86m+162m+86m公路预应力混凝土连续刚构桥设计
摘要
设计桥型为长334m的公路直线预应力混凝土连续刚构桥,桥分三跨，其组成为86m+162m+86m，墩身为双薄壁柔性墩，主梁截面形式为单箱单室箱型。设计荷载标准为公路I级。主梁采用挂篮悬臂对称施工。因时间所限，资料缺乏，未能涉及下部结构（桥墩和基础）、横向预应力及竖向预应力的设计。
根据活载位置的不同，连续刚构桥的主梁截面内力可能同时出现正、负弯矩，所以，布置预应力钢筋要按弯矩变化的幅值。相比普通连续梁桥，连续刚构桥将连续梁与薄壁墩（柔性）固结而成，其优点除连续梁桥固有优点之外，还包括节省支座，减少墩与基础的工程量，改善了结构的水平荷载作用下的受力性能等。在该桥型下，各柔性墩按刚度比分配水平力。
本次设计参考了如北江特大桥的大量工程实例，对结构方面进行了较为详细的分析和研究。主梁横截面采用单箱单室截面，梁高按1.5次抛物线变化，支座处最大为9.6米，跨中最小，为3.5米，顶板厚度取28cm。为了减小施工难度，并结合连续刚构桥的受力特点，底板厚度呈直线线性变化，由支座向跨中减小：支座处底板为1.2m,跨中为0.3m。在设计中运用MIDAS软件对结构进行了内力分析,以估计预应力钢束数量和配置钢筋，检算时主要采用截面承载能力控制。图纸绘制包括构造图，配束图，配束表和施工程序图，同时进行了外文翻译，在设计的最后阶段编制设计计算说明书及文档整理。
【关键词】: 预应力混凝土连续刚构桥；悬臂施工；内力分析；
预应力损失；次内力。
Abstract
Design is a prestressing concrete continuing steel bridge, with the total length of 334m of the highway，spans are 86m, 162m, and 86m respectively, the form of the section is single-box single-room，and the piers are flexible double think-wall。 The standard of the loads is highway one car loads. The main beam of the bridge is constructed symmetrically by Hanging Basket cantilever。 Because of the time constraint, the design doesn’t contain the lower structure (piers and foundations), horizontal prestressing and vertical prestressing. According to the different position of the live loads, the section of this continuing steel bridge may have positive structural forces and negative structural forces，therefore, the arrangement of the prestressing reinforcement should vary in accordance with the change of structural forces. The continuing steel bridge is a combination of continuing beam and double think-wall piers (flexible), and it also changes the structure’s stress compatibility under the level of loads.
Design is made on the basis of lots of real projects case, so it gives a detailed analysis and study of the structure. The cross section is in form of single-box single-room , the height of the beam changes according to the cross-section parabolic，from the supports the maximal height is 9.6m to the inter - Main beamheight of 3.5m, and the thick of the Roof is 28cm. In order to alleviate the difficulties of construction, the thick of the bottom ,combined with the stress feature of continuing steel bridge, changes in linear, reducing from the supports to the inter - Main beam, the thick of the supports is 1.2m and the inter - Main beam is 0.3m. Upon the basis of the section design, making an analysis of internal forces of the structure by MIDAS， evaluate the amounts of the reinforcement and arrange them accordingly, then check the capability of the main controlling section. Drawingthe structural construction plan, including the arrangement plan of the bridge span, the procedure of construction, etc. then translate them into English ,finally make the design illustration and Microsoft Word.
Key words: prestressing concrete continuing steel bridge; cantilever construction; analysis of internal forces; prestressing lose; secondary internal forces
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 桥式方案的选择 1
1.2 预应力混凝土连续刚构桥概述 1
1.3 受力特点 2
1.4 构造特点 3
1.4.1 零号块 3
1.4.2 横隔板 3
1.4.3 合拢段 3
1.5 毕业设计的目的和意义 4
1.5.1毕业设计的目的 4
1.5.2毕业设计的意义 4
第二章 结构初步设计 5
2.1 设计概述 5
2.2 截面尺寸拟定 5
2.2.1 变截面箱梁形式 5
2.2.2 主梁高度 6
2.2.3 顶底板厚度 6
2.2.4腹板厚度 7
2.2.5梗腋（承托） 7
2.3 主梁分段与施工节段划分 8
2.3.1 悬臂施工节段划分 8
2.3.2 施工阶段划分 9
2.3.3 施工注意事项 10
第三章 主梁内力计算 11
3.1 桥梁电算 11
3.1.1 计算图式 11
3.1.2 施工阶段设计 12
3.2 MIDAS/CIVIL2012参数信息 14
3.2.1 材料特性 14
3.2.2 荷载信息 15
3.3恒载内力计算 16
3.3.1 毛截面几何特性 16
3.2.2 恒载内力计算 17
3.4活载内力计算 20
3.4.1横向分布系数的考虑 20
3.4.2活载因子的计算 21
第四章 预应力钢束的估算与布置 24
4.1 预应力钢束的估算 24
4.2 预应力筋估束计算原理 24
4.2.1按承载能力极限计算 24
4.2.2按正常使用极限状态计算 25
4.3 预应力钢束估算结果 27
4.4 纵向预应力钢束的布置 29
4.5竖向预应力钢束的布置 30
4.6横向预应力钢束的估算与布置 31
第五章 预应力损失及有效预应力计算 33
5.1 预应力钢筋与管道之间的摩擦损失 33
5.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩产生的预应力损失 34
5.3 混凝土弹性压缩产生的预应力损失 34
5.4 预应力钢筋应力松弛产生的预应力损失 34
5.5 混凝土的收缩和徐变产生的预应力损失 35
5.6 有效预应力计算 36
第六章 次内力计算 45
6.1 徐变次内力 45
6.2 收缩次内力 48
6.3 预加力引起的次内力 52
6.4 温度次内力 55
6.4.1 系统温度 56
6.4.2 局部温度效应 59
6.5 支座不均匀沉降引起的次内力 63
第七章 截面验算 67
7.1 内力组合 67
7.1.1 作用与作用效应 67
7.1.2 内力组合 67
7.2 截面验算 69
7.2.1 承载能力极限状态验算 70
7.2.2 正常使用极限状态验算 77
7.3 持久状况和短暂状况构件的应力验算 85
7.3.1 使用阶段正截面压应力验算 85
7.3.2 使用阶段斜截面主压应力验算 88
7.3.3 施工阶段正截面法向应力验算 91
7.3.4 受拉区钢筋的拉应力验算 94
第八章 主要工程数量估算 98
8.1 混凝土用量估算 98
8.2 预应力钢绞线用量 99
8.2.1纵向预应力钢绞线用量 99
8.2.2竖向预应力钢筋用量 101
8.2.3横向预应力钢绞线用量 101
8.3 锚具用量估算 101
论文总结 102
致 谢 103
参考文献 104
附 录 105
实习报告 105
第一章 绪 论
1.1 桥式方案的选择
桥梁的形式主要可以考虑拱桥、连续梁桥、斜拉桥、悬索桥等，对所选桥梁方案的综合评价主要考虑的原则，包括桥梁的适用性，桥梁的舒适性与安全性、桥梁的经济性、桥梁设计的先进性以及外形美观。
本桥总长度334米，拟选用连续刚构桥。连续刚构桥利用高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所引起的纵向位移，其主要优点：结构受力合理，跨越能力大，抗震性能优越，结构整体性好，养护简便，造型简单美观等。
与连续刚构桥相比，其他桥型的缺点：
（1）悬索桥、斜拉桥
悬索桥、斜拉桥是一种适合于大跨度的桥型，其主要承重结构为缆索，刚度较小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，本桥跨度较小，不适合此种桥型。
（2）拱桥
拱桥的水平推力较大，对地基和基础的要求较高，且拱桥建筑高度较高，所以不适合在本地建设。
（3）连续梁桥
连续梁桥中间支座处负弯矩较大，施工较为复杂，虽同为超静定结构，但其稳定性要比刚构桥差，所以不适合采用。
（4）钢桥
钢桥的造价较高，且后期养护、维修和管理等工作量较大，运营中噪音较大，所以不适合采用。
参考文献
(1) 李亚东 主编，《桥梁工程概论》，西南交通大学出版社，2005.1
(2) 李乔、周厚斌等 主编，《混凝土桥》，西南交通大学出版社，2002.6
(3) 李乔 主编，《混凝土结构设计原理》，中国铁道出版社，2003.3
(4) 程文瀼，王铁成 主编 ，《混凝土结构》，中国建筑工业出版社，2004.6
(5) 童华炜，白润山 主编 ，《土木工程施工》，科学出版社，2006.2
(6) 龙驭球 主编， 《结构力学教程》，高等教育出版社，2005.1
(7) MIDAS使用说明书；
(8)《公路桥涵设计通用规范》，JTG D60-2004；
(9)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，JTG D62-2004
(10)《公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列》，JT／T329.1-1997。
