摘 要

本次毕业设计题目为60 100 100 60m预应力混凝土刚构连续箱梁桥。刚构连续组合梁桥吸收了连续梁桥与连续刚构桥的优点，适用于跨度大同时桥墩较矮的情况，有效预防了温度内力太大的问题。由于时间和个人能力的限制，这次设计没能进行横向、竖向预应力以及抗震的设计。

本设计首先根据设计经验及构造要求拟定了主梁的主要构造和相关细部尺寸；考虑到桥梁结构形式，边、中主墩墩身采用圆端形实心桥墩；根据地质情况选用摩擦桩作为基础。

其次确定施工方法，采用篮对称悬浇的施工方法，按三个“T”形同步施工,0号块在主墩施工结束后在支架上现浇，之后对称浇筑1~12号块，边跨在满堂支架上现浇，之后先边跨合拢再进行中跨合拢。

之后，利用MIDAS/CIVIL软件建模，进行结构有限元分析。根据拟定桥梁尺寸建立桥梁基本模型，依次完成内力分析、预应力筋的估算与布置以及截面验算。建模时要考虑混凝土收缩徐变、温度、沉降等因素的影响，进行相关次内力的分析。同时，对行车道板、锚下局部承压、桥墩及基础进行了相应的计算。

经由分析验算表明，本次设计计算方法正确，内力分布合理，达到设计任务的要求。

关键词：刚构连续组合梁桥；MIDAS/CIVIL；悬臂施工；结构分析

Abstract

The title of this graduation project is 60 100 100 60m prestressed concrete rigid frame continuous box girder bridges. The rigid-frame continuous composite girder bridge absorbs the advantages associated with continuous girder bridges and continuous rigid-frame bridges, and is suitable for the case where the spans are large and the bridge piers are short at the same time, effectively preventing excessive internal forces of temperature.

First of all, the main structural elements and detail sizes are designed. In consideration of the bridge structure, the main piers of the sides and the middle main pier adopt solid ends with round ends; the friction piles are selected based on the geological conditions.

Secondly, the construction method is determined. With domestically-developed basket-mounted symmetric cantilever construction method, according to three “T” simultaneous constructions, block 0 is cast on the support after the construction of the main pier, and the blocks 1 to 12 are symmetrically placed afterwards. The side spans are cast on the full house scaffolding, and then the first span is closed and the middle span is closed.

Afterwards, the software MIDAS/CIVIL is used to analyze the structure including the following things: the analysis of the intermal force, the estimation and arrangement of perstressing reinforcement, the checking of section.The effects of factors such as shrinkage, creep, temperature, and settlement of the concrete were taken into account in the modeling, and the related internal forces were analyzed. At the same time, relevant hand calculations were carried out for the roadway panels, the local pressure bearing, the piers and the foundations.

After analysis and calculation, it shows that the design calculation method is correct, the internal force distribution is reasonable, and the requirements for the design task are fulfilled.

Key words: rigid frame-continuous combination beam bridge; MIDAS/CIVIL; cantilever construction method; structural analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1桥梁方案选择 1

1.2刚构连续组合梁桥简介 1

1.3毕业设计目的及意义 1

第2章桥梁总体布置及结构主要尺寸 3

2.1设计依据及基本资料 3

2.1.1设计标准 3

2.1.2主要技术标准及采用规范 3

2.1.3主要材料 3

2.2桥跨布置 5

2.3上部结构尺寸拟定 5

2.3.1顺桥向主梁尺寸拟定 5

2.3.2横桥向主梁尺寸拟定 6

2.4下部结构尺寸拟定 7

2.4.1墩身尺寸拟定 7

2.4.2桩基础尺寸拟定 7

2.4.3承台尺寸拟定 8

第3章建模 10

3.1模型简化 10

3.2主要参数说明 10

3.2.1材料参数 10

3.2.2荷载参数 11

3.2.3边界说明 12

3.3施工阶段说明 12

第4章桥梁结构内力计算 13

4.1恒载内力 13

4.2活载内力 16

第5章预应力钢筋设计 19

5.1纵向预应力筋估算 19

5.2预应力筋的布置 22

第6章截面几何特性 24

第7章预应力损失 26

7.1预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 26

7.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 26

7.3预应力钢筋与台座之间的温差 27

7.4混凝土的弹性压缩 27

7.5预应力钢筋的应力松弛 27

7.6混凝土的收缩徐变 28

7.7预应力损失计算结果 28

第8章次内力计算及内力组合 32

8.1温度次内力 32

8.1.1计算依据及方法 32

8.1.2温度次内力计算结果 33

8.2基础不均匀沉降次内力 38

8.3预应力次内力 41

8.4收缩次内力 42

8.5徐变次内力 43

8.6内力组合 45

8.6.1承载能力极限状态组合 45

8.6.2正常使用极限状态组合 48

第9章主要截面验算 51

9.1承载能力极限状态截面验算 51

9.1.1正截面抗弯验算 51

9.1.2斜截面抗剪验算 55

9.2正常使用极限状态截面验算 56

9.2.1使用阶段正截面抗裂验算 56

9.2.2使用阶段斜截面抗裂验算 58

9.2.3挠度验算 61

9.3持久状况和短暂状况构件的应力验算 61

9.3.1使用阶段正截面压应力验算 61

9.3.2使用阶段斜截面主压应力验算 63

9.3.3施工阶段正截面法向应力验算 65

9.3.4受拉区钢筋的拉应力验算 68

第10章锚下局部承压验算 71

10.1局部受压区尺寸要求 71

10.2局部抗压承载力计算 72

第11章行车道板计算 73

11.1中间单向板计算 73

11.1.1恒载内力 73

11.1.2活载内力 73

11.1.3内力组合 77

11.2外边梁悬臂板内力计算 78

11.2.1恒载内力 78

11.2.2活载内力 78

11.2.3内力组合 79

11.3配筋设计 79

11.3.1支点处配筋 80

11.3.2跨中配筋 80

第12章桥墩内力计算 82

12.1内力计算 82

12.2配筋设计 82

第13章钻孔灌注桩计算 85

13.1桩径桩长拟定 85

13.2基桩根数及平面布置 85

13.3桩基础内力计算 86

13.4桩基础内力验算 88

13.5桩身配筋计算 88

参考文献 91

致谢 92

绪论

桥梁方案选择

本次设计的目标是完成60 100×2 60m的浏阳河大桥的设计：设计基本内容包括完成桥梁设计总说明、上部结构、下部结构的计算及主要的施工图设计；拟选用刚构连续组合梁桥。该桥型主要优势：跨径较大，平顺舒适，造价上也有很强的竞争力等等。

刚构连续组合梁桥简介

这种结构形式的桥首先是从国外发展起来的，1964年原联邦德国建造的本道夫桥在结构上薄型主墩与上部连续梁固结，形成了带铰的连续钢构体系。国外典型的刚构-连续梁桥主要还有瑞士的比艾施纳桥，澳大利亚的给特威桥，挪威的斯托马桥。

我国于1993年在山东建造了第一座预应力混凝土刚构-连续组合梁桥，也就是东明黄河公路大桥。此后更是在在相关桥型的设计、施工和科研等方面都取得了举世瞩目的成就，在2006年，建成了全世界最大跨径（330m）的刚构-连续组合梁桥——石板坡长江大桥复线桥。

因而由预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的结构纵向位移将在结构中产生较大的次内力。大跨度的刚构连续桥一般采用柔性薄壁墩，把柔性墩作为一种摆动支撑体系，从而降低墩的刚度，减小次内力效应。

目前连续刚构桥正朝着结构多样化、轻型化的方向发展，主要体现在：1、跨径进一步增大；2、上部结构不断轻型化；3、简化预应力钢束类型；4、取消边跨合龙段落地支架等。

毕业设计目的及意义

毕业设计是土木工程专业教学中的一个最重要的综合性教学实践环节，是对我们综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。这次的毕业设计，通过对长沙市浏阳河大桥上下部结构的计算以及主要施工图的设计，巩固自己所学习的桥梁工程、基础工程、结构设计原理等桥梁基础学科的知识，同时利用毕业设计的机会，熟练运用CAD绘制相应的施工图纸，并学习掌握迈达斯等桥梁电算相关软件。通过此次毕业设计，掌握预应力混凝土钢构-连续箱梁桥的计算要领，施工步骤以及设计过程，为今后独立工作打下基础。 

桥梁总体布置及结构主要尺寸

设计依据及基本资料

设计标准

设计速度：60km/h。

设计荷载：公路—I级。

桥面净宽：净16m

桥面宽度：1.75m人行道 16m行车道 1.75m人行道=19.5m。

通航标准：内河Ⅴ级航道。

桥面横坡：车行道横坡采用2%，人行道横坡采用1.5%。

设计洪水频率：200年一遇。

主要技术标准及采用规范

主要材料

混凝土材料

混凝土的技术标准应符合规范的要求。砼的配合比、拌制、运输、浇筑、振捣、养生、施工缝、以及砼配合料所采用的水泥、砂、石、水、外加剂等材料，应严格按照《公路桥涵施工技术规范JTJ/G F50—2011》执行，满足规范所规定的质量检验和质量评定标准。

（1）

（2）C55混凝土：用于浏阳河大桥主桥箱梁。

（3）C50混凝土：用于桥面铺装。

（4）C40混凝土：用于主桥墩身及承台、防撞墩身及承台、垫石。

（5）C30混凝土：用于桥台台帽、背墙、盖梁等。

钢筋

普通钢筋： HRB335钢筋为热轧带肋钢筋，应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007的标准；R235钢筋为热轧光圆钢筋，应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499.1-2008的标准。

预应力钢绞线

预应力钢绞线采用270级公称直径低松弛预应力钢绞线，技术标准必须符合“ASTMA416/A416-2006”和“GB/T5224-2003/XG1-2008”有关规定。强度标准为：标准抗拉强度值 =1860MPa,张拉控制应力。根据预应力规格选择行业内声誉较好，有较高知名度的锚具及其配套配件，预应力筋用锚具、夹具必须符合“GB/T14370-2007”有关规定。

其他材料

（1）支座

采用满足JT/T391-2009标准《公路桥梁盆式橡胶支座》的GPZ(2009)系列盆式橡胶支座。

（2）预应力管道

采用符合JT/T529-2004规定的塑料波纹管。

（3）伸缩缝

其技术性能应符合《公路桥梁伸缩装置》（JT/T327-2004）的要求。

桥跨布置

桥梁桥型布置图如图2.1。

图2.1桥型布置图（单位：cm）

上部结构尺寸拟定

顺桥向主梁尺寸拟定

（1）梁高：中支点处梁高取5.8m（高跨比为1/17.24），跨中梁高取2.5m。（高跨比为1/40）

（2）梁底曲线及箱梁底板厚度：均采用二次抛物线。

（3）箱梁浇筑块段的划分：长度依次分别为：13m长0号段 4×3m 3×3.5m 5×4m，边跨及中跨合龙段长2m，边跨现浇段长8.84m。（节段划分主要有这些要求：第一，节段不能太长，否则会超过挂篮的承载能力，影响抗倾覆稳定性，照施工经验来看，挂篮重不能超过 2000kN ，节段长度不得超过 5m；同时，节段也不能太短，否则难以满足预应力管道弯曲半径和最小直线长度要求；以及，为了便于挂篮吊机的安装和材料设备的堆放，0#块需要有一定的宽度；合龙段按经验取2.0m）

主梁立面图如图2.2。

图2.2 主梁立面图

横桥向主梁尺寸拟定

上部结构根据通行要求布置3个车道，两侧各有1.75m宽的人行道，采用单箱单室结构，箱梁顶宽19.5m，底板在主墩顶宽度为7.95m，在跨中及边跨现浇段为9.6m，；

箱梁中横梁处底板厚100cm，跨中底板厚32cm（底板厚度由跨中向根部逐渐变厚，为适应箱梁顺桥向负弯矩的增大）；

箱梁腹板厚度通过直线段两次过渡由70cm~85cm、85cm~100cm（腹板主要承受剪力，跨中厚度的选定，主要取决于布置预应力筋和浇筑混凝土必要的间隙等受力、构造要求，墩上及靠近箱梁根部腹板需加厚）；

箱梁顶板取等厚度30cm（为满足顶板负弯矩普通钢筋的布置及轮载的局部作用及桥面板横向抗弯要求）。

箱梁顶设有1.5%的横坡（便于排水）。

除墩处截面设置横隔板外，在中跨合龙段设0.4m厚的横隔板，上设过人洞，端横梁厚度为1.2m，并在边主墩中横梁附近处的箱梁底板上设置进人检查孔。

主梁截面细部尺寸（以跨中截面，中支点截面为例）如图2.3-2.4所示。

图2.3跨中截面（单位：cm）

图2.4中支点截面（单位：cm）

下部结构尺寸拟定

墩身尺寸拟定

桩基础尺寸拟定

由地质勘探资料可得，场地内埋藏的地层有：

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