100+160+100公路预应力混凝土连续刚构桥

西南交通大学本科毕业设计100+160+100m公路预应力混凝土连续刚构桥设计年级：级学号：姓名：专业：指导老师：2010年6月西南交通大学本科毕业设计第I页院系土木工程系专业年级20级姓名题目100+160+100m公路预应力混凝土连续刚构桥设计指导教师评语指导教师(签章)评阅人评语评阅人(签章)成绩答辩委员会主任(签章)年月日西南交通大学本科毕业设计第II页毕业设计任务书班级学生姓名学号发题日期：2010年3月1日完成日期：6月18日题目100+160+100m公路预应力混凝土连续刚构桥设计1、本设计的目的、意义经过毕业设计，使学生了解并掌握预应力混凝土连续刚构桥设计的基本过程，掌握预应力混凝土连续刚构桥设计的基本要素，包括桥型的选择，桥跨尺寸的比选，主要结构尺寸的选择，结构受力计算分析，施工方法选择等。通过本设计，学生应对预应力混凝土连续刚构桥设计有较全面的了解，能独立进行同类型桥梁的计算分析，对预应力混凝土连续刚构桥施工方法有一定的了解。2、学生应完成的任务完成跨度为100+160+100m的公路预应力混凝土连续梁桥上部结构设计，具体任务如下：（1）桥式方案比选，拟定桥梁细部结构尺寸；（2）运用有限元软件进行桥梁结构内力分析计算；（3）预应力钢筋的设计；（4）主要截面检算；（5）抗震分析；（6）主要工程数量；（7）总结；西南交通大学本科毕业设计第III页（8）编制不少于15000字的设计说明书；（9）绘制不少于16张A3的结构主要施工图。西南交通大学本科毕业设计第IV页3、设计各部分内容及时间分配：（共16周）第一部分相关资料的收集(2周)第二部分桥式方案比选，拟定桥梁细部结构尺寸(2周)第三部分运用有限元软件进行桥梁结构内力分析计算(3周)第四部分预应力钢筋估算(2周)第五部分主要截面检算及抗震分析(2周)第六部分编制设计说明书(2周)第七部分绘制结构主要施工图(2周)评阅及答辩(1周)备注指导教师：年月日审批人：年月日西南交通大学本科毕业设计第V页摘要本设计的题目是100+160+100m公路预应力混凝土连续刚构桥设计。由题目可知，连续刚构体系适用于高墩大跨的桥梁，因此除了设计桥梁上部结构而外还应该考虑桥墩的设计。首先,进行桥式方案比选，确定桥跨的布置和主要截面形式，确定施工方案。桥梁横截面采用单箱单室，主梁采用变梁高，梁底曲线为二次抛物线，根据经验公式确定中支点处梁高为10.4m，跨中处梁高为4.0m，中墩与主梁结合部设有横隔板，设计桥墩高50m，为双薄壁墩。施工方法采用应用较为广泛的现浇悬臂平衡施工法，挂篮平衡施工，采取先边合拢再中合拢的方式，悬臂施工节段长度为3.5~4.5m，合拢段长度为2.0m。接下来,运用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥有限元模型，并进行了施工阶段分析以及成桥分析。用PSC设计估算各个截面的预应力筋用量，并结合内力组合进行了纵向预应力筋设计，按现行规范对桥梁进行了截面验算及变形验算。然后，通过软件计算移动荷载和风荷载等活载作用下桥梁的内力，各项预应力损失和有效预应力，由钢束和混凝土收缩、徐变以及温度、支座沉降等引起的二次内力等，并进行荷载组合、截面强度检算。另外，设计中考虑了“桩土效应”，这使得有限元模型对桥梁施工过程、荷载作用等的模拟更加准确。最后,分别采用反应谱法和时程分析法对桥梁结构进行了抗震分析。关键词：大跨度预应力连续刚构桥悬臂施工抗震西南交通大学本科毕业设计第VI页AbstractThetopicofthisthesisisadesignofprestressedconcretecontinuousrigidframebridgewithspansof100+160+100m.Weknewthattherigidframesystemisusuallyappliedtothebridgewithhighpiersandlongspans.SointhispaperIwilldesignthebridgesuperstructureandthepiers.Thefirststepischoosingthebridgetype,determiningeveryspansandthecross-sectionalshapeofthebridge,andworkoutconstructionschemes.Theshapeofthecross-sectionissinglecellbox,andtheheightsofthebeamarevariational.Thecurveofthebeam’sbottomisacubicparabola.Accordingtotheexperimentalformulas,theheightofthebeamatthemiddlefulcrumis10.4m,andatthemiddlespanis4.0m,themiddlepiersaredoublethinwallpierswithheightof50m.Adopttingthecast-in-sitecantileverbalancemethodwhichiswidelyusedtoday.Themaingirderisconstructedbysymmetriccantileverequilibrium.Sidesfirstandmiddlefollowingistheschemeofclosure.Thelengthofeachsectionofcantileveris3.5~4.5m,thelengthofclosuresectionis2.0m.Next,presentfiniteelementmodelofthewholebridge,bytheMIDAS/CIVILsoftware,anddotheanalysisofconstructionphaseandfinishedphase.UsingPSCtoestimatethereinforcingsteelbar’sdosageofeverycross-section.Anddesignthereinforcingsteelbarscombinewithinternalforcecurve.Then,accordingtocurrentspecifications,checkthestrengthanddeformationofthebeam.Then,usethesoftwaretocomputetheinternalforceswhicharecausedbymovingloads,andthelossofprestress,effectiveprestress.Alsocomputethesecondaryinternalforceswhicharecausedbyconcreteshrinkandcreep,tempretureriseordownandsupportsettlementtocheckthestrengthofthebeam.Also,inthedesign,compactioneffectshavebeenadded,thismadethestimulationofloadsmorerealandmoreaccurate.Atlast,theearthquakeresponsespectrumanalysisandtransientanalysisareaddedtocheckthesthenghofthebridge.西南交通大学本科毕业设计第VII页keywords：longspan,prestressed,continuousrigidframebridge,cantileverconstruction西南交通大学本科毕业设计第VIII页目录第1章绪论......................................................101.1预应力混凝土概述............................................101.2预应力混凝土连续刚构桥......................................101.3预应力混凝土连续刚构桥的施工方法............................13第2章桥梁总体布置及结构主要尺寸................................152.1方案比选....................................................152.2设计依据及基本资料..........................................162.3桥跨布置....................................................172.4上部结构尺寸拟定............................................182.5下部结构尺寸拟定............................................222.6特殊节段处理................................................25第3章桥梁结构内力计算..........................................273.1概述........................................................273.2模型的建立..................................................283.3桥梁恒载内力计算............................................333.4桥梁活载内力计算............................................37第4章预应力钢筋设计...........................................454.1预应力筋布置................................................454.2纵向预应力筋估算............................................464.3预应力损失及有效预应力计算..................................51第5章次内力计算及内力组合.....................................565.1预应力次内力................................................565.2收缩次内力..................................................575.3徐变次内力..................................................585.4温度次内力..................................................605.5基础不均匀沉降次内力........................................655.6荷载组合....................................................67第6章主要截面验算.............................................736.1强度验算....................................................736.2承载能力极限状态截面验算....................................746.3正常使用极限状态截面验算..................