預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計

1、.立交橋.設(shè)計摘 要連續(xù)梁橋是工程上廣泛使用的一種橋型,它不但具有可靠的強度,剛度及抗裂性,而且具有行車舒適平穩(wěn),養(yǎng)護工作量小,設(shè)計及施工經(jīng)驗成熟的特點。設(shè)計一座梁橋必須從橋跨布設(shè),尺寸擬定,鋼束布置以及施工方法等方面綜合考慮,還要充分考慮設(shè)計參數(shù)和環(huán)境影響。本設(shè)計是一聯(lián)五跨連續(xù)梁橋，截面形式為單箱雙室，縱向變截面；施工方式是滿堂支架整體現(xiàn)澆。該設(shè)計首先進行恒載、活載及次內(nèi)力的計算,在此基礎(chǔ)上進行荷載組合,繪制彎矩和剪力包絡(luò)圖；其次,根據(jù)短期效應(yīng)組合配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，并進行預(yù)應(yīng)力損失的計算；最后，對該連續(xù)梁橋進行驗算，是否滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：設(shè)計 連續(xù)梁橋 滿堂支架 預(yù)應(yīng)力Design for

2、 BridgeAbstractThe continuous beam bridge is a kind of bridge type used widely on the project. It not only has a reliable strength, stiffness and cracking, but also has a smooth journey comfortable, conservation work on the design and construction experience of the characteristics of maturity. Desig

3、n a bridge must be laid across from the bridge-laying, the size of the development, steel beam layout and construction methods, but also give full consideration to the design parameters and environmental impact. This is a design for a five-span continuous bridge, whose cross-section is two-compartme

4、nt, and changing on the road direction, constructed by pouring on-site on full framing. The first design includes constant load, the live load and the calculation of the internal forces. On the basis of a load combination, we can draw moment and shear envelope map. Next, according to the short-term

5、effect combination disposition prestressed reinforcement, and carries on the loss of prestress the computation. Finally, carries on the checking calculation to this continuous bridge, whether to satisfy the design requirements.Key Words: design; continuous bridge; full framing; prestress目 錄摘要IAbstra

6、ctII第一章 方案設(shè)計11.1 跨徑布置11.2 順橋向設(shè)計11.3 橫橋向設(shè)計2第二章 恒載計算62.1節(jié)段劃分及截面幾何要素計算62.2 一期恒載計算92.3 二期恒載計算102.4 總恒載效應(yīng)11第三章 活載計算143.1 汽車荷載143.2 最大、最小彎矩及其對應(yīng)的剪力計算153.3 最大、最小剪力及其對應(yīng)的彎矩計算19第四章 次內(nèi)力計算254.1 溫度次內(nèi)力計算254.2 支座沉降次內(nèi)力計算36第五章 內(nèi)力組合及內(nèi)力包絡(luò)圖425.1 短期效應(yīng)組合425.2 長期效應(yīng)組合435.3 基本組合445.4 包絡(luò)圖45第六章 預(yù)應(yīng)力筋的計算與布置466.1 原理與方法 466.2 預(yù)應(yīng)力筋

7、的配置486.3 鋼束布置49第七章 凈截面及換算截面幾何特性計算567.1 概述567.2 凈截面幾何特性計算567.3 換算截面幾何特性計算58第八章 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計算608.1 控制應(yīng)力計有關(guān)參數(shù)608.2 摩擦損失608.3 錨具回縮損失628.4 彈性壓縮損失658.5 應(yīng)力松弛損失688.6 收縮徐變損失708.7 預(yù)應(yīng)力損失組合及有效預(yù)應(yīng)力計算73第九章 承載能力極限狀態(tài)驗算769.1 正截面承載能力驗算769.2 斜截面承載能力驗算77第十章 正常使用極限狀態(tài)驗算8010.1 抗裂驗算80第十一章 持久狀況和短暫狀況應(yīng)力驗算8211.1持久狀況截面混凝土法向應(yīng)力驗算8

8、211.2短暫狀況截面混凝土法向應(yīng)力驗算83第十二章 墩及樁基礎(chǔ)設(shè)計與計算8512.1 支座8512.2 墩身設(shè)計與驗算8612.3 樁基礎(chǔ)設(shè)計87參考文獻90致謝91第一章 方案設(shè)計1.1跨徑布置1.1.1標(biāo)準(zhǔn)跨徑.的設(shè)計起訖樁號為：k784+274.323k784+424.323，實際橋長172m。按照設(shè)計任務(wù)書中的要求，本聯(lián)設(shè)計要求采用變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)形式，布置時，通過計算調(diào)整，最終確定本聯(lián)的跨徑布置如下：26m+40m×3+26 m =172m標(biāo)準(zhǔn)跨徑(相鄰墩身軸線距離)布置圖示如圖1-1。235640.0040.0040.00261426圖1-1 標(biāo)準(zhǔn)跨徑布置(單位：m)

9、由上圖可知本聯(lián)為五跨連續(xù)梁，由參考文獻1第二章第一節(jié)(P69)可知，五跨連續(xù)梁合理的跨徑布置為：邊跨與中跨之比為0.65:10.7:1，且對稱布置。該橋中選擇的邊跨與中跨之比為0.65:1。1.1.2計算跨徑上面的跨徑布置為標(biāo)準(zhǔn)跨徑，計算跨徑還要考慮到兩邊跨伸縮縫及支座尺寸的折減。為了減小伸縮縫的寬度，把固定支座放在4#墩上，讓梁體向兩邊伸縮。由設(shè)計任務(wù)書可知本橋的設(shè)計年平均溫差為±20，混凝土材料的溫度膨脹系數(shù)為1.0×10-5/，則可計算得左右兩邊的伸縮縫寬度至少分別為：4cm，4cm；再考慮到支座尺寸的影響，計算跨徑布置如下圖1-2：0.56m+25.4m+40m&#

10、215;3+25.4m+0.56m235640.0040.0040.0025.401425.400.560.56圖1-2 計算跨徑布置(單位：m)由上圖可知連續(xù)梁兩端分別有0.56m和0.56m的懸臂段，但由于其長度很小，并且位于支座頂部，對內(nèi)力影響很小，故在內(nèi)力計算中忽略不計。故計算跨徑為：25.4m+40m×3+25.4m 1.2順橋向設(shè)計1.2.1縱坡設(shè)計為了滿足橋梁縱向排水的需要，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，本設(shè)計橋梁縱坡取為1.5%。但由于縱坡坡度很小，對橋梁跨徑和梁高基本沒有影響，故在具體計算中，計算模型按平坡設(shè)計。1.2.2 梁高設(shè)計2#、3#、4#、5# (墩位編號，見圖1-

11、1)支座處梁高：根據(jù)參考文獻1第二章第一節(jié)(P69)，梁高為1/16-1/20L，取L/16，即2.5m。1#、2#支座處梁高：端部剪力效應(yīng)很大，單靠增加腹板厚度來抵抗剪力，腹板會變得很厚，所以一方面增加腹板厚度，另一方面增大梁高。同時考慮到前后聯(lián)梁高的銜接，梁高定為1.5m?？缰辛焊撸焊鶕?jù)文獻1第二章第一節(jié)(P73)，梁高按經(jīng)驗為(1/301/50)L，取L/40，即1m。1.2.3 梁底曲線設(shè)計梁底曲線采用二次拋物線，本聯(lián)中共有3種拋物線L1左半跨、L5右半跨(以跨中梁底為原點)： y1=-0.00310x2 (1-1) L2、L3、L4、：y2=-0.00375x2 (1-2) L1右半

12、跨、L5左半跨：y3=-0.00930x2 (1-3)上面拋物線的計算考慮了支座處水平段長度(由于安放支座的需要，支座頂部的梁體 結(jié)構(gòu)底面要有一定的水平寬度，這一寬度一般要大于支座頂板順橋向長度)的影響。1#、6#處分別設(shè)置0.56m和0.56m的水平段；其它支座處分別設(shè)置1.20m的水平段。但在計算中忽略邊支座計算中心以外的直梁段，即兩邊分別減去了0.56m(左)和0.56m(右)，按計算跨徑25.4m+40m×3+25.4m建模計算。1.2.4 橫隔板設(shè)計由參考文獻1第二章第一節(jié)(P94)，在每跨的L/4、L/2、3L/4各設(shè)置20cm厚的橫隔板，支座處的橫隔板厚度與水平段長度相

13、等，在隔板中要設(shè)置人孔，以方便維修。具體構(gòu)造見圖1-4圖1-6。1.3橫橋向設(shè)計1.3.1橋面設(shè)計橋面凈寬為14.722 m×2，根據(jù)參考文獻4P89，采用分離式雙箱截面，對稱布置，本設(shè)計只取單側(cè)進行設(shè)計，單箱設(shè)計寬度為14.722m。參照新長鐵路橋設(shè)計實例，中間設(shè)置1m寬的中央分隔帶，兩側(cè)分別設(shè)置0.5m寬的防撞護欄。具體的橋面設(shè)計如圖1-3：圖1-3橋面布置圖(單位：cm)按照設(shè)計任務(wù)書的要求，橋面鋪裝采用三層設(shè)計：上層是10cm的瀝青混凝土鋪裝層，中間層為防水層(厚度忽略不計)，下層是6cm的混凝土找平層。1.3.2 橫斷面構(gòu)造根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，橋面橫坡為1%，本設(shè)計中橫坡

14、是由腹板高度變化形成的。采用這種由頂板傾斜產(chǎn)生橫坡的方法，要比頂板水平而利用橋面鋪裝產(chǎn)生橫坡的方法要好，前者橋面鋪裝等厚，橋面各處力學(xué)性質(zhì)一樣，汽車行駛安全舒適。由上圖可知，橋面板寬度為14.722m，根據(jù)參考文獻1(P83)，選用單箱雙室截面。為了避免使用橫向預(yù)應(yīng)力筋，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，懸臂取為2m。為了減小墩身尺寸，兩側(cè)采用斜腹板形式，腹板外側(cè)面位置不變，2#、3#、4#底板寬9.266m，其它位置處的底板寬度可由梁高變化而定，公式如下：Lx=9.266+(2.5Hx)×0.728/2×2 (1-4)式中 Lx待求的底板寬度；Hx與Lx相應(yīng)的截面高度。圖1-4 2#、3#、

15、4#、5#頂截面(單位：mm)圖1-5 1#、6#墩頂截面(單位：mm)圖1-6 跨中截面(單位：mm)具體截面構(gòu)造設(shè)計如圖1-4圖1-6。由上圖可知相鄰兩腹板間距在5m左右，同時考慮到頂板布置預(yù)應(yīng)力鋼筋的需要，由參考文獻1表4-2-6可知橋面板厚度統(tǒng)一取0.25m；跨中底板厚度0.25m；支座處梁截面圖1-7 L1底板(腹板)變化(單位：mm)圖1-8 L2、L3、L4跨底板(腹板)變化(單位：mm)圖1-9 L5跨底板(腹板)變化(單位：mm)腹板和底板為了滿足承壓和構(gòu)造需要分別加厚，中間厚度線形變化變化，具體如圖1-7圖1-9。人孔構(gòu)造隨梁高而變，最大的150cm×100 cm

16、，最小的150cm×40 cm。為減小應(yīng)力集中腹板和底板相接處設(shè)置45cm×15cm的梗腋，腹板和頂板相接的內(nèi)部設(shè)置15cm×15cm40cm×10cm的梗腋。懸臂板從內(nèi)側(cè)根部向外側(cè)端部漸變，根部為50cm厚，端部20cm厚，這種截面變化形式基本符合內(nèi)力分布形式，充分有效的利用了材料。第二章 恒載計算2.1節(jié)段劃分及截面幾何要素計算2.1.1節(jié)段劃分原則為了計算比較準(zhǔn)確，建立的計算模型就要更接近設(shè)計實體，本設(shè)計采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器建模。由于本聯(lián)連續(xù)梁橋是變截面結(jié)構(gòu)，在建模分段時就不能采用等分的方法。本設(shè)計依照支點處劃分的比較密集、其它地方相對支座處劃分稀疏

17、的原則進行節(jié)段劃分，同時考慮到求解計算截面內(nèi)力效應(yīng)的方便，在計算截面處要分開。2.1.2節(jié)段劃分原則上節(jié)段劃分越細(xì)計算準(zhǔn)確，但考慮到建模的復(fù)雜性和計算軟件的計算能力，本聯(lián)五跨共分62個單元，具體分段如圖2-1。L1L2L3L4L5圖2-1節(jié)段劃分圖2.1.3截面及單元幾何性質(zhì)由圖2-1可知，在節(jié)段劃分中共有17種不同類型的截面，分別為1-117-17。由于桿件是變截面的，在建模時取桿件兩端的截面性質(zhì)的平均值作為本桿件單元的性質(zhì)，以等截面桿件建模，由圖2-1可知共有17種桿件類型。截面特性計算采用Excel表格進行計算，由于本設(shè)計中橋面板有1%的小坡度，利用Excel編制計算表格時，近似認(rèn)為橋面

18、板水平。計算表格如表2-1。表2-1 截面性質(zhì)計算表數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)L1(m)橋面板寬14.722L10(m)斜腹板V1.0L2(m)截面高度1.5L11(m)左梗腋H0L3(m)底板寬度9.994L12(m)左梗腋V0L4(m)懸端厚度0.20L13(m)右下梗腋H0.45L5(m)頂板厚度0.25L14(m)右下梗腋V0.15L6(m)中腹板厚0.5L15(m)中上梗腋H0.2L7(m)底板厚度0.4L16(m)中上梗腋V0.15L8(m)斜腹板厚0.45L17(m)右頂梗腋H0.4L9(m)斜腹板H0.364L18(m)右頂梗腋V0.1結(jié)果截面積(m2)慣性矩(m4)yx(m)ys(m)9.1

19、8832.83160.76820.7318注：表中的L1L18為截面的構(gòu)造尺寸，具體如圖2-2。圖2-2 截面構(gòu)造圖示在表2-1中輸入各截面的構(gòu)造尺寸即可求計算得各截面的性質(zhì)，如表2-2所示。表2-2 截面性質(zhì)匯總表截面號高(m)頂板寬(m)頂板厚(m)底板寬(m)底板厚(m)斜腹板厚(m)中腹板厚(m)yx(m)ys(m)A(m2)I(m4)0-01.514.7220.259.9940.400.450.51-11.514.7220.259.9940.38820.450.52-21.2914.7220.2510.15020.340960.430.483-31.0614.7220.2510.31

20、440.27240.410.464-40.9414.7220.2510.40230.250.400.455-51.0114.7220.2510.350.250.400.456-61.2314.7220.2510.18840.250.400.457-71.7014.7220.259.84820.250.400.458-82.1914.7220.259.49080.35040.460.519-92.4714.7220.259.28440.44480.520.5710-102.514.7220.259.2660.500.550.6011-112.4814.7220.259.27720.4650.53

21、0.5812-122.3114.7220.259.40740.4050.490.5413-131.9714.7220.259.65180.280.420.4714-141.5814.7220.259.93320.250.400.4515-151.2814.7220.2510.15560.250.400.4516-161.0914.7220.2510.28960.250.400.4517-17114.7220.2510.3580.250.400.45桿件性質(zhì)取兩端截面性質(zhì)的平均值，結(jié)果見表2-3。表2-3 桿件性質(zhì)表桿件高(m)頂板寬(m)頂板厚(m)底板寬(m)底板厚(m)斜腹板厚(m)中腹板

22、厚(m)yx(m)ys(m)A(m2)I(m4)11.514.7220.259.9940.390.450.521.4014.7220.2510.0720.360.440.4931.1814.7220.2510.2320.310.420.474114.7220.2510.35830.260.410.4650.9814.7220.2510.37610.250.40.4561.1214.7220.2510.2690.250.40.4571.4714.7220.2510.0180.250.40.4581.9514.7220.259.6690.300.430.4892.3314.7220.259.387

23、0.400.490.54102.4914.7220.259.2750.470.540.59112.4914.7220.259.2710.480.540.59122.4014.7220.259.3420.440.510.56132.1414.7220.259.5290.340.460.51141.7814.7220.259.7920.270.410.46151.4314.7220.2510.0440.250.40.45161.1914.7220.2510.2220.250.40.45171.0514.7220.2510.3230.250.40.452.2一期恒載計算2.2.1恒載極度及剛度計算由

24、于實際的桿件是變截面的，所以在建模時，桿件恒載取用線性荷載較符合實際。每個桿件要確定兩端截面的荷載極度，公式為：q=Ac (2-1)其中c=25kN·m2；表2-4 恒載極度及剛度計算表桿件類型12345q(kN/m)229.7226.8226.8209.209.4186.5186.5177.8177.8179EI(kN·m100264.42583004.32552208.07532947.5530418.175桿件類型678910q(kN/m)44366.12588389.675183875.8298759.125360845.075EI(kN·m1799185

25、.71185.71198.2198.18239.72239.72274.83274.83291桿件類型1112131415q(kN/m)291.03280.79280.79258.4258.4213.78213.78195.07195.07186.9EI(kN·m364570.8324077.725234127.825140546.27581465.4桿件類型1617q(kN/m)186.91182182179.5EI(kN·m50715.373279.1剛度計算公式為EI，彈性模量E為3.55×104MPa2.2.2橫隔板計算支座處橫隔板在上面求梁體荷載極度時已

26、經(jīng)考慮在內(nèi)了，現(xiàn)在只要計算每跨L/4、L/2、3L/4處的橫隔板，計算中當(dāng)作集中力加在梁上，計算結(jié)果如下表表2-5 橫隔板自重計算截 面L/4L/23L/4第一跨面積(m2)3.303593.201446.1862厚度(m)0.20.20.2自重(kN)16.517916.007230.931第二跨面積(m2)9.43913.201449.4391厚度(m)0.20.20.2自重(kN)47.195516.007247.195第三跨面積(m2)9.43913.201449.4391厚度(m)0.20.20.2自重(kN)47.195516.007247.195第四跨面積(m2)9.43913.

27、201449.4391厚度(m)0.20.20.2自重(kN)47.195516.007247.195第五跨面積(m2)7.196813.201444.4618厚度(m)0.20.20.2自重(kN)35.984116.007222.309由于橫隔板形狀復(fù)雜，手算較繁，采用CAD畫圖做面域，查得上表中的面積值。2.2.3建模計算計算工具是結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，計算程序略，計算得一期恒載效應(yīng)，匯總結(jié)果見表2-6。表2-6 一期恒載效應(yīng)計算結(jié)果表截面0L/4L/23L/4L第一跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第二跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第三跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第四跨彎矩(KN.m)剪力(K

28、N)第五跨彎矩(KN.m)剪力(KN)2.3二期恒載計算2.3.1二期恒載極度q的計算二期恒載主要是橋面鋪裝、中央分隔帶和防撞護欄,如圖2-3。圖2-3 鋪裝、中央分隔帶及護欄構(gòu)造(單位：cm)橋面鋪裝：q1=14.722×0.06×25+13.279×0.1×23=52.624(kN/m)分隔帶及護欄通過CAD計算面積求得：q2=0.659×25=16.48(kN/m)q=q1+q2=69.1047(kN/m)考慮到防水層及其它附屬設(shè)施最后取二期恒載極度q=73kN/m2.3.2 建模計算利用上面建好的計算模型，在上面滿布均布荷載q=73kN

29、/m，計算可得二期恒載的內(nèi)力效應(yīng)，匯總結(jié)果見表2-7。2.4總恒載效應(yīng)2.4.1總恒載效應(yīng)計算在計算模型上布置所有的恒載，計算可得總的恒載效應(yīng)，內(nèi)力圖如圖2-4和圖2-5。圖2-4 總恒載彎矩圖圖2-5 總恒載剪力圖表2-7 二期恒載內(nèi)力匯總表截面0L/4L/23L/4L第一跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第二跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第三跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第四跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第五跨彎矩(KN.m)剪力(KN)表2-8總恒載內(nèi)力匯總表截面0L/4L/23L/4L第一跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第二跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第三跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第四

30、跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第五跨彎矩(KN.m)剪力(KN)2.4.2彎矩折減參見參考文獻24.2.4，考慮到支座對根部負(fù)彎矩的影響，對中間支座負(fù)彎矩進行折減，折減圖示如圖2-6。圖2-6 中間支座負(fù)彎矩折減圖計算公式為：Me=M-M' (2-2)M'=qa2/8 (2-3)式中 Me折減后的支點負(fù)彎矩；M按理論方法計算的支點負(fù)彎矩；M'折減彎矩；q梁的支點反力R在支點兩側(cè)向上按45度分布于梁截面重心軸的荷載強度，q=R/a；a支點反力在支座兩側(cè)向上按45度擴散交于重心軸的長度。按上述折減方法對中間支座處負(fù)彎矩進行折減計算，可得到表2-9。表2-9 折減后的總恒載效

31、應(yīng)截面0L/4L/23L/4L第一跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第二跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第三跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第四跨彎矩(KN.m)剪力(KN)第五跨彎矩(KN.m)剪力(KN)注：表中用黑體字標(biāo)示的為折減后彎矩值。第三章 活載計算3.1汽車荷載3.1.1計算荷載由任務(wù)書可知，本設(shè)計采用的計算荷載為公路I級，無人行道，不用考慮人群荷載。公路I級汽車荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qK=10.5kN/m，由于本設(shè)計中的橋梁跨徑分別為25.4m和40m，故集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值PK1=262kN, PK2=320kN,計算剪力效應(yīng)時集中荷載乘以1.2的系數(shù)。3.1.2 沖擊系數(shù)根據(jù)參考文獻34

32、.3.2中的規(guī)定，沖擊系數(shù)按下式計算：當(dāng)f¢<1.5Hz時， =0.05當(dāng)1.5Hz£f£14Hz時， =0.1767lnf-0.0157 (3-1)當(dāng)f>14Hz時， =0.45式中 f結(jié)構(gòu)基頻(Hz)。計算連續(xù)梁橋的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時采用的基頻為f1，算式如下： (3-2)計算連續(xù)梁橋的沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)采用的基頻為f2，算式如下： (3-3)式中 l結(jié)構(gòu)的計算跨徑(m)；E結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N/m2)；Ic結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩(m4)；mc結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量(kg/m)；計算結(jié)果如下：相應(yīng)的沖擊系數(shù)=0.1767ln

33、f0.0157=0.07915相應(yīng)的沖擊系數(shù)=0.1767lnf0.0157=0.17673.1.3 車道折減系數(shù)由于本設(shè)計為雙向六車道，單向為三車道，在計算時要對計算荷載進行折減，根據(jù)參考文獻3表4.3.1-4，三車道的橫向折減系數(shù)為0.78，但折減后的荷載效應(yīng)不得小于兩設(shè)計車道的荷載效應(yīng)。在計算最大、最小彎矩和最大、最小剪力時不考慮荷載橫向分布的影響，故荷載效應(yīng)和外加荷載成正比，三車道折減0.78后的荷載為：qK=10.5×3×0.78=24.57kN/m，PK1=262×3×0.78=613.08kN(計算彎矩)，PK1=262×3

34、15;0.78×1.2=735.696kN(計算剪力)；PK2=320×3×0.78=748.8kN(計算彎矩)，PK2=320×3×0.78×1.2=898.56kN(計算剪力)；兩車道的計算荷載為：qK=10.5×2=21kN/m，PK1=262×2=524kN(計算彎矩)，PK1=262×2×1.2=628.8kN(計算剪力)；PK2=320×2=640kN(計算彎矩)，PK2=320×2×1.2=768kN(計算剪力)。顯然前者大于后者，故下面的計算采用三車

35、道折減荷載進行計算。3.2最大、最小彎矩及其對應(yīng)的剪力計算3.2.1彎矩影響線由于本橋跨數(shù)多，計算截面較多，要畫的影響線也很多，本設(shè)計利用力學(xué)求解器計算影響線，計算程序略。下面只給出部分典型影響線圖示，如圖3-1。L1支點處剪力影響線3L1/4彎矩影響線L1彎矩影響線L2/2彎矩影響線3L2/4彎矩影響線L2彎矩影響線L3/4彎矩影響線L3/2彎矩影響線L3彎矩影響線L4/2彎矩影響線3L4/4彎矩影響線L5/4彎矩影響線3L5/4彎矩影響線圖3-1計算截面部分彎矩影響線3.2.2內(nèi)力計算根據(jù)上面求得的彎矩影響線在影響線為正值處滿布均布荷載24.57kN/m，在正的最大值處加集中荷載842.4

36、kN，計算出的該截面的彎矩為其最大彎矩；反之可以求得該截面的最小彎矩，具體計算結(jié)果(計算結(jié)果考慮沖擊影響正彎矩放大1.0792倍，負(fù)彎矩放大1.1767)如表3-1。根據(jù)2.4，考慮中間支座對負(fù)彎矩的影響，結(jié)果如表3-2所示。3.3最大、最小剪力及其對應(yīng)的彎矩3.3.1剪力影響線與3.2同理，利用計算程序計算各控制截面的剪力影響線，由于計算截面較多，下面只給出部分典型的影響線圖示如圖3-2。表3-1 控制截面最大、最小彎矩及其對應(yīng)的剪力截面0L/4L/23L/4L第一跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第二跨Mmax(kN·m)對

37、應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第三跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第四跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第五跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)表3-2 考慮中間支座負(fù)彎矩折減后的內(nèi)力效應(yīng)截面0L/4L/23L/4L第一跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第二跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第

38、三跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第四跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)第五跨Mmax(kN·m)對應(yīng)V(kN)Mmin(kN·m)對應(yīng)V(kN)注：表中黑體字標(biāo)示的為折減后的彎矩。L1邊支點隔板邊緣剪力影響線L1/2剪力影響線L1右支點隔板邊緣剪力影響線L2/2剪力影響線L2右支點隔板邊緣剪力影響線L3左支點隔板邊緣剪力影響線3L3/4剪力影響線L3右支點隔板邊緣剪力影響線L4左支點隔板邊緣剪力影響線L4/4剪力影響線3L4/4剪力影響線L5左支點隔板邊緣剪力

39、影響線L5/2剪力影響線L5右支點各板邊緣剪力影響線圖3-2 計算截面部分剪力影響線3.3.2內(nèi)力計算根據(jù)上面求得的剪力影響線，在影響線正值處滿布均布荷載24.57kN/m，在正影響線最大值處布置集中力1011kN，計算出該截面的最大剪力；反之，可求的該截面的最小剪力，詳細(xì)計算結(jié)果(剪力效應(yīng)考慮沖擊影響，放大1.07912倍)如表3-3。表3-3 活載剪力效應(yīng)截面左隔板邊L/4L/23L/4右隔板邊第一跨Qmax相應(yīng)MQmin相應(yīng)M第二跨Qmax相應(yīng)MQmin相應(yīng)M第三跨Qmax相應(yīng)MQmin相應(yīng)M第四跨Qmax相應(yīng)MQmin相應(yīng)M第五跨Qmax相應(yīng)MQmin相應(yīng)M注：上表中的隔板邊是指每跨兩

40、端支座處的隔板邊緣。第四章 次內(nèi)力計算4.1溫度次內(nèi)力計算4.1.1溫度計算模式計算溫度效應(yīng)時，結(jié)構(gòu)材料的溫度線膨脹系數(shù)為1.0×10-5/。按照任務(wù)書的要求，體系升溫20，體系降溫-20，主梁上下緣溫差按BS5400取值，本橋計算溫度次內(nèi)力的溫度梯度如圖4-1所示。h1=0.15m T1=13.5 h1=0.25m T1=-8.4h2=0.25m T2=3.0 h2=0.2m T2=-0.53h3=0.18m T3=2.5 h3=0.2m T3=-1.0 h4=0.25m T4=-6.5圖4-1 計算溫度梯度4.1.2計算原理本設(shè)計計算溫度次內(nèi)力采用的是力法原理，為了簡化計算而采用

41、了單元等曲率的假設(shè)，即劃分的每個小單元的自由溫度變形都可以看作一個圓弧。本橋在前面已經(jīng)對結(jié)構(gòu)體系進行了節(jié)段劃分，在此基礎(chǔ)上進行溫度次內(nèi)力計算(計算只考慮溫度自身的影響，不考慮自重)。計算方法有二：第一種方法是先求出兩端簡支時(去掉中間四個支座)梁體在溫度作用下，自由變形時中間支座的豎向位移，然后把這種位移在原來的計算模型中強加給中間支座而算得溫度次內(nèi)力；第二種方法是把連續(xù)梁化成簡支梁，利用位移協(xié)調(diào)條件建立平衡方程，直接求出了溫度作用下的中間支座處的彎矩效應(yīng)，進而求得剪力效應(yīng)。鑒于前一種方法的簡便易行，可以利用計算機計算，下面以第一種方法進行計算。4.1.3升溫計算計算參見參考文獻2附錄B關(guān)于溫

42、差作用效應(yīng)的計算公式。圖4-2 溫差計算如上圖所示，某桿件截面上的溫度梯度分布已知，則根據(jù)結(jié)構(gòu)變形的平行截面假設(shè)，其截面的變形曲率為： (4-1) (4-2)則單元兩端相對轉(zhuǎn)角為： (4-3)式中 i第i個單元的自由變形曲率；Ii第i個單元截面的慣性矩；ty單元面積Ay內(nèi)溫度梯度平均值，均以正值代入；c混凝土溫度線膨脹系數(shù)，采用1.0×10-5/；Ec結(jié)構(gòu)材料彈性模量；ey計算應(yīng)力點至截面重心軸的距離；li第i個單元的長度。利用上述計算公式編制Excel表格計算所有桿件單元的相對轉(zhuǎn)角結(jié)果見表4-1。在兩端簡支狀態(tài)下，構(gòu)件升溫自由變形簡圖如下：圖4-3 自由變形表4-1 桿件轉(zhuǎn)角計算(升溫)桿件ys(m)yx(m)腹板總厚(m)底板寬(m)I(m4)升溫函數(shù)曲率桿件長度(m)轉(zhuǎn)角 (rad)y