论文总字数：56104字

摘 要

目前，在高速铁路建设中预应力混凝土连续梁桥采用较多，因此本次设计选择这种在工程实践中具有一定代表性的桥型。

本次设计的预应力混凝土连续梁桥是按照高速铁路ZK活载设计的双线无砟轨道铁路桥梁，设计行车速度300km/h，主要设计桥梁的上部结构。该桥的孔径布置为（60 90 60）m，全长210m。该桥边中跨比为0.67。主梁采用变高度变截面的单箱单室箱形截面，截面高度按2次抛物线变化，中支点梁高6m，边支点和中跨跨中梁高3m桥面宽度12.2m；根据受力要求和构造要求拟定梁的顶底板和腹板厚度。

本桥主梁采用挂篮对称悬臂浇筑施工，边跨现浇合龙段采用满堂支架法施工。用Midas Civil 软件建立计算模型来模拟梁的施工和运营阶段的力学行为。考虑施工过程中结构体系转换和混凝土收缩徐变后计算结构恒载内力，并与活载内力进行组合后，根据各个计算截面的内力进行预应力钢束的估算。结合施工过程和施工方法确定各个计算截面预应力钢束的数量及坐标，输入计算模型。考虑附加力后进行荷载组合，计算混凝土的应力并调整预应力钢束。最后利用Midas/civil的PSC功能模块进行最后的结构检算。验算结果表面，结构的承载力和应力验算大体满足规范要求，本论文的设计成果基本可行。

关键词:连续梁桥； 悬臂浇筑法； 结构设计；内力计算；结构检算

Abstract

At present, the prestressed concrete continuous beam bridge is widely used in the construction of high-speed railway, so this kind of bridge type is selected in this design, which has certain representativeness in engineering practice.

The prestressed concrete continuous beam bridge designed in this paper is a double track ballastless track railway bridge designed according to ZK live load of high-speed railway. The designed running speed is 300km / h, and the main design is the superstructure of the bridge. The aperture of the bridge is (60 90 60) m, with a total length of 210 M. The mid span ratio of the bridge is 0.67. The main beam adopts a single box and single chamber box section with variable height and cross-section. The cross-section height is changed by parabola twice. The height of the middle fulcrum beam is 6m, the height of the side fulcrum and the middle span beam is 3M, and the width of the bridge deck is 12.2m. The thickness of the top and bottom plates and webs of the beam is determined according to the stress requirements and structural requirements.

The main beam of the bridge is constructed by symmetrical cantilever casting with hanging basket, and the side span cast-in-place closure section is constructed by full support method. Midas civil software is used to establish the calculation model to simulate the mechanical behavior of the beam in the construction and operation stages. The dead load internal force of the structure is calculated after considering the structural system transformation and concrete shrinkage and creep in the construction process, and after combining with the live load internal force, the prestressed steel tendon is estimated according to the internal force of each calculation section. Combined with the construction process and construction method, the number and coordinates of prestressed steel tendons of each calculation section are determined, and the calculation model is input. After considering the additional force, load combination is carried out to calculate the stress of concrete and adjust the prestressed steel tendon. Finally, the PSC function module of MIDAS / civil is used for the final structure checking. The results show that the bearing capacity and stress of the structure basically meet the requirements of the code, and the design results of this paper are basically feasible.

Key words: Continuous beam bridge; cantilever pouring method; structural design; internal force calculation; structural check calculation

目录

1.绪论 9

1.1预应力混凝土连续梁概述 9

1.2 预应力混凝土钢构桥常用施工方法及施工特点 9

1.2.1 悬臂施工法 9

1.2.2 平衡支架法 10

1.2.3 有支架就地浇筑施工 10

1.3 预应力连续梁桥特点 10

2 设计依据 12

2.1 设计资料 12

2.1.1 材料参数 12

2.1.2 主要技术指标 12

2.2 设计规范 13

3 桥跨总体布置和结构主要尺寸 14

3.1 桥跨总体布置 14

3.2 结构主要尺寸 14

3.2.1 主梁梁高 14

3.2.2 顶板和底板厚度 14

3.2.3 腹板厚度 15

3.2.4 横隔板 15

3.2.5 梗腋 15

3.2.6 箱梁底缘曲线方程 15

3.3 主梁分段 16

3.3.1 施工节段划分 16

3.3.2 关键节段 16

3.3.3 结构离散化 17

3.4 挂篮 17

3.5 施工过程 17

3.5.1 施工阶段 17

3.5.2 注意事项 18

4 桥梁建模过程 20

4.1 参数定义 20

4.1.1 材料参数 20

4.1.2 截面特性 21

4.1.3 混凝土收缩徐变参数设定 21

4.2 建立节点单元 23

4.2.1 建立节点单元 23

4.2.2 改截面和设置变截面组 23

4.2.3 修改单元依存材料特性和截面有效宽度 24

4.3 结构组，边界组和荷载组 25

4.3.1 结构组的定义 25

4.3.2 边界组的定义 26

4.3.3 荷载组的定义 26

4.4 建立施工阶段 27

4.5 荷载工况的定义及荷载的输入 27

4.5.1 荷载工况定义 27

4.5.2 荷载输入 28

4.6 计算模型 28

5. 结构内力与应力计算 30

5.1 恒载内力与应力计算 30

5.2 活载内力计算 31

5.2.1 计算方法 31

5.2.2 活载动力系数 32

5.2.3 活载计算结果 33

5.3 内力组合计算 34

6 预应力钢束设计 36

6.1 截面特性值计算 36

6.2 预应力钢束估算理论 36

6.2.1 计算原理 36

6.2.2预应力钢束估算 40

6.3 预应力钢束布置 41

6.3.1 预应力钢束布置要点 41

6.3.2 预应力钢束实际布置结果 42

6.4 钢筋预应力损失计算 43

6.4.1 管道磨损阻失 43

6.4.2 锚具变形损失 44

6.4.3 混凝土弹性压缩损失 44

6.4.4 预应力钢筋应力松弛损失 44

6.4.5 混凝土收缩徐变损失 45

7 内力组合与结构验算 47

7.1内力组合 47

7.1.1 荷载分类 47

7.1.2 荷载分项系数 47

7.1.3 主力组合 47

7.1.4 主力和附加力组合 50

7.2 结构验算 53

7.2.1强度验算 53

7.2.2 抗裂性验算 57

7.2.3 应力验算 64

总结 81

致谢 82

参考文献 83

1.绪论

1.1预应力混凝土连续梁概述

连续梁结构体系最早应用于钢桥。20世纪初，开始建造小跨度的钢筋混凝土连续梁桥，由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，在50年代，出现预应力混凝土连续梁桥；在近三十年来，预应力混凝土桥梁的发展速度迅猛异常。

预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。

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