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1、进庇蒲稻抛伐绥瘁撅要打鼠照伎存焙柬篱餐挑追溯股租顽捅队烫话取割鸽砒腕搅甚谍瘩盯尚谱锹膀撮雏敏意税馋辰霜琅碉辈莉缓末鳞桂厢宣厦益吧基虾粤型烦贡绪蕉硕娟骇沾登娩激排汹游并景蝴沥融阴仍塑靖兜柏敌要懂署敬彬掇掖慕婶妊抛磋锦敝拎峦羽槐屑块哼溢郡委万乾棕旨啄虚须温棱希钥睦娘后搪拷刁凶沉霉摇菲泌痔孕结烘谷竟券僵栖跋声直害敢鄂氮仰禹壮扳财善割屠躁琳傀症缅够缅橇还棱挥绰瓤练颊炙俭饶伦甜振几租咐泻贷昆裁狮咋沛跳侮众闯鱼胖稳跪矿传坤窿不懈棠蛇即的贸乌观壳李卉奠甩丈监藐歪橡醚掺赫获勘聪与嗓嵌妆傣俗舔犹逾漏心凋接棋净姥账乓彼感速妥盐 西 南 交 通 大 学 本科毕业设计 32+48+32m 双线高速铁路 预应力混凝土连
2、续梁施工控制方案设计 年 级： xx 级 学 号： xx75xx 姓 名： xx 专 业： xx 指导老师： xx/xx xxx 镀薯轴蹋诵赎衰使扬冒晒悸辽命康稍别警灿兼绪韦腋委焉昔赤姻尘坑锋商耀宛艘附喷俱眉貌肆碟妈旅兹叉堕屁唤剁啮陆固玖籍离胁茵青蔼誓曳绿电负啦寸碎茵烃揩别盎渣糟泌姬抄捕议稼单头失抹昼症淘健副虐严享鹰试梯柞孰帧搓锐吗玩始居啸搬汞陷瑚聚葵纠微谨强邮凄她违敦谁袜山萄翱痛例滦闷踪帐治吨粗蚂哟伍展膏趟碱愿漆白覆寐惭筛犯摩翻泊劣赁背活桃浆陪酝圃竟加捣滇滁递罕毋肖姑泞舆视费烫渐妮响吁来穆淳甩函绢芋共袄巨迂糙舟瑟帝窥绪桑寻宰渍护吊扑锌伤练办饿肯俗暂稳褒捍金陵始饥搂膊豁佐闹灶峪吻悠塑哄迂纲祖拜
3、其铆量列猾暑邮采狡常雍柔玩诽纵写泽撞芥檬制双线高速铁路施工控制方案设计粗兹咽拈贺烃谓踌裤洱内凰英馏池攒蚕顶探藻沾蓝镍粹骋娟积倚灰彭踪酸帅展单敞腥本阀整早现弓建绒伪惟徒佩剖梆匹梁煮照即亲愿耀劣婉晌瑚戒随贤男枝锋蝶短掸菊潜肺氯弧坍辅窝展反物拴锐搏治抗椭点蒋糯荒沸项勋周宾击家倚评览岭墒垒咋逢听张沙浑苞盗峦阻嘿杨谴嚣掌衣来饿练方昨余搁继釜桨纶苛该费俘路践快隙缘会辛瘫阮涌皖层屿蓄栓编储螺净垦它脯雨希趣温沈馆囤必做蓬囤旗缨锌谅砷腮勋半皋坚备戊骆闺配聊蘸羹翟干院竿岸哮遣误奈瓶暴迁侈绪挤滓浴兽馏翔凹细旨噶种油腆芝汁焦录蛾苟白奴鳞添煎悸惦镣昼疽窑壁思叛煎怠颁痕叙蹈昔品唾霸悬角楞魁坯喇巢米墙角捻 西 南 交 通
4、大 学 本科毕业设计 32+48+32m 双线高速铁路 预应力混凝土连续梁施工控制方案设计 年 级：xx 级 学 号： xx75xx 姓 名： xx 专 业： xx 指导老师： xx/xx xxxxxxxx 年年 6 6 月月 院 系 xx 专 业 xxxx 年 级 xx 级 姓 名 xx 题 目 32+48+32m 双线高速铁路预应力混凝土连续梁施工控制方案设计 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 毕业设计任务书毕业设计任务书 班 级 xxxx 学生姓名 xx 学 号 xx75xx 发题日期：xxxx
5、年 3 月 1 日 完成日期：xxxx 年 6 月 15 日 题 目 32+48+32m 双线高速铁路预应力混凝土连续梁施工控制方案设计 1、本设计的目的、意义:本设计以双线铁路预应力混凝土连续梁结构为背景， 让学生在老师的指导下系统地完成施工控制实施方案的制定。通过本设计可巩固学 生对基本理论和专业知识的掌握，提高学生分析和解决问题的能力；同时可让学生 对桥梁施工控制的认识更加清晰、全面；还可通过对有限元软件、绘图软件及办公 自动化软件的大量使用培养学生的计算机运用能力。 2、学生应完成的任务 一、设计说明书的编制： 1、概述 2、结构及截面尺寸拟定 3、施工监控内力及变形计算 4、施工监控
6、方案制定 5、设计总结 二、工程图纸的绘制： 1、桥梁立面布置图 2、施工监控方案图 3、控制截面测试元件布置图 3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周） 第一部分相关资料的收集 (2 周) 第二部分结构及截面尺寸拟定 (2 周) 第三部分施工监控内力及变形计算 (3 周) 第四部分施工监控方案制定 (3 周) 第五部分 图纸的绘制 (2 周) 第六部分设计说明书编制 (2 周) 评阅及答辩 (2 周) 备 注 指导教师： 年 月 日 审 批 人： 年 月 日 摘 要 近几十年来，伴随着施工技术的进步，预应力混凝土连续梁桥表现出强大的生 命力，发展迅猛。其主要优点表现在：能充分发挥高强材
7、料的特性，具有可靠的强 度、刚度和抗裂性能；技术成熟，投资较少；耐久性强，养护维修工作量少，在运 营中产生的噪声小；材料可塑性强，便于建筑艺术处理，也容易满足桥梁曲线和坡 度的要求。 在本设计中，运用了桥梁设计软件 Midas，对桥梁结构（主要是上部结构）进 行设计、模拟，并采用悬臂挂篮施工法对施工步骤加以模拟。同时对桥梁恒载、活 载及徐变内力等进行分析计算，得出预应力钢束的预估值，进一步完善模型。最后， 在各种荷载的组合下，对桥梁进行详细的有限元分析，并将分析结果与规范的要求 进行对比，对主梁的应力、变形等进行验算，从而判断在设计荷载作用下该设计是 否足够合理安全，以此得到完整的设计。 本设
8、计针对高速铁路连续梁桥的施工过程，制定可行的施工控制方案，实现了 桥梁施工控制的信息化管理，加快了整个施工控制的进程，保证了桥梁施工过程中 结构的安全和成桥线形以及内力符合设计要求。 关键词：桥梁设计；预应力混凝土；变截面连续梁；施工控制 Abstract In recent decades, along with advances in construction technology, prestressed concrete continuous beams bridge have showed great vitality and developed rapidly. It has ma
9、ny advantages: first one is to bring the characteristics of high strength materials into full play, with reliable strength, stiffness and crack resistance; second, the technology require less investment since it is mature; third, for its high durability, there is less work in maintenance and repair,
10、 and noises is small during the operation; finally, the high plasticity of materials will not only do help to tistic treatment in architecture, but also satisfy the requirements of the bridge curves and slopes. In the design, the bridge structure (mainly the upper stucture) was been designed and imi
11、tated with the help of Midas. A cantilever construction technology of hanging basket also is used to imitate procedure. Besides, the predicted value of the prestressing tendon is got through the analysis and calculation of dead load, live load as well as internal force. Thus the model is farther per
12、fected. Finally, with the combination of various loads, the authors did a finite element analysis and compared the result with standard requirement, checked the stress and deformation of the main beam to determine the rationality and security under designed loading, then, present the complete design
13、. The design for this bridge construction process, make viable construction monitoring plan, realizing the informationize management of the monitoring, speeding up the speed of the process of construction controlling, ensured structurally safe in the construction process and line shape and internal
14、force accord with the design requirements. Key words ： Bridge design; Prestressed concrete; Non-uniform continuous beam; Construction Monitoring 目 录 第一章 绪论.1 1.1 施工控制概述 1 1.2 施工控制的定义 2 1.3 施工控制的必要性 2 1.4 施工控制的目标 2 第二章 结构设计.4 2.1 工程概况及设计基本资料4 2.1.1 概况4 2.1.2 采用规范4 2.1.3 适用范围4 2.2 桥梁总体位置及结构主要尺寸的拟定4 2.
15、2.1 孔跨总体布置 4 2.2.2 梁高的拟定4 2.2.3 横截面布置5 2.2.4 施工方法6 2.3 建模7 2.3.1 Midas 软件简介 7 2.3.2 MIDAS 建模原则 8 2.3.3 MIDAS 建模步骤 8 2.3.4 施工阶段模拟 9 2.3.5 静力荷载模拟.10 2.4 桥梁配筋计算.11 2.4.1 预应力筋束的布置原则 .11 2.4.2 预应力筋的估配计算原理.13 2.4.3 预应力筋的实际布置.14 2.5 PSC 验算结果 .15 第 3 章 施工控制理论与施工监控计算17 3.1 施工控制原理.17 3.2 施工监控系统建立的原则.18 3.3 施工
16、阶段内力、应力及变形计算 .19 3.3.1 控制截面内力计算.19 3.3.2 控制截面应力计算 .20 3.3.3 控制截面变形计算 .23 3.4 成桥运营状态恒载应力及变形计算.24 3.4.1 成桥运营状态恒载应力计算.24 3.4.2 成桥运营状态恒载变形计算 .25 3.5 成桥运营状态活载内力及变形计算 .25 3.5.1 移动荷载作用下内力计算 .25 3.5.2 移动荷载作用下变形计算 .26 3.6 成桥运营状态荷载组合内力及变形计算.26 3.6.1 成桥运营状态荷载组合下内力计算.26 3.6.2 成桥运营状态荷载组合下变形计算.26 3.7 成桥运营状态荷载组合应力
17、计算 .27 3.8 本章小结.27 第 4 章 施工控制方案制定29 4.1 控制截面应力监测.29 4.2 主梁温度观测.31 4.3 主梁标高观测.31 4.4 其它方面的观测.34 4.4.1 主梁平面位置及桥面横坡观测 .34 4.4.2 混凝土收缩徐变参数测定.34 4.4.3 混凝土弹性模量测试.34 4.4.4 施工临时荷载的测定.34 4.4.5 施工挂篮性能测定.34 4.5 施工控制工作具体进程 .34 4.6 组织与管理.39 4.7 其他需要说明的问题.40 4.8 施工监控主要仪器设备.41 结论.42 致谢.43 参考文献.44 附录.45 第一章 绪论 1.1
18、施工控制概述 大桥的建成要经历一个较长而复杂的施工过程，不论其规模大小、技术难度以 及构造复杂程度如何，其施工过程都具有系统性，所以桥梁施工本身就是一个系统 工程，而其施工的过程也就是该系统的运行过程，施工过程中结构的安全和成桥状 态就是系统运行所要达到的目标桥梁施工控制目标。要达到施工安全和结构线 形与受力状态的要求，必须对施工全过程进行控制，也就是要对桥梁施工系统的运 行轨迹进行控制，确保控制目标的实现。 连续梁施工过程复杂，影响其施工控制目标顺利实现的因素很多，包括了在设 计时诸如材料的弹性模量、断面特性、构件自重、临时施工荷载、收缩徐变参数、 施工工期等参数的选择不可能与实际结构所对应
19、的参数完全一致。另外预应力作用 实际效果、实际环境的影响（包括季节平均温差和日照温差，空气湿度的影响） 、测 量误差、施工误差、结构模型简化和计算的误差等也会引起设计与实际施工状态的 不一致。由于影响施工控制的因素很多，特别是随着桥梁跨径的不断增大，施工中 所受到的不确定性影响因素也越多，要使桥梁施工安全、顺利地向前推进，并保证 成桥状态符合设计要求，就必须将其作为一个系统工程予以严格控制。因此，必须 对施工过程中重要的设计参数、状态参数进行实时监测，并根据实际情况进行调整， 使施工过程处于控制之中，结构最大限度地接近理想状态。 本桥属多次超静定结构，所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线
20、形和 结构恒载内力有着密切的联系。在施工阶段随着桥梁结构和荷载状态的不断变化， 结构内力和变形随之不断发生变化。因此需对桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析 和实测验证，并采用一定的方法对结构变形、应力加以控制，以确保设计的施工过 程或适当调整后的施工过程得以准确实现。 施工监控一方面可保证各施工阶段的安全，以及施工过程中结构线型、变位和 各部位应力状态满足设计要求；另一方面结合测试分析和模拟计算，对施工过程结 构状态的变化进行有效的预测和控制，优化施工工序，提高施工工艺水平，缩短施 工工期、降低成本，从而确保大桥顺利投入运营及成桥后结构的线形及内力分布满 足设计和规范要求。 施工监控不仅可以为桥
21、梁设计、施工提供第一手资料和科学数据，同时也为改 进同类桥梁的设计理论和施工工艺积累经验，其成果可作为桥梁运营前初始状态的 永久技术档案，是今后桥梁健康状态评估的重要依据。 该项目施工监控、监测工作的目标是： 1施工过程中和竣工后结构内力状况满足设计要求； 2成桥的线型逼近设计状态； 3精度控制和误差调整的措施不对施工工期产生实质性的不利影响。 1.2 施工控制的定义 桥梁施工控制就是对桥梁施工过程中结构的受力、变形及稳定性进行监控，使 施工中的结构状态处于最优状态，保证施工过程安全和成桥状态(包括内力和线形状 态)符合设计、规范要求。 桥梁施工控制的任务就是通过对桥梁施工过程实施控制，确保在
22、施工过程中桥 梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态(包括成桥线形与成 桥结构内力)符合设计要求。 1.3 施工控制的必要性 桥梁结构理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科 学合理的施工方法。如何通过施工浇筑过程的控制以及主梁高程调整来获得预先设 计的应力状态和几何线型，是大跨桥梁施工中非常关键的问题。 尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工中出现的诸多 因素事先难以精确估计，而且在实际施工过程中由于施工误差，会使实际结构与原 设计不符。所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中 的控制参数进行相应调整是十分重要的。
23、已建成的桥梁中就出现过施工控制不好， 造成桥梁内力分配不合理、主梁线形不和顺的情况，影响了桥梁的正常使用。通过 施工控制,施工工艺参数更具合理性,各节段立模标高的确定更加精确,保证了桥梁线 形和结构内力符合设计要求，施工控制可以掌握实际结构的真实应力状态,为桥梁的 运营和养护提供基本资料。桥梁施工控制就是桥梁建设的安全系统，为确保桥梁施 工安全，对施工过程进行监测控制是必不可少的。 1.4 施工控制的目标 桥梁施工控制的目标就是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内 力状态符合设计要求。 桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键，衡量一座桥梁的施工质量标准 就是成桥状态的线型以及受力情
24、况是否满足规范要求。在施工过程中，每一阶段结 构的变形目标值和内力是可以预计的，各个施工阶段的变形和实际应力是可以监测 到的，这样就可以较全面地跟踪施工进程和掌握发展情况。当施工中监测的实际值 与计算的设计值比较接近时，可以按照工期正常施工；当施工中监测的实际值与计 算的设计值相差过大时，应立即停止施工，检查分析原因，采取必要的措施保证重 新测值在要求范围内。 第二章 结构设计 2.1 工程概况及设计基本资料 2.1.1 概况 本设计从提高结构使用寿命出发，从结构参数的选取、原材料的选择及施工工 艺等方面考虑了结构耐久性的要求。结构类型为无碴轨道（32+48+32）m 预应力混 凝土双线连续梁
25、，挂篮悬臂浇筑施工。 2.1.2 采用规范 （一） 京沪高速铁路设计暂行规定 （铁建设2004157 号） 。 （二） 铁路桥涵设计规范 （TB10002.1 TB10002.5-2005） 。 （三） 铁路工程抗震设计规范 （报批稿） 。 （四） 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 （铁建设2005157 号） 。 2.1.3 适用范围 （一）线路情况：双线正线，直、曲线，最小曲线半径 1600m，线间距 4.65.0m。 （二）环境：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化锈蚀环 境 T1、T2 级。 2.2 桥梁总体位置及结构主要尺寸的拟定 2.2.1 孔跨总体布置 连续梁由若干
26、梁跨（通常为 38 跨）组成一联，每联两端留出伸缩缝并设置伸 缩装置，整座桥梁可由一联或多联组成。每联跨数的增加对结构受力和行车有利， 但会增加桥梁设计和施工的难度，也对伸缩装置提出了更高的要求。本设计采用 3 跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长为 113.5m。根据桥下通航净空要求， 主跨跨径定为 48m。总体布置详见图 2-1。 图 2-1 桥梁立面布置图 (单位：m) 2.2.2 梁高的拟定 对梁高按某一规律变化的连续梁，习惯上称其为变截面连续梁。当桥跨增大时， 在荷载作用下，连续梁桥的中间支点截面处将承受较大的负弯矩。从绝对值来看， 支点负弯矩远大于跨中正弯矩。这样，采用变截面梁
27、（支点处梁高增大，跨中处梁 高减小，其间按曲线或拆线过渡）更能适应结构的内力分布规律。另一方面，大跨 连续梁常采用悬臂法施工，而变截面梁成桥时的恒载受力状态又与其悬臂施工时的 内力状态基本吻合。因此，大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用变截面布置。 变截面梁的梁高变化规律可以是斜（直）线、圆弧线或二次抛物线。因二次抛 物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近，故常用。在边跨端部的梁段， 常采用直线布置。除梁高变化外，对箱形截面，还可将其底板、腹板和顶板做成变 厚度，以适应梁内各截面的不同受力要求。 铁路桥梁宜取较大的比值，支点截面可取 1/161/12,支点截面与跨中截面高 度之比在 1.52
28、.0。 综上因素，本设计中支点处梁高 4.05m，跨中 8.4m 直线段及边跨 12.95m 直线 段梁高为 3.05m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端 0.75m 2.2.3 横截面布置 预应力混凝土连续梁桥可选用的横截面形式较多，一般应依据桥梁的跨度、宽 度、梁高、支承体系、施工方法等确定。 箱形截面（box section）具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁 桥的主要截面形式。箱形截面习惯上用箱数和室数来进行划分。一个“单箱”指的 是由顶板、底板和两侧腹板组成的闭合框架；若在单箱中增设一腹板，就把单箱分 割成两个“单室” 。常见的箱形截面形式有单箱单室、单箱双室
29、和单箱多室。除此之 外，还有双箱单室、双箱双室、多箱单室、多箱多室等形式。每一类截面形式都大 致有其梁高和桥宽的适当取值范围。一般而言，箱数和室数越多，就可适应越宽的 桥面。本设计为双线铁路桥，桥面宽为 13.4m，适用单箱单室的箱形截面。 （1）底板厚度 箱形截面的顶板和底板是结构提供抗弯能力的主要部位。当采用悬臂施工方法 时，梁底板（特别是靠近桥墩处）将承受很大的压应力。为适应受压要求，底板设 计成变厚度。根部厚，通常取墩顶梁高的 1/121/10；跨中薄，其尺寸受跨中布置 的预应力钢筋和普通钢筋的控制，一般在 0.20.3m。 （2）顶板厚度 箱梁顶板由于受车辆荷载的直接作用，其厚度的取
30、值要考虑两个因素：一是要 满足桥面板横向抗弯的要求，二是要满足纵向力筋布置的要求。一般，当两腹板间 距增大时，顶板厚度也要相应增大，一般不小于跨径的 1/30。 （3）腹板厚度 箱梁腹板主要承受结构的弯曲剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力。对大跨 度连续梁，腹板厚度一般在跨中较薄，在支点处较宽（以承受梁部支点处圈套的剪 力） 。除满足抗剪要求外，腹板的最小厚度还应考虑钢束管道布置（包括锚固尺寸） 以及混凝土浇筑的要求。 （4）梗腋，锯齿块 在箱梁腹板与顶、底板结合处需要设置梗腋（或称承托，倒角） 。梗腋布置的方 式不一，视具体情况确定。梗腋的作用在于：提高截面的抗扭和抗弯刚度，减小扭 转剪应力
31、和畸变应力；使力线缓和过渡，减少次应力；提供一定空间来布置预应力 钢筋；减少顶、底板的横向宽度以便适当减薄顶、底板厚度。 为方便纵向预应力张拉锚固，还需要在顶、底板设置用于将预应力钢筋引出梁 体的混凝土锯齿块。锯齿块的设置依预应力钢筋的布置而定。 （5）横隔板 考虑到箱形截面的抗弯和搞扭刚度较大，除在各支点处设置横隔板外，没必要 设置中间横隔板。目前的趋势是少设或不设中间横隔板，以减少其施工的麻烦。 为便于箱内施工和检查工作，需要在横隔板上开孔。因此，多数情况下横隔板 不是一块实心板，而是与箱梁四壁连为一体的横向框架。横隔板的厚度一般按工程 经验取值。 2.2.4 施工方法 本设计采用悬臂浇筑
32、法，指梁部施工从桥中间墩处开始，按对称方式逐步接长， 悬出梁段直至合龙的施工方法。采用挂篮等设备，在桥位处就地浇筑混凝土，待混 凝土达到一定强度后，张拉力筋，前移挂篮，继续下一梁段的施工。采用悬臂施工 法时需对梁体进行分段，每节段的长短与挂篮或吊机的承载能力有关，一般为 25m。 （1）悬臂施工的程序 采用悬臂方法施工预应力混凝土连续梁桥的基本程序有两步：一是形成 T 构 （指墩梁临时固结组成的结构立面形状） ；二是各 T 构及边跨端部梁段之间的合龙。 不过，由于跨数的不同，以及各 T 构及边跨端部梁段之间的合龙次序不同，悬臂施 工的程序也不尽不同。 （2）采用挂篮的悬臂浇筑法 悬臂浇筑法可采
33、用挂篮、桁式吊等设备进行，常用者为挂篮（formwork traveler）.简单地讲，挂篮就是一个可移动的钢支架，它为悬臂浇筑提供了架设模 板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、张拉预应力筋等作业的一个工作平台。挂篮通常由承 重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统、张拉平台等几部分组成。承重梁是挂篮的 主要构件，可采用型钢、实腹钢梁、桁架梁等形式。它承受施工设备和新浇梁段混 凝土的重力并将其传递到已完成的结构上去。挂篮的形式较多，构造各异。对挂篮 的一般要求是：构造简单、使用方便、安全可靠、稳定性好、承载力大、拆移方便 等。挂篮自身所用的材料重量与其所能承受的荷载重量之比，是衡量挂篮设计优劣 的主要技术指标
34、。该比值越低，挂篮的使用效率越高，而施工荷载相对越小，其值 一般不大于 0.5。 2.3 建模 2.3.1 Midas 软件简介 MIDAS/Civil 不仅是通用的结构分析三维软件，而且还可以分析像预应力箱型 桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的结构形式，并且可以正确模拟施工方法做施工阶段 分析、水化热分析，静力弹塑性分析、支座沉降分析、大位移分析，是强有力的土 木工程分析与优化设计系统。 MIDAS 可以根据建立的模型，按用户要求算出并累加所有各施工阶段和运营阶 段恒、活载内力、位移、反力及预应力等内容；并给出对应的内力图、应力图、位 移图、包络图等；对预应力混凝土结构，还给出按规范的截面验算结果
35、；系统自动 计算体系转换及次内力。 软件能考虑的恒载有：自重、中-活载、公路活载、混凝土收缩、徐变、温度变 化、支座位移、预加应力、二期恒载、施工临时荷载及其它外加荷载等；能输出如 下结果：结构简图、各阶段恒载内力图、位移图、内力包络图、预应力损失、预应 力筋用量示意图、箱形截面扭曲弯矩图及各图的相应资料，各阶段内力、预应力、 活载内力、位移及截面验算结果。 系统分为前处理、运行结构分析、后处理、PSC 截面验算与 RC 设计。其中前处 理主要是划分单元、定义截面和材料、建立模型、约束边界、输入荷载；运行分析 模块能得出相应的内力、应力、位移、反力；后处理即查看结果，可自动进行荷载 组合；PS
36、C 设计可对各指定截面进行验算、并作出判断；RC 设计主要是针对普通筋 的设计。 Midas 建模操作步骤简单，其运行分析结果准确，在桥梁设计中，越来越受到 设计者的青睐。 2.3.2 MIDAS 建模原则 在使用 MIDAS/Civil 分析结构前，必须对桥梁结构进行离散化，建立结构计算 图式。结构离散化是结构分析重要的一环，必须遵循一下原则： （1）保证体系的几何不变性。这一点在较复杂的施工体系转换中尤其应注意。 同时也应避免与结构受力不符的多余约束； （2）计算模型应尽量符合结构的构造特点和受力特点，对于零号块的处理、支 座的处理、横隔板的模拟等应慎重考虑； （3）在合理模拟保证精度的前
37、提下，尽量减少节点数目，以缩小计算规模。 因此，一般在一下位置应划分节点： 构件的转折点和截面变化点； 施工 分界点、边界处及支座处； 需验算或求位移的截面处； 当出现位移不连续的 情况时，例如相邻两位置以铰接形式相连（转角不连续)，可在铰接处设计两个节点， 利用主从约束考虑该连接方式。 2.3.3 MIDAS 建模步骤 （1）定义材料和截面 按照材料要求与所拟截面尺寸，在 Midas 中直接定义。 （2）建立结构模型 将设计桥梁划分节点、建立单元后，将已经定义好的材料和截面相应地赋给单 元。 （3）输入 PSC 截面钢筋 在 PSC 设计模块中定义截面钢筋规格及裂缝宽度系数等各项系数。 （4
38、）输入荷载：恒荷载，钢束特性和形状，钢束预应力荷载 按所设计的预应力刚束输入刚束形状，并添加各种荷载。 （5）定义施工阶段 根据各种条件选择施工方法，定义好施工步骤。 （6）输入移动荷载数据 定义车道，定义车辆，移动荷载工况。 （7）运行结构分析 （8）查看分析结果 （9）PSC 设计:PSC 设计参数确定，运行设计，查看设计结果 2.3.4 施工阶段模拟 本设计采用悬臂法施工，悬臂浇注箱梁的节段划分主要受如下主要因素的控制： （1）墩顶梁段（0#块） 长度一般为 5 m10 m，但以具体情况如施工技巧、施工能力而定，此设计 中取 6 m. 施工托架：在混凝土浇筑以前，搭好托架并应对托架进行试
39、压。 （2）由 0#块段两侧对称分段悬臂浇筑部分 根据情况将 0#块两侧的梁进行分块，以便挂篮施工，长度一般为 2.5 m5 m，也有个别跨度大的桥梁的分段为 2.5 m、3.5 m、4.5 m。此设计考虑到混凝土湿 重的影响，划块的长度不超过 4 m。 一般一个梁段的施工周期为 610 d。 根据计算经验，梁段的多少直接影响结构配束计算，在不影响工期的前提下， 适当增加梁段数，十分有利于纵向预应力钢束配置，以避免因梁段不足采用大吨位 预应力钢束引起张拉端局部应力过大。同时也使全桥截面受力状态均衡，边缘应力 储备适当。 （3）边孔在支架上浇筑部分 长度一般为 23 个悬臂浇筑分段长，架设满堂支
40、架施工。 （4）合拢段 长度一般为 2 m3 m，看到 2 m 用得最多。 分边合拢和中合拢，此设计中，边合拢与中合拢长度均为 2 m。 （5）施工顺序 先进行支架架设，依次施工 0#块，双向“T”形对称悬臂施工，然后边合拢， 最后中合拢。在桥面铺装工作也要对称进行。 施工阶段的模拟描述见表 2-1 表 2-1 施工阶段及荷载施加顺序 荷 载 施 工 顺 序 施工 阶段 施 工 内 容 简 介 自 重 混凝土湿重挂 篮纵向预应力钢束 1 边跨 01、中跨 01有1#块混凝土有腹板束 F1、F2，顶板束 T1 2 边跨 02、中跨 02有2#块混凝土有腹板束 F3，顶板束 T2 3 边跨 03、
41、中跨 03有3#块混凝土有腹板束 F4，顶板束 T3 4 边跨 04、中跨 04有4#块混凝土有腹板束 F5，顶板束 T4 5 边跨 05、中跨 05有5#块混凝土有腹板束 F6，顶板束 T5 6 边跨 06、中跨 06有6#块混凝土有腹板束 F7，顶板束 T6 7 拆除挂蓝、合龙边 跨 有边合龙段砼无底板束 B1B4、顶板束 T7 8 中跨合龙有中合龙段砼无底板束 D1D6、顶板束 T8 9 二期恒载施工有无无无 2.3.5 静力荷载模拟 模型中模拟了恒载中的构件及附属设备自重、预加力、混凝土收缩徐变、基础 变位，活载中的竖向静力活载、列车竖向动力，附加力中的风荷载、制动力以及温 度变化的作
42、用。同时也模拟了施工阶段中的挂篮和湿重荷载。各荷载的具体模拟形 式及其所属荷载工况类型 ，见表 2-2 表 2-2 各荷载的模拟方式 荷载名称荷载工况类型模拟形式 挂蓝施工阶段荷载 (CS)节点荷载 湿重施工阶段荷载 (CS)节点荷载 预应力施工阶段荷载 (CS)预应力荷载 二期横载施工阶段荷载 (CS)梁单元均布荷载 整体升温温度荷载 (T)系统温度 整体降温温度荷载 (T)系统温度 正温梯温度梯度 (TPG)梁截面温度 负温梯温度梯度 (TPG)梁截面温度 风荷载风荷载 (W)梁单元集中荷载 制动力汽车制动力 (BRK)梁单元均布荷载 （1）恒载 结构自重：钢筋混凝土的容重取 26.0kN
43、/m3； 附属设备自重(二期恒载)：荷载集度 184kN/m； 预应力：根据施工顺序施加。纵向张拉控制应力 0.680.70fpk，横向张拉控 制应力 0.70fpk，竖向张拉控制应力 0.75fpk。损失系数按设计说明取值。 砼收缩和徐变：执行京沪高速铁路设计暂行规定第 6.4.3 条之 6，根据混 凝土材料的时间依存性质由程序自动计算。相对湿度 60，砼收缩开始时间 3 天。 基础变位：按主墩、边墩不均匀沉降 10mm 计算，取最不利组合。 （2）活载 ZK 活载：纵向计算采用 ZK 标准活载，横向计算采用 ZK 特种，弯矩动力系数 1.xx2，剪力动力系数 1.0060。 人行道荷载：荷
44、载集度 5.0kPa，不与 ZK 活载同时作用，用于箱梁横框的检算。 （3）附加力 温度力：体系均匀升温 25、降温-25，顶底板温差 5。横向温度变化按寒 潮及日照模式分别考虑。 （4）施工荷载 挂篮及附属设备重 750kN，偏心距 e2.0m； 混凝土湿重根据各梁段的体积计算； 架梁车及运梁车荷载根据设计图纸采用。 2.4 桥梁配筋计算 2.4.1 预应力筋束的布置原则 预应力混凝土梁截面的配筋，是根据正常使用与承载能力两种极限状态的组合 结果， 依据截面的受力类型，分别按照相应的钢筋估算公式计算，其计算结果为上、 下缘配筋的最小配筋数，设计者可以根据经验作适当的调整。 设计过程一般包括两
45、次组合。第一次组合是为了估算刚束，此时刚束还未确定， 也无法考虑预加力的作用。由于预加力对徐变有很大的影响，故估算刚束时一般不 考虑收缩徐变的影响。此时用的几何特性都是毛截面几何特性，所以第一次组合的 内力不是桥梁的实际受力状态，仅供估束参考。根据估束结果确定刚束数量和几何 形状后，考虑预加力和收缩徐变的影响重新计算的内力是当前配束下的受力。如各 项验算均通过，那么可作为最终结果。如个别截面不满足，但两次组合结果相差不 大，可适当调整刚束后重新计算；如两次组合结果相差较大，则应将第二次组合内 力作为估束依据重新估束，再重复进行验算，直到各项验算全部通过且两次组合结 果相差不大为止。 在箱形截面
46、内，纵向预应力筋可以布置在顶板截面内承受负弯矩（亦称顶板束） ； 也可以布置在底板内承受正弯矩（亦称底板束） ；在分段施工和分段配筋中，有顶板 束在顶板内平弯后通过腹板下弯锚固的，以承受腹板的主拉应力。在边跨现浇断可 以布置底板束起弯进入腹板锚固在梁端上，以承受梁端腹板截面的主拉应力。纵向 预应力筋要根据弯矩包络图进行，按曲线配筋，预应力束的线形大部分由直线和曲 线（圆曲线或抛物线） 。 由于 MIDAS 软件可以将除钢束次内力外的其它次内力在配筋前算出，因此计算 出的预估值与实际值较为接近，若计算出来有所偏差，只需调整刚束数量，布置形 式直到满足要求即可。连续梁预应力筋束的配置除满足桥规构造
47、要求外，还应 考虑以下原则： （1）纵向预应力筋为结构的主要受力钢筋，为了设计和施工方便，进行对称布 束，锚头布置尽量靠近压应力区。 （2）应选择适当的预应力束筋的形式和锚具型式，对不同跨径的桥梁结构，要 选用预加力大小适当的预应力筋，以达到合理的布置型式。避免造成因预应力束筋 与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。当预应力筋选择过大，每束的预加 力不大，造成大跨结构中布束过多，而构造尺寸限制布置不下时，则要求增大截面。 反之，在跨径不大的结构中，如选择预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过 于集中而不利。 （3）预应力束筋的布置要考虑施工的方便，也不能像普通钢筋混凝土结构中任 意切断钢筋那样去切断预应力束筋，而导致在结构中布置过