预应力连续刚构桥毕业设计

赤山大桥设计

摘要

赤山大桥为跨越沅江的一座大跨径连续刚构桥，跨径布置为（70+120+70）m，主梁截面呈二次抛物线变化，桥墩为双薄壁墩，采用悬臂浇注施工。这次毕业设计是对我四年所学专业知识的一次检阅，是对我的动手操作能力、信息搜集能力、文字表达能力等都是一次不小的锻炼。通过此次毕业设计，使我深刻地认识到作为一名桥梁设计工作者，不仅要有严谨的工作态度，还要具有扎实的专业基础知识、全面的专业知识以及计算机软件应用、查阅资料等方面的知识。

本文主要介绍了赤山大桥上部结构设计，包括主桥形式选择，上部结构尺寸拟订，恒载和活载内力计算，影响线计算，次内力计算，内力组合，预应力钢束设计及预应力损失计算，以及强度验算、应力和变形验算，运用了先进的理论技术、材料、工艺来解决设计和施工中存在的实际问题。

关键词：双薄壁墩 连续刚构桥 内力 应力损失 变形

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The Superstructure Design of The Chi Shan Bridge

Abstract

The Chi Shan Bridge which is designed as (70+120+70) m with quadratic parabola main girder and double thin-wall piers is a large-span prestressed concrete bridges with continuous rigid frame crossing Yuan shui river and the main construction technology is cantilever. The design project for graduation reviews my knowledge which I have learnt in the last four years and strengthens the abilities of my operating、collecting message and expressing my thought. After this design ,I recognize that as one bridge desiger I must have strict attitude and have the sturdy speciallzed basic knowledge、the comprehensive speciallzed knowledge and the knowledge of applying the computer software and looking up material .

This paper introduced main problems in superstructure designing, including the selection of main bridge style, superstructure design, the calculation of internal force、influence lines、sub-internal force and load combination, setting style of prestress bars and the calculation of prestr-

ess loss, and the checking of strength、stress and deformation. We used the advanced theory and technology、material 、arts and crafts to resolve the practical matters in design and constru- ction.

Key words: double thin-wall piers continuous rigid frame structure internal force prestress loss deformation

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目录

1 绪论------------------------------------------------------------------------1

1.1 桥梁在交通事业中的地位-----------------------------------------------------1 1.2 我国桥梁的发展概况---------------------------------------------------------1

2 方案设计---------------------------------------------------------------------1

2.1 益阳赤山大桥概况-----------------------------------------------------------1 2.2 设计依据及标准-------------------------------------------------------------1 2.3 主要材料-------------------------------------------------------------------2 2.4 桥面铺装-------------------------------------------------------------------2 2.5 支座强迫位移---------------------------------------------------------------2 2.6 温度影响-------------------------------------------------------------------2 2.7 桥梁方案选择---------------------------------------------------------------2 2.8 主体结构设计---------------------------------------------------------------3 3

结构模型及计算参数---------------------------------------------------------4

3.1 结构离散化的基本原则-------------------------------------------------------4 3.2 计算模型和施工阶段划分-----------------------------------------------------5 3.3 悬臂节段划分---------------------------------------------------------------5 3.4 材料特性和计算参数---------------------------------------------------------6 3.5 施工环境和温度模式---------------------------------------------------------6

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恒载内力计算----------------------------------------------------------------6 4.1 毛截面特性计算-------------------------------------------------------------6 4.2 恒载集度计算---------------------------------------------------------------7 4.2.1 一期恒载集度-----------------------------------------------------------7 4.2.2 二期恒载集度-----------------------------------------------------------8 4.2.3 横阁板重量计算---------------------------------------------------------8 4.3 时程内力计算--------------------------------------------------------------8 4.3.1 梁段悬臂施工内力-------------------------------------------------------9 4.3.2 边跨梁体合拢内力------------------------------------------------------10 4.4 恒载内力结果-------------------------------------------------------------12 4.4.1 一期恒载---------------------------------------------------------------12

4.4.2 二期恒载---------------------------------------------------------------15

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活载内力计算及内力组合-----------------------------------------------------19

5.1 汽车、人群活载内力计算----------------------------------------------------19

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5.2 温度次内力计算------------------------------------------------------------33 5.3 支座沉降次内力计算--------------------------------------------------------37 5.4 荷载组合及内力包络图------------------------------------------------------40 6

预应力钢束估算与布置------------------------------------------------------48

6.1 纵向预应力布置------------------------------------------------------------48 6.2 竖向预应力布置------------------------------------------------------------50 6.3 主梁截面几何特性计算------------------------------------------------------50 6.4 钢束布置为止的校核--------------------------------------------------------51 6.5 预应力损失及有效预应力计算------------------------------------------------53 6.6 预应力损害司及有效预应力计算结果------------------------------------------55 6.7 主梁次内力计算------------------------------------------------------------57

6.7.1 预应力次内力计算------------------------------------------------------57 6.7.2 徐变次内力计算--------------------------------------------------------60

7 主要控制截面应力及承载能力验算------------------------------------------63

7.1 使用阶段正截面应力验算---------------------------------------------------63 7.2 预应力钢筋应力计算-------------------------------------------------------66 7.3 承载能力极限状态计算-----------------------------------------------------67 7.3.1 正截面承载能力计算---------------------------------------------------67

8 变形计算及预拱度设置-----------------------------------------------------69

8.1 挠度计算-----------------------------------------------------------------69 8.2 预拱度设置---------------------------------------------------------------70

9 结论-----------------------------------------------------------------------71 10 参考文献-------------------------------------------------------------------71 11 致谢-----------------------------------------------------------------------72

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1 绪论

1.1 桥梁在交通事业中的地位

建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，都具有非常重要的意义。在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中，为了跨越各种障碍，必须修建各种类型的桥梁和涵洞，因此桥涵是交通线中的重要组成部分，而且往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，桥涵的造价一般平均来说占公路造价的10％～20％。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动的现代化战争中，它具有非常重要的地位。

1.2 我国桥梁的发展概况

我国文化悠久，据史料记载，在距今约3000年的周文王时，就已在宽阔的渭河上架过大型浮桥。近代的大跨径悬索桥和斜拉桥也是由古代的藤、竹悬索桥发展而来的。几乎在大部分有关桥梁的历史书上，都承认我国是最早有悬索桥的国家，迄今至少有3000年左右的历史。在秦汉时期，我国已广泛修建石梁桥。古代的石拱桥技术也一直驰名中外，著名的石拱桥有河北赵县的赵州桥。

新中国成立后，恢复了经济。我国在建国初期修复并加固了大量旧桥，随后在第一、二个五年计划期间，修建了不少重要桥梁，并取得了迅速发展。20世纪80年代后，我国实行改革开放以来，全国高速公路、高速铁路、城市交通网络建设方兴未艾，作为枢纽工程的桥梁建设的发展则突飞猛进。至20世纪末，我国已建成的各类现代化桥梁在世界桥梁跨径排名表上都进入了重要名次，甚至名列前茅，如悬索桥中的长江江阴公路大桥，刚建成的润扬大桥；斜拉桥中的南京二桥、武汉三桥，预应力混凝土桥中的虎门辅航道桥等。

2 方案设计

2.1 益阳赤山大桥概况

地理位置：益阳赤山大桥是跨越沅江的一座特大桥，连接沅江市与双茶院。本设计中全桥布置：为预应力刚构连续梁桥，跨径分布为70m+120m+70m。桥梁全长为260m..

地质条件：岩层为单斜构造，无断裂构造。桥位周边地势平坦，河床呈较宽阔“U”型，发生地质灾害几率很小。分布为淤泥（表层1-3m）、沙卵石层（3-20m）、砂岩（地面下20m左右）为主。全桥基础均采用桩基础，主桥区基础采用嵌岩桩。

水文地质：河床起伏较小，水流方向与桥轴线基本正交，主河道中水流东岸流速较大。设计最高通航水位Hw＝35.7m。设计水位H=36.25m， 设计流量Q=27000m3/s。

气候条件：益阳属中亚热带季风湿润气候，热量丰富，阳光充足，水份充沛，冬季严寒期短，夏季暑热期长，湿度大，年平均气温16.9℃，最热月平均气温30.2℃。平均风速2.3m/s，最大风速20m/s。 2.2 设计依据及标准 1) 设计标准

桥梁宽度：10m分布为两行车道+2×0.5（防撞栏杆）； 设计荷载：公路—Ⅱ级,人群荷载——3KN/㎡； 桥面横坡：双向1.5%；

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