论文总字数：38172字

摘 要

预应力混凝土连续梁桥因其具有结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车以及跨度较大、施工方法成熟、对环境要求小等优点，被人们广泛地应用，是数量上仅次于简支梁桥的桥型。预应力混凝土连续梁桥的施工方法有许多种，悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法等较为常见，而混凝土桥身也有预制和现浇的区别。众多的施工方法在不同的施工环境下有着各自的优势。

本次毕业设计的桥梁是石头塘大桥，位于江苏省太仓港疏港高速公路，主桥为（41m 70m 41m）三跨预应力混凝土变截面连续梁桥，主梁采用单箱单室断面，分左右两幅设计。设计内容是对主桥上部结构进行设计和验算。选题重在学习并掌握预应力混凝土连续梁桥悬臂现浇施工的设计理论、规范和计算方法；并用迈达斯Midas建立桥梁有限元模型。

主梁采用的施工方法是悬臂挂篮施工法，对称平衡浇筑混凝土。设计过程如下：

1、确定主梁的构造及细部尺寸，采用箱形梁作为截面类型，高度符合二次抛物线变化。根据截面变化建立各截面模型，并加设普通钢筋。

2、用迈达斯软件分析结构内力，估算预应力 筋的数量，布置预应力钢束，计算预应力损失。

3、进行截面强度验算。

关键词：连续梁、悬臂挂篮施工、预应力钢筋、迈达斯

Abstract

Prestressed concrete continuous girder bridges are widely used because of its great structural rigidity, small bridge deck deformation, good performance on dynamic, deformation curve smoothly, favor of high-speed driving and the advantage of larger span, mature construction methods and little environmental requirements. The number of this kind of bridge is only second to the number of simply supported girder bridge. There are many kinds of construction methods of prestressed concrete continuous girder bridges, cantilever construction method, incremental launching method and span by span construction method are fairly common, and there are differences between the concrete deck of precast and cast. Under different environment, different construction methods have their own advantages.

This bridge of graduation project is located in Ma’anshan City, Anhui Province. The main bridge (41m 70m 41m) is a three-span prestressed concrete continuous girder bridge with variable section, and the main beam uses the design of single-box single-chamber section，and this bridge has totally symmetrical two half. The main content of this project is to design and check the superstructure of the main bridge. This topic focuses on learning and grasping of the design concept, standard and procedure of construction technique with cantilever in stallation of prestressed concrete continuous girder bridges and building bridges finite element model with Midas.

The main beam construction uses the cantilever hanging basket method and symmetrical balance pouring the concrete. The design processes are as follows:

1. Determine the size of the structure and details of the main beam, this design uses the box girder and the height of the main beam follows the changes of quadratic parabola. The cross-section model is established by each sectional model change, and then setup a common reinforced.
2. Using the Midas software to analyze the internal force, estimate the number of longitudinal prestressing tendons, arrange the prestressed steel beam and then calculate the loss of prestress.
3. Checking the sectional strength.

Key words: continuous beam; cantilever hanging basket method; prestressed steel; Midas

目录

摘 要 2

Abstract 3

绪 论 6

第一章 设计概述 7

1.1工程概况 7

1.2技术指标 7

1.3 设计依据 8

1.4 材料参数 8

1.5 设计宗旨 8

第二章 方案比选 10

第三章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 11

3.1 尺寸拟定 11

3.1.1 结构图示 11

3.1.2 上部结构尺寸拟定 11

3.2主梁分段与施工阶段的划分 13

3.2.1 分段原则 13

3.2.2 具体分段 13

3.2.3 主梁施工方法 13

第四章 主梁作用效应计算 14

4.1恒载内力计算 14

4.1.1计算方法 14

4.1.2恒载内力计算结果 14

4.2活载内力计算 15

4.2.1横向分布系数的考虑 15

4.2.2偏载系数选择 15

4.2.3活载因子的计算 16

4.2.4活载内力计算结果 16

第五章 次内力计算 18

5.1混凝土恒载收缩、徐变内力计算 18

5.1.1混凝土徐变内力计算 18

5.1.2混凝土收缩内力计算 19

5.2温度内力计算 20

5.2.1温度对连续梁结构的影响 20

5.2.2温度内力计算结果 20

5.3支座位移作用效应计算 22

第六章 作用效应组合 24

6.1内力组合 24

6.1.1作用和作用效应 24

6.1.2内力组合 24

6.2内力组合结果 26

第七章 预应力钢束的设计与布置 27

7.1预应力钢筋估算 27

7.1.1计算原理 27

7.1.2预应力钢束估算 29

7.2预应力钢束的布置（具体布置图见图纸） 31

7.3预应力损失计算 31

7.3.1预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失 32

7.3.2由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 33

7.3.3混凝土弹性压缩引起的应力损失 33

7.3.4由钢筋松弛引起的应力损失的终极值 34

7.3.5由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 34

7.3.6有效预应力计算 35

第八章 主梁截面验算 38

8.1持久状况承载能力极限状态验算 38

8.2 持久状况正常使用极限状态计算 41

8.2.1 正截面抗裂性验算 41

8.2.2 斜截面抗裂性验算 43

8.2.3挠度验算 46

8.3持久状况及短暂状况应力计算 48

8.3.1混凝土压应力验算 48

8.3.2 混凝土的主压应力验算 49

8.3.3预应力钢筋拉应力验算 49

8.3.4施工阶段应力验算 50

第九章 施工方法要点及注意事项 52

9.1 材料设备及施工程序 52

9.2 支架及模板 52

9.3预应力束布置 52

9.4 混凝土工程 53

9.5 张拉和压浆 53

致谢 54

参考文献 55

绪 论

连续梁桥是指两跨或两跨以上连续的超静定梁桥，在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载作用，使内力状态比较均匀合理，以达到减小梁高的效果。因其存在结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等优点，现已成为最富有竞争力的主要桥型之一。

预应力混凝土 连续桥的一般设计步骤为：

1、按已有的设计制定结构尺寸和材料类型，模拟施工，计算恒载及活载内力，并将其进行正常使用与承载能力的内力组合。

2、根据第一次荷载组合结果进行预应力钢束设计，然后计算预应力损失、温度次内力等各种次内力，内力计算后，进行承载能力和正常使用组合，以便进行截面强度验算、应力验算和变形验算。对于公路桥来说，在承载能力极限状态下需要进行基本组合和偶然组合的计算，在正常使用极限状态下需要进行短期效应组合和长期效应组合的计算。各个方面验算均满足规范要求，并且构造、受力及用材均较为合理时，则设计通过。如有些截面的某些验算不能满足规范要求，则应调整钢束或者修改截面尺寸后重新计算，直到各项验算均满足规范要求为止。

在施工方面，预应力混凝土连续梁桥通常采用悬臂法施工时，需要在施工过程中进行体系转换，经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。在各个施工阶段，可能具有不同的结构体系（静定或超静定体系），其中包括安装单元、拆除单元、张拉预应力、移动挂篮、墩梁临时固接、支座转换等工况，各个施工阶段的内力计算等都是不同的。本设计采用迈达斯软件计算各个施工阶段的内力和变形，效率得到了很大的提高。

本设计桥梁位于江苏省太仓港疏港高速公路，是一座高速公路桥，必须符合城市发展规划，满足交通功能需要。通过方案比选，最终决定采用预应力混凝土连续梁的结构。

由于本人技术水平较低，又是第一次从事这方面的设计，对迈达斯的应用也很不熟练。好在得到了任远老师的悉心指导和一些学长的耐心帮助，最终才能完成这个模型的设计。整个模型中难免会出现不足和错误，希望能得到各位老师的批评指正。

第一章 设计概述

1.1工程概况

工程项目位于江苏省太仓港疏港高速公路，主桥为（41m 70m 41m）三跨预应力混凝土变截面连续梁桥，分两个半幅设计，左半幅主梁采用单箱单室断面。右半幅与之对称。大桥全长152m，主跨达到70m，宽13.65m。

地质条件：该处的地质条件较好，表层5米的范围内为亚粘土，接着为2.5米的粉砂，中层有5米以上的黏土，下层为亚粘土。

1.2技术指标

1、路线道路等级：高速公路，按3车道计算；

2、计算行车速度100公里/小时；

3、全幅桥面宽度：0.5m（护栏） 11.5m(行车道) 0.9m（护栏）=12.9m；

4、设计荷载：公路-I级；

5、温度荷载：

按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)4.3.10.3取用

1. 体系整体升温25度；
2. 体系整体降温20度；
3. 梯度温度（升温）

顶板顶层处：14℃

顶板顶层以下10厘米：5.5℃

顶板顶层以下40厘米：0℃

1. 梯度温度（降温）

顶板顶层处：-7℃

顶板顶层以下10厘米：-2.75℃

顶板顶层以下40厘米：0℃

6、桥面采用单向横坡2%,由主梁顶板倾斜形成（建模时暂时忽略）；

7、护栏类别：内侧均采用90厘米波形梁护栏

外侧均采用50厘米防撞墙护栏；

8、本桥位于R=5500米圆曲线内，曲线左偏。（本计算按直线杆系计算）

1.3 设计依据

1、交通部部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)；

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