公路预应力混凝土连续刚构桥设计Word格式文档下载.doc

1、 评 阅 人 （签章）成 绩 答辩委员会主任 （签章） 年 月 日I毕业设计任务书班 级 10级土木9班 学生姓名 汪小朋 学 号 20100095 发题日期：2014年 3 月 7 日 完成日期：2014年 6 月 5 日题 目 80+140+80m公路预应力混凝土连续刚构桥设计 一、本论文的目的、意义中国建基础建设的蓬勃发展，大量的桥梁结构在国内不断涌现出来。从而也促使着桥梁工程技术不断进步，桥结构的形式也趋向于不断的合理化与多样性。近年来大量的公路桥梁也在不断的修建起来。其中连续刚够是最为广泛应用的形式。在指导老师的辅导下，完成一座桥施工、成桥、预应力束配置以及各阶段的检算工作。熟悉和掌

2、握桥梁专业软件Midas，学会如何利用软件建立各阶段模型，以及荷载的加载，预应力束的配置，并对各个阶段进行检算。同时也学会如何解决结构检算不通过的难题。了解不同验算项目所使用的荷载效应组合。通过本次设计，使同学们将四年学习的各种基本知识真正的综合起来，并用于实践。对桥梁的具体施工，使用有了一个全新层次的了解，熟悉桥梁设计的步骤。为以后踏上工作岗位并尽快适应打下了坚实的基础。 二、学生应完成的任务 1、 桥式方案拟定 2、结构内力分析，主要包括以下计算工作： （1）自重恒载内力计算（含一期及二期恒载）；（2）活载内力计算；（3）主梁纵向预应力估算；（4）纵向预应力布置；（5）预应力损失计算；（6

3、）预应力次内力计算；（7）温度内力计算（顶板升温）；（8）横向预应力估算；（9）支座沉降内力计算；（10）收缩徐变次内力计算（选作）；（11）荷载组合；主要截面检算 3、对主梁验算（按预应力混凝土构件验算）： 1）持久状况承载能力极限状态下： （1）主梁正截面强度检算； （2）主梁斜截面强度检算（考虑竖向预应力布置）； 2）持久状况正常使用极限状态下： （1）预应力损失计算； （2）截面抗裂验算； （3）挠度验算； 3）持久状况和短暂状况构件应力计算： （1）主梁截面正应力验算； （2）主梁截面主应力验算（考虑竖向预应力布置）； （3）主梁刚度验算 （4）施工阶段正应力计算； 4、编制设计计算

4、说明书 5、绘制结构主要施工图 3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周）第一部分 桥式方案拟定 （2周） 第二部分 结构内力计算 （3周） 第三部分 预应力钢束设计 （3周）第四部分 截面验算 （4周） 第五部分 编制计算设计说明书及绘制施工图 （1周）备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要连续刚构桥又称墩梁固结的连续梁桥，它综合了T型刚构桥在悬臂法施工中保持体系平衡的特点，又吸取了连续梁桥在整体受力上能承受正负弯矩的优点，所以在工程实践中能得到广泛的应用。本设计为80m+140m+80m 三跨公路预应力混凝土连续刚构桥，全长300m。公路等级为高速公路，设计时速1

5、20km/h，设计荷载标准按公路-I级。主要设计内容为预应力混凝土连续刚构桥上部结构的设计，未涉及桥墩和基础的设计。本桥主梁由上、下行分离的两个单箱单室箱形截面梁组成，单幅桥宽13.25m。桥面组成为：0.5m栏杆+1.25m左侧路肩+23.75m车行道+3.5m右侧路肩+0.5m栏杆=13.25m。梁高由墩处向跨中从8m至3m按2次抛物线变化；底板厚度由墩处向跨中从1m至0.3m按二次抛物线变化；腹板厚度由墩处向跨中从0.8m 至0.5m阶梯变化。桥墩为双薄壁柔性墩，墩高40m。桥轴线为直线，不设纵坡，设置2%的横坡以利于排水。主梁主要采用挂篮对称悬臂现浇法施工，边跨部分梁段采用支架现浇施工

6、。本设计主要使用MIDAS/CIVIL分析软件完成计算内容，采用AutoCAD和Excel进行辅助设计。全桥上部结构共分为100个梁单元和32个墩单元，定义了24个施工阶段。设计主要过程为：使用midas软件建立计算模型并对结构进行内力计算，获取主要截面的内力，根据内力分析结果进行预应力估束，进一步进行预应力束布置，在此基础上计算预应力损失以及各项次内力，并按规范要求对主梁部分截面的承载能力极限状态和正常使用极限状态进行了相关验算。在做完所有计算后，绘制结构图纸，编制设计计算说明书和整理文档。关键词：预应力混凝土连续刚构桥 悬臂施工 迈达斯 预应力束布置AbstractContinuousri

7、gidframebridge,alsoknownascontinuousgirderbridgewithpier-beamconsolidated,absorbsthecharacteristicsofmaintainingsystembalanceundercntileverconstructionT-shapedbridge,whileassimilatesadvantagesbeamwhichcanbearbothpositiveandnegativebendingmomentsintegralforcedstatus,thereforeitswidelyusedinpractices.

8、The bridge span arrangements is the 80m+140m+80m pre-stressed concrete continuous rigid frame bridge in the design. The length of which is 300m. The design speed is 120km/h and the design load standard is highway I-Class. The deck crosssection is a closed box concrete girder 13.25m wide and 8m high

9、at 0# segment and 3m high at the centre of the bridge with parabola changing in the 2th power of span length. Associated with the bearing characters of continuous rigid frame bridge, the depth of box girder for bottom plate is linear change from 0.3m at middle span to 0.8m at the bearing cross secti

10、on. The width of the web is partly change from 0.5m to 0.8m. In addition, substructure is 40m high twin thin-wall piers. Besides, the bridge-axis is a straight line. The longitudinal grade of the bridge is 0 , and the cross-sectional slope is 2%.The main girder is completed by the Suspended Basket M

11、ethod of Symmetrical Cantilever Construction, while some beams on side spans are completed by the Bracket Method.This design mostly uses MIDAS CIVIL to calculate the internal force ,also used Autocad and Excel for-aided during the design. The entire bridge is discretized in 128 beam elements, the co

12、nstruction process is simulated with 24construction stages.Design main process is: After the completion of the calculation model by midas, analysis the internal force of the structure, the amount of the steel bar is estimated and the collocation is done. After these processes, pre-stress loss and th

13、e redundant internal force can be calculated, and then load combination. According to the specifications, the bearing capacity limit state and serviceability limit state of the girder are checked. After all the calculation, draw the construction drawing, make the introduction of my design and sort t

14、he text file.Key Words: pre-stressed concrete continuous rigid frame bridge; Symmetrical Cantilever Construction; midas ; Collocation the pre-stressed steel西南交通大学本科毕业设计目 录第1章 绪论11.1 预应力混凝土连续刚构桥概述11.2 本桥式结构的特点11.2.1 设计特点11.2.2 受力特点21.2.3 构造特点21.2.4 施工工艺方法31.3 毕业设计的目的和意义31.4 毕业设计主要内容3第2章 结构初步设计52.1 设计

15、概述52.1.1主要技术指标52.1.2 材料规格52.1.3 设计规范62.2 桥梁总体布置及结构主要尺寸72.2.1 立面布置72.2.2 横截面尺寸拟定82.3 主梁和桥墩的施工分段102.4 施工注意事项11第3章 主梁内力计算133.1 MIDAS模型建立133.1.1 计算单元的划分133.1.2 荷载信息143.1.3 施工顺序设计153.2 恒载内力计算163.2.1 毛截面几何特性163.2.2 恒载内力计算173.3 活载内力计算203.3.1 计算方法203.3.2 设计荷载213.4 恒活载内力短期效应组合25第4章 预应力钢束的估算与布置284.1 预应力筋的估算原理

16、284.2 预应力筋的估算方法284.2.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求284.2.2 按正常使用极限状态的应力要求估算294.2.3 按正常使用状态抗裂性要求进行配束314.3 预应力筋的估算324.4 纵向预应力钢束的布置344.5 竖向预应力钢束布置35第5章 预应力损失及有效预应力计算365.1 预应力损失计算原理375.1.1 管道摩阻损失的计算375.1.2 锚头变形损失计算375.1.3 弹性压缩损失的计算385.1.4 钢筋松弛损失385.1.5 混凝土收缩徐变损失385.2 有效预应力值计算39第6章 次内力计算466.1 收缩、徐变次内力466.2 预加力引起的

17、次内力506.2.1 预加力次内力计算原理等效荷载506.2.2 先期预应力束产生的徐变次内力516.2.3 后期预应力束产生的弹性次内力526.3 温度次内力556.3.1 温度场对于预应力混凝土连续梁的影响556.3.2 温度场556.3.3 温差作用效应计算原理566.3.4 整体温度变化576.3.5 温度梯度596.4 支座不均匀沉降引起的次内力62第7章 截面验算657.1 内力组合与截面验算657.2 承载能力极限状态计算667.2.1 正截面抗弯承载能力计算667.2.3 斜截面抗剪验算727.3 正常使用极限状态计算787.3.1 使用阶段正截面抗裂验算787.3.2 使用阶

18、段斜截面抗裂验算827.3.3 挠度验算857.4 持久状况和短暂状况构件的应力计算867.4.1 使用阶段正截面压应力验算867.4.2 使用阶段斜截面主压应力验算897.4.3 施工阶段正截面法向应力验算917.4.4 受拉区钢筋的拉应力验算95第8章 主要工程数量估算998.1 混凝土用量估算998.2 预应力钢绞线用量1008.3 锚具用量估算102第9章 总结和讨论103致谢104参考文献105附录 实习报告106XII第1章 绪论1.1 预应力混凝土连续刚构桥概述连续刚构桥是预应力混凝土大跨梁式桥的主要桥型之一，它综合了连续梁和T形刚构桥的受力特点，连续钢构桥将主梁做成连续梁体系，并且与薄壁桥墩固结而成。连续刚构桥一般用于较大跨度桥梁。由于连续刚构桥的整个结构连接成一个整体，属于多次超静定结构，因而由钢束预应力、混凝土收缩徐变,温度变化和支座沉降所引起的结构纵向位移将在结构中产生较大的次内力。大跨度连续刚构桥一般采用柔性双薄壁墩，设计者将柔性墩作为一种摆动的支撑体系，从而降低桥墩的刚度，减小次内力效应。我国从20世纪50 年代中期尝试修建预应力混凝土梁式桥，如今，我国在预应力混凝土梁桥的设计与