大跨径预应力波纹钢腹板-混凝土组合连续箱梁桥设计计算

论文总字数：51872字

摘 要

本文主要对一座大跨径预应力波纹钢腹板-混凝土组合连续箱梁桥进行了设计计算分析。

本文中的预应力波纹钢腹板-混凝土组合连续箱梁桥有其实际工程背景，其原型是G42长深(长春——深圳)高速公路高青至广饶段小清河特大桥3号桥。

本文利用MIDAS/Civil软件建立模型，对桥梁进行了成桥状态下的持久状况承载能力、应力验算，正常使用状态下的应力、挠度和抗裂性验算，并验算了偶然状况下的应力和波纹钢腹板的剪力。

本文主要对该桥进行了下列验算：（1）持久状况正常使用极限状态下的抗裂性、变形验算、正应力、剪应力；（2）持久状况承载能力极限状态下的抗弯承载力、抗剪承载力验算；（3）波纹钢腹板剪应力验算；

本文设计计算的主要过程如下：

首先，根据施工过程，使用MIDAS/Civil软件，建立梁单元有限元模型，求出组合梁桥各控制截面在自重荷载作用下的内力，通过电算结果可以得到混凝土收缩与徐变等恒载作用下的内力；

其次，采用影响线加载的方法求出各控制截面在汽车荷载等作用下的活载内力，并根据规范，与前面求出的各种内力进行荷载组合；

再次，根据前面的成果，进行成桥状态下的极限抗弯承载能力、极限抗剪承载能力和应力验算，正常使用状态下的变形及抗裂性验算，并验算了波纹钢腹板的抗剪性能。

最后，完成该桥的施工图8份，主要包括：①桥型总体布置图（包括立面及平面图）；②上部标准横断面图；③施工流程图；④纵梁立面布置图；⑤钢筋布置图。均通过AutoCAD绘出。

关键词：组合桥梁；连续梁桥；波纹钢腹板；结构计算分析；MIDAS/Civil

Abstract

In this paper, a large span corrugated steel web prestressed concrete continuous box girder bridge is designed and analyzed.

In this paper, corrugated steel web plate of prestressed concrete continuous box girder bridge has its practical engineering background, the prototype is G42 long deep (changchun) - shenzhen expressway step to paragraph GuangRao sand silted super-large bridge no. 3 bridge.

In this paper, MIDAS/Civil software was used to build a model to check the bearing capacity, stress, deflection and crack resistance of the bridge under the condition of bridge formation.

(1) crack resistance, deformation checking, positive stress and shear stress in the limit state of normal use of permanent condition; (2) check the flexural capacity and shear capacity of the ultimate bearing capacity under the durable condition; (3) calculation of shear stress of corrugated steel web;

The main process of design and calculation in this paper is as follows:

First of all, according to the construction process, the use of software MIDAS/Civil, beam element finite element model is established, and the composite girder bridge internal force of the control section under gravity load, result you can get the concrete shrinkage and creep in through computing and so on under the action of dead load internal force;

Secondly, the dynamic internal force of each control section under the action of vehicle load is calculated by using the method of influencing line loading.

Again, according to the results, in front of the bridge with the state of ultimate flexural bearing capacity, the limit bearing capacity and shear stress calculation, normal use condition of deformation and crack resistance calculation, and calculating the shear performance of corrugated steel web plate.

Finally, 8 copies of the construction drawing of the bridge are completed, which mainly include: declared overall layout of the bridge type (including elevation and plan). Parliamentary top standard cross-sectional drawing; Flexo process flow chart; Gothic longitudinal beam elevation layout plan; Closer reinforcement arrangement. They are all drawn by AutoCAD.

Keywords:curved bridge; continuous beam bridge; corrugated steel web;structural calculation and analysis; MIDAS/Civil

目录

目录

摘要 III

Abstract IV

目录 1

第一章 引言 4

1.1 本课题的背景与意义 4

1.1.1 背景 4

1.1.2 意义 4

1.2 关键问题及难点 5

1.2.1 关键问题 5

1.2.2 难点 5

1.3 本课题概况 5

1.3.1 工程背景 5

1.3.2 设计要点 6

1.3.3 设计依据及说明 10

1.3.4 设计步骤及内容 14

1.4 本章小结 15

第二章 波纹钢腹板预应力组合箱梁简介 16

2.1 组合结构的基本概念 16

2.2. 波纹钢腹板预应力组合梁概述 16

2.2.1 波纹钢腹板预应力组合梁的发展概况 16

2.1.2 波纹钢腹板预应力组合梁的基本概念 18

2.1.3 波纹钢腹板预应力组合梁的特点 20

2.2 波纹钢腹板预应力组合梁设计的基本原则和方法 21

2.2.1 基本原则 21

2.2.2 计算方法 22

2.3 本章小结 24

第三章 有限元计算模型的建立 25

3.1 建立模型 25

3.1.1 节点与单元 25

3.1.2 材料与截面 26

3.2 边界条件 32

3.2.1. 一般支承 32

3.2.2 永久约束 35

3.2.3 临时支承 35

3.3 施工阶段模拟 36

3.3.1 定义施工阶段 36

3.4 施加荷载 39

3.4.1 静力荷载 39

3.4.2 汽车荷载 40

3.4.3 支座沉降作用 41

3.5 电算结果分析 42

3.5.1 剪力分布图 42

3.5.2 弯矩分布图 45

3.6 本章小结 48

第四章 持久状况承载能力极限状态验算 49

4.1 持久状况抗弯承载力验算 49

4.1.1.持久状况抗弯承载能力极限状态 49

4.2 持久状况构件应力验算 50

4.2.1.正截面混凝土压应力验算 50

4.3 抗剪承载力验算 50

4.3.1. 抗剪承载力 50

4.4 本章小结 51

第五章 持久状况正常使用极限状态验算 52

5.1正常使用阶段应力验算 52

5.1.1.正常使用阶段正应力验算 52

5.1.2正常使用阶段主应力验算 53

5.2.预应力钢束验算 53

5.2.1.预应力钢束应力 53

5.2.2预应力损失 55

5.3 变形（挠度）验算 57

5.3.1 刚度验算 58

5.3.2 预拱度的设置 59

5.4 抗裂性与裂缝计算 59

5.5 本章小结 61

第六章 短暂状况验算 62

6.1.施工阶段划分 62

6.2.施工阶段应力验算 62

6.3.本章小结 64

第七章 波纹钢腹板剪应力和抗剪连接件验算 65

7.1.承载力极限状态下的剪应力验算 65

7.2.抗剪连接件验算 72

7.3. 本章小结 73

第八章 总结与展望 74

8.1 结论 74

8.2 展望 74

参考文献 76

致谢 78

附录A 节点单元表 79

附录B 材料参数表 88

第一章 引言

1.1 本课题的背景与意义

1.1.1 背景

随着祖国日新月异的发展变化，习近平总书记“交通强国”战略的提出，神州大地上，一条条道路逐渐贯通，一座座桥梁拔地而起。作为土木工程中的皇冠——桥梁工程，也正大踏步地向前迈进。

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