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1、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）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
2、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2、学生应完成的任务完成跨度为100+160+100m勺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:(8) 编制不少丁 15000字的设计说明书;(9) 绘制不少丁 16张A3的结构主要施工图3、设计各部分内容及时
3、间分配：（共J6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
4、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3.54.5m,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
5、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AbstractThe topic of this thesis is a design of prestressedconcrete continuous rigid frame bridge with spans of
6、 100+160+100m.We knew that the rigid frame system is usually applied to the bridge with high piers and long spans. So in this paper I will design the bridge superstructure and the piers.The first step is choosing the bridge type, determining every spans and the cross-sectional shape of the bridge, a
7、nd work out construction schemes. The shape of the cross-section is single cell box, and the heights of the beam are variational. The curve of the beams bottom is a cubic parabola. According to the experimentalformulas, the height of the beam at the middle fulcrum is 10.4m, and at the middle span is
8、 4.0m, the middle piers are double thin wall piers with height of 50m. Adoptting the cast-in-site cantilever balance method which is widely used today. The main girder is constructed by symmetric cantilever equilibrium.Sides first and middle following is the scheme of closure. The length of each sec
9、tion of cantilever is 3.54.5m, the length of closure section is 2.0 m.Next, present finite element model of the whole bridge, by the MIDAS/CIVIL software, and do the analysis of construction phase and finished phase. Using PSC to estimate the reinforcing steel bars dosage of every cross-section. And
10、 design the reinforcing steel bars combine with internal force curve. Then, according to current specifications, check the strength and deformation of the beam.Then, use the software to compute the internal forces which are causedby moving loads, and the loss of prestress,effective prestress.Also co
11、mpute the secondaryinternal forces which are caused by concrete shrink and creep, tempreture rise or down and support settlement to check the strength of the beam.Also, in the design, compaction effects have been added, this made the stimulation of loads more real and more accurate.At last, the eart
12、hquake response spectrum analysis and transient analysis are added to check the sthengh of the bridge.key words: long span, prestressed, continuous rigid frame bridge, cantilever construction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
13、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565.15.25.35.45.55.6预应力次内力收缩次内力徐变次内力温度次内力基础不均匀沉降次内力荷载组合565758606567第6章主要截面验算.736.16.26.36.4强度验算承载能力极限状态截面验算 正常使用极限状态截面验算
14、变形验算73747580第7章抗震分析.817.17.27.37.4桥梁结构地震反应分析方法 桥梁结构动力特性连续刚构桥的地震反应谱分析连续刚构桥的时程分析81839094第8章 主要工程数量 988.1混凝土用量 988.2钢束用量估算 998.3锚具用量估算 101结论103致谢104参考文献105第1章绪论1.1预应力混凝土概述预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤，从西欧迅速发展起来的。半个多世纪以来，从理论，材料，工艺到土建工程中的应用，都取得了巨大的发 展。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟，突破了混凝土不能受拉与开裂的约束， 大大扩展了它的应用范围。目前预应力混凝土
15、已成为国内外土建工程最主要的一种结 构材料，而且预应力技术已扩大应用到型钢， 砖，石，木等各种结构材料，并用以处理 结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年，但发展迅速，应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面，建 设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。 近来二三十年来，我国预应力混凝土桥梁发展很快，无论在桥型，跨度以及施工方法与 技术方面都有突破性发展，不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。预应力混凝土桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的，施工技术水平直接影 响桥梁的跨径，线型，截面形式等。预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法 施工，其跨度一般在40以内，且施工周期长，施工用料多。60年代预应力混凝土桥梁 引入悬臂施工法以后，预应力连续梁桥得以迅速发展，其跨越能力达200以上，适用范 围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零，施工简便，拼装工期短，速度快，特 别对于多跨长联
