摘 要

本次设计的题目是4×30m预应力混凝土连续箱梁施工图设计。

本次设计主要是根据设计任务书的要求和相关设计规范的规定，对武汉市三环线野芷湖立交E匝道第2联4跨连续的预应力混凝土箱梁桥进行施工图的设计。在设计中，主梁为单箱单室截面，梁高1.7m，顶宽10.4m，底宽4.249m，桥梁的上部结构采用连续梁体系。

本文主要是运用Midas有限元分析软件对4跨的连续预应力混凝土箱梁桥进行有限元建模分析，在文中详细阐述了Midas建模的全过程，运用Midas对上部结构进行了设计和相关验算，主要进行了桥梁的施工阶段法向压应力验算、受拉区钢筋的拉应力验算、使用阶段正截面抗裂、使用阶段斜截面抗裂、使用阶段正截面压应力验算、使用阶段斜截面主压应力验算、使用阶段正截面抗弯验算。并对桥梁的下部结构进行了手算，主要有墩柱计算和桩基计算。

关键词：连续梁；预应力混凝土；墩柱；

Abstract

The title of this design is the construction plan design of 4 * 30m prestressed concrete continuous box girder.

This design is designed according to the requirements of the design task book and the relevant design specification, and the construction drawing of the prestressed concrete box girder bridge of the second link and 4 span of the E ramp of the Sanzhi Lake interchange in Wuhan city is carried out. In the design, the main girder is single box, single room section, the beam height is 1.7m, the top width is 10.4m, the bottom width is 4.249m, the bridge superstructure adopts the continuous beam system.

In this paper, the finite element software Midas software is used to analyze the finite element modeling analysis of 4 span continuous prestressed concrete box girder bridge. In this paper, the whole process of Midas modeling is elaborated in detail. The upper structure is designed and checked with Midas. The main process is to check the normal compressive stress of the bridge during the construction stage and the tensile stress of the steel bar in the drawing area. The force check, the use stage positive section crack resistance, the use stage oblique section anti crack, the use stage positive cross section pressure stress checking calculation, the use stage oblique section main pressure stress checking calculation, the use stage positive cross section anti bending checking calculation. And the bridge's substructure has been manually calculated, mainly including pier column calculation and pile foundation calculation.

Key word: prestressed concrete ;box girder;Pier Column

目录

第1章 绪论 1

1.1设计目的 1

1.2预应力混凝土连续箱梁概述 1

1.3 设计背景 1

1.4设计主要内容 1

第2章 设计资料与桥型布置 3

2.1 设计标准 3

2.2主要材料 3

2.3桥型布置 3

2.4主梁构造 4

第3章 建模过程 5

3.1定义参数 5

3.2节点单元建立 6

3.2.1建立节点 6

3.2.2建立单元 7

3.3定义边界条件 9

3.4定义荷载 10

3.4.1静力荷载 10

3.4.2移动荷载 13

3.5定义时间依存材料 14

3.6定义组和施工阶段 16

3.6.1定义组 16

3.6.2定义施工阶段 16

第4章 内力计算 18

4.1荷载组合 18

4.2恒载作用效应计算 18

4.3移动荷载计算 23

4.4温度内力计算 26

4.5徐变内力计算 27

4.6内力组合 29

4.6.1承载能力极限状态的内力组合 29

4.6.2正常使用极限状态设计 30

4.6.3组合结果 31

第5章 预应力钢束布置 37

5.1钢束面积估算 37

5.2钢束的布置 40

5.2.1钢束张拉原则 40

5.2.2预应力钢筋布置原则 40

5.3 输入钢束 41

5.3.1添加钢束特性值 41

5.3.2添加钢束 42

第6章 预应力损失计算 44

6.1基本理论 44

6.2预应力损失结果 44

第7章 主梁验算 48

7.1持久状况承载能力极限状态验算 48

7.2持久状况正常使用极限状态验算 50

7.3持久状况构件应力验算 52

7.4受拉区预应力钢束拉应力验算 55

第8章 下部结构计算 56

8.1墩身计算 56

8.1.1荷载计算 56

8.1.2截面配筋 57

8.2桩基计算 58

8.2.1荷载计算 58

8.2.2桩长计算 58

8.2.3桩的内力计算 59

8.2.4桩顶水平位移计算 61

8.2.5桩截面配筋 62

参考文献 64

致谢 65

第1章 绪论

1.1设计目的

为了巩固我们所学过的知识，并在各方面得到更进一步的提高，我选择了武汉市三环线野芷湖立交E匝道第2联4跨连续的预应力混凝土箱梁桥进行施工图设计结构设计作为毕业设计，毕业设计是学生在学完全部教学计划中规定的课程后。在毕业设计导师的指导下，独立自主完成一项道路或桥梁的土建设计任务，是培养目标所要求的理论联系实际的重要环节，是教学计划中进行综合训练的一项重要实践环节，是有助于培养应用性人才的一种教学形式，它将使学生在设计中综合运用曾经所所学习过的知识，解决本专业方向的实际问题方面得到系统性的训练。通过这次设计，我对预应力箱梁设计验算 有了全新的认识和了解。在设计过程中，我独立分析和解决问题的能力得到了极大的提高，也学会了广泛查阅文献资料、熟练使用范手册和使用专业软件进行计算。

1.2预应力混凝土连续箱梁概述

预应力混凝土连续箱梁桥的力学特性优异，具有较大的刚度和抗扭性能。结构简单，受力明确，施工过程节省材料，架设安装方便，跨越能力比较大，桥下的视觉效果好等优点，因此被广泛应用于城市道路桥梁和高速公路立交桥的建设中，我国城市的立交桥中预应力混凝土施工技术主要是在上个世纪七十年代开始起步的。目前仅仅北京修建的立交桥就已达到200多座，其中最早的立交桥是在1974年建成的复兴门桥，该桥采用先简支后连续的施工方法；而层次最多最高的是天宁寺立交桥；规模最大的立交桥是首都机场高速路上的四元桥。随着这些年来人民物质生活水平的提高，私家车的数量呈爆炸式增长，城市交通的改造因而也迫在眉睫，高架桥、立交桥也成为许多高速发展城市的不二之选，而预应力混凝土连续箱梁桥凭借其得天独厚的优势成为了最适合用于城市立交桥和高架桥的桥型。因此，本次设计选用预应力混凝连续箱梁作为该桥的桥型。

1.3 设计背景

本次设计的背景为汉市三环线野芷湖立交E匝道第2联为4跨连续的预应力混凝土箱梁桥，跨径布置为4×30m。主梁为单箱单室截面，梁高1.7m，顶宽10.4m，底宽4.249m。设计汽车荷载：公路-Ⅰ级；设计基准期：100年。

1.4设计主要内容

本次设计为4×30m预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计。

需完成以下内容：

1、拟定桥梁上部结构和下部结构尺寸，确定施工方式。

2、运用Midas/civil有限元软件建立桥梁有限元模型，进行结构内力分析计算，内容包括恒载和活载内力计算。

3、通过模型进行预应力筋配置和预应力损失计算。

4、进行结构温度、基础沉降、预应力和收缩徐变等次内力计算。

5、上部结构强度、应力、裂缝和刚度等项目验算。

6、编制设计计算说明书。

7、绘制结构主要施工图。

设计任务

1、查阅20篇以上的相关文献资料，完成开题报告。

2、完成设计计算说明书，包括题目、目录、中英文摘要、绪论、正文、结束语、致谢和参考文献等。

3、运用AutoCAD绘制主要施工图纸，数量不少于25张装订，装订顺序为：题目、目录、设计图纸说明书、设计图纸。图纸必须包括：

①桥型立面、平面布置图；

②主梁一般构造图；

③主梁预应力钢筋布置图；

④主梁普通钢筋布置图；

⑤桥台、桥墩一般构造图；

⑥桥台、桥墩钢筋布置图；

⑦桩基构造和钢筋布置图。

4、完成不少于2万英文（5000汉字）印刷符，且与专业相关的英文文献翻译。

第2章 设计资料与桥型布置

2.1 设计标准

（1）设计时速：60Km/h；

（2）设计荷载：城市-A级；人群荷载按《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）第10.0.5条取值。

（3）设计洪水频率： 1/100；

（4）地震基本烈度：抗震设防分类为丙类，桥梁抗震设计方法为C类，地震基本烈度Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g，按Ⅶ度设防；

（5）环境类别：Ⅰ类；

（6）结构物安全等级：桥梁：一级。

2.2主要材料

（1）沥青混凝土：桥面铺装，全桥桥面铺装厚度0.09m；

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