石家庄铁道大学毕业设计（20+40+20）m预应力混凝土连续梁结构设计The Construction Design of the (20+40+20)m Prestressed concrete continuous beam2012 届高等技术学院专业道路桥梁工程技术学号20095116学生姓名 1 2 3指导教师 2 2完成日期2012年5月28日毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要本设计主要是关于公路预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。
设计跨度(20+40+20)m。
本设计采用国内著名的有限元分析软件——迈达斯计算,全桥共分40个单元，41个截面，两个施工阶段。
因为连续梁的内力与其施工方法密切相关，本设计采用满堂支架法施工。
这种施工方法操作比较简单，相比其他方法从经济效益上讲也比其他方法更有优势，而且施工质量易得到保证。
计算过程中由于涉及到大量的数字运算，采用手算比较繁琐，并且准确性得不到保证，因此采用计算机辅助设计。
设计中使用了迈达斯来计算内力,并且初步估算配筋量和进行初步验算。
但为了提高设计可靠性，最终还会通过以Excel电子表格计算、AutoCAD辅助软件进行手算，使自己的设计能力有较大的提升。
关键词：预应力混凝土连续梁桥; 迈达斯; 满堂支架法ABSTRACTThis graduate design is mainly about the design of the superstructure of the road prestressed concrete continuous bridge. The span of the bridge is 20m+40m+20m.This design adopts the domestic famous analytical software—MIDAS.The bridge is divided totally into 40units、41 sections and 2 construction stages. Because of the internal force of the continuous girder bridge relating to the method of construction closely, the method of construction of this design adopts the full scaffold construction method. Compared with other methods, this method is quite easy to construct and has economic superiority and the quantity of this construction also could get the assurance easily.Because this design involving a great deal of numerical calculation, it's too tedious to work by hand and the accuracy assuranced hardly. So it restores to CAD. Many bridge specialized software are applied, such as MIDAS applied in calculation of internal forces. and the initial estimate amount of reinforcing steel and initial checking. However, in order to improve design reliability, this will eventually be calculated by the Excel, AutoCAD and other auxiliary software by hand, developing design capabilities with a great improvement at the same time.Key word: Prestressed Concrete Continuous Bridge, MIDAS , Full Scaffold Construction目录第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2预应力混凝土连续梁桥的发展 (1)1.2.1 国内外预应力混凝土连续梁桥的发展状况 (1)1.2.2预应力混凝土结构的特点 (3)第2章桥梁的总体设计概况 (4)2.1设计基本资料 (4)2.1.1总体设计 (4)2.1.2 主要技术标准 (4)2.1.3 主要材料 (4)2.1.4 设计依据 (4)2.2桥型及纵横断面布置 (5)2.2.1桥型布置及孔径划分 (5)2.2.2截面形式与截面尺寸 (5)第3章模型建立及结果分析 (6)3.1MIDAS的建模说明 (6)3.1.1 MIDAS的介绍 (6)3.1.2 MIDAS的建模步骤 (6)3.2恒载内力计算 (10)3.2.1恒载内力计算 (10)3.2.2活载内力计算 (11)3.2.3钢束的布置与计算 (12)第4章预应力损失及有效应力的计算 (20)4.1预应力损失的计算 (20)4.1.1摩阻损失 (20)4.1.2锚具变形损失 (21)4.1.3混凝土的弹性压缩 (21)4.1.4钢束松弛损失 (21)4.1.5收缩徐变损失 (22)4.2有效预应力的计算 (22)第5章预加力产生的次内力及内力组合 (24)5.1原理 (24)5.2计算方法 (25)5.2.1等效荷载法 (25)第6章内力组合 (26)6.1承载能力极限状态下的效应组合 (26)6.2正常使用极限状态下的效应组合 (31)第7章主梁截面验算 (39)7.1正截面抗弯承载力验算 (39)7.2持久状况正常使用极限状态应力验算 (40)7.2.1 正截面抗裂验算（法向拉应力） (40)7.2.2 斜截面抗裂验算（主拉应力） (42)7.2.3 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算 (43)7.2.4 预应力钢筋中的拉应力验算 (44)7.2.5 混凝土的主压应力验算 (44)7.3短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算 (44)第8章结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录 (49)外文翻译 (49)第1章绪论1.1引言随着经济建设的迅速发展，我国城市交通的桥梁建设也进入迅速发展时期。
预应力混凝土连续梁优于普通钢筋混凝土连续梁的另一重要特点，就是它可以有效地避免混凝土开裂，特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂。
与预应力混凝土T形刚构桥相比，连续梁桥的下部结构受力和构造简单，节省材料，加之它具有变形和缓、伸缩率小、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，尤其是悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法在连续梁桥中的应用，这种充分应用预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化，从而提高了施工质量，降低了施工费用。
所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。
连续梁是超静定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，因此，对桥梁基础要求较高，通常宜用于地基较好的场合。
此外，箱梁截面局部温差，混凝土收缩、徐变及预加应力均会在结构中产生附加内力，增加了设计计算的复杂程度。
本桥段采用满堂支架法施工，满堂脚手架又称作满堂红脚手架，是一种搭建脚手架的施工工艺。
本桥段是一级公路上一座预应力混凝土等截面连续梁桥（跨径同设计题目），横桥向宽度为12.5m，单箱单室，下部结构采用实体墩，灌注桩基础。
桥梁设计基准期100年，结构设计安全等级一级，A类构件，可变荷载：汽车荷载：公路—Ⅰ。
1.2预应力混凝土连续梁桥的发展1.2.1国内外预应力混凝土连续梁桥的发展状况连续梁是一种古老的结构体系，它具有变形小，结构刚度好、行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点。
而在50年代前，预应力混凝土连续梁虽是常被采用的一种体系，但跨径均在百米以下。
当时主要采用满堂支架施工，费工费时，限材了它的发展。
50年代后，预应力混凝土桥梁应用悬臂施工方法后，加速了它的发展步伐。
预应力锚具结构的悬臂体系和悬臂施工方法相结合产生了T型刚构，在60年代，跨径100-200m范围内，几乎是大跨预应力混凝土梁桥中的优胜方案。
早期有典型意义的桥梁便是联邦德国1953年建造的胡尔姆斯桥和1954年建成的科布伦茨(Koblenz)桥。
然而，这种结构，由于中间带铰，并对混疑土徐变，收缩变形估计不足，又因温度影响等因素使结构在铰处形成明显折线变形状态，对行车不利。
因此，对行车条件有利的连续梁获得了新的发展。
对中跨预应力混凝土连续梁，在60年代初期，逐跨架设法与顶推法(F.Leonhardt所创建)的应用，对大跨预应力混凝土连续梁，各种更完善的悬针施工方法的应用，使连续梁废弃了昂贵的满堂的施工方法而代之以经济有效的高度机械化施工方法，从而使连续梁方案获得新的竞争力，逐步在40-200m范围内占主要地位。
如1962年在委内瑞拉的卡尼罗河上，用顶推法修建的6跨连续箱梁桥是顶推法的代表作，主跨为96m。
图1-1预应力混凝土连续梁桥无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨越宽阔河流的大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了它的优势，往往取代其它体系而成为中选的优胜方案。
预应力混凝土连续梁在中等跨径范围，它更是千姿百态。
无论在桥跨布置、梁、墩赴面形式，或是在体系上(吸取其它结构的优点)不断改进桥型布置，例如V形墩的连续梁体系、双薄壁墩连续梁体系。
值得一提的是法国的SetubedLogoon桥，主跨130m 的五跨连续染，中间墩采用双薄壁结构，双壁相距10m，壁厚仅0.5m。
预应力混凝土连续梁在40-60m的范围，已可以说占绝对优势。
顶推法、移动模架法、逐孔架设法等施工方法经济快速，广泛应用也是关键因素。
如瑞士的Beckenried 高架桥，总长3048m，标准跨径55m。
连续梁的横截面形式在小跨径的城市高架桥中，为求最小建筑高度，常选用板式或肋板式截面，而在中、大跨径主要采用箱式截面。
但总的发展趋势是尽可能加长悬臂桥面板而选用单箱截面，以达到快速施工的目的。
在这种单箱截面的锚具结构中，往往采用三向预应力工艺。
预应力混凝土连续梁用干城市桥梁，为充分利用空间，并改善交通的分道行驶，已建成不少双层桥面的型式。
在这方面的一个突出例子是1980年在维也纳市多瑙河上新建的帝国(New Rei-chs)桥。