摘 要

本次毕业设计选取张家坪大桥作为设计对象，主要进行上部结构设计。根据任务书的要求，对跨径为（40 70 40）m的连续刚构桥进行上部结构设计并完成相关施工图绘制工作。

预应力连续刚构桥在力学性能上优于简支梁桥悬臂梁桥，其不仅具有连续梁桥行车平顺舒适、桥下净空较大、整体性好等特点，又具有T型刚构桥不设临时支座，便于悬臂施工的优点。随着悬臂施工技术的日趋成熟，连续刚构桥得到了飞速的发展，逐渐成为跨越中等河流山谷所广泛采用的一种桥梁结构。

本设计中采用变截面预应力连续刚构桥设计，桥面宽度12m，采用单箱单室截面，支点梁高4m，跨中梁高2m。主梁采用悬臂浇筑施工法，荷载等级为公路-Ι级。全桥采用MIDAS有限元软件进行模拟设计与计算。

本设计说明书首先根据相关规范的要求拟定结构的细部尺寸，然后通过MIDAS建立全桥模型，利用有限元软件进行结构内力计算并组合，最后划分施工阶段并布置预应力钢束，进行主梁结构的截面强度验算、截面应力验算，确保桥梁的安全性，之后完成相关的施工图绘制。

关键词：连续刚构桥、预应力、悬臂施工方法、上部结构、MIDAS、验算

Abstract

This graduation project chooses zhangjiaping bridge as the design object, mainly carries on the superstructure design. According to the requirements of the letter of appointment, the superstructure design of continuous rigid frame bridge with span diameter of (40 70 40) m was carried out and relevant construction drawing was completed.

Prestressed concrete continuous rigid frame bridge on the mechanical performance is better than that of simply supported girder bridge cantilever girder bridge, it not only with continuous girder bridge driving smooth and comfortable, large clearance under the bridge, integral sex is good wait for a characteristic, but also has T rigid frame bridge without temporary support, facilitate the advantages of cantilever construction. With the increasing maturity of cantilever construction technology, continuous rigid frame bridge has been developed rapidly and has become a kind of bridge structure widely used across middle river valley.

In this design, variable section prestressed continuous rigid frame bridge is adopted. The width of the bridge deck is 12m. Girder cantilever pouring construction method, load level for highway-I. MIDAS finite element software was used to simulate the design and calculation of the whole bridge.

This design specification according to the requirements of the relevant specification for the first structure detail size, then the whole bridge model is established by MIDAS, using finite element software for structural internal force calculation and combination, finally divided the construction phase and arrangement of prestressed steel beam, in the cross section strength calculation of main girder structure, cross section stress check, ensure the safety of the bridge, then complete the relevant construction drawings.

Keywords: Continuous rigid frame bridge; Prestress; Cantilever construction method; Upside structure; MIDAS; Checking computation

目录

第1章 绪论 1

1.1设计背景 1

1.2预应力混凝土连续刚构桥概述 1

1.3国内外发展现状 1

1.4目的及意义 2

1.5主要设计内容 2

第2章 桥梁总体方案设计 3

2.1桥型布置及孔径划分 3

2.2主要材料 3

2.2.1混凝土 3

2.2.2钢材 3

2.3截面形式及截面尺寸拟定 4

2.3.1截面形式 4

2.3.2主梁高度 4

2.3.3底板厚度 4

2.3.4顶板厚度 4

2.3.5腹板厚度 4

2.4主梁分段与施工阶段的划分 5

2.3.1主梁分段基本原则 5

2.3.2主梁具体分段情况 6

2.3.3主梁节段施工方法 6

2.3.4悬臂浇筑注意事项 6

第3章 连续刚构桥建模 8

3.1 设置建模环境 8

3.2 定义材料 9

3.3 定义截面 9

3.4 建立结构模型 12

3.5 定义时间依存性材料并添加材料连接。 13

3.6 建立结构组 14

3.7 建立边界组并添加边界条件。 15

3.8 建立荷载组并添加相应荷载 16

3.9 定义移动荷载 20

3.10 建立成桥模型 22

第4章 结构内力计算 23

4.1 生成荷载组合 23

4.2 恒载内力计算 23

4.2.1一期自重作用效应计算 23

4.2.2二期恒载作用效应计算 27

4.3 活载内力计算 30

4.4 次内力计算 34

4.4.1温度次内力计算 34

4.4.2支座沉降次内力计算 36

4.4.3徐变引起的次内力计算 39

4.5 主梁作用效应组合 41

4.5.1 承载能力极限状态的内力组合 41

4.5.2 正常使用极限状态的内力组合 44

第5章 预应力钢束设计 50

5.1 MIDAS估束设置 50

5.2 钢束面积估算 51

5.3 钢束根数估算 59

5.4 钢束拟定情况 60

5.5 钢束布置注意事项 63

5.6 预应力钢束的输入 63

5.6.1 定义钢束特性值 63

5.6.2 设置钢束形状 63

5.7 钢束预应力损失 65

5.7.1 预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失 65

5.7.2 后张法锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 65

5.7.3 后张法由混凝土弹性压缩引起的应力损失 66

5.7.4 后张法由钢筋松弛引起的预应力损失终极值 66

5.7.5 后张法由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 67

5.7.6 截面预应力损失合计和有效预应力 67

第6章 主梁截面验算 69

6.1 控制截面的选择 69

6.2 施工阶段法向压应力验算 69

6.3 使用阶段正截面压应力验算 70

6.4 使用阶段斜截面主压应力验算 71

6.5 使用阶段正截面抗裂验算 71

6.6 使用阶段斜截面抗裂验算 72

6.7 使用阶段正截面抗弯验算 73

6.8 受拉区钢筋拉应力验算 74

结束语 76

参考文献 77

致谢 78

第1章 绪论

1.1设计背景

本次毕业设计主要内容为针对张家坪大桥进行上部结构设计。张家坪大桥主桥为预应力混凝土连续刚构桥，跨径布置为（40 70 40）m，主梁为单箱单室截面，顶宽12.0m，底宽6.5m，支点梁高4m，跨中梁高2m，三向预应力结构体系。本桥采用悬臂施工法，设计汽车荷载为公路-Ⅰ级，设计基准期为100年。

1.2预应力混凝土连续刚构桥概述