摘 要

本次毕业设计任务为完成某桥梁设计总体说明、上部结构计算及施工图绘制。该桥梁为48m 75m 48m三跨预应力钢筋混凝土连续梁，桥面宽度为13m，全长总171米，设计荷载为公路-I级。

该桥梁并无具体桥梁作为背景，具体环境参数需要自己设置。本次设计的主要过程为:桥梁总体布置，结构尺寸拟定，荷载内力计算，预应力钢筋面积估算及钢束布置，预应力损失及应力验算，主梁截面强度及应力验算，次应力验算及内力组合验算，结果验算。本次毕业设计将采用MIDAS进行全部的建模及计算，下部结构采用手算，在设计时还需要利用CAD进行桥梁截面图的绘制。

本次毕业设计主要是为了提高学生对于连续梁桥施工图设计的能力并对其要有基本的了解同时增强对于规范的认知程度。

关键词:预应力 连续梁桥 MIDAS建模 内力计算

Abstract

The graduation design task to complete the overall design ,Superstructure calculation and construction drawing of a bridge. The bridge is 48m 75m 48m three-span prestressed reinforced concrete continuous beam, bridge width 13m, full length of about 171 meters, the design load for the highway-I level.

The bridge does not have a specific bridge as the background, the specific environmental parameters need to set our own.The main process of this design is: the overall layout of the bridge and the structural size of the calculation, the calculation of the internal force of the load, the prestressed steel area estimation and steel beam layout, prestress loss and stress checking, the main section of the cross-section strength and stress checking,Combination check, result checking.The graduation design will use MIDAS for all the modeling and calculation, the lower structure of the manual calculation, the design also need to use CAD to draw the bridge cross-section map.

The graduation design is mainly to improve the students for the construction of continuous beam bridge design capacity and have a basic understanding of the same time to enhance the awareness of the degree of norms.

Key words: prestressed continuous, girder bridge, MIDAS modeling, internal force calculation

目 录

第1章 绪论 1

1.1预应力混凝土连续梁桥概述 1

1.2预应力混凝土连续梁桥施工方法 1

1.3设计资料 2

1.3.1技术标准 2

1.3.2地质条件 2

1.3.3主要材料 3

1.3.4采用的规范 3

第2章 桥型比选 5

2.1选择依据 5

2.2桥梁类型选择 5

2.3立面选择 5

2.4施工方法选择 6

2.5桥型选择 6

第3章 桥跨的总体布置及结构拟定 7

3.1横截面布置 7

3.2梁高布置 7

3.3细部尺寸 8

3.3.1顶板与底板 8

3.3.2腹板厚度 8

3.3.3承托 8

3.4建立计算模型 9

3.4.1使用软件 9

3.4.2外部环境特征 9

3.4.3单元划分 9

3.4.4施工阶段划分 10

3.5 主梁截面特性 11

第4章 桥面板计算 13

4.1荷载信息 14

4.2恒载内力计算 15

4.2.1恒载内力以纵向取1m板条计算 15

4.2.2活载内力 15

4.3桥面板悬臂板的计算 19

4.3.1恒载内力取纵向1m板计算 19

4.3.2活载内力 20

4.3.3行车道板的内力 20

4.4主梁桥面板悬臂计算 20

4.4.1支点处配筋 20

4.4.2跨中处配筋 21

4.4.3抗剪验算 21

第5章 内力计算与组合 21

5.1恒载内力计算 22

5.2活载内力计算 23

5.2.1横向分布系数计算 23

5.2.2活载内力计算 24

5.2.3计算结果 24

5.3次内力计算 26

5.3.1温度引起的内力 26

5.3.2支座位移引起的内力 28

5.3.3徐变引起的内力 29

5.3.4预加力产生的内力 30

5.4承载能力极限状态的受力组合 30

5.6内力组合 31

第6章 预应力钢束数量及损失估算 36

6.1预应力钢束数量 37

6.1.1按照正常使用极限状态进行估算 37

6.1.2按承载能力极限状态进行估算 38

6.1.3预应力筋的有效预压应力 38

6.2预应力束的布置 40

6.2.1预应力钢束布置原则 40

6.2.2钢束的布置 41

6.3预应力损失 41

6.3.1预应力钢束与管道间的摩擦 41

6.3.2锚具变形，钢束回缩与接缝压缩 42

6.3.3混凝土的弹性压缩 42

6.3.5混凝土的收缩徐变 42

第7章 主梁验算 43

7.1承载力极限状态验算 45

7.1.1截面受压区高度的确定 45

7.1.2正截面抗弯承载力验算 45

7.1.3斜截面抗剪验算 48

7.2正常使用极限状态持久状况验算 48

7.2.1正截面抗裂性验算 48

7.2.2斜截面验算 49

7.3持久状况验算 50

7.3.1正截面混凝土法向压力验算 50

7.3.2正截面预应力钢束拉应力验算 51

7.4短暂状况应力验算 56

7.5挠度验算 58

第8章 锚固区局部承压验算 58

8.1局部受压尺寸要求 59

8.2局部承压承载力验算 59

第9章 60

9.1 桥墩计算 61

9.1.1荷载计算 61

9.1.2截面配筋计算 61

9.1.3墩柱钢筋复核 63

第10章 钻孔灌注桩计算 64

10.1荷载计算 65

10.2桩长计算 65

10.3桩的内力计算 66

10.3.1桩的宽度 66

10.3.2桩的变形系数 66

10.3.3地面下桩截面压力及弯矩 67

10.3.4基础位移验算 68

10.4桩基配筋及桩身强度验算 69

10.4.1桩身最大弯矩及位置 69

10.4.2桩身强度验算 69

参考文献 72

致 谢 73

第1章 绪论

1.1预应力混凝土连续梁桥概述

随着社会的发展，交通运输变得越来越繁忙，桥梁体系承担着更多的责任，而早些年较为普遍运用的钢筋混凝土桥梁由于结构上不可避免的缺陷，比如说其裂缝较多且出现的时间会较早，跨度无法做的较大，材料利用率低等等，已经越来越难以满足现代交通的要求了。因此预应力技术被运用于桥梁工程当中，所谓预应力就是在桥梁修剪过程中提前对混凝土施加一定的预加力，使之能够抵消掉一部分荷载作用下产生的拉应力，从而提高桥梁跨度。

在新近修建的桥梁中，连续梁桥是一种比较特殊的桥型。因为多跨连续梁桥属于超静定结构，在恒活载对桥梁的作用下，其支点处会产生负弯矩，跨中处将产生正弯矩，负弯矩会削弱跨中正弯矩的作用，因而其内力分布较为合理且均匀。与此同时桥梁横截面高度可以做的较小，桥下净空也可以做得比较大，使得其桥下通航条件更为优越。此外它还有节省材料，整体性好，施工方便等等优点。再加上预应力混凝土的应用，使得连续梁桥的整体性，抗裂性更好，其在桥梁工程中的重要性也不言而喻。

连续梁桥其本身属于整体性的结构，在减小跨中弯矩，增加桥梁跨度的同时，墩台任意位置的不均匀沉降都将会引起整个桥梁的内力变化，这对于桥梁所处的地理条件提出了相当大的挑战。所以连续梁一般适用于地基良好，跨度大的桥梁上。

连续梁桥一般会采用不等 跨的形式，因为桥跨为等跨的时候，边跨内力将相对于桥梁整体内力而言比较大。因此一般取边跨长度为0.5-0.8倍的中跨长度，由于本桥为预应力 混凝土连 续梁桥，将选择偏大值。若是对于钢结构连续梁桥则可取较小值。

而预应力技术在钢筋混凝土连续梁桥上的应用，分为部分预应力与全预应力两种。对于部分预 应力技术，其产生的裂 缝和变形可以得 到控制，钢材使用量也较少，反拱值也可以控制的不至于过大，还有较好的延 性，张拉和锚 固等施工过程会简单一点但是与此同时计算与设计较为复杂。而全预应力技术的抗裂性能和抗疲 劳性能好，设计计算简单但是反拱 值往较高且延性较差。

通过本次设计，可以对我们所学习的基础知识及专业技能进行全面的巩固及检验，通过这一段时间的查阅专业资料，将使我们对于更为专业的知识的了解更多并提升我们的动手查阅能力。而通过MIDAS的建模更是使我们掌握一项必须的课外能力。在整个过程中，将使我们的绘图能力，建模能力，查阅能力及计算能力得到极大的提升。

本篇毕业设计创做的目的是为了增强自己对于预应力钢筋混凝土连续梁桥的的认知及对其施工方法与步骤的了解以及目前在国内外对于连续梁桥的研究要有初步的了解。

1.2预应力混凝土连续梁桥施工方法

随着近几十年桥梁施工方法的进步与人们对于预应力混凝土连续梁桥研究的深入，现在预应力混凝土连续梁桥存在有多种施工方案，各有优缺点，介绍如下:1、支架法。其整体性较之于其他方法比较好且施工比较方便简单但是是个过程中需要大量的支架很容易受到地形和环境的影响，其施工质量也难以控制得当，应力损失也会比较大。2、先简支后连续。这种施工方法施工进度较快且结构简单，施工过程中无需支架，施工设备较少进而优化施工过程，且较之于上一种方法施工过程更容易得到控制。3、悬臂和悬拼法。不需要搭设支架因此也不会影响交通与通航，可以多个施工段同时施工以提高施工速度，采用这种施工方法也可以使桥梁跨径得以提高。4、顶推法。施工场地固定便于管理，质量也可以得到很好的控制，使用的设备比较少因此较为经济，施工速度也比较快，比较适合于长大桥梁的施工。对于以上所介绍的各种施工方法，我们应当结合施工场地的条件以及设计桥梁的特点来具体选择，选择适当的施工方法对于桥梁施工而言有着极其重要的意义。

1.3设计资料

1.3.1技术标准

1. 公路等级:一级
2. 设计速度:80Km/h
3. 汽车荷载:公路-I级
4. 桥梁宽度:13m
5. 桥面纵坡:单向3.2% 桥面横坡:双向1.6%
6. 桥梁结构:48m 75m 48m预应力钢筋混凝土梁桥
7. 桥面铺装:10cm厚沥青铺装层，8cm厚混凝土铺装层
8. 地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s;抗震设防烈度为7级
9. 高程系统:1956黄海高程系统
10. 环境类别:I级
11. 桥梁结构设计基准期:100年；安全等级:1级

1.3.2地质条件

桥位区位于第四系覆盖层构成的平原区内，地形起伏较小，桥位处高程在24.17～36.31m之间。根据勘探孔揭露，组成层位有填筑土、种植土、亚粘土、亚砂土、粉砂和中砂，亚粘土和粉砂交替出现，全新统总厚度61.52-66.80m。 

1.3.3主要材料

(1)混凝土:桥面板主体采用C50混凝土，弹性模量34500MPa，轴心抗压强度设计值为22.4MPa，轴心抗拉强度为1.83MPa，容重25KN/m³。桥面铺装层采用C40混凝土，弹性模量为32500MPa，轴心抗压强度26.8MPa，轴心抗拉强度为2.40MPa。桥下墩柱采用C35混凝土，弹性模量为31500MPa，轴心抗压强度为23.4MPa，轴心抗拉强度为2.2MPa。

(2)钢材:普通钢筋采用HRB335与HRB400两种，预应力钢绞线采用的=15.2mm规格钢绞线，。