西南交通大学刚构桥毕业设计.docx

西 南 交 通 大 学本科毕业设计(论文)75m+136m+75m公路预应力混凝土连续刚构桥设计年 级： 学 号：姓 名：专 业：指导老师： 2015年6月西南交通大学本科毕业设计院 系 土木工程学院 专 业 土木工程 年 级 姓 名 题 目 公路(75+136+75)m连续刚构桥设计(桥墩高度38/45/38m) 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日第VI页毕业设计（论文）任务书班 级 学生姓名 学 号 发题日期： 2015年 02月 28日 完成日期： 06月 10 日题 目75+136+75m公路预应力混凝土连续刚构桥设计1、本论文的目的、意义 中国基础建设的蓬勃发展，大量的桥梁结构在国内不断涌现出来。从而也促使着桥梁工程技术不断进步，桥梁结构的形式也趋向于不断的合理化与多样性。近年来大量的公路桥梁也在不断的修建起来。其中连续刚构桥是最为广泛应用的形式。在指导老师的辅导下，完成一座桥施工、成桥、预应力束配置以及各阶段的检算工作。熟悉和掌握桥梁专业软件Midas Civil，学会如何利用软件建立各阶段模型，以及荷载的加载，预应力束的配置，并对各个阶段进行检算。同时也学会如何解决结构检算不通过的难题。了解不同验算项目所使用的荷载效应组合。通过本次设计，使同学们将四年学习的各种基本知识真正的综合起来，并用于实践。对桥梁的具体施工、使用有了一个全新层次的了解，熟悉桥梁设计的步骤。为以后踏上工作岗位并尽快适应打下坚实的基础。 2、学生应完成的任务、 桥式方案拟定 、结构内力分析，主要包括以下计算工作： (1)自重恒载内力计算（含一期及二期恒载）；(2)活载内力计算； (3)主梁纵向预应力估算； (4)纵向预应力布置； (5)预应力损失计算； (6)预应力次内力计算； (7)温度内力计算（顶板升温）； (8)横向预应力估算； (9)支座沉降内力计算； (10)收缩徐变次内力计算（选作）； (11)荷载组合；主要截面检算 、 对主梁验算（按预应力混凝土构件验算）： （一）持久状况承载能力极限状态下： （1）主梁正截面强度检算； （2）主梁斜截面强度检算（考虑竖向预应力布置）； （二）持久状况正常使用极限状态下： （1）预应力损失计算； （2）截面抗裂验算； （3）挠度验算； （三）持久状况和短暂状况构件应力计算： （1）主梁截面正应力验算； （2）主梁截面主应力验算（考虑竖向预应力布置）；（3）主梁刚度验算 （4）施工阶段正应力计算； 、编制设计计算说明书 、绘制结构主要施工图 3、论文各部分内容及时间分配：（共 18 周）第一部分 文献资料的收集、阅读、外文文献的翻译 ( 1-2 周) 第二部分 桥跨布置、构件尺寸的拟定和方案选择 ( 3-5 周) 第三部分 Midas桥梁几何模型计算模型的建立 ( 6-8周)第四部分 施工阶段的确定设计 ( 9-10周) 第五部分 整理设计及计算成果，汇总最终检算成果(11-13周)第六部分 完善计算、检算内容，论文整理、图纸绘制工作(14-15周)第七部分 评阅及答辩(16-18周)备 注指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要预应力混凝土连续刚构桥由于其良好的结构性能、简单的施工工艺、合理的经济指标和优美流畅的造型在国内外得到了广泛的应用，现已经成为我国大跨度桥梁的主要桥型之一。本次毕业设计为(75m+136m+75m)公路预应力混凝土连续刚构桥，主要针对其上部结构进行了设计。整体桥梁分为左右两幅，全长286m，宽为12.75m。半幅桥面设计为：0. 5m栏杆+0.5m路沿带+23.75m车行道+3.25m应急车道+0.5m路沿带+0. 5m栏杆=12.75m。箱梁断面采用单箱单室断面，箱梁顶板宽12.75m，底板宽7m。双薄壁墩处最大梁高为7.5m，跨中及边跨合拢段最小梁高为3.0m，其余梁高按二次抛物线变化。底板厚度从90cm变化到40cm，按照二次抛物线变化；顶板厚度为30cm保持不变，主梁的腹板厚度从80cm变化到40cm，按照一次线性变化变化。使用设计荷载是公路级。桥面纵坡采用平坡，横坡坡度设为2%，桥轴平面线性为直线。本次毕业设计通过使用Midas Civil软件来建立主桥梁结构模型，期间也用了Autocad 和Excel进行辅助设计。全桥上部结构共分为91个梁单元，定义有64个施工阶段。主梁采用悬臂施工法，边跨现浇部分采用满堂支架法施工，先进行边跨合龙，再进行中跨合龙。建好计算模型后，对结构进行内力分析计算，然后对预应力钢筋数量进行估计并配置钢筋。构件按全预应力混凝土设计。在本文中上部结构预应力系统主要进行了纵向预应力筋的设计包括顶板N类钢束、腹板F类钢束和底板B类钢束。钢束采用S15.2高强度低松弛钢绞线，边跨合拢钢束采用单端张拉，其余钢束采用双向张拉。然后进行恒载、活载内力计算，温度荷载、支座不均匀沉降、施工阶段内力计算，预应力引起的次内力计算。接着进行荷载组合并进行承载能力极限状态计算，即正截面抗弯和抗剪强度检算；同时对正常使用极限状态下应力进行验算。最后利用相关规范继续优化桥梁模型，并估算统计全桥的工程量。当桥梁模型验算设计成功时，要绘制桥跨布置图、主梁的主要构造图，分阶段的预应力钢筋张拉布置图，总体施工顺序图等。进行外文翻译，最后编制设计计算说明书和文档整理。关键词： 刚构桥；挂篮悬臂施工法；内力计算；预应力钢筋；受力验算AbstractThe prestressed concrete continuous rigid frame bridge has been widely used at home and abroad due to its good performance in structure, simple construction technology, reasonable economic indicators and graceful shape. now it has become one of the main bridge of the long-span bridge in our country. The graduation design here is that of an (75m136m+75m) spans of prestressed concrete continuous rigid frame bridge. It is intended for the superstructure design of the long-span continuous rigid frame bridge which has been given. The whole bridge is divided into two pieces, whose length is 286m and width is 12.75m. The bridge deck is 0.5m fence+0.5m marginal strip+ 23.75m main carriageways+3.25m emergence lane+0.5m marginal strip +0.5m fence =12.75m. The single cell box section was chosen as its cross section.The maximum beam height at double thin-wall pier is 7.5m, the minimum beam height at the middle of the main span and the side span closure section is 3.1m, the rest of the beam height is according to the secondary parabola to change. the bottom plate of the main span is changing from 90cm to 40cm according to the secondary parabola, the top plate remains 30cm. The depth of the web is changing from 80cm to 40cm according to the straight line. Its load standard is I class of highway. The design of the longitudinal slope is flat and the cross slope is 2%. The girder structure model of the graduation design is mainly established by using Midas Civil 2013.AutoCAD and Exce arel also used for-aided during the design. The entire bridge is discretized in 91 beam elements, the construction process is simulated with 64 construction stages. The cantilever construction method is adopted to construct the main girder. the side spans are closed at first, and then the middle span.After the completion of the calculation model, analysis of the internal force of the structure, the amount of the steel bar is estimated and the collocation is done.The member of the structure is designed according to the whole pre-stressed concrete . In this paper, the longitudinal prestressed system of the upper structure is designed which includes the roof steels, the web reinforcement steels and the floor slab steels. The high strength and low relaxation steel strands with the nominal diameter of 15.2mm are used in this bridge. Besides,The steels of side span closure section are usually tensioned with one end tension,and the others with two-way tension. The model need to be analysed its calculation of constant load, live load internal force, temperature load, uneven settlement load, the internal force of the construction phase and the secondary internal force caused by pre-stressing . The load analysis also need normal use limit state and the limit state of bearing capacity calculation. According to the relevant specification, continue to optimize the bridge model.At last, the main quantities of the full-bridge are estimated.When the bridge model checking design is successful, The blueprints to be drawn include the bridge span arrangement,the main structural diagram, the layout of pre-stressed reinforcement in different construction phase , general construction process chart etc. The translation of a foreign language article and the introduction of the designs text is completed. at last.KeyWords： Continuous rigid frame bridge; Cantilever construction method ; Internal force calculation; Pre-stressed steel bar; The provement of force analysis 目录第1章 绪论11.1 设计概述11.2 连续刚构桥的基本构造特点21.3受力和构造特点21.4悬臂施工方法介绍31.4.1 施工特点31.4.2工艺流程31.4.3注意事项3第2章 桥跨总体布置及结构主要尺寸42.1 桥型布置及孔径划分42.2 截面形式及截面尺寸拟定42.2.1梁高尺寸拟定42.2.2 横截面尺寸拟定42.2.3 桥墩尺寸拟定52.2.4 横隔板52.3单元划分及施工方法62.3.1 单元划分62.4 施工阶段的划分6第3章 主梁内力计算83.1 Midas Civil 单元划分83.2 所用材料数据83.2.1 材料特性值83.2.2 荷载信息及边界情况93.2.3 施工荷载103.3 恒载内力计算113.4 活载内力14第4章 预应力钢束的估算与布置174.1计算原理174.2预应力筋的估算204.3 预应力钢束的布置22第5章 截面特性计算255.1 毛截面几何特性255.2 净截面几何特性26第6章 预应力损失计算276.1 预应力钢束与管道之间摩擦损失276.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失276.3 混凝土弹性压缩损失286.4 钢束松驰引起的应力损失286.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失286.6 有效预应力值29第7章 次内力的计算337.1 预应力钢束引起的次内力337.2 基础不均匀沉降引起的次内力357.3 收缩徐变引起的次内力367.4 温度次内力计算397.5 内力组合427.5.1 承载能力极限状态下内力组合437.5.2正常使用极限状态下内力组合457.5.3 弹性阶段截面应力计算时的荷载组合49第8章 截面验算508.1 承载能力极限状态508.1.1 主梁正截面强度验算508.2 正截面抗裂验算548.3 预应力混凝土构件应力验算578.3.1 使用阶段正截面压应力验算578.3.2 使用阶段斜截面主压应力验算608.3.3 施工阶段正截面法向应力验算628.3.4 受拉区钢筋的拉应力验算688.4 刚度验算718.4.1 中跨变形验算728.4.2 边跨变形验算72第9章 主要工程数量739.1 混凝土用量739.2 钢束用量749.3 锚具用量75总结76致谢77参考文献78附录一实习报告79第1章 绪论1.1 设计概述目前桥梁建设正向跨度大、质量轻、强度高的方向发展，预应力混凝土连续刚构桥由于采用了主梁与墩部整体刚性连接，使其在竖向荷载的作用下，在墩部上方的主梁产生负弯矩，从而使跨中的正弯矩减小，也减小了跨中截面的尺寸，同时提高了桥梁的跨越能力。因此，预应力混凝土连续刚构桥得到了广泛的应用与发展。本次毕业设计要求在指导老师的辅导下，完成一座预应力刚构桥的建立、配筋计算、结果验算、施工图纸的绘制。采用桥梁结构分析软件MIDAS进行分析和计算。(75+136+75)m箱梁分别划分为91个单元，根据施工程序分为64个施工阶段进行计算。计算中考虑了各个施工阶段和最终运营阶段的最不利组合，计入了预应力二次矩、体系转换以及徐变产生的内力重分布，并考虑了温度升降各20C、日照温差以及支座不均匀沉降1cm等影响，按全预应力混凝土结构进行设计配筋并检算。预应力混凝土连续刚构桥的基本设计步骤：（1）根据规范上的相关公式和翻阅完工的设计图纸，拟定结构的几何尺寸和设计截面，利用Midas Civil软件建立无钢筋的一次成桥模型，添加恒载、二期、活载，定义其他参数，计算出结构的恒载内力、活载内力，相加并增大15%，按正常使用极限状态和承载能力极限状态工况组合进行运算，再根据结果和计算公式初步进行钢筋估束；（2）根据两种组合状态，分别按正常使用和承载能力极限状态公式进行钢束总面积的估算，再根据单根钢束的面积估算出各截面的钢束总数量，根据规范及相关经验布置钢束位置，再次模拟施工，此时考虑预应力的作用，计算结构恒载内力；（3）对一次成桥模型进行施工阶段定义，并将估算出的钢束添加布置到一次成桥模型中，添加定义挂篮等施工荷载，添加定义相应的预应力，添加温度荷载，支座沉降等；（4）运行计算模型，并据定义好的荷载组合结果，进行截面强度即正截面抗弯验算、使用阶段和施工阶段的应力验算和变形验算；（5）各项验算均满足要求，则设计通过。若某项验算通不过，调整钢束数量、位置或者修改截面尺寸，重复（2）-（5）步骤，直到各项验算均通过为止。预应力混凝土连续刚构桥的设计过程包括两次正常使用和承载能力状态的组合。第一次组合用于估算预应力钢束总量，使用是毛截面，而且不考虑施工荷载和次内力等因素，因此估算出的预应力钢筋的数量是粗略的，要将第一次组合出来的结果扩大15，在粗略的范围进行选取，用于接下来的计算。第二次状态组合是考虑预加应力和混凝土收缩徐变影响后，是模拟桥梁真实状态下的内力组合，适用于各项验算。预应力混凝土连续刚构桥主要采用挂篮悬臂施工和满堂支架施工。首先，利用爬模和支架的方法浇筑好墩和零号块，然后向两侧采用悬臂施工的方法进行对称施工，当施工到合龙段时，利用满堂支架的方法浇筑桥台处的主梁，然后先进行边跨合龙，再进行跨中合龙。在整个施工过程中，发生了体系转化问。合龙前是静定结构，合龙后转化成了超静定结构。而且在施工阶段，静力体系也在不断地发生变化，主梁越来越长，自重越来越大，挂篮的移动和预应力的张拉在不断地进行等。所以，在本次设计中，在Midas Civil软件中应该准确模拟出各个施工阶段，包括边界条件的定义，挂篮荷载的激活与钝化上，合拢段配重、墩顶水平推力施加、预应力钢筋的加载，尤其是边跨临时支座的种类与钝化时间，还有桥梁恒荷载由于施工的进行会不断加大。活载和支座沉降等是成桥之后才加上去的，和施工方法无关。为了保证桥梁的施工安全和使用的耐久性，要对桥梁模型进行不同的荷载组合，计算其产生的应力和变形，最终利用Midas Civil软件来进行各种电算，保证设计桥梁的安全。1.2刚构桥的受力和构造特点预应力混凝土连续刚构桥由于采用了主梁与墩部整体刚性连接，使其在竖向荷载的作用下，在墩部上方的主梁产生负弯矩，使其具有卸载作用。从而使跨中的正弯矩减小，因此也减小了跨中截面的尺寸，大大减轻了结构的自重，提高了桥梁的跨越能力。但是，刚构桥是超静定结构，对基础变形和温度荷载敏感，混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉降和预应力等因素都会在结构中产生附加内力。同时施工过程中预应力混凝土连续刚构桥采用挂篮悬臂施工的方法，施工过程中有体系的转化问题，结构体系开始为T 型刚构体系，合龙后为超静定结构体系，恒载产生的内力由各个施工阶段产生的内力叠加得到。由于预应力混凝土连续刚构桥大部分结构是在T 型刚构体系中完成的，而且合龙段较短，内力较小，故T 型刚构体系受力状态为主要部分。对于预应力混凝土连续刚构桥，合龙后墩部负弯矩很大，而跨中正弯矩很小。二期恒载作用后，墩部负弯矩增大，跨中正弯矩相对较小。因此应增大主梁墩部附近截面的抗弯刚度，提高顶板的抗拉能力和底板的抗压能力。支柱的形式有多种，为了减小温度、混凝土徐变、墩位移等引起的次内力的产生，本设计主要采用双薄壁墩，双薄壁墩是大跨度刚构桥梁桥墩的主要形式。顺桥方向抗弯刚度大,抗推刚度小,能满足施工过程中的安全需要。其构造特点是在墩位上有两个相互平行的薄壁墩与主梁之间形成刚性连接，可增加桥墩刚度，稍微减小主梁支反力峰值。1.4悬臂施工方法介绍1.4.1 施工特点悬臂施工法是利用已建成的桥墩沿桥跨方向对称施工，其施工的必要条件是：施工中墩与梁固结，施工过程中桥墩需承受不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增长，梁内出现的负弯矩不断增大，对梁上缘需逐段施加预应力，使其与完成的梁段连成整体。其总体施工特点为：工艺简单。施工速度快。1.4.2 工艺流程本设计用挂篮悬臂浇筑施工，其主要工艺流程为：双薄壁墩浇筑施工、搭设支架浇筑0号块、张拉预应力钢束、拼装挂篮、浇筑1#梁段；张拉预应力钢束；前移挂篮、调整、锚固；浇筑下一梁段；依次对称悬臂浇筑完成全部梁段；挂篮拆除；边跨及中跨合拢合龙段吊架浇筑施工。1.4.3 注意事项（1）0#段位于桥墩上方，灌注0#段相当于给挂篮提供一个安装平台。 0#段一般需在桥墩两侧设托架或支架现浇。立0#段底模时，需同时安装永久支座及防倾覆锚固装置。（2）挂篮安装前应进行试拼。 在0#块上安装挂篮要进行挂篮预压载试验，验证挂篮的安全性，且可以起到消除挂篮非弹性变形的作用，并获取挂篮弹性变形曲线。（3）合龙口锁定可以采用内外刚性支撑锁定措施。在箱梁顶、底板的顶面预埋钢板，将刚性支撑焊接其上；也可在箱梁顶、底板中央纵向设置内刚性支撑共同锁定合龙口。除用外、内刚性支撑锁定外，也可再利用部分永久预应力束临时张拉，以抵抗降温时产生的收缩变形。（4）尽量减小箱梁悬臂日照温差，为此可采取覆盖箱梁悬臂等减小温差措施，注意保温和保湿养护，以免砼开裂。 合拢温度一般控制在18左右，合拢一般选在一天内温度稳定相对较长时段内进行。并要采取措施尽量减小箱梁的收缩变形，防止合拢段混凝土缩裂或压坏，应在一天内气温最低、并在二悬臂端高差最小时进行合拢施工。（5）为保证浇筑混凝土过程中，合龙口始终处于稳定状态，必要时浇注之前可在各悬臂端加与混凝土重量相等的配重，加、卸载均应对称于梁轴线。一般可以用水箱来代替做到边浇筑边卸载。（6）边跨合龙后，可以解除墩梁临时固结措施，使梁成简支悬臂体系。第2章 桥跨总体布置及结构主要尺寸2.1 桥型布置及孔径划分 本设计桥型为三跨预应力混凝土连续刚构桥，孔跨布置为75+136+75m，结构见图2-1。图 2-1三跨连续刚构桥桥型布置2.2 截面形式及截面尺寸拟定2.2.1梁高尺寸拟定（1）双薄壁墩处梁高：根据相关资料查得，中支点梁高与中跨跨度之比为（1/151/25），中跨跨度为136m，此处取为7.5m。（2）跨中梁高：根据相关资料查得，中跨跨中梁高与中跨跨度之比为（1/401/50），中跨跨度为136m，此处取为3m。（3）其余梁高：采用变截面，双薄壁墩处梁高到跨中梁高按照二次抛物线形式变化，抛物线方程为。2.2.2 横截面尺寸拟定本设计采用单室箱型截面。设计时只考虑其中一幅。它更有利于分期施工，减小了活载偏心，箱的高宽比也不至悬殊过大使箱的受力更为有利。其中桥面的宽度为12.75m，梁底宽度为7m，两侧的悬臂长2.25m，翼缘板端部厚度取20cm。上部结构采用变截面箱形梁。（1）底板、顶板厚度中跨：底板在主墩支承处，负弯距大，需底板适当加厚，提供必要的受压面积，跨中正弯距大，避免恒载弯距，因此“中薄边厚”设置，本设计中，支座底板厚90cm，跨中为40cm厚。底板按照二次抛物线变化，边跨与中跨对称。箱梁顶板厚度可以不变都为30cm；翼缘板根部处厚度为80cm；（2）箱梁腹板厚度箱梁腹板厚度主要取决于布置预应力筋和浇筑混凝土必要的间隙等构造要求。中跨支点附近承受剪力较大，腹板宜加厚，跨中宜减薄。本设计，在桥墩附近80cm厚，跨中取40cm厚。沿纵向腹板厚度不宜突变，可安排在一个梁段内渐变。本文从跨中到桥墩处腹板厚度简化处理，即沿纵桥向按照一次线性渐变。2.2.3 桥墩尺寸拟定桥墩采用双薄壁墩，边墩高度为38m，主墩高度为45m。本设计采用1.5m宽的双薄壁墩。 2.2.4 横隔板横隔板可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制主梁畸变；支承处的横隔板还起着承担和分布支承反力的作用。因此本设计只0号段对应于主墩墩柱处对称设置了两块厚为150cm的横隔板 ，边支座中心线处设计为实心梁体。所有横隔板都应设孔洞，以保证箱内通道全桥贯通。孔洞大小，应方便维护管理人员及小型机具通过。 其余细部具体尺寸见图2-2。 图 2-2跨中及支点截面尺寸2.3单元划分及施工方法2.3.1 单元划分整座桥梁划分成131个单元，包括上部结构主梁91个单元，双薄壁墩有40个单元；0号块长度为12m；悬臂段长度为34m，且为了便于施工，都取整半米；合龙段取2m。具体划分长度为：边跨： (4+2+2+74+63.5+43+2+1.25+1.25+0.5+1)=75m中跨：2(1+0.5+1.25+1.25+2+43+63.5+74+1)=136m节段划分示意图见图2-3。图2-3 节段划分示意图2.4 施工阶段的划分本次毕业设计的上部结构采用挂篮悬臂施工和满堂支架就地浇注施工两种方法。根据挂篮的承载能力将主梁梁段的施工进行划分。注意对节段混凝土浇筑时间、张拉预应力时混凝土龄期(一般35天)、挂篮架设、总的节段施工时间(一般710天)、节段重量(一般在1000kN到3000kN之间)等做出控制。具体施工划分见表2-1。表2-1 具体施工段划施工阶段号内容工期(天)备注1桥墩601#步骤：(1) 刚构墩墩身施工完毕至墩顶(2) 浇筑0号梁段(3) 混凝土强度达到85后，张拉预应力束(4) 在0梁段上架设挂篮，每个挂篮按75吨考虑。2浇筑0#块103张拉0#块预应力钢束，54架设1#挂蓝205浇筑1#块32#步骤：(1) 对称浇筑1号梁段(2) 混凝土强度达到85后，张拉预应力束6张拉1#块预应力钢束17架设2#挂蓝58浇筑2#块33#步骤：(1) 往两端移动挂篮(2) 对称浇筑2号梁段(3) 混凝土强度达到85后，张拉预应力束。9张拉2#块预应力钢束110架设3#挂蓝511-53.4#步骤：(1) 按前步骤依次浇筑317号悬臂梁段。(2) 混凝土强度达到85后，张拉预应力束。54边跨现浇段施工605#步骤：(1) 安装边支座，并现浇边跨梁段(2)水箱配重(3) 安装边跨吊架，安装合拢段劲性骨架(4) 浇筑边跨合拢段55边跨合龙挂篮1056边跨合龙现浇1057边跨合龙张拉358跨中合拢挂篮106#步骤：(1) 在中跨合拢段左右分别施加800kN顶推力(2) 安装合拢段劲性骨架，绑扎钢筋(3) 浇筑中跨合拢段梁段。(4) 混凝土强度达到85后，张拉预应力索。59跨中合拢现浇1060跨中合拢张拉361拆除全桥挂篮57#步骤：拆除所有挂篮吊架62工后收缩徐变608#步骤：工后60天，安装桥面栏杆施加二期63施加二期恒载3064收缩徐变3600第3章 主梁内力计算在整个连续刚构桥设计中，主梁内力计算是非常重要的一个环节。主梁内力计算结果是后续设计中的重要依据，其正确性直接影响整个设计的成败。然而，由于预应力混凝土连续刚构桥是超静定结构，主梁内力计算是一个极其复杂的。本次毕业设计的连续刚构桥是变截面的，任务量大，而且手算的精确度远远满足不了计算的要求。因此本次毕业设计采用Midas Civil有限元分析软件对桥梁结构进行内力计算。3.1 Midas Civil单元划分有限元是表示实际连续域离散单元的集合，将结构划分有限个单元体，各个单元通过节点连接起来，荷载也通过节点进行传递。单元的划分是有限离散过程中的重要环节，显然单元划分的越小，计算结果也越精确，但这样的话计算量将增大，因此，在满足一定计算精度要求的前提下，尽量把桥梁模型划分成较少的单元，同时还要结合施工情况。本次毕业设计的计算单元就是按照施工单元进行划分的，具体分段见图3-1。 图 3-1 MIDAS单元和节点划分图3.2 所用材料数据3.2.1 材料特性值（1） 上部结构：主梁采用C50混凝土：查JTG D62-2004第3.1.3-3.1.5条规范，可得参数见表3-1。表3-1 C50混凝土参数轴心抗压强度/MPa轴心抗拉强度/MPa弹性模量/MPa容重/kN/m3标准值/fck设计值/fcd标准值/ftk设计值/ftdEc26.032.422.42.651.8334500（2）下部结构：主墩采用C40混凝土：查JTG D62-2004第3.1.3-3.1.5条规范，可得参数见表3-2。表3-2 C40混凝土参数轴心抗压强度/MPa轴心抗拉强度/MPa弹性模量/MPa容重/kN/m3标准值/fck设计值/fcd标准值/ftk设计值/ftdEc26.026.818.42.401.6532500（3） C50混凝土铺装层： （4） 沥青混凝土铺装层：（5） 钢束：查JTG D62-2004第3.2.2-3.2.4条规范，可得钢束参数见表3-3。表3-3 钢束参数抗拉强度/MPa弹性模量/MPa张拉控制应力/MPa标准值/ fpk设计值/ fpdEp0.75 fpk1860126019500013953.2.2 荷载信息及边界情况一、 恒载 一期恒载：自重（钢筋混凝土容重为26 kN/m）; 程序按截面尺寸信息自动计入； 二期恒载：铺装层取10cm厚，梁两侧设置防撞栏杆，每侧取5 kN/m，可得二期恒载为： =，考虑到管道的铺设等因素，故二期恒载按60kN/m计。二、活载采用公路工程技术标准（JTG B01-2003）汽车荷载采用公路一级荷载。三、温度变化的影响本设计考虑系统升温(+20)、系统降温(-20)、日照温差三种情况。根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004规定可以取值相关温度基数。四、支座不均匀沉降的影响本设计边墩、主墩不均匀沉降均取1cm；预应力估束阶段不考虑支座不均匀沉降的影响，同时不计水平强迫位移和转角强迫位移。五、收缩徐变的影响：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004来考虑混凝土收缩徐变的影响，本设计取年平均相对湿度为70%，收缩开始时的混凝土龄期为3天。六、边界情况：本设计中的边界组包括墩梁固结、墩底固结、边墩铰支座，边跨满堂支架。详细情况如下：（1）墩梁固结：分别在节点24和171、28和111、65和131、69和151之间，采用刚性连接；（2）墩底固结：分别在节点181、121、141、161处，采用一般支撑，限制Dx、Dy、Dz，Rx，Ry，Rz；（3）边墩铰支座：在节点2和91处，采用一般支撑，限制Dy、Dz，Rx，Rz；（4）边墩临时支座（满堂支架）：在节点1、3、4和5处，采用一般支撑，限制Dx、Dy、Dz，Rx，Rz。支座模拟见图3-2及3-3。图 3-2 满堂支架支座模拟图 3-3边墩铰支座及墩底固结模拟3.2.3 施工荷载施工荷载即考虑在施工过程中作用于各已成梁段上的各种荷载。本文的施工荷载主要有挂篮荷载、合拢段配重、跨中合拢墩顶水平推力等。本设计施工荷载的取值为：挂篮（机具、人群）等施工荷载按最大悬浇块件重量的45%取值为750kN。合拢段配重分别为合拢段重量的一般取值；跨中合拢墩顶水平推力在此处取为800kN。当施工梁段达到一定强度后，挂篮前移开始浇筑下一梁段。此时作用于先前两个锚固点的施工荷载应解除，即施加反向的作用力，并在新的锚固位置上添加施工荷载。3.3 恒载内力计算内力计算由Midas Civil软件完成，主要由结构自重，二期恒载（桥面铺装层和护栏之和）。（本设计为对称结构，故在内力计算时只考虑半结构）。计算结果见表3-4和3-5。由表可知在一期恒载下跨中最大正弯矩为5486.68 kNm，墩顶附近28号节点处最大负弯矩为-115269.30 kNm；在二期恒载下在5节点处最大正弯矩