老窝河连续刚构桥设计
摘要
预应力混凝土连续刚构桥具有行车平顺舒适、结构刚度好、养护简单容易、抗震性能好等优点，且桥墩与梁固结有利于悬臂施工，所以连续刚构桥在近些年得到了广泛的应用。
本次毕业设计选择的桥梁类型为预应力混凝土连续刚构桥（主梁设计）。设计桥梁总长为336m公路直线预应力混凝土连续刚构桥，跨径组成为（88+160+88）m。采用单箱单室箱型截面，墩身为双薄壁墩。汽车荷载为公路-I级。主梁采用挂篮悬臂对称浇筑施工。本次设计参考了一些成功的工程实例，对结构方面进行了较为详细的分析和研究。横截面采用单箱单室截面，梁高按二次抛物线变化，箱梁根部梁高9.5m，跨中及边跨端部梁高3.5m,顶板厚度为28cm。结合连续刚构桥的受力特点，底板厚度呈二次抛物线变化。在拟定好截面尺寸的基础上，在MIDAS中完成建模并进行内力分析,用得到的结果估算并配置预应力钢束。并对结构在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的各个项目进行截面验算。之后对主要工程量进行了估算.在完成上述工作后, 绘制桥垮总布置图、箱梁横断面图、箱梁施工顺序图、箱梁钢束图，最后编制设计计算说明书及文档整理并完成外文资料的翻译。
关键词: 预应力混凝土连续刚构桥； 悬臂施工； 内力分析；
Abstract
Prestressed concrete continuous rigid frame bridge has many advantages, such as good stiffness, smooth surface, simple maintenance and high capability to withstand earthquake. At the same time, the solidification between the pier and the girder is benefit to the cantilever construction. So it has just got the extensive application in the past years. This design is mainly about the design of superstructure. For time and energy limited, the design of the substructure, transverse prestressing and vertical prestressing are not considered.
This design is for a prestressed concrete continuous rigid frame bridge for highway with the total length of 336m, composed by the span of （88+160+88）m. Its cross section is box section of single cell, and the twin flexible pier is adopted in the design. Its cross section is box section of single cell and the twin flexible pier is adopted in the design. The load standard for this design is: highway-Ⅰ. The main girder applies cantilever construction, symmetric equilibrium construction.This graduation design has consulted some successful project instances. It has carried on comparatively detailed analysis and study to the structure. The highness of the beam from 9.5 m at the support to 3.5 m at the middle of the span, changing at a quadratic parabolas path. The thickness of the deck is 28cm.In order to reduce the difficulty of construction and consider the character of the bridge under the loads, thickness of the slab from the support to the middle of the span at a quadratic parabolas path. At the basis of the designing section, internal force analysis is done (by MIDAS).Then, check whether the load capability and service deflection of main controlling section can passes its limits. At last, the major amount of the project is estimated. After that, construction drawing is followed (including bridge span arrangement, the graphs of different sections and so on) , so as well as the translation of foreign language ,the introduction of my design and text file sorthing.
Keywords: Prestressed concrete continuous rigid frame bridge; cantilever construction; internal force analysis
目 录
第1章 绪论 1
1.1 设计概述 1
1.1.1 预应力混凝土连续刚构桥概述 1
1.1.2 连续刚构体系的主要特点 1
1.1.3 施工方法及其特点 1
1.2 毕业设计的目的与意义 1
1.3 毕业设计的主要内容 2
第2 章 桥跨总体布置和结构主要尺寸 3
2.1 方案比选 3
2.1.1方案对比 6
2.5 截面尺寸拟定 7
2.5.1 变截面箱梁形式 7
2.6 构造特点 9
2.6.1 零号块 9
2.6.2 合龙段 9
2.6.3 挂篮 9
2.7 梁段的划分 9
2.7.1 节段划分 9
2.8 施工阶段划分 10
2.9 施工注意事项 11
第3章 结构内力计算 12
3.1 恒载内力计算 12
3.1.1 材料特性 12
3.1.2 单元特性 13
3.1.3 施工荷载 14
3.1.4 二期恒载 14
3.1.5 恒载计算结果 14
3.1.6 活载内力计算 20
第4章 预应力钢束的估算与布置 26
4.1 估算依据 26
4.2 预应力筋的估算方法 27
4.3 预应力筋估算 28
4.4 纵向预应力钢束布置 28
4.4.1 纵向预应力钢束的受力特点 28
4.4.2 纵向预应力钢束的布置原则 28
4.4.3 纵向预应力束的布置 29
第5章 次内力计算与内力组合计算 31
5.1 温度次内力计算 32
5.1.1 温度对结构的影响 32
5.2 混凝土收缩/徐变次内力计算 35
5.3 支座不均匀沉降引起次内力计算 37
5.4 内力组合 39
5.4.1承载能力极限状态下的效应组合 39
5.4.2 正常使用极限状态下的效应组合 40
6.4.3承载能力极限状态荷载组合cLCB2内力结果： 41
5.4.4正常使用极限状态荷载组合cLCB15内力结果： 44
第6章 预应力损失计算 48
6.1 预应力钢筋与管道之间摩擦损失 48
6.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失 48
6.3 弹性压缩损失 49
6.4 钢筋松驰引起的应力损失 49
6.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 50
7.6 有效预应力值 51
第7章 主梁截面验算 55
7.1 承载能力极限状态验算 55
7.2正常使用极限状态验算 60
7.3 变形验算 65
结束语 66
致谢 67
参考文献 68
附录
1.工程图纸
2.外文文献翻译
第1章 绪论
1.1 设计概述
1.1.1 预应力混凝土连续刚构桥概述
预应力混凝土连续刚构桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓、桥面伸缩缝少、行车舒适等优点。
预应力混凝土连续刚构桥的主梁一般采用变截面箱梁.连续刚构桥利用墩的柔度来适应结构由预加力、混凝土收缩、徐变和温度变化引起的纵向位移。由于梁和墩固结，所以不设支座。合理地选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减少梁的建筑高度。所以连续刚构桥保持了T形刚构和连续梁的优点。
1.1.2连续刚构体系的主要特点
（1）墩梁固结有利于悬臂浇筑施工，而且可以减少大型支座及其养护、维修和更换；
（2）在构造方面，主梁常采用变截面箱型梁，桥墩多采用薄壁墩；桥梁两端的伸缩装置的设置应能适应结构纵向位移的需要，同时，桥台处需设置控制梁水平位移的挡块，以保证结构的水平稳定性；
（3）受力方面，由于桥墩具有一定的柔度，与T形刚构桥相比，其根部的弯矩很小，而在墩梁结合处仍有刚架受力特点；随着墩高的增加，连续刚构桥墩顶以及跨中梁部弯矩趋近连续梁；墩的轴向力和墩底弯矩随墩高的增加急剧减少；两墩之间的梁部所受到的轴向力随墩高的增加而急剧减少。
1.1.3施工方法及其特点
采用挂篮悬臂现浇法。悬臂施工法的优点是：施工支架采用的临时设备少，施工时不会影响桥下的通航、通车、也不受季节、河道水位的影响。
1.2 毕业设计的目的与意义
毕业设计是对大学学习的一个总结，也是对以前所学知识的概括与回忆，在设计过程中可以把学到的各方面的知识综合运用，加强对知识的系统理解，增强对知识的糅合能力，把所学的知识运用到实践当中,希望通过这次的设计让自己的专业知识得到提升。
本次设计的内容是老窝河大桥连续刚构桥主梁设计。此次设计可以更加深刻的理解连续刚构桥的设计思路，施工状况和受力情况，增强对桥梁设计的理解，增强对施工工艺的了解。
通过此次设计，能够大致了解桥梁设计的原理和设计思路，培养我们自主学习，独立分析、解决问题的能力，而且在这个过程中还能锻炼我们查阅文献、理解规范、运用标准的能力。
1.3 毕业设计的主要内容
本次的设计内容是完成老窝河大桥设计，设计的内容包括：
（1）计算方面
1.方案比选（拟定方案；方案点评）。
2.拟定结构尺寸(分析设计参数；制定施工方案；选择材料；拟定结构尺寸)。
3.主梁内力计算（一期恒载内力；二期恒载内力；活载内力；次内力计算；内力组合）。
4.主梁配筋计算及布置（纵向预应力钢筋）。
5.主梁验算（有效预应力计算；控制截面的几何特性计算；抗弯及抗剪承载力计算；应力验算；变形验算）。
（2）绘图方面(计算机出图)
1.桥梁总体布置图
2.箱梁构造图
3.箱梁施工顺序图
4.箱梁钢束图
参考文献
[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] 《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60—2004 ）
[3] 《城市桥梁设计规范》 （CJJ 11-2011 ）
[4] 《桥梁工程》中国建筑工业出版社
[5] 《桥梁施工》中国铁道出版社
[6] 《中华人民共和国行业推荐性标准(JTG/T H21-2011):公路桥梁技术状况评定标准》
[7] 《桥梁工程》人民交通出版社
[8] 《结构力学》.2007年12月第3版.武汉理工大学出版社.
[9] 《桥梁设计与计算》.2007年2月第1版.人民交通出版社
