高速公路预应力混凝土连续梁桥上部结构设计

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1、摘要随着经济、技术实力的增进，预应力混凝土连续梁桥已成为现代公路、铁路桥梁的首选，本设计为一高速公路客运专线预应力混凝土连续梁桥设计，预应力混凝土连续梁的应用，尤其是悬臂施工法的应用非常广泛，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。连续梁的突出优点是：结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。然而受时间等因素的限制，此次设计只涉及桥梁上部结构。设计流程如下：首先，确定主梁的主要构造和细部尺寸。考虑到抗弯刚度及抗扭刚度的需要，采用箱形截面梁。主梁的高度变化曲线采用二次抛物线。该设计为42+80+42客运专线预

2、应力混凝土连续梁桥设计，其主跨80，边跨42，全桥采用单箱单室箱形梁，桥宽12.5，中支座梁高4.6,中跨跨中梁高2.2。主梁采用悬臂挂篮施工，主梁0#块和边跨现浇均采用满堂支架施工。其次，根据悬臂施工挂篮的起吊能力对主梁进行施工节段的划分。再之，利用MIDAS软件分析结构的内力（包括恒载和活载的内力计算）。用于计算的内力组合结果、混凝土毛截面特征值也由MIDAS软件自动生成，从而估算出纵向预应力筋的数目，然后在截面上布置预应力钢束。次之，计算预应力损失及各项次内力，并进行了截面的强度验算（包括承载能力极限状态和正常使用极限状态）。最后，绘制工程图及编制说明

3、书。注明：本设计未考虑风荷载、地震以及结构动力特性等因素。目录第1章绪论11.1中国高速公路桥梁建设情况11.2预应力混凝土连续梁桥的发展11.3预应力混凝土连续梁桥的特点21.4悬臂体系和连续体系梁桥的施工特点2第2章设计概况42.1设计依据及基本资料42.1.1主要技术指标42.1.2主要材料42.1.3设计依据52.2桥梁上部结构总体布置及尺寸52.2.1桥型比选52.2.2桥跨布置72.2.3桥跨总体布置82.3上部结构主要尺寸拟定82.3.1变截面箱梁82.3.2主梁高度92.3.3顶、底板厚度92.3.4腹板厚度102.3.5悬臂板布置11第3章

4、MIDAS/CIVIL模型建立123.1建立全桥模型123.1.1有限元模型的确定123.1.2单元划分133.2施工阶段模拟133.3荷载模拟143.3.1荷载工况143.3.2施工阶段荷载153.3.3温度荷载183.3.4温度梯度183.3.5移动荷载233.3.6基础沉降26第4章结构内力计算274.1桥梁恒荷载内力计算274.1.1计算原理274.1.2计算阶段划分274.1.3验算截面选择284.1.4施工阶段内力计算284.2桥梁活载内力计算314.3荷载内力组合354.3.1承载能力极限状态组合354.3.2正常使用极限状态短期效应组合364

5、.3.3正常使用极限状态长期效应组合37第5章预应力钢束的估算与配置395.1钢绞线与锚具395.2纵向预应力钢束概述395.2.1纵向预应力钢束布置原则395.2.2纵向预应力钢束受力特点405.3预应力钢束面积估算原则405.3.1承载能力极限状态强度要求415.3.2使用阶段应力要求425.4预应力钢束的估算425.4.1预应力估算理论分析425.4.2预应力钢束估算电算465.5纵向预应力钢束布置结果495.6纵向预应力钢束预应力损失505.6.1概述505.6.2预应力钢束的张拉控制应力505.6.3预应力筋与管道壁间的摩擦引起的应力损失515.6

6、.4锚头变形、钢丝回缩和接缝压缩引起的预应力损失525.6.5混凝土的弹性压缩引起的预应力损失535.6.6预应力钢绞线松弛引起的预应力损失555.6.7混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失565.6.8钢筋有效应力的计算625.6.9有限元软件预应力损失的计算62第6章次内力计算及内力组合636.1收缩次内力636.1.1混凝土收缩简介636.1.2收缩次内力计算结果646.2徐变次内力646.2.1混凝土徐变简介646.2.2徐变次内力计算方法656.2.3徐变次内力计算结果676.3预应力次内力676.3.1预应力次内力简介676.3.2预应力次内力计算

7、方法686.3.3预应力次内力计算结果686.4温度荷载次内力696.4.1温度荷载次内力简介696.4.2温度荷载次内力对结构的影响706.4.3温度荷载次内力计算方法706.4.4温度荷载次内力计算结果716.5基础沉降次内力736.5.1基础沉降次内力简介736.5.2基础沉降次内力计算方法746.5.3基础沉降次内力计算结果756.6荷载内力组合766.6.1承载能力极限状态效应组合766.6.2正常使用极限状态效应组合776.6.3结构弯矩包络图786.6.4结构应力包络图80第7章施工阶段和成桥阶段验算分析827.1施工阶段法向应力验算（短暂状况

8、应力验算）827.1.1验算方法及验算公式827.1