100+160+100公路预应力混凝土连续刚构桥毕业设计

100+160+100公路预应力混凝土连续刚构桥毕业设计目录第1章绪论 (3)1.1预应力混凝土概述 (3)1.2预应力混凝土连续刚构桥 (3)1.3预应力混凝土连续刚构桥的施工方法 (6)第2章桥梁总体布置及结构主要尺寸 (8)2.1方案比选 (8)2.2设计依据及基本资料 (9)2.3桥跨布置 (10)2.4上部结构尺寸拟定 (11)2.5下部结构尺寸拟定 (15)2.6特殊节段处理 (18)第3章桥梁结构内力计算 (20)3.1概述 (20)3.2模型的建立 (21)3.3桥梁恒载内力计算 (26)3.4桥梁活载内力计算 (30)第4章预应力钢筋设计 (38)4.1预应力筋布置 (38)4.2纵向预应力筋估算 (39)4.3预应力损失及有效预应力计算 (44)第5章次内力计算及内力组合 (49)5.1预应力次内力 (49)5.2收缩次内力 (50)5.3徐变次内力 (51)5.4温度次内力 (53)5.5基础不均匀沉降次内力 (58)5.6荷载组合 (60)第6章主要截面验算 (66)6.1强度验算 (66)6.2承载能力极限状态截面验算 (67)6.3正常使用极限状态截面验算 (68)6.4变形验算 (73)第7章抗震分析 (74)7.1桥梁结构地震反应分析方法 (74)7.2桥梁结构动力特性 (76)7.3连续刚构桥的地震反应谱分析 (83)7.4连续刚构桥的时程分析 (87)第8章主要工程数量 (91)8.1混凝土用量 (91)8.2钢束用量估算 (92)8.3锚具用量估算 (94)结论 (96)致谢 (97)参考文献 (98)第1章绪论1.1预应力混凝土概述预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤，从西欧迅速发展起来的。

半个多世纪以来,从理论，材料，工艺到土建工程中的应用,都取得了巨大的发展。

尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。

目前预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。

我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年,但发展迅速,应用数量庞大。

我国近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。

在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。

近来二三十年来,我国预应力混凝土桥梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。

预应力混凝土桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响桥梁的跨径，线型，截面形式等。

预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在40以内,且施工周期长,施工用料多。

60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。

悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短，速度快,特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且经济的施工方法。

预应力连续梁的施工方法还有顶推法，移动模架法，逐孔架设法等。

1.2预应力混凝土连续刚构桥（1）概述连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构，两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。

连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式，它具有梁高小，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少接缝少、行车平顺舒适等优点，在30m~120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。

缺点有支座；施工时需要墩梁固结，有体系转换；顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度小，也不利于悬臂施工、横向抗风要求。

20世纪纪50年代后，由于在预应力混凝土桥梁的施工方法中引入了传统钢桥的悬臂拼装施工法，并针对预应力混凝土桥梁的一些特点，对之加以改进和发展，促使预应力混凝土梁式桥中的悬臂体系得到了迅猛发展，并形成了T型刚构桥。

T形刚构桥指的是以T型梁为主要承重结构的梁式桥。

在桥上荷载作用产生正弯矩时，梁做成上大下小的T形并在下缘配筋充分利用了混凝土的抗压强度大和钢筋的高抗拉强度进而比矩形梁桥节省了材料，减轻了自重。

缺点缩缝多,行车不舒适；跨中可能产生较大挠度；顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度小，不利于悬臂施工、横向抗风要求。

预应力混凝土连续刚构桥在体系上属于连续梁桥。

预应力混凝土连续刚构桥既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点,又有T 型刚构桥不设支座、施工方便的优点, 且有很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度, 它利用高墩的柔度来适应结构由预应力砼收缩、徐变和温度变化所引起的位移, 能满足特大跨径桥梁的跨越及受力要求。

缺点上部结构连续长度有一定限制,长度再增加时应改为连续刚构与连续梁组合体系；抗撞击能力较弱。

（2）预应力混凝土连续刚构桥的特点桥跨结构（主梁）和墩台整体相连的桥梁叫刚构桥。

由于二者之间是刚性连接，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，因而将减少跨中正弯矩，跨中截面尺寸也相应减小。

刚构桥在竖向荷载作用下，一般都产生水平推力。

刚构桥大多做成超静定的结构，故混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉陷和预应力等因素都会在结构中产生附加内力。

刚构桥外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔。

预应力混凝土刚构桥则常用于高墩大跨桥梁，且具有较好的技术经济性。

连续刚构体系另一个特点是抗震性能好, 水平地震力可均摊到各个墩上来承担, 而连续梁则需要设置制动墩或是采用价格较昂贵的专用抗震支座。

墩梁固结又便于采用悬臂施工方法, 取消了连续梁在施工转换体系时所采用的墩上临时固结措施。

连续刚构桥的主要特点表现在以下几个方面:①构造上一般有2 个以上主墩采用墩梁固结, 要求主墩有一定的柔度形成摆动支撑体系。

因此, 常在大跨径高墩桥梁结构中采用。

②墩梁固结有利于悬臂施工, 同时避免了更换支座, 省去了连续梁施工在体系转换时采用的临时固结措施。

省去了大跨连续梁的支座, 无需巨型支座的设计, 节省制造、养护和更换支座的费用。

③受力方面, 上部结构仍保持了连续梁的特点, 但计入因桥墩受力及混凝土收缩、徐变及温度变化引起的弹塑性变形对上部结构的影响, 桥墩需要有一定的柔度, 使所受弯矩有所减小, 而在墩梁结合处仍有刚架受力性质。

④抗震性能良好, 水平地震力可均摊给各个墩来承受, 不像连续梁需设置制动墩, 或采用昂贵的专用抗震支座。

⑤边跨桥墩较矮, 相对刚度较大时, 为适应上部结构位移的需要, 墩梁可做成铰接或在墩顶设置支座。

⑥伸缩缝位置在连续梁的两端, 可置于桥台处, 长桥也可设置在铰接处。

为保证结构的横向稳定性, 桥台处需设置控制水平位移的挡块。

（3）预应力混凝土连续刚构桥发展趋势表1-1 国内外大跨径刚构桥（L>240m）从上表可以看出，近几十年来的桥梁结构逐步向轻巧、纤细方面发展, 但桥的载重、跨长却不断增加。

连续刚构桥有以上所叙述的优点, 那么其投资比斜拉桥、悬索桥同等跨径下要低, 在高墩结构中也比一直以来最便宜的简支梁桥在同等条件下投资偏低或是相同。

随着桥梁施工技术水平的提高, 对混凝土收缩、徐变和温度变化等因素引起的附加内力研究的深入和问题的不断解决, 大跨径预应力混凝土连续刚构桥已成为目前主要采用的桥梁结构体系之一。

从以上论述可以总结出大跨径连续刚构的发展趋势有以下几点:①跨径可进一步增大。

我国正处于修建连续刚构桥的热潮, 跨径280 m 的奉节长江大桥已经建成; 珠海跨伶仃洋特大桥已有318 m 跨横门东航道的连续刚构方案, 可以预见跨径在300 m以上的连续刚构不久的将来会在中国出现。

②上部结构不断轻型化。

桥梁上部结构的轻型化可以减轻上部结构的自重, 减少材料用量, 也可以降低挂蓝的要求, 从而降低工程造价。

由于采用大吨位锚具、高强砼和轻质混凝土, 上部结构不断轻型, 这也是连续刚构桥的发展方向。

③简化预应力束类型。

我国预应力混凝土连续刚构桥设计中,已有相当多的桥梁取消了弯起束和连续束, 用竖向预应力和纵向预应力承担主拉应力, 极大的方便了施工, 不仅简化了预应力结构体系, 而且受到施工单位的欢迎。

④取消边跨合龙段落地支架。

采用合适的边跨与主跨比,在导梁上直接合龙边跨, 或与引桥的悬臂相连接实现边跨合龙段的现浇, 在高墩的条件下取消边跨合龙段的落地支架, 除带来一定的经济效益外还可方便施工。

⑤上部结构连续长度增长, 以适应高速行车的需要。

国外产生了“少用和不用伸缩缝是最好的伸缩缝”的新观点, 于是国外桥梁设计中最大限度增加上部结构的连续长度。

我国在连续刚构桥设计中亦有加大连续长度的趋势。

1.3预应力混凝土连续刚构桥的施工方法大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工多采用悬臂施工法，悬臂施工法是在已建成的桥墩上，沿桥梁跨径方向对称逐段施工的方法。

它不仅在施工期间不影响桥下通航或行车，同时密切配合设计和施工的要求，充分利用了预应力混凝土承受负弯矩能力强的特点，将跨中正弯矩转移为支点负弯矩，提高了桥梁的跨越能力。

对采用悬臂法进行桥梁结构施工，总的施工顺序是：墩顶0#块的浇筑；悬臂节段的预制安装或挂篮现浇；各桥跨间的合拢段施工及相应的施工结构体系转换；桥面系施工。

要实现悬臂施工，在施工过程中必须保证墩与梁固结，尤其在连续梁桥和悬臂梁桥施工中要采取临时墩梁固结措施。

另外采用悬臂施工法，很有可能出现施工期的体系转换问题。

如对于三跨预应力混凝土连续梁桥，采用悬臂施工时，结构的受力状态呈Ｔ型刚构，边跨合拢就位、更换支座后呈单悬臂梁，跨中合拢后呈连续梁的受力状态。

结构上的预应力配置必须与施工受力相一致。

悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。

悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动机具模板（挂篮）继续悬臂施工。

悬臂拼装是用吊机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后，张拉预应力束，使悬臂不断接长，直至合拢。

综上所述，采用悬臂施工的主要特点为：（1）从桥墩处开始向两侧对称分节段悬臂施工，桥梁在施工过程中承受负弯矩，桥墩也要承担不平衡弯矩；（2）非墩梁固结的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使墩、梁临时固结，因而在施工过程中应进行结构体系转换。

对于带挂梁的T型刚构桥，主梁在施工中的受力状态与在运营荷载作用下的受力状态基本一致，结构的体系没有改变；（3）采用悬臂施工法的机具设备较多，就挂篮而言，也有桁架式、斜拉式等多种型式，可根据实际情况合理选用；（4）悬臂浇筑法施工简便、结构整体性好，施工中可不断调整标高，常用于跨径大于100m的桥梁。