郑州四环高架桥节段预制悬臂拼装连续刚构设计（桥跨布置3x36m）

论文总字数：117779字

摘 要

节段预制拼装和体外预应力技术的综合运用，是现代混凝土桥梁工业化的发展方向之一。本设计采用体内外混合配束，预制节段悬臂拼装的混凝土连续刚构桥，跨径为3x36m，设计主要包含以下内容：

1. 从桥梁本身的结构和受力特点出发，确定截面尺寸，完成施工程序的设计，预应力钢束的选择与布置等；
2. 运用Midas Civil建立该桥模型，进行施工阶段以及成桥阶段分析，并使用PSC模块进行验算；
3. 依据相关设计规范，绘制包括设计说明、桥梁结构平立面总图、主桥上部结构一般构造图、梁段构造图及预应力钢束布置图、施工步骤图等。
4. 调整桥梁墩高，进行不同墩高的受力分析。

经验算，本设计桥梁内力分布合理，应力与变形满足各极限状态的要求，能够达到设计任务的各项要求。

关键词：设计，悬臂拼装，混合配束，墩高分析

Abstract

Comprehensive application of segment prefabricated assembly and external prestressing technology is one of the development directions of modern concrete bridge industrialization.This design is a continuous rigid –frame bridge that uses internal and external prestress, and prefabricated cantilever segment assembly.The span is 3×36m. The design mainly includes the following:

1.Starting from the structure and stress of the bridge,the section size ,the placement of the pretressed steel bundles and the design of the construction program are to be completed;

2.Using Midas Civil to establish the bridge model,analyzing the construction phase and the completion phase,and using the PSC module to perform the calculationg;

3.According to the relevant design specifications,drawing includes design descriptions,general plans for the façade of the bridge structure,the general structure diagram of the superstructure of the main bridge,the structural drawings of the beam sections,the prestress layout and the construction process diagrams.

4. Adjust the bridge pier height and carry out the force analysis of different pier heights.

According to experience calculations, this design has a reasonable distribution of the internal forces of the bridge, the stress and deformation meet the requirements of each limit state and can meet the requirements of the design task.

KEY WORDS:design,prefabricated cantilever segment assembly,internal and external prestress,pier height analysis.

目录

摘要 I

Abstract 2

第1章 绪论 6

1.1 国内外阶段预制拼装桥梁技术的发展 6

1.2 预制拼装预应力混凝土连续刚构桥的优劣性 7

1.3 体内体外预应力混合配束技术优势 8

1.4 不同墩高对桥性能的优劣影响 8

1.5 本毕业设计内容 8

第2章 悬臂节段预制拼装桥梁的初步设计 10

2.1 工程背景 10

2.2 主要技术标准 10

2.2.1 设计概况 10

2.2.2 设计依据的主要技术标准 11

2.3 结构方案与主要尺寸 13

2.3.1 平立面布置 13

2.3.2 截面尺寸 14

2.3.3 主要材料参数 15

2.4 施工顺序设计 16

第3章 结构分析模型与初步计算 17

3.1 结构初步分析模型的建立 17

3.1.1 模型概况 17

3.1.2 材料定义 17

3.1.3 截面定义及截面特性 18

3.1.4 建立单元 19

3.1.5 施加边界条件 20

3.1.6 定义静力荷载 21

3.1.7 定义移动荷载 22

3.2 恒载内力计算 23

3.3 活载内力计算 29

第4章 纵向预应力束设计 36

4.1 钢筋计算规范 36

4.2 配筋方式的比选 37

4.3 配筋量与配筋位置的确定 38

4.4 定义钢束形状及预应力荷载 39

4.5 计入预应力后的内力计算 42

第5章 结构次内力计算 44

5.1 收缩徐变 44

5.2 温度 44

5.3 沉降 48

5.4 预应力损失 49

第6章 桥梁结构的总体设计验算 50

6.1 设计状况和荷载组合 50

6.1.1 作用分类 50

6.1.2 作用取值 50

6.1.3 各种状况下的荷载组合 51

6.1.4 本设计中荷载最不利组合 52

6.2 主要施工阶段及成桥状态的内力分布 53

6.2.1 施工方案 53

6.2.2 定义施工阶段 53

6.2.3 定义施工组 57

6.2.4 施工阶段内力分布与验算 58

6.2.5 成桥内力分布及对比 72

6.3 承载能力极限状态计算 72

6.3.1 正截面抗弯验算 72

6.3.2 斜截面抗剪验算 79

6.4 正常使用极限状态计算（抗裂验算） 87

6.5 应力验算 92

6.5.1 持久状况预应力混凝土构件应力计算 92

6.5.2 短暂状况构件的应力计算 104

第7章 墩高分析 105

7.1 定义对比组模型 105

7.2 内力分布与比较 106

7.2.1 墩高对内力的影响 106

7.2.2 温度对不同墩高桥梁影响 111

7.3 结论 127

参考文献 128

致谢 129

绪论

国内外节段预制拼装桥梁技术的发展

随着世界桥梁建设技术渐渐发展，桥梁施工中的环境与效率问题也逐渐被政府，施工单位所重视，特别是在污染比较严重的城市中，传统的现场制作模式的弊端已经渐渐暴露了出来：对交通路况的负影响、资源的多余消耗以及对环境的各种重污染（粉尘污染、噪声污染等）。如何解决这些问题，并且保证施工的效率不降低，难度不升高，成为了桥梁建设中重要的问题。

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