m的先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计Word文档格式.doc
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熟悉公路桥梁设计规范、设计原则，掌握先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计的全过程。
主要包括截面选择、恒载、活载内力计算、预应力钢束的估算、布置及调整、混凝土的收缩徐变计算及各项应力检算、桥墩抗震设计等几个方面的内容。
并学会运用大型有限元软件Midas/Civil进行结构计算及设计。
完成1万字以上的设计说明书一份，不少于6张（手工3张），翻译与本设计相关的外文文献不少于3000字。
三、主要技术指标（或研究方向）
1、设计荷载：
公路－Ⅰ级
2、桥梁宽度：
12m
3、地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g。
4、场地类型：
中硬土
四、应收集的资料及参考文献
1、《预应力混凝土连续梁桥》范立础主编，人民交通出版社。
2、《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》张树仁主编，人民交通出版社。
3、《预应力混凝土连续梁桥设计》徐岳,王亚君,万振江编著，人民交通出版社。
4、《桥梁抗震》叶爱君主编，人民交通出版社。
5、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。
6、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。
7、《公路桥梁抗震设计细则》JTGTB02-01-2008，中华人民共和国交通运输部发布，人民交通出版社。
五、进度计划
1、第1－2周熟悉Midas/Civil软件，查阅有关资料，翻译与课题有关的外文资料，完成开题报告。
2、第3－4周实习。
3、第5－6周完成截面选择，计算恒载、活载内力计算，初步估算预应力钢束总数。
4、第7－9周根据施工过程对每个阶段进行配筋。
进行截面验算，调整预应力钢束直到满足规范要求。
5、第10－13周对桥墩进行抗震设计，满足规范要求。
6、第14周论文整理与撰写。
7、第15周毕业设计答辩。
教研室主任签字
时 间
2014年2月17日
毕业设计开题报告
田小杰
20100347
土1001-10
一、设计背景与应用现状
在现代化的交通网中，桥梁建设有着非常重要的地位。
桥梁的发展与运输业的发展密不可分，每逢运输工具有所重大变化，就会对桥梁在承载能力、结构布局以及跨越能力等方面提出新的要求。
连续梁桥是一种应用比较广泛的结构体系，它具有一系列的优点，比如变形小，结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，养护简单等等。
预应力混凝土早在20世纪30年代就被用于建桥。
在对预应力混凝土性能和张拉、锚固工艺深入研究的基础上，预应力混凝土连续梁等等被迅速推广应用于梁桥。
虽然预应力混凝土简支梁桥由于构造简单，预制和安装方便，在桥梁建设中得到了广泛使用。
然而当这种简支体系跨径超过40~50m时，跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，这样不但材料耗用量大，并且也给施工带来困难。
简支转连续的施工方法恰能解决这一问题，这也使得这一施工方法得以广泛应用。
二、设计进行的主要工作和任务
（1）运用大型有限元软件Midas/Civil对简支转连续的预应力混凝土连续梁桥上部结构进行结构计算及设计；
（2）对桥墩进行抗震设计及检算；
（3）进一步熟悉公路桥梁设计规范以及公路工程抗震设计规范；
（4）绘图，完成计算书。
三、设计所采用的方法和手段
（1）采用预应力混凝土箱梁的结构形式；
（2）采用先简支后连续的施工方法；
（3）依据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》以及《公路桥涵设计基本规范》确定桥梁上部结构的结构计算；
（4）依据《公路工程抗震设计规范》进行桥墩的抗震设计；
（5）运用大型有限元软件Midas/Civil进行上部结构的。
四、设计（研究）进度计划
第1-2周外文文献翻译、熟悉软件、书写开题报告、熟悉各种规范；
第3-4周截面选取、外荷载计算、初步估算预应力钢束；
第5-7周根据施工过程对每个阶段进行配筋、进行截面验算、调整至符合；
第8-10周对桥墩及墩台设计并验算；
第11-12周图纸绘制、效果图绘制；
第13-14周论文整理与撰写；
第15周论文答辩；
五、预期结果和目的
（1）进一步熟练的掌握预应力混凝土连续梁桥简支转连续施工设计以及桥墩抗震设计的全过程；
指导教师签字
时间
年 月日
（2）能够熟练运用Midas/Civil进行桥梁结构的分析；
（3）明确公路桥梁规范中的相关设计原则及要求；
（4）通过毕业设计，对本专业相关课程形成一个全面系统的认识与总结。
六、参考文献
1、《预应力混凝土连续梁桥》范立础主编，人民交通出版社。
5、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。
摘要
先简支后连续梁桥在实际运用中集合了简支梁桥和连续梁桥的优点，同时避免了简支梁桥桥面容易开裂和现浇连续梁施工的复杂繁琐。
梁用批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度，以省去繁琐的支模工序，所以该桥型在桥梁建设中被广泛运用。
本文首先介绍了本毕业设计的工程背景，然后依据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》等规范对简支转连续施工的预应力混凝土连续梁桥进行初步设计，选取计算截面，接着通过软件Midas/Civil建模，并依据施工过程划分施工阶段，进行预应力筋的估算，最后进行整个结构的正截面抗弯、正截面抗裂以及混凝土压应力的验算并进行调整以满足要求。
此外，依据《公路工程抗震设计规范》对桥墩进行抗震设计。
关键词：
预应力混凝土；
连续梁桥；
简支转连续；
；
抗震设计
Abstract
Prestressedconcretesimply-supportedtocontinuousbeambridgecombinetheadvantagesofsimplysupportedgirderbridgeandcontinuousgirderbridge,andavoidthesimplysupportedgirderbridge'
sdeckcrackingeasilyandthecomplexconstructionofcontinuousgirderbridge,soacceleratetheconstructionspeedandconstructioniseasy,Inawordprestressedconcretesimply-supportedtocontinuousbeambridgeiswidelyusedinbridgeconstruction.
Thisarticlefirstintroducetheengineeringbackgroundofthedesign.Then,basedon"
codesofHighwaybridgesandculvertsreinforcedconcreteandprestressedconcretestructuraldesign"
andothernorms,thepreliminarydesignofprestressedconcretecontinuousbeambridgeofsimplysupportedcontinuousconstructionisconducted.Selectscross-sectionofcalculation.FollowedbymodelingthroughsoftwareofMidas/Civilandclassifyingconstructionphaseaccordingtotheconstructionprocess,finally,weconductacheckontheresistanceofflexuralofnormalsection,theresistanceofcrackofnormalsection,andconcretecompressivestressandadjustinordertomeettherequirement.Inaddition,basedon"
CodesofHighwayEngineeringSeismicDesign"
theseismicdesignofpierisconducted.
Keywords:
Prestressedconcretecontinuousbeambridges；
Simplysupported–continuous；
Midas/Civil；
Seismicdesign
目录
第1章绪论 1
1.1选题背景 1
1.2先简支后连续箱梁的优势 1
1.3设计基本资料 2
1.3.1桥梁线性布置 2
1.3.2主要技术标准 2
1.3.3主要材料 2
1.3.4桥面布置及铺装 2
1.3.5施工方式 3
1.3.6设计规范 3
1.3.7温度影响 3
1.4截面形式及截面尺寸拟定 4
1.4.1截面形式的确定 4
1.4.2截面尺寸的拟定 4
1.5桥跨布置及孔径分配 5
1.6毛截面几何特性计算 5
第2章上部结构计算 6
2.1单元划分 6
2.2恒载内力计算 6
2.2.1恒载集度计算 7
2.3活载内力计算 10
2.3.1冲击系数和车道折减系数 11
2.3.3活载内力计算 12
2.4温度内力计算 14
2.5支座沉降计算 15
2.6荷载组合计算 16
2.6.1正常使用极限状态组合 16
2.6.2承载能力极限状态组合 19
第3章预应力钢束的估算与布置 22
3.1预应力钢束的估算 22
3.1.2按正常使用极限状态截面压应力要求估算 26
3.1.3按承载能力极限时正截面强度强度要求 30
3.2预应力的布置 32
第4章预应力损失 35
第5章主梁强度验算 46
第6章法向压应力验算 49
第7章下部结构计算 52
7.1墩身截面尺寸的拟定 52
7.1.1钢筋和混凝土的选取 52
7.1.2盖梁截面尺寸的拟定 52
7.1.3墩身截面及纵向尺寸的拟定 52
7.2墩身钢筋的布置及抗震验算 52
7.2.1设计地震力计算 52
7.2.2依据地震作用进行墩内配筋计算 54
7.2.3地震作用下墩身截面抗剪承载力和墩顶位验算 56
第8章结论和展望 62
8.1结论 62
8.2展望 62
设计绘图 63
参考文献 64
致谢 65
附录 66
第1章绪论
1.1选题背景
随着生活节奏的加快，各地区人与人的交流、物与物的交流变得更加频繁，这也就要求了承载它的交通网的建设与完善，大力发展交通运输事业，对于加强全国各民族的团结，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。
在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中，为了跨越各种障碍，必须修建各种类型的桥梁和涵洞，因此桥涵成为了交通线中的重要组成部分。
桥梁是交通运输的命脉，其形式不一而同，各有优劣。
1.2先简支后连续箱梁的优势
先简支后连续箱梁是国内外公路上常用的一种桥梁结构新形势，具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。
它克服了简支梁整体条件差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。
先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言，降低了施工难度，同时一定程度上达到了结构连续的目的。
而相对简支梁来说，减小跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝的产生。
因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体型及连续体系的优点。
先简支后连续梁桥相比简支梁桥有如下优势：
（1）改善了结构受力状况，采用连续设计比简支设计可减少预应力筋5%-15%；
（2）预应力和初始上拱度相对较小，有利于桥面铺装施工；
（3）先在现场预制，现场吊装，形成一般简支体系，然后通过现场浇筑连续接头段，张拉负弯矩区域的预应力梁，减少桥面伸缩缝，增强了结构的整体性和行车的舒适性，改善了桥面养护维修。
（4）先简支后连续箱梁比简支箱梁结构刚度大，梁高低，用料少，结构中的刚才和混凝土数量少，且施工简便，不用搭脚手架，施工质量容易控制，经济效益和社会效益为可取。
（5）由于主体结构采用预制构件，因此混凝土的收缩和徐变对梁的挠度和次内力影响不大。
先简支后连续结构的受力情况
先简支后连续结构的受力情况明显分为两个不同的阶段：
（1）在简支阶段，结构所承受的是本身自重、前期预加力及施工荷载等前期荷载，结构为静定结构，混凝土收缩徐变引起的结构变形较大，但在结构内并不产生次内力。
（2）形成连续结构后，结构还要承受后期恒载。
后期预加力、车辆荷载及其他后期荷载，结构也变成了超静定结构，混凝土收缩徐变将引起结构次内力。
随时间的推移，结构中的内力是在不断变化的，将引起结构内力重分布。
1.3设计基本资料
1.3.1桥梁线性布置
（1）平曲线半径：
无平曲线
（2）竖曲线半径：
无竖曲线
1.3.2主要技术标准
（1）设计荷载：
公路I级
（2）桥梁宽度：
（3）地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g。
（4）场地类型：
1.3.3主要材料
（1）预应力混凝土主梁采用C50号混凝土
（2）预应力钢绞线：
采用低松弛高强钢绞线，直径为15.24mm，截面积为140mm
标准强度，弹性模量。
（3）预应力管道：
采用铁皮波纹管圆、扁管成型
1.3.4桥面布置及铺装
（1）桥面横向布置：
公路I级：
桥面宽12m（三车道），无人行道；
（2）桥面铺装层：
采用平均厚度为9.5cm防水混凝土
1.3.5施工方式
4跨30m简支转连续施工。
1.3.6设计规范
（1）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。
（2）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。
（3）《公路桥梁抗震设计细则》JTGTB02-01-2008，中华人民共和国交通运输部发布，人民交通出版社。
（4）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007，中华人民共和国交通运输部发布，人民交通出版社。
1.3.7温度影响
考虑结构因均匀温度作用引起的外加变形或约束变形，采用整体升温、降温模拟，同时考虑非线性梯度温度的影响。
根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004，计算桥梁结构由于温度引起的效应时，可采用图1-1所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板的最高温度T1查表得：
对于混凝土结构，梁高大于400mm时，=300mm。
图1-1竖向梯度温度（尺寸单位：
mm）
1.4截面形式及截面尺寸拟定
1.4.1截面形式的确定
由于箱型截面是闭合薄壁形式，具有抗扭刚度大的特点，且顶板和底板都具有比较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求。
箱形截面具有良好的动力特性，在这它的收缩徐变数值较小。
故本设计采用箱形截面。
1.4.2截面尺寸的拟定
简支梁桥主梁尺寸根据经验选取，预应力混凝土简支梁桥20m<
<
50m，主梁间距1.8m~2.5m。
主梁高度在（1/25~1/14）。
主梁梁高若不受高度限制选用高一些的梁可以节省配筋，一般而言合理的梁高与荷载大小、主梁片数、跨径大小等因素有关。
主梁肋宽必须满足截面抗剪、抗主拉应力强度要求，同时应考虑梁肋稳定性。
目前肋宽常用15cm~18cm，当主梁间距小于2m时梁肋为全长等肋宽，大于2m时通常在梁端2m~5m范围内肋逐步加宽。
综上所述，本设计桥面宽度12m，由四个小箱形组成，梁高=1.5m，高跨比为20。
其中，预支中梁顶板宽210cm，底板宽100cm；
预制边梁顶板宽255cm，底板宽100cm；
预支主梁采用90cm的湿接缝，从而减少主梁的吊运质量。
边、中梁均采用斜腹板，以减轻主梁自重。
为了满足顶板负弯矩钢束、普通钢筋的布置以及轮载的局部作用，箱梁顶板取等厚度15cm。
为了防止应力集中和便于脱模，在腹板与顶板交界处设置20cmx10cm的承托。
主梁横断面构造如图1-2所示。
图1-2主梁横断面构造图（单位:
箱梁底板变化和腹板变化：
简支转连续施工的连续梁桥中正弯矩较大，因此底板不宜过厚；
同时支点处存在负弯矩，需要底板要有一定的厚度来提供受压面积。
从而将底板厚底在跨内大部分区域设为15cm，仅在支点处加厚为25cm，且腹板也逐渐加厚到25cm，这样的构造处理同时为锚固底板预应力提供了空间。
箱梁底板厚底变化如图1-3所示。
图1-3箱梁底板厚度变化示意图（单位:
1.5桥跨布置及孔径分配
跨径为4×
30m,采用先简支后连续的施工方法。
考虑伸缩缝的设置，实际桥长为119.84m，即在桥的两头各设8cm的伸缩缝。
计算简图见图1-4。
图中两边跨计算跨径为29.42m,中跨计算跨径为30m。
连续梁两端至边支座中心线之间的距离为50cm。
图1-4桥梁结构计算简图（单位：
cm）
1.6毛截面几何特性计算
本设计主梁变化不大，选取有代表性的截面，汇于表1-1。
表1-1截面特性
截面位置
截面面积（）
截面惯性矩（）
中性轴至梁底的距离（）
预制中梁
跨中
0.869429
0.250929
0.901
支点
1.16744
0.308624
0.835
预制边梁
0.936929
0.268267
0.9386
1.23494
0.330962
0.867
成桥
1004429
0.491289
0.971
1.302435
0.5407196
0.896
第2章上部结构计算
2.1单元划分
本设计采用有限元软件Midas进行上部结构的计算，结合具体的施工方法以及结构的受力特点，将梁进行单元划分，共分166个单元，167个节点，由于建立的单元关于整联对称，现给出左半联结构的单元划分情况，如图2-1所示：
图2-1单元划分示意图（单位：
节点与控制截面对应关系如表2-1所示
表2-1节点与控制截面对应表
节点号
控制截面
3
永久支点
88
临时支点
7
变化点
92
13
L1/4
97
L3/4
21
L1/2
105
L3/2
29
3L1/4
113
3L3/4
34
118
38
122
42
126
46
130
50
134
55
L2/4
139
L4/4
63
L2/2
147
L4/2
71
3L2/4
155
3L4/4
76
161
80
165
84
2.2恒载内力计算
在进行恒载内力计算之前必须清楚各施工阶段，以便明了的进行内力计算。
施工过程可以分为5个施工阶段，第一个施工阶段为预制主梁，待混凝土达到设计强度时，张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆，将各跨预制箱梁安装就位，形成临时支座支承的简支梁状态。
第二施工阶段浇注1、2和3、4跨连续段接头混凝土，待达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆。
第三节段施工浇筑2、3跨连续段接头混凝土，待达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆，此时形成连续梁。
第四个施工阶段拆除临时支座，完成体系转换。
再完成横向接缝，成桥。
第五个施工阶段完成护栏及桥面铺装等工作。
具体施工阶段图见图2-2。
图2-2施工阶段图简图
2.2.1恒载集度计算
2.2.1.1预制箱梁一期恒载集度（）
由预制箱梁构造可知横隔梁均位
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