连续梁桥毕业设计

1、武汉理工大学毕业设计（论文）浠水四桥(72+110+72)m连续梁上构施工图设计 学院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或

2、部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日摘要本设计题目是浠水四桥上构施工图设计，桥梁跨径布置为72+110+72m，双向四车道。根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了预应力混凝土连续箱梁桥。施工方式是悬臂施工法和满堂支架现浇。其中设计的主要内容包括：结构尺寸拟定、主梁内力计算、钢筋面积的估算及钢束布置等等。利用Midas软件进行结构分析，根据桥梁的尺寸建立桥梁基本

3、模型，然后进行内力分析，进行施工各阶段分析及截面验算。同时，必须要考虑混凝土收缩、徐变次内力和温度次内力、支座沉降等因素的影响。在设计过程中，参阅了很多相关设计及规范，也采用了一些既有设计成果，使得设计具有一定的实践性。设计的重点和要点在于主桥梁桥的模型建立，挂篮施工的施工阶段分析，以及预应力筋的确定和布置。在模型建立完成之后，需要进行梁截面的相关验算，在符合规范要求后需要绘制连续梁桥的施工图和各种构件配筋图等。关键词：连续箱梁；悬臂施工法；MidasAbstractThe design entitled The upper part of the XiShui Bridge structur

4、e construction design, bridge span arrangement for the 72 +110 +72m, two-way four-lane.According to the design task requirements, based on the existing highway bridge design specification, considering the bridge site geological and topographical conditions, after the primaries made of prestressed co

5、ncrete continuous box girder bridges. Construction methods cantilever construction method and Full Support situ. The main contents of design include: the structure size to develop, the main beam internal force calculation, reinforced area of estimation and arrangement of steel beams and so on.Use Mi

6、das software for structural analysis, to build bridges basic model according to the size of the bridge, and then the internal force analysis, and cross-sectional analysis of the various stages of construction checking. At the same time, we must consider concrete shrinkage, creep secondary internal f

7、orce and effect temperature secondary internal forces, support settlements and other factorsDuring the design process, we see a lot of related design and specification, also adopted a number of the existing design results, making the design has a certain practicality. Designed to focus and main poin

8、t is that the model build bridges Bridge construction phase Cradle construction analysis, and tendons identified and arrangements. After the model is completed, the need for relevant checking beam, upon compliance with regulatory requirements need to draw a continuous beam bridge construction drawin

9、gs and diagrams of various member reinforcement.Key words：Continuous box girder; Cantilever construction method; MidasI目录第1章 绪论11.1 桥梁的作用和组成11.1.1 桥梁的作用11.1.2 桥梁的组成11.2 桥梁的总体规划和设计要点21.2.1 总体规划21.2.2 设计要点3第2章 设计基本资料52.1 工程概况52.1.1 地形、地貌及交通情况52.1.2 水文条件52.2 设计标准52.3 设计计算依据52.4 材料规格62.5 施工方式6第3章 结构尺寸拟定

10、83.1 桥跨布置83.2 梁高尺寸拟定83.3 截面类型拟定93.4 箱梁细部尺寸拟定93.4.1 顶板93.4.2 腹板103.4.3 底板12第4章 Midas建模与分析134.1 Midas软件简介134.2建模步骤134.2.1 材料定义134.2.2 定义时间依存材料特性164.2.3 建立节点和单元174.2.4 截面定义184.2.5 变截面和变截面组定义214.2.6 建立静力荷载工况234.2.7 建立移动荷载工况254.2.8 建立边界条件264.2.9 定义施工阶段274.2.10 定义预应力钢束294.3 Midas模型分析474.3.1 模型结果内力图474.3.2

11、 PSC设计53第5章 验算555.1 抗裂性验算555.1.1公预规要求555.1.2 正截面抗裂验算565.1.3 斜截面抗裂验算585.2 应力验算645.2.1正截面压应力验算645.2.2 斜截面主压应力验算695.2.3 受拉区钢筋拉应力验算755.3 截面强度验算785.3.1基本理论785.3.2 计算公式785.3.3 正截面抗弯验算795.4挠度验算82总结与思考84参考文献85致谢86武汉理工大学毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 桥梁的作用和组成1.1.1 桥梁的作用桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重大意义。

12、桥梁作为一种功能性的结构物，也往往是一座立体的造型艺术工程，同时也是一处景观，具有时代的特征。大力发展交通运输事业，是加速实现四个现代化的重要保证。四通八达的现代交通，对于加强全国各族人民的团结，发展国民经济，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用，在公路、铁路、城市和农村道路交通以及水利等建设中，为了跨越各种障碍(如河流、沟谷或其它线路等)必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因之桥涵又成了陆路交通中的重要组成部分。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般说来平均占公路总造价的1 0 2 0%。特别是在现代高级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁不仅在工程规模上十分巨大，而且也往往是保证全线早日通车

13、的关键。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要髙度快速、机动的现代战争中具有非常重要的地位。此外，为了保证已有公路的畅通运营，桥梁的养护与维修工作也十分重要。1.1.2 桥梁的组成一般桥梁由以下几个部分组成： 桥跨结构是在线路中断时跨越障碍的主要承载结构。当需要跨越幅度比较大，并且除恒载外要求安全地承受很大车辆荷载的情况下，桥跨结构的构造就比较复杂，施工也相对困难。桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物。通常设置在桥两端的称为桥台，桥台与路堤相衔接，以抵御路堤土压力，防止路堤填土的滑坡和坍落。单孔桥没有中间桥墩。桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，通常

14、称为基础，它是确保桥梁能安全使用的关键。由于基础往往深埋于土层之中，并且需在水下施工，故也是桥梁建筑中比较困难的一个部分。 上部结构是指桥梁的桥跨结构，下部结构是指桥梁的桥墩或桥台。支座是桥梁在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。锥形护坡是指在路堤与桥台街接处，在桥台两侧设置石砌护坡，为保证迎水部分路堤坡的稳定。 低水位是指在枯水季节如丘而止最低水位，高水位是指在洪峰河流中最高水位。设计洪水位是指桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位。 净跨径对于梁式桥是设计洪水位上相邻两桥墩（或桥台）之间的净距，对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平

15、距离。 总跨径是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径，它反映了桥下宣泄洪水的能力。 计算跨径对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，对于拱式桥，是两相邻两拱脚截面形心点之间水平距离。 桥梁全长简称桥长，是桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端 点之间的距离，对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长。在一条线路中，桥梁和涵洞总长的比重反映它们在整段线路建设中的重要程度。桥梁高度简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。 桥下净空高度是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，不小于对该

16、河流通航所规定的净空高度。 建筑高度是桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离，它不仅与桥梁结构的体系和路径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。公路（ 或铁路）定线中所确定的桥面（或轨顶）标高，对通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。 净矢高是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离。 计算矢高是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形之连线的垂直距离。矢跨比是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高与计算跨径之比，也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。此外，我国公路工程技术标准中规定，对标准设计或新建桥涵路径在

17、50m以下时，一般均就尽量采用标准跨径。对于梁式桥，它是指两相邻桥墩中线之间的距离，或墩中线至桥台台背前缘之间的距离；对于拱桥，则是指净跨径。1.2 桥梁的总体规划和设计要点1.2.1 总体规划桥梁是公路或城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁对当地的政治、经济、国防等都具有重要意义。因此，应根据所设计桥梁的使用任务、性质和所在线路的远景发展需要，按照适用、经济和适当照顾美观的原则进行总体规划和设计。公路桥涵应适当考虑农田排灌的需要，以支援农业生产。在靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁，应结合各有关方面的要求，考虑综合利用。设计人员在工作中必须广泛吸取建桥实践中创造的先进经验，推广各种经济

18、效益好的技术成果，积极采用新结构、新技术、新设备、新工艺、新材料。设计中并应结合我国的实际，学习和引进国外最新科学成就，把学习外国和自己创造结合起来。桥梁设计既是一种工程设计，也是一门艺术。对于具体一座桥梁，解决办法不是唯一的，它可以参照已有设计图纸的先例，进行普通、常规的设计，也可以通过已有设计的改进、甚至提出新的构思做出具有一定创新内容的设计。设计人员的职责就是要创造最合适的办法来解决工程实际问题。合理地创新构思，不但能提高结构安全、降低工程造价，还能起到改善使用功能和美化结构的效果。1.2.2 设计要点（1）尺寸及构造要求：在设计中，桥梁各部件尺寸能否满足规范要求以及强度、刚度、抗变形能

19、力是否符合要求是我们所要关注的。桥梁结构强度应该使构件和他们的连接构件的材料抗力或者承载能力具有很高的安全储备。桥梁的刚度是使桥梁在外力的作用下其变形不超过规定值，若果变形过大会导致结构的不稳定，扰度大会使高速通车难，严重的情况会导致桥梁的强烈振动，使人体感觉到身体不舒适，并且危及整个桥跨的安全使用，所以我们要保证结构的稳定性，使之在其他外荷载的共同作用下能保证其具备恢复原来样子的能力，这样可以保证整个构造上安全，使桥梁不被破坏。（2）施工要求：整个桥梁结构应该方便生产人员的制造和建设，如能用现代化的工艺技术和机械应该尽量使用，以便于加快施工的进度和效率。保证工程质量跟整个施工安全是重中之重。

20、（3）经济要求：在施工和使用上的经济合理性是桥梁设计的追求，所以在设计里面必须对经济技术进行一个较为周全对比，使所建设的桥梁的总造价和材料消耗量为最小值，同时要注意要全面准确地考虑所有潜在的经济因素。而在技术经济比较中，当成桥使用阶段的维修、养护桥梁等问题常常需要设计者地充分考虑。因此进行桥梁设计时应当根据当地的地理情况，按照便于进行施工的原则去合理选择合适的桥梁类型。另外我们必须要满足其工程能快速施工，加强施工的工作效率，这样可以达到缩短工期，降低工程的各方面的价格，提高在通行车辆时带来的最大利益与价值。（4）在使用上的要求：桥梁的作用就是帮助人类跨越自然障碍所产生的建造物，所以它的出现就是

21、使我们人类使用的安心跟放心，桥梁的设计要保证桥上的行车道和人行道宽度符合车辆跟路人的行驶通过，还要保证其安全舒适通畅。而且要考虑在未来的使用年限的交通量增大的需要，来满足人们日益增长的物质需要，对于桥体跨径长度、桥梁形状、净高、净宽要符合安全通航通车、泄洪等各方面要求，方便人们生活生产活动，同时要保证桥梁的安全使用年限，还应该考虑成桥后的检测跟维护。（5）美观上的要求：在社会发展到今天，社会进入了高速发展阶段，桥梁的建设不仅要求安全使用，对于人民来说，一座桥梁的美观也是我们设计所考虑的，现在的桥梁建设应该与自然环境和景观相协调，合适的结构布局和外形是我们整座桥梁的美观的主观因素，一座桥梁建设的

22、美观大气或许会成为某个城市地方的地标，也可以成为景区。第2章 设计基本资料2.1 工程概况2.1.1 地形、地貌及交通情况 浠水四桥桥桥址位于浠水河，河道两侧为低山、丘陵垄岗地貌，阶地发育，距线位中心线上游约50米处为1#橡胶坝坝体，正处于施工阶段。2.1.2 水文条件拟建场地地表水为浠水河，勘察区段水位受上游水库发电放水量和泄洪量控制，平均水位保持在相对标高1920米左右。勘察期间水深0.932.05米之间。拟建场地内地下水主要为上层滞水和基岩裂隙水。 2.2 设计标准（1）设计荷载：公路II级（2）桥面宽：全宽26m（3）设计车道：双向4 车道（4）设计时速：40km/

23、h（5）设计基准期：100年（6）桥面纵坡：不设纵坡（7）桥面横坡：2.0%（8）主桥的跨度：72m+110m+72m=254m（9）桥梁公路等级：主干路（10）温度：季节温差的计算值为-10和+102.3 设计计算依据1)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004） 2)公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） 3)公路工程技术标准（JTG B01-2003） 4)公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008） 5)公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007） 6)城市桥梁设计规范（CJJ11-2011）2.4 材料规格（1）连续梁混凝土

24、：c50混凝土（2）桥面铺装：c40混凝土（10cm）,沥青混凝土（10cm）（3）预应力筋：采用公预规（JTG D62-2004）中d=15.2mm的钢绞线，公称面积为140 mm2，标准强度FPK=1860MPa，弹性模量EP=1.95×105MPa。（4）预应力管道：采用预埋圆形和扁形塑料波纹管成型。具体情况见表格2.1和2.2 表格2.1 混凝土材料规格强度等级弹性模量(MPa)容重线膨胀系数C503450025.000.00001032.402.6522.401.83 表格2.2 预应力筋规格预应力钢绞线弹性模量(MPa)张拉控制应力(MPa)孔道磨阻系数孔道偏差系数钢绞线

25、松弛系数一端锚固回缩值(m)12-15.219500013950.3000.000011.00.0060015-15.219500013950.3000.000011.00.0060019-15.219500013950.3000.000011.00.006002.5 施工方式本次浠水四桥设计，主桥总跨径为254m,所以根据本设计时采用变高度梁进行施工，以及根据现有的地形、河水深度、桥梁建筑高度等条件，所以主桥中跨部分采用悬臂施工法挂篮悬臂浇筑施工方法，主桥边跨直线段施工采用满堂支架整体现浇的施工方法。悬臂施工法包括悬臂浇筑法和悬臂拼装法。施工过程中，墩梁临时固结，主梁从墩顶向两边同时对称分段

26、浇筑或拼装，直至合龙。合龙之前的结构受力呈T构状态，属于静定结构，梁的受力与悬臂梁相同；合龙后拆除临时固结，转换为连续梁体系。悬臂浇筑施工法仅需要挂篮等少量施工设备，避免大量的支架，特别适合于建造跨越深谷、河流的大跨连续梁桥。第3章 结构尺寸拟定3.1 桥跨布置浠水四桥采用连续梁桥桥型，两边跨跨径均为72m，中跨跨径为110m,总计72m+110m+72m=254m。3.2 梁高尺寸拟定在桥梁跨径超过70m时，连续梁桥桥型宜采用变截面设计。由于连续梁的支点截面负弯矩大于跨中截面正弯矩，因此往往采用支点梁高大于跨中梁高的变截面形式，增加支点梁高有利于抵抗支点截面较大的剪力，减小跨中梁高可减少因自

27、重引起的弯矩，减少了材料费用和施工时间，同时也避免了桥梁的架设对通航的影响。浠水四桥无论边跨还是中跨，其跨径均在70m以上，故宜采用变截面连续梁桥。支点截面梁高h1一般取（1/161/18）l,不小于l/20,跨中梁高h2一般取(1/1.51/2.5)h1。梁底按二次抛物线变化。对于本次浠水四桥的梁高拟定，考虑到实际工程概况和桥梁的安全稳定，初步确定，支点梁高取6.8m, 跨中梁高取2.8m。，变高度梁高度采用二次抛物线计算。其中各截面梁高对照图3.1和表3.1如下：图3.1 截面编号 表3.1 各截面梁高截面编号梁高（m）截面编号梁高(m)12.800114.33222.800124.628

28、32.823134.95142.893145.29953.009155.60963.149165.93773.324175.28383.534186.50093.781196.500104.063206.8003.3 截面类型拟定 混凝土连续梁桥截面形式主要有板式、肋梁式及箱形截面3种。其中板式、肋梁式截面主要用于中小跨径（l<50m）,当桥梁跨径超过50m之后，主要采用箱形截面。 所设计浠水四桥，最大跨径达到110m，桥宽为26m，综合考虑，宜采用单箱三室的箱形截面设计。 箱形截面的顶板和底板都具有比较大的面积，因而能有效地抵抗正负双向弯矩，满足配筋要求，并具有较T形截面高的截面效率指

29、标，而且由于截面闭合，抗扭刚度较大，当桥梁承受偏心荷载时内力分布比较均匀，另外整体性能也较好；此外，箱形截面具有良好的动力特性，并且收缩变形也较小。同时，单箱多室截面可以有效地减小顶板所承受的正负弯矩数值，而且由于腹板厚度的增加使主拉应力和剪应力都减小，也给布置预应力筋增加了空间。3.4 箱梁细部尺寸拟定3.4.1 顶板箱梁顶板宽度一般取接近桥面总宽，悬臂长度和两腹板之间的距离的比值一般取1/2.51/3,考虑到悬臂板横向受力，一般悬臂板长度控制在5m以下。确定箱梁截面顶板厚度时，需要满足桥面板横向受力，主要是受弯的要求。车行道部分的箱梁顶板或其它呈现连续板受力特性的桥面板以及悬臂板厚度参照表

30、3.2表3.2 车行道部分桥面板的厚度位置桥面板跨度方向垂直于行车道方向平行于行车道方向顶板或连续板3l+11(纵肋之间)5l+13（横隔之间）悬臂板l<0.25时，28l+1624l+13l>0.25时，8l+21注：两个方向厚度计算后取小值，l为桥面板跨度（m）。本次浠水四桥顶板设计，综合考虑，取箱梁顶板宽26m,悬臂板长度取3.5m,，悬臂端部厚度取18cm,悬臂根部厚度取70cm。具体情况参照下图3.2所示截面。3.4.2 腹板 腹板厚度设计需要考虑两个因素：满足抗剪要求和预应力钢束管道布置要求，腹板设计不宜太薄。腹板主要是承受剪应力以及主拉应力，其最小的厚度应该要满足抗剪

31、厚度的要求，对于单箱多室的截面来说，除满足受力需求外，还需要满足预应力孔道在腹板中的穿过、连接跟锚固的构造需求。腹板的厚度应该根据桥长的变化具有一个线性转变，考虑到连续梁支座处剪力较大，跨中区域剪力较小，因此箱梁腹板一般设计成从跨中向支座处逐渐变厚的形式。跨中截面梁肋的总厚度不宜小于整桥总宽度的1/121/20，而对于支座截面梁的腹板厚度应该至少要大于1/81/12。 本次浠水四桥腹板设计，经过计算验证，取跨中截面腹板厚度为50cm,支点截面腹板厚度取80cm，中间截面腹板厚度沿桥长呈线性变化。具体情况可参照图3.3以及图3.4梁截面尺寸图示。 图3.3 1/2跨中截面尺寸图示 图3.4 1/

32、2支点截面尺寸图示3.4.3 底板 考虑到连续体系梁桥中支点负弯矩较大、跨中正弯矩较大，一般采用变厚度设计，箱梁底板厚度从跨中向中支点逐渐变厚，以适应中支点附近截面下缘受压要求。一般情况来说，跨中梁段的底板可以尽量做得薄一些，但是一般不宜小于15cm，同时底板的厚度是根据桥梁桥长的变化从梁的跨中往梁的根部逐渐增大，一般在墩顶的位置处达到梁高的高度的1/101/12。本次浠水四桥底板设计，底板厚度从跨中截面至支点截面由30cm变化为90cm。第4章 Midas建模与分析4.1 Midas软件简介MIDAS/Civil 是针对土木结构工程，特别是分析预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构形

33、式，同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、弹力塑性分析、动力弹塑性分析。为能够迅速、准确地完成类似结构的分析和设计，而开发的“土木结构专用的结构分析与优化设计软件”。本次浠水四桥设计，将使用MIDAS/Civil进行建模分析，可减少计算量和手动分析过程，同时得到较为精确的设计结果。4.2建模步骤4.2.1 材料定义（1）选择04年规范，定义材料，添加混凝土和钢筋两种新材料。（2）定义材料数据。（3）依据规范JTG04（RC），定义混凝土标号为C50；，依据规范JTG04（S），定义钢材为Strand1860。 具体材料数据见图4.1和图4.2所示。 图4.1 混凝土材料 图4.

34、2 钢筋材料4.2.2 定义时间依存材料特性（1）编辑时间依存特性函数（收缩徐变函数，强度发展函数）。（2）修改时间依存材料特征值（构件理论厚度或体积与表面积比）。（3）将定义的时间依存特征函数与相应的材料衔接。具体定义过程见图4.3和图4.4 图4.3 时间依存材料 图4.4 材料函数4.2.3 建立节点和单元 所设计桥梁边跨72m,跨中110m,总长242m,采用悬臂对称施工方法，考虑实际施工过程的挂篮施工，在墩柱两侧对称地进行浇筑梁段的混凝土施工，则每段长应该在25m。，桥墩处0号块为10米，在墩的中心线均分5米，然后根据变截面的分步具体划分节点，并且连接成单元，根据桥梁长度，从桥墩处依

35、次建立3x250cm , 4x300cm , 5x350cm , 3x400cm的结构单元，端部采用满堂支架的方法施工。然后把刚建立的模型分别复制到其他墩所对应的坐标位置处。建立左右边跨的节点单元，最后建立合龙段单元，包括边跨合龙和跨中合龙。主桥全部节点单元定义好之后，由于建模的节点单元编号比较混乱，所以必须重新进行编号，以方便后续的定义变截面组跟定义组结构。所建初步模型如图4.5所示。 图4.5 主桥上部结构单元模型4.2.4 截面定义（1）在CAD 分别画出跨中截面、支点截面、以及其他变截面中的控制截面图形；（2）然后通过另存为方式保持DXF 式文件；（3）通过Midas 里面的截面特征计

36、算器，输入DXF 文件，通过截面特征计算器进行截面的参数计算与编辑。（4）然后输出截面迈达斯文件类型。（5）最后定义截面，已经输入各截面的一些计算参数，其中截面的偏心为中上部。 具体关键步骤参照图4.6和4.7 图4.6 截面管理器中计算截面 图4.7 输入各截面设计参数通过Midas截面计算管理器和截面特性值分析，得到几个重要控制截面的截面特性数据如下表所示。 表4.1 边跨端部截面A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)54.03046.85933.8971.3981.402Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)117.

37、39434.0381832.33013.00013.000 表格4.2 跨中截面A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)20.01013.2503.7571.2601.540Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)66.52821.664905.08113.00013.000 表4.3 支点截面A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)43.85223.35817.3623.6082.892Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)562.062253.01818

38、08.46013.00013.000 表格4.4 支点截面2A(m 2)Asy(m 2)Asz(m 2)z(+)(m)z(-)(m)60.61240.30319.3413.8472.952Ixx(m 4)Iyy(m 4)Izz(m 4)y(+)(m)y(-)(m)877.062364.2752277.09013.00013.0004.2.5 变截面和变截面组定义本次浠水四桥设计为连续梁的挂篮施工，在支点处截面到跨中截面墩顶处的梁截面渐变，另外边跨端部满堂支架施工部分也有变截面的情况，因此Midas模型的建立必须要定义变截面，同时由于模型存在变截面，在变截面处所对于的单元截面的连接是需要使用变截

39、面组来建模的，不然截面模型的显示会呈现不规律的形状。定义变截面：选取边跨端部截面，跨中截面和支点截面等控制截面，在材料和截面特性里定义变截面，具体过程见图4.8 图4.8 变截面定义定义变截面组：打开变截面组选项，分别选择需要组成变截面组的节点单元，并且命名，本次设计一共定义4个变截面组。在截面形状变化中，z轴成2次函数变化，y轴成一次线性变化，同时应注意z轴2次函数变化时应注意不同的变截面组其对称平面的不同，应根据实际连续梁形状确定。具体定义过程见图4.9。 图4.9 变截面组定义将截面，变截面，变截面组依次赋予给各个单元之后，全桥上部结构的模型形状完成。参照图4.10 4.10 全桥上部结

40、构模型形状4.2.6 建立静力荷载工况Midas软件中，在荷载静力荷载工况中命名我们所需要的荷载工况，同时选择工况的类型，本次设计共建立了自重、二期、整体升温，整体降温、温度梯度、支座沉降、挂篮、预应力荷载。（1）添加自重，在这个模型建立完之后，我们需要定义模型的自重，之此之前已经定义材料特性和截面参数，故只需Z方向输入为-1。（2）添加二期荷载，二期主要为桥面铺装的重力荷载，采用梁单元荷载进行添加到梁体结构上。 (3)添加挂篮荷载，在施工过程中，挂篮机械的自重，以及部分结构受力，故需要考虑添加挂篮荷载，挂篮荷载的性质定义为节点荷载。（4）添加支座沉降荷载，由于每个支座处的竖向支座反力和地质条

41、件的不同引起支座的不均匀变位，连续梁是一种超静定结构，对支座的不均匀沉降特别敏感，所以由它引起的内力是构成内力的重要组成部分，支座不均匀沉降查均以1cm计。（5）添加预应力荷载工况，类型选择为施工阶段荷载类型。（6）添加温度变化荷载，分为整体升温和整体降温，各升温10摄氏度，降温10摄氏度。(7) 添加温度梯度荷载，在沿梁高和梁宽方向均考虑5摄氏度的温度梯度荷载。 具体情况参照图4.11，4.12以及4.13。 图4.11 自重工况示例 4.12 二期荷载 4.13 挂篮荷载4.2.7 建立移动荷载工况（1）选择移动荷载选项，选择移动荷载规范为中国规范。（2）添加车道线，本次设计双向四车道，但

42、在建模过程中，采用简化方式，集中于道路中心线一条车道。（3）布置完成车道线以后，接下来就要定义车辆荷载，选择“CH-CD”即车道荷载，选择的规范为公路工程技术标准。（4）根据前面的所加的车道线，添加新的移动荷载工况。 4.14 移动荷载工况4.2.8 建立边界条件在本次模型设计中，采用的是悬臂施工法，结合实际情况，施工过程中，墩梁临时固结，主梁从墩顶向两边同时对称分段浇筑或拼装，直至合龙。合龙之前的结构受力呈T构状态，属于静定结构，梁的受力与悬臂梁相同；合龙后拆除临时固结，转换为连续梁体系。根据施工过程建立三个边界组：临时固结，满堂支架，桥墩支座，具体情况见下图所示。 4.15 临时固结 4.

43、16 满堂支架 4.17 桥墩支座4.2.9 定义施工阶段（1）定义结构组，根据实际施工过程和跨径长度情况，从桥墩处开始，每23个单元定义为一个结构组，一共11个结构组：0号块，1号块，2号块，3号块，4号块，5号块，6号块，7号块，边跨现浇段，边跨合龙段，跨中合龙段。（2）本次连续梁桥挂篮施工的施工阶段的分析重点在于在施工过程中必须保证各梁和墩的固结，及在施工过程时把0 号块与桥墩的临时固结，其次要注意在施工期所出现的梁体受力结构体系转换的问题。在0号块到7号块的施工过程中，结构体系始终是悬臂梁体系，但在跨中合龙之后，就会变为连续梁体系。（3）注意划分连续梁桥的施工顺序与步骤，其次是模型的边

44、界条件、荷载组的激活与钝化时间。下以0号块和跨中合龙段简要说明，见图4.21以及4.22。 图4.18 0号块施工阶段定义 图4.19 跨中合龙施工阶段定义4.2.10 定义预应力钢束（1）计算依据：全预应力混凝土连续梁在预加力和荷载的共同作用下应力状态应满足的基本条件是：截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力，预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力，或为在任意阶段，全截面承压，截面上不出现拉应力，同时截面上最大应力小于允许压应力。图 0-1截面受力状态写成计算式为：对于截面上缘 （4.1） （4.2）对于截面下缘 （4.3） （4.4）其中由预应力产生的应力；截面上下抗弯模量

45、；混凝土允许压应力，取。项的符号当为正弯矩时取正值，当为负弯矩时取负值，且按代数值取大小。 一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，上缘和下缘的压应力不是控制因素，为简便计，可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件。公式（4.1）变为 （4.5）公式（4.3）变为 （4.6） 截面上下缘均配有力筋Ny上和Ny下以抵抗正负弯矩由力筋Ny上和Ny下在截面上、下缘产生的压应力分别为：（4.7）（4.8）将式（4.5）、（4.6）分别代入式（4.7）(4.8)，解联立方程后得到 (4.9） （4.10）令 代入式（4.9）（4.10）中得到 （4.11） （4.12）将式（4.1）、（4.3）分别

46、代入式（4.11）（4.12）即可得按截面上下缘混凝土不出现拉应力所需的预应力钢筋数目，显然该值为截面的最小配筋值，分别记为NSmin、NXmin，则为 （4.13） （4.14）同理，将式（4.2）、（4.4）分别代入式（4.11）、（4.12）可得截面上下缘混凝土不致压碎所需的预应力钢筋数目，显然，该值为截面的最大配筋值。分别记为NSmax、NXmax， （4.15） （4.16）式中：每束预应力筋的面积；预应力筋的永存应力；e预应力力筋重心离开截面重心的距离；A混凝土截面面积，可取毛截面计算；n截面边缘预应力钢筋的数目；K截面的核心距；（2）生成荷载组合：在进行预应力钢束估算之前需要生成

47、荷载组合，依据荷载组合，才能初步判断预应力钢束数目。具体操作时打开荷载组合选项，点选混凝土设计中的自动生成组合。具体情况见图4.20。 图4.20 生成荷载组合（3）预应力钢束估算:对于预应力混凝土连续梁桥体系，在初步计算预应力刚束数量时，必须计及各项次内力的影响。然而,钢筋估算是比较粗略的，因为计算中所采用的组合结果并不是桥梁的真实受力。确定钢束需要知道截面的计算内力，而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态。一些次内力的计算（如预应力次内力）恰好与预应力钢束的数量与布置有关。因此，在初步估算预应力时，只能以预估值来考虑。估算钢筋与真实的受力状态的差异由以下四个方面引起：未考虑预应力的影

48、响。未考虑预应力对混凝土收缩徐变的影响。采用毛截面性质进行计算，未考虑钢束孔道的影响。钢束的预应力损失值无法确定，只是根据经验事先拟定。在Midas模型中，可利用PSC运行分析来辅助预应力钢束估算，具体情况见表4.5。 表4.5 预应力钢束估算单元顶/底Mg1MsumMjeyNyAy1底21068.68925446.19831761.9459-0.904423498.36410.01861顶-67148.714818401.766117686.90580.9461002底21065.252725447.757731762.8183-0.9520016.23650.01592顶-67212.30

49、7318403.325817688.46550.9005003底42424.901951991.947265088.3959-1.048338743.09280.03073顶-46873.730136389.521434762.07391.124004底93127.2715119387.7981151510.1479-1.24690184.61190.07164顶070416.568164332.65181.254005底91396.9131119218.0905151975.2994-1.370890461.48770.07185顶065890.910959046.50551.0763006

50、底77018.9234106746.1528138139.8045-1.380281549.98360.06476顶-3951.122745831.61837466.23121.1015007底52421.389582669.3982110097.3773-1.408263430.66450.05037顶-15903.67815563.03415676.66991.1147008底17399.51746853.642367709.3724-1.453537504.79510.02988顶-36084.2887-25140.285-36547.6291.198720244.04140.01619底0.00018510.781525863.9635-1.405813690.87860.01099顶-57944.9798-66757.8699-83345.47911.304844118.25130.03510底0-39217.5577-22239.6301-1.43920010顶-86640.777-116879.4191-143825.92941.37572120.25480.057211底0.0001-93824.5843-77557.