.6 混凝土收缩 13

3.4.7 基础沉降 13

3.4.8 作用效应组合 14

3.5 施工阶段 14

第四章 主梁验算 16

4.1 施工阶段受力与变形分析 16

4.1.1 中跨合龙前 16

4.1.2 边跨合龙时 17

4.1.3 中跨合龙时 19

4.1.4 张拉体外束时 21

4.1.5 二期恒载施加后 22

4.1.6 收缩徐变时 24

4.2 荷载组合 26

4.3 各荷载作用下结构内力 29

4.4 承载能力极限状态验算 32

4.4.1 正截面抗弯承载能力验算 32

4.4.2 斜截面抗剪承载能力计算 34

4.5 正常使用极限状态验算 34

4.5.1 正截面抗裂验算 34

4.5.2 斜截面抗裂验算 34

4.5.3 变形验算 34

4.6 预应力损失及有效预应力的计算 35

4.7 持久状况和短暂状况构件应力验算 36

4.7.1 持久状况构件应力验算 36

4.7.2 短暂状况构件应力验算 37

第五章 波形钢腹板验算 39

5.1 波形钢腹板剪切强度验算 39

5.2 波形钢腹板抗剪屈曲稳定性验算 42

5.2.1 局部屈曲验算 43

5.2.2 整体屈曲验算 46

5.2.3 合成屈曲验算 47

第六章 结论 48

致谢 49

参考文献 50

绪论

概述

波形钢腹板矮塔斜拉桥将矮塔斜拉桥与波形钢腹板PC箱梁桥两种结构形式组合起来的组合桥梁，因此两者优点集于一体，使得波形钢腹板矮塔斜拉桥具有自重轻、跨越能力大以及良好的抗震性能，同时该结构施工简单，可以使缩短工期得到缩短，且建设成本较低。

矮塔斜拉桥及其力学特性

矮塔斜拉桥，最早由法国工程师提出该结构形式。目前，由于其突出的优势在全世界范围内得到了广泛应用，有近百座矮塔斜拉桥相继建成，可见其具有广阔的发展空间。主要优点为以下几个方面：

（1）桥梁结构刚度大，挠度小。

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