摘 要

本次设计以柴庄闸大桥（30m 55m 30m预应力砼变截面连续梁桥）工程背景，完成连续该桥上构和下构的施工图设计。设计内容具体包括：箱梁截面拟定、施工阶段划分、预应力钢筋配置、结构安全性验算、施工图绘制、下构设计及验算等。

在第一章，本文主要介绍了国内外关于连续梁桥设计与施工相关的研究成果，各位学者通过现场实验与建模得出了大跨度梁桥的受力特点和挠度产生原因，能够推动连续梁桥的进步；第二章，主要介绍了设计相关子资料，并在设计资料的背景下进行桥型的比选，通过本次设计变截面连续梁桥与斜拉桥、拱桥进行对比，得出了连续梁桥具有其他两种桥梁不具备的施工更加方便，工期短，造价低等特点；第三章，本文主要给出桥梁跨径和结构的设计计算过程，包括桥梁总体布置、桥梁跨径布置、梁高设计、截面形式与尺寸拟定等；第四章，主要介绍了midas Civil详细的建模过程；第五章主要根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对桥梁进行PSC设计分析，并且给出了分析的基本原理和结果表格；第六章，主要对桥梁的下部结构尽心分析验算，包括盖梁、桥墩柱、承台和桩基础的验算。

关键词：midas；施工图设计；连续梁桥

ABSTRACT

This design is based on the engineering background of the Chaizhuang Gate Bridge (30m 55m 30m prestressed trussed continuous beam bridge), and the construction drawing design of the upper and lower structures of the bridge is completed. The design contents include: the drafting of the box girder section, the division of the construction stage, the prestressed steel bar configuration, the structural safety check calculation, the construction drawing drawing, the lower structure design and the check calculation.

In the first chapter, this paper mainly introduces the research results related to the design and construction of continuous girder bridges at home and abroad. Through field experiments and modeling, the scholars have obtained the stress characteristics and deflection causes of long-span beam bridges, which can promote continuous The progress of Liangqiao; the second chapter mainly introduces the design related sub-data, and compares the bridge type in the background of design data. Through this design, the continuous beam bridge with variable cross-section is compared with the cable-stayed bridge and arch bridge. The continuous beam bridge has the characteristics that the construction of other bridges is not convenient, the construction period is short, and the cost is low. In the third chapter, the design calculation process of bridge span and structure is mainly given, including the overall layout of the bridge and the bridge span. Diameter layout, beam height design, section form and dimension formulation, etc. The fourth chapter mainly introduces the detailed modeling process of midas Civil; the fifth chapter mainly carries out PSC on bridge according to "Design Specification for Highway Reinforced Concrete and Prestressed Concrete Bridge and Culvert" Design analysis, and gives the basic principles of analysis and results table; Chapter VI, mainly for the analysis of the lower structure of the bridge A cover including beams, columns pier pile cap and pile foundation Checking.

Key words：midas；Construction design；beam bridge

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 3

1.1 引言 3

1.2 国内外研究现状 4

1.3 设计技术要点与计算内容 5

1.3.1 设计技术要点 5

1.3.2 计算内容 5

第2章 设计资料和桥型比选 7

2.1 设计资料 7

2.1.1 技术标准 7

2.1.2 技术规范 7

2.1.3 气象水文条件与地质条件 7

2.2 桥型方案比选 9

2.2.1 桥梁跨径与结构构思 9

2.2.2 比选方案 9

第3章 桥梁跨径布置及结构设计 13

3.1 桥梁跨径布置 13

3.1.1 桥梁总体布置 13

3.1.2 桥梁跨径设置 13

3.2 桥梁结构设计 14

3.2.1 梁高设计 14

3.2.2 截面形式设计 14

3.2.3 截面尺寸拟定 15

第4章 上部结构midas Civil建模分析 18

4.1 上部结构midas Civil建模步骤 18

4.1.1 定义材料以及时间依存材料特性 18

4.1.2 建立节点和单元 20

4.1.3 定义截面和变截面 21

4.1.4 定义边界条件 23

4.1.5 定义静力荷载 24

4.1.6 预应力钢束 29

4.1.7 定义移动荷载 33

4.1.8 定义施工阶段 34

4.2 midas Civil运行分析 35

第5章 上部结构PSC设计及验算 37

5.1 PSC设计 37

5.2 PSC验算 38

5.2.1 使用阶段正截面抗弯验算 39

5.2.2 使用阶段正截面压应力验算 46

5.2.3 使用阶段正截面抗裂验算 49

5.2.4 使用阶段斜截面抗裂验算 53

5.2.5 受拉区钢筋拉应力验算 57

第6章 下部结构设计计算 60

6.1 桥墩及其桩基础计算 60

6.1.1 桥墩盖梁设计验算 60

6.1.2 桥墩墩柱设计验算 63

6.1.3 桥墩桩基承台设计验算 65

6.1.4 桥墩桩基础设计验算 67

致谢 73

参考文献 74

第1章 绪论

1.1 引言

桥梁就是一种交通结构，主要作用是建立在河流和湖泊以及深山和沟壑上，供人们在地面上穿越通过，使旅程更安全，更方便。随着国家对高速铁路建设投资的增加，桥梁的规模也在逐渐增多扩大。桥梁的建设体现了国家科学技术、经济和生产力的水平，反映了社会的进步。建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对于加强全国各族人民的团结，发展国民经济，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。桥涵是交通线中的重要组成部分，而且往往是保证全线早日通车的关键。在经济和国防上，桥梁都具有非常重要的地位。

桥梁的历史，最早可以追溯到原始时代。根据考古所得，在世界上，八千年前的人类就会建筑桥梁，我国目前发现最早的桥梁是新石器时代的桥梁，距今已经有六千年。利用倒下的树木，便捷地跨越小溪，这便是最原始的桥，后来，陆续出现了木浮桥、石桥（石拱桥）。19世纪，波特兰水泥、现代钢材在欧洲出现，土木工程实现了质的飞跃。桥梁理论研究方面发展（拱的理论、静力学、材料力学、土力学等），桥梁结构形式及规模有了突破，推动了桥梁的发展。现代桥梁主要采用的材料为钢筋混凝土和钢材，主要桥型有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、拱桥、桁架桥、刚架桥、斜拉桥等。

路明非推了推，休息室的门依然紧锁，里面的讨价还价似乎还没有结束。他正要离去，却注意到门缝下方正汩汩地渗出血来。“来人！”路明非大吼。布宁迅速带着服务人员赶到，看到这一幕老家伙的脸色也变了。他从服务人员那里接过手枪，接连几枪破坏了门锁。门刚一推开，就闻到浓重的血味。休息室里到处都是血，涂满地面、墙壁、甚至天花板。空气中还飘着雪茄的烟雾，茶几上的酒杯中，冰块还没有融化，似乎前一刻还在安静地谈着生意，但下一刻骤变发生，谢苗被一支锋利的短剑钉在了沙发上。动手的人是格里高利。他看起来简直就是个虔诚的修士，但动起手来不亚于一名现役海军陆战队。米哈伊尔立刻反应，他跟格里高利之间有过惨烈的搏斗，这从墙上的血迹可以看得出来，但厚厚的门和墙壁把声响隔绝了。米哈伊尔的格斗术应该也相当精强，但最终被格里高利用一根细细的钢索吊死在吊灯上了。但格里高利也没有机会走出那间会议室，就在他想要取出手提箱中的货品时，被短剑贯穿了心脏的谢苗醒了过来，用一支大口径手枪把格里高利的脑袋炸成了

碎片。但这也耗尽了他最后的一点生命。惨烈的场面只是稍微震惊了布宁片刻，他跑到格里高利那没头的尸体旁，检查那两口手提箱。因为急切，他没有来得及避开路明非，破碎的玻璃瓶里，某种黄绿色的软体动物还在微微地蠕动。东西看起来是某种大型水蛭，路明非家乡也叫蚂蟥的。这价值上亿的货品，所谓罐装的时间，居然是大型蚂蟥。布宁站起身来，暴怒地踹在格里高利的尸体上，“混蛋！”谢苗最后开的不是一枪，而是打完了弹匣里所有的子弹，一枚玻璃瓶被爆掉了，另一枚玻璃瓶则被子弹削掉了一半，连同其中的水蛭，那东西看起来也活不成了，体液从破碎的身体里汩汩地渗出。如此精准的射击，无疑最后谢苗的目标不仅是格里高利，也包括了这两件货品。路明非从谢苗的胸口拔出那支短剑，看制式是当年苏联海军军官佩戴的礼仪短剑，跟现代的军用匕首相比，实在说不上什么利器，但在格里高利的手中威力不亚于子弹。实在很难想像有人会用这种东西作为凶器。“收拾干净！”布宁下令，“尸体焚烧掉，他们的东西全部封存，货品的残渣冷冻起

来。”服务人员立刻把围观的客人

请了出去，开始清理工作，但消息的泄露已经无可避免。路明非很确定，当客人们围聚过来的时候，关注点都是破碎的货品而不是惨死的友人。他们的神情是惋惜和愤怒的，跟布宁的愤怒如出一辙。现场并不复杂，简单地推理，想做场外交易的谢苗和米哈伊尔找上的却是个强盗，格里高利要么没钱要么没准备出钱，也可能是谢苗的出价他无法接受。但对货品他志在必得，无论用上什么手段。但想不通的是外面是布宁的人，难道格里高利准备带着一身的血悄悄离开？或者说，他是想把外面的人都杀了？可他的身手纵然凌厉，却怎么也过不了楚子航的那两把刀，可以想见格里高利对货品的渴望，他变成了孤注一掷的亡命徒。片刻之后布宁从休息室里出来，并不过多地解释，只是走到吧台边坐下，打个响指，立刻有一杯伏特加摆在他面前。他把杯中烈酒一饮而尽，压低了声音，“今年的货肯定不够了，接下来的竞价会更加激烈。”他的旁边，路明非正浅浅地啜饮着一杯红酒。“老板你的委托可还真是麻烦啊。”路明非轻轻地叹了口气。他把用餐巾裹好的海军短剑推到布宁面前，起身离去。这时候客

人们聚集在不同的休息室里窃窃私语，他们跟三位死都是朋友，却没空悼念一下相对无辜的谢苗和米哈伊尔。之前大家还曾为维什尼亚克扶棺，但那份同病相怜的情谊此刻被恐惧冲淡了。不是死亡的恐惧而是“货不够”的恐惧。***半个小时之后，拍卖会重开。客人们返回桌边坐下，无声无息地交换了眼神。就在过去的半个小时里，他们重新确立了同盟的关系，收拢手中的筹码，预备做最后的搏杀。“一亿五千万美元。”奥金涅兹首先举牌。和索尼娅、瓦洛佳是一起回来的，索尼娅和瓦洛佳将自己账户上的余额导入了奥金涅兹的账户，现在奥金涅兹是他们这组人的代表了。自莫斯科的好朋友们似乎重新确立了友谊，又或者说他们已经没有退路。只有三份货品剩下，上半场的相互试探也已经结束，大家都不再隐藏实力，价格很快抬升到了之前零出过的三亿美元。除了罗曼诺夫家族的三位和已经得手一次的安娜冷眼旁观，其他人都参与了竞价。

尽管抱着极大的决心，但三亿美元的高价还是像高墙那样挡住了一些人。如此看来这些人的身家都是几亿美元的级别，并非什么顶级富豪，超过一定的数字他们就得跟谢苗一样想办法去拆借，支付惊的利息。而在唯一的顶级富豪又开始画她的画了，这一次她起的稿不再是《最后的晚餐》的，但皇女殿下的画功其实并不那么优秀，看她东一笔西一笔地涂抹，路明非暂时还猜不出她想画的是什么。“三亿一千万美元。”路明非举起手牌。很抱歉，路先生您的余额不够。”布宁冷地说。路明非从口袋里掏出布宁给的那张卡，丢了出去，沿着桌面稳稳地滑到布宁面前。验证了余额之后布宁点了点头，“欢迎加入游戏。”两个人一唱一和，都是天生的表演艺术家。其他人立刻警觉起来，冷艳的叶卡捷琳娜首先质疑，“敢问秘书先生的出价是代表罗曼诺夫家族么？”“不是，他只是用自己的筹码玩玩。”零扭头看着楚子航，“你要不要一些筹码？”楚子航摇摇头，零也并不强求。“罗曼诺夫家族的秘书都能动用三亿一千万美元的筹码么？”奥金涅兹沉声问。“三亿两千万美

元。”路明非说。他懒得跟这些人啰嗦，所以用上了跟零一样的战术。威压无声无息间降临在会议桌上，这个一路上始终耷拉着眉眼的秘书，感觉给皇女殿下拎包都嫌猥琐，此刻却透着世家子弟般的从容甚至百无聊赖的态度，挥舞着大额资金杀了进来。毫无疑问是个劲敌，无论站在他背后的是不是罗曼诺夫家族。“三亿两千万美元一次。”布宁环顾四周。“三亿两千五百万美元。”奥金涅兹举牌。他只加了五百万，可能是筹码不足了，也可能是故意示弱。“三亿三千万。”路明非接着举。其实他有点紧张，他账面上统共就四个亿，早知道上半场先声夺人拿下一份。也是格里高利那个亡命徒搞事，他要是不毁掉那两份场外交易的货品，大家此刻也不会杀红了眼。但他提醒自己此刻万万不能露出马脚，不能让别人看穿自己的底牌。所谓世家子弟般的态度只是他回忆着恺撒的行为举止，直到今时今日他也还是学生会的继承者，没吃过猪肉但确实看过猪跑。不过真不够他还可以问零借一点，想来时候布宁也会凑钱还上的。“三亿七千五百万美元。”尼基塔缓缓地报出了这个数。跟前

四亿美元。”路明非举牌，声音慵懒得像是刚刚起床

本次毕业设计所计算的悬臂施工方法的连续梁桥在预应力混凝土结构中有了飞速的发展，在40~200米跨径的桥梁范围内占主要地位。该种桥还具有整体性能好，结构刚度大，变形小，抗震性能好等特点。特别是主梁变形和挠曲曲线平缓，桥面伸缩缝较小，因此，这种桥行驶舒适性比较好。

1.2 国内外研究现状

悬臂施工法的预应力连续梁桥具有设计、施工经验丰富，施工质量在诸多桥型中更容易控制，易于维修等鲜明特点。在这些条件下，该桥梁广泛应用于公路，铁路桥梁工程中。步入新世纪，以碳纤维为代表的高级复合材料、光纤传感技术、智能化施工等新技术正逐步渗透到桥梁工程领域之中，各种组合结构、轻型结构异军突起。近年来，应用3D打印技术制造的桥梁正逐渐走向人们的日常生活。

李国平和刘建（1992）把大跨径连续梁桥成桥线形和施工期结构变位状态，作为离散、线性、确定性动态结构系统最优控制的对象，并根据大跨径连续梁桥悬臂施工的特点，来控制状态变量、目标函数、约束条件，以及具体实施方法。Stewart M G和Rosowsky D V（1998）对钢筋混凝土桥面随着使用时间的增长而风化的时变可靠度进行研究分析；李海军和李军（2000）基于几座90年代初投入运营的连续及刚构桥梁预应力箱梁腹板出现的不同程度裂缝的检测结果，浅析裂缝产生的原因，提出相应解决措施；向天宇等人（2003）根据静力测试结果,应用有限元模型修正技术,对一两跨预应力混凝土连续梁的结构损伤进行了识别，并用实践证明，经损伤识别后,结构的理论计算位移与试验测试结果吻合良好,经理论分析得到的损伤发展趋势正确地反映了由试验所得的预应力混凝土连续梁的结构行为。汪剑和方志（2003）探讨了预测控制理论在大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制中的应用，证明了预测控制理论能较好地应用于此类桥梁的施工控制中。郭磊等人（2006）对大跨度连续梁桥的减隔震设计进行了探讨，提出将固定盆式支座改为活动盆式支座，并采用弹塑性减震耗能装置与其并联使用，有效地减小固定墩所受的地震力，改善结构的抗震性能。杨永清等人（2010）总结了国内外在大跨径预应力混凝土连续梁式桥长期下挠问题上的研究成果和现状，分析了各个因素的研究与目前设计计算、参数取值等方面存在的缺陷，并对长期下挠研究提出了建议。曾绍武（2016）以湖润1号大桥的3D、4D模型构建为例,阐述采用Revit构建大桥模型全过程,提出一种桥梁BIM模型精细化构建的方法与思路。

1.3 设计技术要点与计算内容

1.3.1 设计技术要点

在对桥梁进行时设计必须遵照适用、经济、安全和美观的基本原则。

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