摘 要

本次毕业设计的题目为丰都移民安置区三岔河大桥结构设计。根据任务书要求和现行公路桥涵设计规范，并结合施工情况对该桥梁结构进行方案比选和设计。从工程数量、材料用量、工程造价、投资来源、施工难易程度和施工力量等方面考虑，最终拟定一座三跨预应力混凝土简支T梁桥方案。

首先，桥梁上部结构采用结构简支桥面连续的构造，再根据设计经验及规范拟定主梁的主要构造和细部结构尺寸。

其次，确定了桥梁的施工方法，采用主梁预制整体吊装现浇湿接缝的施工方法。

然后，利用Midas Civil有限元软件按照T梁梁格分析进行桥梁模型的建立。并进行预应力筋的估算和布置，施工阶段的设置，对桥梁上部结构主要进行预应力损失及有效预应力的计算，持久状况承载能力极限状态和正常使用极限状态构件的应力验算，截面强度及变形验算，挠度验算等。

最后，通过手算的形式对该桥的下部结构进行设计和验算，并使用AutoCAD完成相关图纸的绘制。

根据分析验算结果表明，本次设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务书的要求。

关键词：预应力混凝土；简支T梁；Midas Civil；结构分析；AutoCAD；验算

Abstract

The undergraduate design is the structural design of Sanchahe bridge in Fengdu migrant resettlement area. According to the requirements of the assignment book and the current design specifications of highway bridge and culvert, the scheme selection and design of the bridge structure are carried out according to the construction conditions. Considering the project quantity, material consumption, project cost, investment source, construction difficulty and construction strength, a simple three-span prestressed concrete t-beam bridge project is proposed.

First of all, the superstructure of the bridge adopts the continuous structure of simple supported bridge deck, and then the main structure and detail structure of the main girder are formulated according to the design experience and specifications.

Secondly, the construction method of the bridge is determined, and the construction method of the wet joint of cast-in-place is adopted.

Then, Midas Civil finite element software was used to build the bridge model according to T beam girder analysis. Estimates and arrangement, and prestressed construction stage Settings, the upper structure of the bridge is mainly carries on the loss of prestress and the calculation of the effective prestress, persistent bearing capacity limit state and serviceability limit state component stress calculation of cross section strength and deformation calculation, the deflection calculation, etc.

Finally, the lower structure of the bridge are designed and checked by hand calculation, and relevant drawings are drawn by AutoCAD.

According to the analysis and verification results, this design calculation method is correct, the internal force distribution is reasonable and meets the requirements of the design assignment.

Key Words：Prestressed concrete;simply supported T-beam ;Midas Civil ;structure analysis;

AutoCAD;Checking computation

目 录

第1章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2工程概况 2

1.2.1工程介绍 2

1.2.2地形地貌 2

1.2.3地质资料 2

1.3设计资料及基本数据 3

1.3.1技术标准 3

1.3.2材料及其设计参数 3

1.3.3设计依据 4

第2章 桥梁方案比选 5

2.1比选原则 5

2.2方案设计 5

2.2.1方案一：装配式预应力混凝土简支T梁桥 5

2.2.2方案二：单箱双室连续箱梁桥 6

2.3方案比选 8

第3章 桥梁总体布置及结构尺寸拟定 9

3.1桥型布置 9

3.1.1桥孔分跨 9

3.1.2截面形式 9

3.1.3截面的几何特性 10

3.2下部结构 10

第4章 建立计算模型 12

4.1计算模型 12

4.1.1模型概况 12

4.1.2模型分析 12

4.1.4荷载取值 13

4.2 T梁梁格法分析 15

4.2.1 梁格法基本原理 15

4.2.2建模内容及重点 15

第5章 内力计算与组合 16

5.1恒载内力的计算 16

5.2活载内力计算 18

5.3次内力计算 21

5.3.1温度引起的内力计算 21

5.3.2徐变引起的内力计算 23

5.4承载能力极限状态的内力组合 25

5.5正常使用极限状态的内力组合 26

5.6内力组合 27

第6章 预应力钢束数量及损失计算 35

6.1预应力钢束数量的确定 35

6.1.1估算方法 35

6.1.2计算原理 35

6.2预应力束的布置 41

6.2.1布置原则 41

6.2.2钢束的布置 42

6.3预应力钢束与管道壁之间的摩擦 42

6.4锚具变形、钢束回缩和接缝压缩 43

6.5混凝土弹性压缩 43

6.6预应力钢束的应力松弛 44

6.7混凝土的收缩徐变 44

6.8预应力钢束的有效应力计算 45

第7章 主梁验算 47

7.1持久状况承载能力极限状态验算 47

7.1.1截面受压区高度 47

7.1.2正截面抗弯承载力验算 47

7.1.3斜截面抗剪承载力验算 51

7.2持久状况正常使用极限状态验算 54

7.2.1正截面抗裂验算 54

7.2.2斜截面抗裂验算 57

7.3持久状况构件应力验算 60

7.3.1使用阶段正截面压应力验算 60

7.3.2使用阶段斜截面主压应力验算 63

7.3.3预应力钢筋最大拉应力验算 65

7.4短暂状况构件应力验算结果 66

7.5挠度验算 68

第8章 下部结构计算 70

8.1盖梁计算 70

8.2桥墩计算 71

8.2.1荷载计算 71

8.2.2截面配筋计算 72

8.2.3墩柱截面承载力验算 73

8.3钻孔灌注桩计算 74

8.3.1荷载计算 75

8.3.2桩长计算 75

8.3.3桩的内力计算（m法） 76

8.3.4 桩身截面配筋与强度验算 78

参考文献 81

致 谢 82

第1章 绪论

1.1目的及意义

随着材料和预应力混凝土技术的发展，梁桥的跨径逐步增大。但是由于简支梁桥的先天缺陷比较明显，如，抗震能力贫弱，不适宜搭在超高墩台上。加之简支梁桥随跨径增大，主梁内力会急剧增大，需要加大梁高或者增加梁的截面刚度来提高承载力，但这样便会增大梁体的自重，当跨度达到一定时，自重引起的应力增长将超过承载力的提高，陷入一个死循环，且在材料的利用率上不够经济。故国外在选择大跨径的梁桥时，一般采用连续梁桥或者连续刚构桥，简支梁桥目前最大跨度为50m，所以中、小跨径的梁式桥一般才会青睐于选择简支梁桥。

由于历史、经济、政策的影响，我国开始对混凝土简支梁桥的研究相对国外起步较晚。20世纪50年代，随着社会主义工业化和三大改造的基本完成，我国开始大兴土木，在修建大量小跨径钢筋混凝土桥梁的同时，也开辟了对预应力混凝土桥梁的探究之路。1956年，在公路上修建了第一座跨径为20m的预应力混凝土简支梁桥。之后，这种桥梁得到了广泛推广，并提出了装配式预应力混凝土简支梁桥的系列标准设计。目前，于1985年修建的浙江飞云江桥是我国修建的跨径最大的预应力混凝土简支梁桥，跨径高达62m。因为装配式简支梁桥的系列标准设计的提出，现在，当修建桥梁的孔数较多，工程量较大，起重安装机具设备齐全的情况下，装配式简支梁桥具有施工速度快、耗费支架模板等材料少的优点。相较于整体性更好、横向刚度大、稳定性好的就地浇筑整体式梁来说，装配式简支梁桥最大的优点就是符合现代化工业流水施工的特点。一般来说，装配式简支梁桥常用T形截面和箱型截面两种截面设计。T梁有制造简单，在有横隔梁连接时整体性好，接头方便的优点，但不足是截面形状不稳定，运输和安装不便，跨中桥面板处接头，对桥面的受力有不利影响。装配式钢筋混凝土T梁的跨径不宜大于16 m，装配式预应力混凝土T梁则不大于50m。国内已建成的装配式预应力混凝土T形梁桥的最大跨径已达52m，国外有做到76m的。