摘 要

本次毕业设计选取丰乐湖大桥上部结构作为设计对象，丰乐湖大桥为四跨预应力混凝土连续梁桥，截面形式为箱梁。根据所给任务书的要求，需要对跨径为（41 68 68 41）m的预应力混凝土连续梁桥上部结构进行设计验算，绘制施工图纸，并编制计算说明书。

首先查阅规范和已有类似跨径预应力混凝土连续梁桥的数据资料，确定桥梁主要构造和细部尺寸。主梁顶板、腹板厚度保持不变，底板厚度和梁高从支点至跨中呈二次抛物线变化。

接着，根据设计利用 MIDAS CIVIL有限元分析软件建立桥梁基本模型，分析桥梁在各种荷载组合条件下各梁单元的内力情况。在预应力布束过程中，需要的预应力束进行反复调整，直至PSC设计中各各施工阶段以及正常使用阶段都能够满足梁的基本内力要求和位移要求。

最后，绘制施工图纸，并编制计算书。

总结：经过分析验算表明，本次设计主要构造和细部尺寸设置合理，各梁端内力都能满足基本内力要求，符合设计任务书的要求。

关键词：预应力混凝土；连续梁；有限元建模；内力分析；验算

Abstract

In this graduation project, the upper structure of Fengle Lake Bridge was selected as the design object. Fengle Lake Bridge is a four-span prestressed concrete continuous beam bridge with box cross section. According to the requirements of the given task book, the design of the superstructure of the prestressed concrete continuous girder bridge with a span of (41 68 68 41) m shall be checked, the construction drawings shall be drawn, and the calculation instructions shall be prepared.

First of all, consult the specifications and existing data of prestressed concrete continuous girder bridges with similar spans to determine the major structural and detailed dimensions of the bridge. The thickness of the top girder and web of the main beam remains unchanged, and the thickness of the base plate and the height of the girder change from the fulcrum point to the midspan with a second parabola.

Then, based on the design and use of MIDAS CIVIL finite element analysis software, a basic bridge model was established to analyze the internal forces of the bridge elements under various load combinations. During the pre-stressing process, the required pre-stressed beam is repeatedly adjusted until each construction stage and normal use stage of the PSC design can meet the basic internal force requirements and displacement requirements of the beam.

Finally, draw construction drawings and compile calculations.

Summary: After analysis and calculation, it is shown that the main structure and detailed dimensions of this design are set reasonably, and each beam end internal force can meet the basic internal force requirements and meet the requirements of the design task book.

Key words: Prestressed concrete; Continuous girder bridge; Prestressed concrete; Finite element modeling; Internal force analysis analysis; Checking computation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 1

1.2 毕业设计的目的及意义 1

第2章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 3

2.1设计资料及基本数据 3

2.1.1 技术标准 3

2.1.2 材料与设计参数 3

2.1.3 设计依据 4

2.2 桥跨总体布置及结构细部尺寸 4

2.2.1 桥型布置 4

2.2.1 截面尺寸拟定： 5

2.3 主梁分段与施工阶段的划分 5

2.3.1 主梁施工方法及注意事项 5

2.3.2 施工单元及施工阶段的划分 6

2.4 桥型布置与断面尺寸图 8

2.4.1 桥型布置图 8

2.4.2 断面尺寸图 9

第3章 MIDAS建模过程 10

3.1 建立节点 10

3.2 特性值 11

3.3 建立单元 11

3.4 静力荷载 12

3.4.1 静力荷载工况 12

3.4.2添加静力荷载 12

3.5 移动荷载 15

3.5.1 移动荷载分析目的 15

3.5.2 定义车道 15

3.5.3 定义车辆 15

3.5.4 定义移动荷载工况 15

3.6 支座沉降 16

3.7 施工阶段 16

3.7.1 结构分组 16

3.7.2 施工阶段 18

第4章 荷载内力计算 21

4.1 结构混凝土毛截面特性计算 21

4.2 恒载内力计算 22

4.3 先期恒载徐变次内力计算 29

4.4 活载内力计算 31

4.4.1 横向分布系数的考虑 32

4.4.2 活载内力计算 32

4.5施工阶段内力计算 35

4.6 主梁作用效应组合 37

4.6.1 承载能力极限状态的内力组合 37

4.6.2 正常使用极限状态的内力组合 38

第5章 预应力钢筋计算及布置 40

5.1 预应力钢筋截面积的估算 40

5.1.1 估算方法 40

5.1.2 配筋计算 41

5.2 预应力筋布置 44

第6章 主梁截面验算 46

6.1 控制截面的选择 46

6.2 施工阶段法向压应力验算 46

6.3 使用阶段正截面压应力验算 47

6.4 使用阶段正截面抗弯验算 48

6.5 使用阶段正截面抗裂验算 49

6.6 受拉区钢筋的拉应力验算 50

总 结 54

参考文献 55

致 谢 56

第1章 绪论

预应力混凝土连续梁桥概述

预应力混凝土连续梁桥有很多优点，例如受力性能好、结构变形小、整体外观造型具有美感、抗震能力强等特点，在中小跨径桥梁中，尤其是30-120m跨度内，具有很强的竞争力。本章将简介其发展过程。

普通钢筋混凝土结构自身存在很多问题，例如过早地出现裂缝，高强度材料得不到合理利用，自重过大导致跨越能力低。针对普通钢筋混凝土结构的这些弊端，由此产生了预拉预应力钢束等方法提前施加压力在混凝土构件上，以达到抵消一部分混凝土构件在外加力的作用下产生的拉应力的目的。构件正常工作的控制指标有正常使用极限状态。当桥在承受的外加荷载过大的时候，就会发生变形，产生变位现象，会出现开裂的现象，出预应力结构所代替。

二战中，西欧国家桥梁设施遭到毁灭性打击，经济衰退严重。战后经济重建时，许多国家极度缺少缺钢材，因而希望采用预应力结构代替部分的全钢结构，减少钢材消耗。虽然预应力混凝土连续梁桥有很多优点，单由于当时主要采用满堂支架法施工，施工周期长，因而发展程度受到限制。由于后来出现了悬臂浇筑施工法，才使得预应力混凝土连续梁桥发展的速度得到了很大的提升，跨径也一天比一天长，发展速度可以说是一日千里。米。

预应力混凝土这类桥型结构在我国起步较晚，但近些年来发展非常迅速。预应力混凝土连续梁桥在我国于七十年代首次应用于桥梁建设，现已非常成熟，如采用悬臂浇筑施工的洛阳黄河大桥、淮安大沙河大桥、铜陵安乐湖大桥、重庆索河大桥、包头黄广阔。

毕业设计的目的及意义

开展毕业设计这门必修课程的目的是为了提高毕业生对于土木工程这一专业的综合能力水平。通过本次毕业设计，同学们可以有系统性、有针对地回顾大学所学的高等数学、工程制图、结构力学、材料力学、混凝土结构设计原理、桥梁工程、桥梁电算等课程内容，对今后的工作大有裨益。认真地做好毕业设计中的每一个过程、每一个环节，不仅能够增长每一个毕业生独立应对、分析以及处理桥梁方面的专业问题的能力，还可以提高毕业生的实践动手能力，在我们走向实际工作岗位后，给我们的工作带给很大的帮助。有人说，知难行易；也有人说，知易行难；而在我看来，知难，行更难。由于专业知识的欠缺，刚开始进行毕业设计时，我完全不知道从哪入手，进度也一直很慢，可谓举步维艰，这也让我认识到了专业知识学习的重要性。后来，我经常在图书馆一泡就是一整天，查阅与桥梁 相关的书籍，也经常上知网查阅相关论文，我也学到了很多东西。闭门造车也是不行的，武汉有很多桥，有时间我也经常去看看，理解桥梁的构造特征。

我的毕业设计内容为丰乐湖大桥的上部结构设计，丰乐湖大桥是一座混凝土连续梁桥，采用预应力钢束提供预应力，桥面板的宽度为12.25米。本次毕业设计的截面各种验算环节是通过MIDAS软件来进行的，丰乐湖大桥的自身结构以及外在受力都很复杂，验算环节如果通过手算来进行，一来验算的工作量很大，很难在规定的时间内完成本次设计；二则我们也很难保证验算过程的准确性，一个小小的计算错误，就可能给计算结果带来很大的偏差。基于以上两点，本次设计的验算部分采用MIDAS CIVIL软件来进行验算，这样不仅可以大幅提高计算的效率，还能极大地提高计算结果的准确性。

桥跨总体布置及结构尺寸拟定

2.1设计资料及基本数据

2.1.1 技术标准

1) 桥梁类型：公路桥梁；

2) 道路等级；高速公路；

3) 设计速度：80km/h；

4) 荷载等级：公路-I级；

5) 桥梁宽度：12.25m，采用双向分离式车道设计，0.50m防撞栏杆 11.75m车行道 (3m应急停靠 7.5m车行道 1.25m左路沿带) 1m中间分隔带；

6) 桥面纵坡：本次毕业设计非实际桥梁设计，从简化计算工作量考虑，取桥面中心线纵坡为0% (平坡)；

7) 桥面横坡：桥面横坡取1.5% (靠近中间分隔带端较高，通过控制桥面铺装混凝土厚度实现)；

8) 桥轴平面线型：为方便布置和计算，取桥跨轴线为直线；

9) 桥下净空：10m；

10) 桥梁结构设计基准期：80年；

11) 安全等级：Ⅰ级。

2.1.2 材料与设计参数

1. 混凝土

主桥箱梁悬浇混凝土：C50级混凝土；

承台及桩基础混凝土：C30级混凝土；

桥面板及栏杆混凝土：C30级混凝土；

桥面铺装层混凝土：S6级C30级防水混凝土。

1. 预应力钢束

成，用符号φ^S15.24表示，单根钢绞线公称直径为15.24mm，公称断面面积为140.00mm²。在公路规范(JTG D62-2004)中，其抗拉强度标准值和抗拉、抗压强度设计值分别为 f_pk =1860MPa、f_pd =1260MPa 和 f’_pd =390MPa。

1. 预应力锚具和管道

本次设计预应力钢束采用了由8、9、12、16、19、22根钢绞线绕制而成的钢束，对应锚具型号YM15-8~9、YM15-8~9、YM15-12、YM15-16、YM15-19和YM15-22，对应波纹管直径(外径)分别为φ87、φ87、φ92、φ102、φ107、φ117。

1. 普通钢筋

普通钢筋采用HPB300和HRB400两种级别，采用直径≥12mm 者，采用HRB400热轧带肋钢；钢筋直径12mm者，采用HPB300力主筋直径≥20mm的螺纹钢筋应采用套筒挤压连接或等强直螺纹套筒连接技术。

1. 其它材料

伸缩缝：桥面伸缩缝采用D160型伸缩缝，其技术性能应符合《公路桥梁伸缩装置》

（TJ/T327-2004）的要求。

2.1.3 设计依据

1) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62-2004)

2) 《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTG D63-2007)

3) 《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)

4) 《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)

5) 《公路工程技术标准》 (JTG B01-2014)

6) 《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2015)

7) 其他相关规范及手册

8) 毕业设计任务书及指导书

2.2 桥跨总体布置及结构细部尺寸

2.2.1 桥型布置

课程设计选题为丰乐湖大桥是41 68 68 41m的公路预应力混凝土连续梁桥，总跨径为218m，采用变截面箱梁形式。

本次设计采用不等跨设计，按照连续梁受力特征，合理设置边跨和中跨比例能够使正负弯矩比较接近，减少材料使用，经济合理。同时，从减少边跨和中跨弯矩角度来讲，也应当降低边跨跨径，即采用不等跨设计。

对于截面形式，本次设计采用箱梁形式。箱梁腹板的主要作用是承受弯曲剪应力和扭转剪应力引起的主拉应力，顶板和底板的主要作用是抗弯，因而箱型截面具有较好的抗弯和抗扭性能。与相同尺寸的实腹式截面相比，箱型截面自重较轻，节约材料，经济实惠，而且抗弯性能更好，因此本次设计采用箱型截面。

本次设计采用变截面设计，支点梁高大于跨中梁高（支点梁高3.4m，跨中梁高1.5m），支点到跨中梁高沿跨度方向采用二次抛物线形式变化。跨中处弯矩较小，适当降低梁高既能减少材料使用，同时降低了自重引起的弯矩和剪力，经济实惠同时安全可行；支点处剪力较大，故应采用较大的梁高；支点到跨中梁高沿跨度方向采用二次抛物线形式变化，与连续梁弯矩图变化规律相接近，有利于充分发挥材料性能。综上所述，变截面设计形式，可以在保证结构强度的前提下降低材料使用量，以实现轻量化。通俗地讲，有些地方应力大需要较大的截面，有些地方应力小只需要较小的截面。

基于以上几点，本次设计采用不等跨变截面箱梁形式，符合连续梁桥受力特点。

2.2.1 截面尺寸拟定：

1.中支点梁高H_支与中跨跨度L_中之比为：

1. 中跨跨中梁高H_中与中跨跨度L_中之比为：

3.腹板总厚度

其中，B为桥面总宽度(m)；L为主跨跨度(m)。同时应满足构造要求：单个腹板厚度≥ 0.15m。

应考虑预应力筋的布置和混凝土浇筑要求。

本次设计桥面总宽度B为12.25m，主跨跨度L为68m，取腹板总厚度t =0.70m，单边腹板厚度为350mm，满足设计要求。

1. 梁高沿跨度方向一般按1.5~2次抛物线变化。

本次设计取支点梁高3.4m，跨中梁高1.5m，支点到跨中梁高沿跨度方向按2次抛物线形式变化。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：