摘 要

本次设计以武汉市阳逻开发区柴泊湖大桥第一联为工程背景，进行桥跨布置为3×25m预应力混凝土小箱梁桥的施工图设计。该桥为先简支后桥面连续结构，具有施工简单、抗震能力强、行车平顺等特点。本次设计主要内容为上部结构和下部结构的设计和验算。为了简化计算，运用了Midas/Civil有限元分析软件进行上部结构的运算。本文的主要内容是根据基础资料确定桥梁结构、结构尺寸拟定、Midas建模、荷载内力计算、预应力钢束设计、预应力钢束损失计算、主要截面验算、锚下局部承压验算、桥墩计算、钻孔灌注桩计算等。桥梁设计部分全长75m，宽33m，单箱单室截面，横断面有10片梁组成，双向6车道。主桥采用的施工方法为架桥机施工法。

经分析计算表明，本次桥梁结构设计受力合理，符合规范设计要求。

关键词：简支梁桥；Midas/Civil；上下部结构计算

Abstract

The design of this project is based on the engineering background of the first bridge of Chaibohu Bridge in Yangluo Development Zone, Wuhan City, and the construction design of the bridge span of 3×25m pre-stressed concrete small box girder bridge was carried out. The bridge is a simple structure supported by the first bridge and has a simple construction, strong earthquake resistance, and smooth running. The main content of this design is the design and verification of the upper and lower structures. In order to simplify the calculation, Midas/Civil finite element analysis software was used to perform the superstructure calculations. The main content of this paper is to determine the bridge structure, structure dimensions, Midas modeling, load internal force calculation, prestressed steel beam design, calculation of prestressed steel beam loss, calculation of main section, calculation of partial pressure under the anchor, calculation of bridge piers based on basic data. , drilling pile calculation. The bridge design section is 75m in length and 33m in width. It has a one-compartment single-chamber section and consists of 10 beams in cross section and 6 lanes in both directions. The main bridge adopts the construction method of bridge erection.

The analysis and calculation show that the designed bridge structure has a reasonable stress and meets the design specifications.

Key words: simple-supported beam bridge; Midas/Civil; lower and upper structure calculation

目 录

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 预应力混凝土简支梁桥概述 1

1.2 毕业设计的目的和意义 1

第二章 设计基础资料及设计说明 3

2.1设计基础资料 3

2.1.1 地形地貌 3

2.1.2 气象 3

2.1.3 水文地质条件 3

2.1.4 工程地质条件 3

2.1.5 地震 5

2.2设计说明 5

2.2.1 设计依据 5

2.2.2 技术标准 5

第三章 桥梁的方案设计 7

3.1 桥型比选 7

3.1.1 比选原则 7

3.1.2 设计方案 7

3.2 主要材料 7

3.2.1 混凝土 7

3.2.2 钢材 7

3.3施工方案 8

3.4 桥跨总体布置 8

3.5 施工步骤 8

3.6 上部结构尺寸拟定 9

3.7 下部结构尺寸拟定 9

3.8 配筋的拟定 9

第四章 Midas/Civil建模 11

4.1模型简化 11

4.1.1 计算横向分布系数 11

4.1.2 模型简化 11

4.1.3 建立节点 11

4.1.4 定义截面 12

4.1.5 定义材料 14

4.1.6 建立单元 14

4.1.7 预应力钢束 15

4.1.8 静力荷载 16

4.1.9 移动荷载 16

4.1.10 定义施工阶段 17

4.1.11 定义边界条件 18

4.2. 生成荷载组合 18

第五章 结构内力计算 19

5.1 恒载内力计算 19

5.1.1 主梁自重作用下内力值 19

5.1.2 主梁自重作用下内力包络图 21

5.1.3 主梁二期恒载作用下的内力 22

5.2 移动荷载下内力 26

第六章 预应力钢束设计及预应力损失计算 30

6.1 预应力钢筋设计 30

6.1.1 纵向预应力筋估算 30

6.1.2 纵向预应力钢束布置 35

6.2 预应力损失 35

6.3 有效预应力计算 45

第七章 截面验算 46

7.1 承载能力极限状态截面验算 46

7.1.1正截面抗弯验算 46

7.1.2 斜截面抗剪验算 50

7.2 正常使用极限状态截面验算 51

7.2.1 使用阶段正截面抗剪验算 51

7.2.2 使用阶段斜截面抗裂验算 55

7.2.3 挠度验算 58

7.3.3 施工阶段正截面法向应力验算 63

7.3.4受拉区钢筋的拉应力验算 66

第八章 锚下局部承压验算 68

8.1局部受压区尺寸要求 68

8.2局部抗压承载力计算 69

第九章 桥墩计算 71

9.1荷载计算 72

9.1.1轴向力计算 72

9.1.2弯矩的计算 72

9.2截面配筋计算 73

9.3桥墩承载力计算 74

第十章 桩基计算 75

10.1荷载计算 75

10.2桩长计算 75

10.3 桩基配筋计算 76

10.4桩基强度复核验算 78

第十一章 毕业设计总结 79

参考文献 80

第一章 绪论

1.1 预应力混凝土简支梁桥概述

桥梁分为公路桥梁和铁路桥梁，中小跨径桥梁一直占据着主导地位，而简支梁桥由于结构简单、施工方便、经济效益好等优点，一直是中小跨径桥梁的首选结构。但是在承受一定荷载时裂缝出现得较早，且自重较大等缺点极大的限制了钢筋混凝土桥的承载能力；因此，预应力混凝土结构应运而生。将预应力的概念用于混凝土结构是美国工程师P.H.杰克孙于1886年首先提出的，1928年法国工程师E.弗雷西内提出必须采用高强钢材和高强混凝土以减少混凝土收缩与徐变(蠕变)所造成的预应力损失，使混凝土构件长期保持预压应力之后，预应力混凝土才开始进入实用阶段，随后不断取得巨大发展。

预应力混凝土结构是通过张拉钢束对混凝土结构提前施加一定压应力以此来抵消掉构件在外荷载作用下产生的拉应力，这样能充分发挥预应力混凝土结构的高抗压强度的特性并且能弥补其抗拉强度低的缺陷，因此能推迟受拉区混凝土开裂的时间，提高构件的承受荷载能力。以张拉预应力钢束的方法来达到预压应力的方法制成的混凝土结构也称预应力钢筋混凝土结构。

自从预应力混凝土桥梁登上桥梁建设的历史舞台，就显示出了它强大的竞争力，从50年代突破100m的跨径记录，到八十年代就已经突破了440m的跨径记录。实际的工程实践中，在400M以下的跨径范围内，预应力混凝土桥梁已成为优胜的方案。

预应力混凝土桥梁与如此强大的竞争力主要因素有：1、预应力混凝土能充分发挥其抗压强度高的特性，具有可靠的强度、刚度以及抗裂性能。2、施工周期短，经济效益大。3、使用范围广，竞争力强，能适用于各种结构体系。

因此预应力混凝土简支梁桥能充分结合两者结构简单、施工周期短、经济效益大等优点，在中小跨径桥梁中极具竞争力。

1.2 毕业设计的目的和意义

毕业设计作为大学最后的一个实践环节,同时也有着最高的学分,足以显示出它不可替代的地位与重要性,它是对我们四年大学生涯所学知识的一次综合性和系统性的考量,要求我们灵活运用所学习的专业知识,结合实际情况,将理论与实际完美的融合在一起,也给我们所学理论知识提供了一个可以小试牛刀的平台。它能够提高我们自主学习、外语翻译等方面的能力，也是对我们办公软件使用熟练度及绘图功底的一次考量。此次设计之后，相信我们能学到许多实用的知识如：学会使用midas/civil建立桥梁上部结构有限元模型（包括施工阶段），进行相关内力分析计算；利用AutoCAD进行主要施工图纸如桥型布置图、小箱梁一般构造图等图纸的绘制。此次设计要求我通过已知的设计基础资料，运用大学四年所学的知识及在网上查阅各种规范资料，独立确定桥梁结构、桥跨布置、箱梁截面、预应力筋的计算与设计、钢筋的计算与铺设等工作，此次设计能让我熟练的掌握一座桥梁设计的全部过程，也是对我四年学习知识的一次复习和重新考量，同时也是对我自学能力的一次重大考验，为我们以后独立承担工作任务，成为一个合格的桥梁工程师打下坚实的基础。

第二章 设计基础资料及设计说明

2.1设计基础资料

2.1.1 地形地貌

拟建柴泊大道位于武汉阳逻经济开发区心脏地带，地面高程一般为 21.6～ 43.2 米，

沿线分布有农田、鱼塘、水沟、湖泊、山丘。址处地势伏不大，岸为农，岸为低岗丘，区域貌属长江I级～III级阶。

2.1.2 气象

　　阳逻坐落的地方位于我东南季候区，具有春天湿气很重、秋季气候干燥、夏天非常热，雨水非常大，四季比较分明，降水充沛的气候特点。年平均气温 不高仅有，但存在极端气温，最高能够达到 ，最低能够达到，每年月气温非常高，气温非常低，并伴有霜冻和降雪发生。雨量充沛，气候湿润，多年平均降水量 1261.2mm，降水多集中在 6-8 月，占全年的 41%；

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