摘 要

石天河大桥上部结构设计与计算分析，为预应力混凝土连续梁桥，桥跨布置为65 110 65m，总长度为240m。依据现行的公路桥梁设计规范，综合考虑石天河的地理位置及周围的地质条件，气候条件，采用箱型截面预应力混凝土连续梁桥。设计步骤如下：截面尺寸的拟定，静力结构分析，预应力荷载的估算与布置，及结构内力验算。

施工方法采用悬臂对称浇筑的施工方法，边跨浇筑采用满堂支架施工.故采用midas软件进行设计和分析时，应该体现出该施工方法的特点。利用midas软件进行分析时，需要考虑温度，温度梯度，收缩徐变，支座沉降，及混凝土龄期等因素的影响。还要考虑挂篮自重，横隔板的自重，及后期布置的二期荷载等因素，综合考虑以上因素利用midas对模型进行建立以及对每一个施工段进行分析及验算。难点为预应力的布置及验算。

设计的重点和要点在于主桥梁桥的模型建立，挂篮施工的施工阶段分析，以及预应力筋的确定和布置。在模型建立完成之后，需要进行梁截面的相关验算，在符合规范要求后需要绘制连续梁桥的施工图和各种构件配筋图等。

关键词：midas 悬臂施工 预应力混凝土 连续梁桥 箱型截面

Abstract

The design and calculation of the superstructure of the Shitianhe Bridge are the prestressed concrete continuous girder bridge, the span is 65 110 65m, the total length is 240m. According to the current highway bridge design specifications, considering the geographical location of the stone Tianhe and the surrounding geological conditions, climatic conditions, the use of box section prestressed concrete continuous beam bridge. The design steps are as follows: the development of section size, static structure analysis, the estimation and arrangement of prestressed load, and the internal force checking.

Construction method using cantilever symmetrical pouring construction method, side span pouring full house bracket construction. So the use of midas software design and analysis, it should reflect the characteristics of the construction method. The use of midas software for analysis, the need to consider the temperature, temperature gradient, shrinkage creep, bearing subsidence, and concrete age and other factors. But also to consider the weight of the basket, the weight of the diaphragm, and the latter part of the layout of the second load and other factors, taking into account the above factors using midas to establish the model and the analysis of each construction section and check. The difficulty of the layout and calculation of prestressed.

Designed to focus and main point is that the model build bridges Bridge construction phase Cradle construction analysis, and tendons identified and arrangements. After the model is completed, the need for relevant checking beam, upon compliance with regulatory requirements need to draw a continuous beam bridge construction drawings and diagrams of various member reinforcement.

Key Words：midas ;Cantilever construction;Prestressed concrete;Continuous beam bridge;Box section

目录

摘 要 I

第1章 绪论 2

1.1预应力混凝土连续梁桥概述 2

1.1.1起源及国内外发展 2

1.1.2研究的目的及意义 2

1.2设计的内容及预期目标 3

第2章 设计基本资料 10

2.1 工程概况 10

2.1.1 地形、地貌及交通情况 10

2.1.2 水文条件 10

2.2 设计标准 10

2.3 设计计算依据 11

2.4 材料规格 11

2.5 施工方式 12

2.6 设计要点 12

第2章 截面尺寸的拟定 13

3.1 桥跨布置 13

3.2 截面类型的拟定 13

3.2.1纵截面 13

3.2.2横截面 14

3.3梁高与细部尺寸的拟定 14

3.3.1截面梁高拟定 14

3.3.2顶板尺寸拟定 15

3.3.3底板尺寸拟定 15

3.3.4腹板尺寸拟定 15

第4章 Midas的建模与分析 17

4.1MIDAS简介 17

4.2建模步骤 17

4.2.1材料的定义 17

4.2.2定义时间依存性材料连接特性 17

4.2.3节点及单元的建立 18

4.2.4定义截面 18

4.2.5变截面及变截面组的定义 19

4.2.6静力荷载工况的定义 19

4.2.7边界条件定义 20

3.2.8施工过程定义 21

第5章 荷载内力计算 16

5.1恒载内力计算 16

5.1.1结构自重作用下的内力 16

5.1.2二期恒载作用下的内力 17

5.2活载内力计算 18

5.4温度变化引起的内力 20

第6章 预应力刚束设计 31

6.1预应力钢束的估算 31

6.1.1计算原理 31

5.1.2预应力钢束估算 33

6.2预应力钢束的布置 34

6.2.1预应力钢束受力特点 34

6.2.2预应力钢束布置原则 34

6.2.3本桥纵向预应力钢束布置 35

6.3预应力损失计算 35

6.3.1预应力束与管道之间摩擦引起的预应力损失 35

6.3.2锚具变形、钢束回缩和接缝压缩引起的应力损失 35

6.3.3混凝土弹性压缩引起的应力损失 36

6.3.4钢束松弛引起的应力损失 37

6.3.5混凝土收缩和徐变引起的应力损失 37

6.3.6有效预应力计算 38

第7章 次内力计算 40

7.1徐变次内力计算 40

7.1.1混凝土徐变理论 40

7.1.2本设计采用的徐变理论概述 40

7.1.3徐变变形对结构内力的影响 40

7.1.4先期恒载徐变次内力计算方法 41

7.1.5先期恒载徐变次内力计算结果 41

7.2收缩次内力计算 42

7.3温度次内力计算 43

7.4支座不均匀沉降次内力计算 45

7.5预应力次内力计算 45

第8章 截面验算 47

8.1内力组合 47

8.1.1承载能力极限状态的内力组合 47

8.1.2正常使用极限状态的内力组合 48

8.1.3内力组合结果 48

8.2承载力能力验算 49

8.2.1正截面抗弯承载能力验算 49

8.2.2斜截面抗剪承载力验算 50

8.3抗裂性验算 51

8.3.1正截面抗裂性验算 51

8.3.2斜截面抗裂性验算 52

8.4持久状况构件应力验算 58

8.4.1正截面混凝土压应力验算 58

8.4.2正截面受拉区预应力钢束拉应力验算 63

8.5施工阶段混凝土压应力及拉应力验算 65

8.6挠度验算 70

第9章 总结 71

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

1.1.1起源及国内外发展

随着社会进步的发展，预应力混凝土连续梁桥已经成为跨径在40m到200m的首要选择，桥梁的设计需要综合考虑各个方面的因素，其中包括桥址处地形、地貌、气象、水文条件、工程地质、以及周围所处的环境等等，除此之外，任何一个设计都必须要考虑的问题就是怎样将经济、实用、美观三者都融于设计之中。

早在50年代，预应力混凝土连续梁桥作为一种体系就已经广泛被应用了，但是受当时技术及施工条件限制，其跨径一般在100米以内。早期有典型意义的桥梁便是联邦德国1953年建造的胡尔姆斯桥和1954年建成的科布伦茨(Koblenz)桥。然而，这种结构，由于中间带铰，并对混疑土徐变，收缩变形估计不足，又因温度影响等因素使结构在铰处形成明显折现变形，不利于行车。

然后随着悬臂施工法的出现，大大加快了预应力混泥土连续梁桥的发展速度。在60年代，当跨径在100米到200米之间时，连续梁桥已经成为首要选择。连续梁桥具有变形小，结构刚度好、行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点。60年代，施工方法的进步，顶推法和逐跨施工法的创建，大大推进了混凝土连续梁桥的发展。随着施工方法的完善，机械的发展与在施工方面的应用，使得连续梁桥有了新的竞争力，在40米到200米之间占有主要的地位。

随着我国桥梁事业的飞速发展，我国桥梁的设计及施工水平已经跻身于国际前列水平。国内，连续梁桥的施工技术日渐完善，得到了广泛的应用，比如采用顶推法的包头黄河大桥、柳州柳江大桥，以及采用悬臂浇筑的洛河大桥，兰州黄河大桥，沙阳汉江桥等。