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摘 要

钢-预制混凝土板组合梁桥是通过簇钉群栓钉将钢梁与预制桥面板进行连接的一种新型组合结构桥梁，具有施工速度快、质量易于保证、便于后期维护等突出优势，符合桥梁工业化的发展方向。

本毕业设计针对3×30m钢-预制混凝土板组合连续梁桥，开展了结构方案选型、关键构造细化、结构受力分析与验算等设计工作。具体内容如下：

1. 装配式钢-混凝土组合连续梁桥的结构构思与选型，包括跨径布置、主梁间距等。
2. 桥梁关键构造细节的确定，包括剪力槽口的布置、负弯矩区预应力布置、预制桥面板的纵横向接缝等。
3. 考虑施工阶段的桥梁结构受力分析与验算，包括钢梁架设阶段、混凝土板铺装阶段、钢-混凝土连接阶段、桥面铺装阶段以及成桥阶段。

手算和有限元分析的结果表明，本毕业设计提出的3×30m钢-预制混凝土板组合连续梁桥方案，在构造和受力上能够满足规范的要求，可供工程设计参考。

关键词：组合结构桥梁；装配式桥梁；簇钉群栓钉；施工阶段分析

THE DESIGN OF 3×30m STEEL- PRECAST CONCRETE PANEL COMPOSITE BRIDGE

BS Candidate: Lan Zhan

Supervisor: Zhiqi He

ABSTRACT

Steel-precast concrete panel composite bridge is a kind of newly invented bridge which uses groups of studs to connect precast panels and steel girder. It has following advantages: high speed of construction, guaranteed quality, easy to post-maintenance; it is becoming a new industry hot pot.

This graduation thesis is a design of a 3×30m steel-precast concrete panel composite bridge, in order to select the best construction plan, specify the specific parts of structure; make the mechanic analysis and check calculation, my work are mainly as follows:

1. Structure design and type selection, including span arrangement, main girder spacing.
2. Constructed specification, including the shear slot, negative prestressed arrangement in negative moment region； longitudinal and transverse seam…..etc
3. analysis of structural performance during construction phase, including girder erection status; paving of concrete panels; connecting of steel and concrete panels and post-construction stage.

The result of hand computation and MIDAS show that according to the plan brought by this report, structure stress can match codes. It can be used as a reference for construction project.

Keywords: composite bridge packaged type bridge, clusters of studs, analysis of structural performance during construction phase

目 录

第一章 绪论 1

1.1装配式钢-混凝土组合梁的基本构造和结构特点 1

1.2装配式钢-混凝土组合梁的发展历史和研究现状 2

1.3装配式钢-混凝土组合梁的应用现状 4

1.4相关研究的研究现状 4

1.4.1剪力连接件的研究现状 4

1.4.2快速拼装新型钢-混凝土组合梁桥研究与应用进展 6

1.5本毕业设计的主要内容 9

第二章 装配式钢-混凝土组合梁桥的结构设计 10

2.1 设计标准 10

2.2结构布置与主要尺寸拟定 10

2.2.1 平面与立面布置 10

2.2.2 主要结构参数的确定 11

2.3 主要构造的考虑 12

2.3.1 板块划分 12

2.3.2 纵横向接缝构造 13

2.3.3 剪力槽口的布置 14

2.3.4 预应力布置 15

2.3.5 横向联系 15

第三章 装配式钢-混凝土组合梁桥施工阶段的计算分析 17

3.1 施工过程 17

3.2 各施工阶段主梁弯矩图 17

3.2.1 钢梁架设阶段的主梁弯矩图 17

3.2.2 布设预制桥面板阶段的主梁弯矩图 18

3.2.3 钢砼连接，二期铺装阶段的主梁弯矩图 18

3.5 主梁的截面特性计算 19

3.6 各施工阶段主梁的正应力分布 21

3.7 有限元分析与手算结果的对比 22

第四章 装配式钢-混凝土组合梁桥成桥阶段的计算分析 24

4.1 荷载及荷载组合 24

4.1.1恒载计算 24

4.1.2活载计算 25

4.1.3荷载组合 30

4.1.4温度效应计算 32

4.2 正常使用状态的应力验算和挠度验算 33

4.2.1 长期效应和短期效应的内力组合 33

4.2.2截面应力 35

4.2.3混凝土板的抗裂验算 39

4.2.4预应力布置 41

4.3 活载挠度 41

4.4 承载能力极限状态的验算 42

4.4.1承载能力极限状态下的内力组合 42

4.4.2 抗弯承载力验算 43

4.4.3 抗剪承载力验算 44

4.4.4 钢梁稳定验算 45

第五章 装配式钢-混凝土组合梁桥的关键构造设计 46

5.1 剪力连接件的设计 46

5.1.1水平剪力计算 46

5.1.2剪力件连接计算 46

5.2 负弯矩区抗裂设计 49

5.3 焊缝验算 51

第六章 全文总结与心得体会 52

6.1全文总结 52

6.2心得体会 52

参考文献 54

致 谢 56

第一章 绪论

1.1装配式钢-混凝土组合梁的基本构造和结构特点

钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。利用剪力连接件将钢梁与混凝土板连接在一起，使钢-混凝土组合结构同时具备了钢结构和混凝土结构的优点。与钢结构相比，钢-混凝土组合结构可以提高构件或结构的强度和刚度，一定程度上避免了钢结构的局部失稳及屈曲问题，从而可以节省钢材；与钢筋混凝土结构相比，钢-混凝土组合结构可以减轻结构自重、增加构件或结构的延性、提高结构的抗震能力，并且可以减少施工工作量，减小构件截面尺寸，增加有效使用空间，降低基础造价，节省支模工序和模板，缩短施工周期等优点^[1-3]。常见的钢-混凝土组合梁的截面形式如图1-1所示^[4]。

钢-混凝土组合梁桥的构思及应用由来已久，在20世纪初期，工程中开始将混凝土桥面板简单叠置在钢梁的上表面，桥面板作为承受轮压的局部受力构件，钢梁作为桥跨主梁承受桥面系荷载，如图1-1所示，此时，钢与混凝土交界面上未设置机械连接件。

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