連續(xù)剛構(gòu)橋畢業(yè)設(shè)計

1、目錄1方案擬定及比選11.1 工程建設(shè)背景介紹11.2 工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)11.3 設(shè)計方案介紹11.3.1 設(shè)計方案一一一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋11.3.2 設(shè)計方案二一一獨塔斜拉橋21.4 比選結(jié)果22橋梁結(jié)構(gòu)主要尺寸擬定34.1 主跨跨徑及截面尺寸的擬定34.1.1 主跨跨徑擬定34.1.2 順橋向梁的尺寸擬定34.1.3 橫橋向的尺寸擬定34.2 材料規(guī)格43模型建立51 結(jié)構(gòu)單元劃分51.1 劃分原則51.1 劃分結(jié)果51 施工過程模擬51 毛截面幾何特性計算94全橋內(nèi)力計算123 計算參數(shù)123 內(nèi)力計算123.4 自重作用下的內(nèi)力計算123.4 二期恒載作用下的內(nèi)力計算143.4

2、墩臺不均勻沉降引起的次內(nèi)力計算153.4 溫度對結(jié)構(gòu)的影響163.4 混凝土徐變、收縮對結(jié)構(gòu)的影響213.4 活載內(nèi)力計算233 作用效應(yīng)組合293.5 作用293.5 組合原理及規(guī)律293 施工階段分析335預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計及截面特性計算361 按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量361 預(yù)應(yīng)力筋估算結(jié)果371 換算截面幾何特性值計算396預(yù)應(yīng)力損失計算42預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間摩擦引起的應(yīng)力損失5i42.錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失01244.混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時，預(yù)應(yīng)力筋和臺座之間溫差引起的應(yīng)力損失卬345.混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失仃1445由鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失的終

3、極值。546由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失"1647有效預(yù)應(yīng)力計算487截面當(dāng)算49承載能力極限狀態(tài)驗算49使用階段正截面抗彎驗算49使用階段斜截面抗剪驗算55正常使用極限狀態(tài)驗算60使用階段正截面壓應(yīng)力驗算：60施工階段正截面法向應(yīng)力驗算61使用階段正截面抗裂驗算62使用階段斜截面抗裂驗算62變形驗算62參考文獻(xiàn)64致謝65附表66附件85開題報告85外文文獻(xiàn)原文及譯文851方案擬定及比選工程建設(shè)背景介紹徐家信江特大橋是江西景德鎮(zhèn)至鷹潭高速公路D3標(biāo)段中一座重要的控制過程，大橋全長1385米,全橋由主橋、副孔及引橋三部分組成，由北至南橋面縱坡分別為1.696%至2.207%,設(shè)

4、計為雙幅單向行駛。工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路等級：高速公路；設(shè)計為載：公路-I級；設(shè)計車速：100km/h；設(shè)計車道：每幅單向兩車道；橋面寬：橫橋向分為左右兩幅完全獨立且對稱的橋，每幅橋面凈寬10.75m;設(shè)計方案介紹設(shè)計方案一一一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是連續(xù)梁橋與T形剛構(gòu)橋的組合體系，也稱墩梁固結(jié)的連續(xù)梁橋。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的受力特點主要為：梁體連續(xù)，墩、梁、基礎(chǔ)三者固結(jié)為一個整體共同受力。在恒載作用下，連續(xù)剛構(gòu)橋與連續(xù)梁橋的跨中彎矩和豎向位移基本一致；其次，由于墩梁周結(jié)共同參與工作，連續(xù)剛構(gòu)橋由活載引起的跨中正彎矩較連續(xù)梁要小，因而可以降低跨中區(qū)域的梁高，并使恒載內(nèi)力進(jìn)

5、一步降低。因此，連續(xù)剛構(gòu)橋的主跨徑可以比連續(xù)梁橋設(shè)計大一些。它常用于大跨、高墩的結(jié)構(gòu)中，橋墩縱向剛度較小，在豎向荷載作用下，基本上屬于一種無推力的結(jié)構(gòu)。(1)孔徑布置：60+90+90+60m,全長300m。(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)造：設(shè)計橫斷面為雙幅單箱單室截面，橫截面布置如圖2-1和圖2-2所示。梁高從根部截面的5.0m變化至跨中截面的2.3m,箱梁頂板寬取11.75m,底板寬6.75m,頂板厚0.30m,腹板厚：0.55m；底板厚度由根部截面的0.52m變化至跨中截面的0.30m.,箱梁懸臂部分長2.5m,箱梁頂板翼緣端部厚度為0.28m。翼緣根部厚度為0.58m。腹板與頂板相接處做成120cmx4

6、0cm承托，腹板與底板相接處則做成40cm父40cm承托，以利脫模并減弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。橋墩采用薄壁雙墩結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁；橋臺采用U型橋臺。詳細(xì)布置見附圖。(3)施工方案：對稱懸臂掛籃澆筑法。設(shè)計方案二一一獨塔斜拉橋斜拉橋的基本受力特點是：受拉的斜索將主梁多點吊起，并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱，再通過塔柱基礎(chǔ)傳至地基。因而主梁在斜拉索的各點支承作用下，像多跨彈性支承的連續(xù)梁一樣，使彎矩值得以大大地降低，這不但可以使主梁尺寸大大地減小，而且由于結(jié)構(gòu)自重顯著減輕，既節(jié)省了結(jié)構(gòu)材料，又能大幅度地增大橋梁的跨越能力。止匕外，斜拉索軸力產(chǎn)生的水平分力對主梁施加了預(yù)壓力，從而可以增強(qiáng)

7、主梁的抗裂性能，節(jié)約主梁中預(yù)應(yīng)力鋼材的用量。(1)孔徑布置：140+160m,全長300m。(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)造：設(shè)計橫斷面為雙幅單箱單室截面，和方案一的截面相同。1.4比選結(jié)果斜拉橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工費用較高，不適合本設(shè)計。連續(xù)剛構(gòu)橋，它具有連續(xù)梁橋行車平順，抗震性能好等優(yōu)點，同時還具有不需設(shè)置大噸位支座、對地基要求低等優(yōu)點，所以該地段設(shè)計一座連續(xù)剛構(gòu)橋更為合理。綜上所述，選用方案一更加合理，即預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋為推薦方案。2橋梁結(jié)構(gòu)主要尺寸擬定主跨跨徑及截面尺寸的擬定主跨跨徑擬定主跨徑定為90m,邊跨跨徑根據(jù)國內(nèi)外已有經(jīng)驗，為主跨的0.50.8倍，采用0.667倍的中跨徑，即60m,則全聯(lián)跨徑為

8、：60+90+90+60=380(m)2.1.2順橋向梁的尺寸擬定(1)支點處梁高：根據(jù)文獻(xiàn)1P67表2-16,梁高為1/161/20L,取L/16,即5.0m。(2)跨中梁高：根據(jù)文獻(xiàn)1P67表2-16,梁高為1/301/50L,取L/34.78，即2.3m。(3)梁底曲線：根據(jù)文獻(xiàn)1P67表2-16規(guī)定，選用二次拋物線。橫橋向的尺寸擬定根據(jù)規(guī)定車行道每幅兩車道，且為高速公路，時速為100km/h,選用分離式箱型截面，由規(guī)范，取右側(cè)路肩2.5m,左側(cè)路肩0.75m,中央分隔帶寬1.0m,兩橋間隔2m,車道寬3.75m,單幅橋面凈寬10.75m。設(shè)計橫斷面為雙幅單箱單室截面，橫截面布置如圖2-

9、1所示。梁高從根部截面的5.0m變化至跨中截面的2.3m,箱梁頂板寬取11.75m,底板寬6.75m,頂板厚0.30m,腹板厚：0.6m(根部處)，0.40m(跨中)；底板厚度由根部截面的0.52m變化至跨中截面的0.30m.,箱梁懸臂部分長2.25m,箱梁頂板翼緣端部厚度為0.15m。翼緣根部厚度為0.58m。腹板與頂板相接處做成120cmx40cm承托，腹板與底板相接處則做成40cm父40cm承托，以利脫模并減弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。主墩墩頂箱梁綜合考慮受力和變形情況箱梁內(nèi)各設(shè)柔性橫隔板2道，厚度取為0.7m;為了滿足施工和管理需要在每道橫隔板處均設(shè)置了過人洞。同時為保持箱內(nèi)干燥，在箱梁根部區(qū)

10、段底板上設(shè)有排水孔?？缰薪孛?72支點截面圖2-1橫截面布置圖（尺寸單位：國）材料規(guī)格主梁及橫隔板：采用50號混凝土，容重為26kN/m3,彈性模量取3.45X04MPa；橋面鋪裝：采用防水混凝土，厚度為10cm,容重為25kN/m3;防撞護(hù)欄：采用20號混凝土，容重為25kN/m3;橋墩：采用50號混凝土，容重為26kN/m3,彈性模量取3.45X04MPa3模型建立結(jié)構(gòu)單元劃分劃分原則根據(jù)選用的施工方案（懸臂澆筑）及所用施工機(jī)具（掛籃）的承重、支承點位置及支反力，對上部箱梁進(jìn)行施工分段，梁段長度規(guī)格應(yīng)盡量減少，以利于掛籃施工。梁段長度變化處的梁段重量差應(yīng)盡量減少，以利于施工控制。箱梁分段完

11、成后進(jìn)行單元劃分編號。3.1.2劃分結(jié)果根據(jù)以上原則采用有限元分析軟件Midas建模，計算模型中上部結(jié)構(gòu)劃分為83個單元，其中14單元（左邊跨現(xiàn)澆段）和8083單元（右邊跨現(xiàn)澆段）采用高度為2.3m的等截面箱梁；615單元、1928單元、3140單元、4453單元、5665單元,6978單元都是按二次拋物線變化的變截面；1618單元（左零號塊處）、4143單元（中零號塊處）、6668單元（右零號塊處）采用高度為5m勺等截面箱梁。主梁各個單元尺寸見表2-1。表3-1主梁各單元尺寸單九長度（m）1243.754單元號16、18、41、29、30、43、54、55、66、684、5、79、8018、

12、19、44、453、4、59、60615、1928、3140、4453、5665、6978卜部結(jié)為雙肢薄壁墩，墩高30m,將其劃分為1個單元,兩對雙肢薄壁墩都用實心矩形截面，橫橋向尺寸為6.75m,順橋向尺寸為2nl全橋結(jié)構(gòu)離散圖如圖3.1所示施工過程模擬連續(xù)剛構(gòu)橋由在雙肢薄壁墩施工完成后由托架現(xiàn)澆墩頂0號梁段、然后由在兩個主墩上用掛籃分段對稱懸臂澆筑的梁段、吊架上澆筑的跨中合攏梁段及落地支架上澆筑的邊跨現(xiàn)澆梁段組成。墩頂0號梁段長16m一個“T”的兩個懸臂各分為9對梁段,一個梁段長度為4m,累計懸臂總長36m全橋共有兩個2m長的主跨跨中合攏梁段和兩個2m長的邊跨合攏梁段，兩個14m長的邊跨滿

13、堂支架現(xiàn)澆梁段。采用Midas軟件模擬主梁的整個施工過程，充分考慮施工荷載（掛籃、混凝土濕重）對結(jié)構(gòu)的影響，具體施工過程如下：圖3.1全橋結(jié)構(gòu)離散圖第2階段：上懸臂施工掛藍(lán)施工1號塊圖3.3第2施工階段第4階段第10階段（重復(fù)3過程）第11階段：左、右邊跨14求現(xiàn)澆段施工，拆懸澆掛藍(lán)、換合龍支架，左、右邊跨合攏二':"工!_!,!-二一”:也工.山圖3.6第11施工階段第12階段：加合攏段混凝土濕重3,3毛截面幾何特性計算由Midas自動生成梁截面特性表3-2毛截面幾何特性值單元ag面積（m2）4Izz(m)Czp(m)Czm(m)178.59781.33530.90191.

14、398188.64981.72940.9171.416498.80582.91180.96271.4706109.065184.88231.04031.5597119.429287.64111.15151.6818129.897391.18821.29861.83471310.469495.52341.48362.01641411.1456100.64691.70862.22471511.9258106.55861.97532.458161912.81113.25852.28512.71492011.9258106.55861.97532.4582111.1456100.64691.70862

15、.22472210.469495.52341.48362.0164239.897391.18821.29861.8347249.429287.64111.15151.6818259.065184.88231.04031.5597268.80582.91180.96271.470627338.64981.72940.9171.4164348.80582.91180.96271.4706359.065184.88231.04031.5597369.429287.64111.15151.6818379.897391.18821.29861.83473810.469495.52341.48362.01

16、643911.1456100.64691.70862.22474011.9258106.55861.97532.458414412.81113.25852.28512.71494511.9258106.55861.97532.4584611.1456100.64691.70862.22474710.469495.52341.48362.0164489.897391.18821.29861.8347499.429287.64111.15151.6818509.065184.88231.04031.5597518.80582.91180.96271.4706528.64981.72940.9171

17、.416453578.59781.33530.90191.3981588.64981.72940.9171.4164598.80582.91180.96271.4706609.065184.88231.04031.5597619.429287.64111.15151.6818629.897391.18821.29861.8347續(xù)表3-2單元ag面積（m2）Izz(m4)Czp(m)Czm(m)6310.469495.52341.48362.01646411.1456100.64691.70862.224765；11.9258106.55861.97532.458666912.81113.25

18、852.28512.71497011.9258106.55861.97532.4587111.1456100.64691.70862.22477210.469495.52341.48362.0164739.897391.18821.29861.8347749.429287.64111.15151.6818759.065184.88231.04031.5597768.80582.91180.96271.4706778.64981.72940.9171.416478838.59781.33530.90191.3981注：上表中Czp:表示單元截面中和軸到截面上邊緣的距離；Czm:表示單元截面中和軸

19、到截面下邊緣的距離；Izz：表示對Z軸的抗彎慣。4全橋內(nèi)力計算內(nèi)力計算分析按施工階段和成橋使用階段進(jìn)行。施工階段分析模擬施工中每一個安裝過程進(jìn)行計算分析，即將塊件離散成單元桿件從橋墩施工一箱梁懸臂澆筑一全橋合攏一橋面二期包載施工一成橋混凝土徐變完成的整個過程。計算參數(shù)(1)主要材料技術(shù)指標(biāo)主梁采用C50混凝土：抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck=32.4MPa,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2.65MPa；抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fcd=22.4MPa抗拉強(qiáng)度設(shè)計值3二1.83MPa；線膨脹系=1.0父10，彈性模量Ec=3.45X104MPa容重力二26kN/m3。(2)施工階段參數(shù)全橋施工共分14個施工階段，最后一個階段

20、計算徐變至3年，二期恒載集度取為34.68kN/m,掛籃重量取50t,作用位置位于距每個梁端2m處，計算分析模型完全模擬施工過程中的受力情況。(3)可變荷載信息可變作用主要考慮汽車荷載，溫度作用。汽車荷載為公路-I級，2車道布置，不考慮橫向折減，溫度作用考慮四種工況，體系溫升12.5C,體系溫降-12.5C,日照正溫差，日照反溫差。體系日照正溫差按頂?shù)装鍦厣?C,日照反溫差值取正溫差負(fù)值的一半，兩者溫度均呈非線性變化。內(nèi)力計算自重作用下的內(nèi)力計算自重作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力見表4-1。表4-1自重作用下梁的內(nèi)力單元軸力（kN）剪力-z(kN)彎矩-y(kNm)1I4.66-2717.1607I-14.

21、222474.92431.8118rI106.9-12192.8-23901631I121.84490.28-5387.0343I106.9-12654.3-25839954rI121.97-490.3-5387.666I106.911819.58-22701078I-2.32-2474.932431.8383I2.741678.988792.32POST-PROCESSOR彎矩-y1.41944e+0040.00000e+000-3.95415e+004-6.64094e+004-281353-281353-9.32774e+004-1.20145e+005-1.47013e+005-1.7

22、3881e+005-.Hillllll14194最大:-281353dll最大:-281353.It.14194-2.00749e+005-2.27617e+005-2.54485e+005-2.81353e+005圖4.1自重作用下的彎矩圖（單位：kNm）PostCSCB:自重MAX-81MIN:16文件:""櫬彖信江人橋單位：kN*m日期:05/11/2009X：0.000Y:-1.000Z:0.00013600最大:13600MIDAS/CIVIlPostCSCB:自重圖4.2自重作用下的剪力圖（單位：kN）MAX:16MIN:68文件：徐家信江大橋單位：kN日期：0

23、5/11/2009表示一萬向二期恒載作用下的內(nèi)力計算防撞欄桿重：qi=0.25X2X0.6X26=7.8kN/m橋面鋪裝重：q2=10.750.125=26.875kN/m合計：q=qi+q2=7.8+26.875=34.68kN/m將橋面系荷載作為二期包載以均布荷載的形式加在主梁上，結(jié)果見表4-2,表4-2二期恒載作用下梁產(chǎn)生的內(nèi)力最大:MIDAS/CIVIlPostCSST:二期MAX:54MIN:18文彳:徐家信江大橋單位日期kN*m05/03/2009單元軸力（kN）剪力-z(kN)彎矩-y(kNm)1I0.60-6320.007I0.1064572418I-37.82-1523-27

24、29531I-35.79114585843I-37.81-1411-2253554I0.0652589566I-141515-2688178I00562983J06260表示一萬問X:0.000Y:-1.000Z:0.000圖4.3二期恒載作下的彎矩圖（單位：kNm）MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAMDIAGRAM-z1.51496e+0031.23876e+0039.62557e+0026.86354e+0024.10151e+0020.00000e+000-1.42255e+002-4.18457e+002-6.94660e+002-9.70863e+002-1.2

25、4707e+003-1.52327e+003PostCSST:二期MAX:66MIN:18產(chǎn)位期又單日kN05/03/2009表示-方向X:0.000Y:-1.000Z:0.000圖4.4二期恒載作下的剪力圖（單位：kN）POST-PROCESSORBEAMDIAGRAM軸力1.10509e+0000.00000e+000-1.41127e+004-2.11697e+004-2.82266e+004-3.52835e+004-4.23404e+004-4.93973e+004-5.64542e+004-6.35112e+004-7.05681e+004-7.76250e+004PostCSST

26、:二期MAX:1MIN:85乂14：櫬豕佰江天橋單位：kN日期:05/03/2009表示-為向X:0.000Y:-1.000Z:0.000圖4.5二期恒載作下的軸力圖（單位：kN）墩臺不均勻沉降引起的次內(nèi)力計算支座的均勻沉降不會產(chǎn)生次內(nèi)力，但是不均勻沉降卻會產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)不利的次內(nèi)力。在考慮墩臺和支座不均勻沉降時，采用Midas軟件提供的功能來進(jìn)行計算，本設(shè)計根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第3.3.3條規(guī)定：相鄰墩臺沉降差（不包括施工中的沉降）小于1.04l（mm）（L為相鄰墩臺間的最小跨徑長度，以m計）。本設(shè)計假定邊跨支座或中間墩支座下沉5mm,來考慮這部分的影響。由于墩臺的不均勻沉降產(chǎn)生的梁單

27、元彎矩如表4-3。單元ag彎矩-1（kNm）彎矩-2(kNm)1I0.000.0018I2255259531I-12-5643I-132577.0054I0.001366I6078I0083I00注：上表中的彎矩-1表示橋臺下沉?xí)r產(chǎn)生的彎矩；彎矩-2表示橋墩下沉?xí)r產(chǎn)生的彎矩。MIDAS/CIVIlPOST-PROCESSORPostCSST:墩沉降MAX:18MIN:41文彳:徐家信江大橋單位：kN*m日期:05/03/2009表:示-方向X:0.000Y:-1.000Z:0.000圖4.6邊墩臺不均勻沉降產(chǎn)生的彎矩圖（單位：kNm）最大:-2255MIDAS/CIVIlPOST-PROCES

28、SORPostCSST:墩臺沉降MAX":88MIN:16文件：徐冢信江大橋單位：kN*m日期:05/03/2009表示一方向Z:0.000圖4.7橋臺不均勻沉降產(chǎn)生的彎圖（單位：kN）溫度對結(jié)構(gòu)的影響與其他物體一樣，熱脹冷縮也是橋梁結(jié)構(gòu)的固有屬性之一。橋梁是置于大氣環(huán)境的結(jié)構(gòu)，溫度毫不例外地對橋梁要產(chǎn)生影響。溫度影響包括年溫差與局部溫差影響。年溫差影響指氣溫隨季節(jié)發(fā)生周期性變化對結(jié)構(gòu)所起的作用，一般假定溫度沿結(jié)構(gòu)截面高度方向均勻變化。對于無水平約束的連續(xù)梁橋，年溫差只引起結(jié)構(gòu)的均勻伸縮，并不產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。局部溫差一般指日照溫差或混凝土水化熱影響。水化熱影響較為復(fù)雜，且在施工中可采

29、用溫度控制予以調(diào)節(jié)，因此橋梁溫度應(yīng)力計算一般不包括此項。日照因輻射強(qiáng)度、橋梁方位、日照時間、地理位置、地形地貌等因素影響，使橋面與內(nèi)部因?qū)α骱蛡鲗?dǎo)方式形成不均勻分布，即產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的溫度場。顯然，溫度場的確定是計算結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的關(guān)鍵。橋梁設(shè)計中通常分溫度沿梁高線性變化和非線性變化兩大類。在線性變化情況下，梁式結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生撓曲變形，且梁在變形后仍然服從平截面假定。因此，在靜定梁式結(jié)構(gòu)中，線性變化的溫度梯度只引起結(jié)構(gòu)的位移而不產(chǎn)生溫度次內(nèi)力，而在連續(xù)梁式結(jié)構(gòu)中，它不但引起結(jié)構(gòu)的位移，且因多余約束的存在，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)溫度次內(nèi)力。溫度應(yīng)力對預(yù)應(yīng)力混凝土的橋梁的危害在近二十年來越來越受到重視和研究。理論分析和

30、試驗研究均已證明，在大跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋中，特別是超靜定結(jié)構(gòu)體系（例如連續(xù)梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超過活載應(yīng)力），已被認(rèn)為是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的主要原因。我國公路混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范（JTG62-04）附錄B規(guī)定：A.簡支梁溫差應(yīng)力Nt八Ayty：cEc(4-1)1)M；-JAyty：cEcj正溫差應(yīng)力-NtM0A0I0yty：cEc(4-2)(4-3)2）反溫差應(yīng)力，（4-1）、（4-2）、（4-3）內(nèi)ty取負(fù)值，按（4-3）式計算式中：Ay截面內(nèi)的單元面積；ty單元面積Ay內(nèi)溫差梯度平均值，均以正值代入;：c混凝土線膨脹系數(shù);Ec混凝土彈性模量；計算應(yīng)力點至換算截面

31、重心軸的距離，重心軸以上取正，以下取負(fù);ey單元面積Ay重心至換算截面重心軸的距離；I0、Ao換算截面面積和慣性矩；B.連續(xù)梁溫差應(yīng)力尚應(yīng)計入溫度作用次彎矩M；,此時公式（4-3）右邊第二項內(nèi)彎矩Mt0應(yīng)改為Mt=M；+Mt°代之。由公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTGD-602004）知江西屬于溫?zé)岬貐^(qū)，溫度作用考慮四種工況，體系溫升15C,體系溫降-15C,日照正溫差，日照反溫差。日照正溫差按頂?shù)装鍦厣?C,日照反溫差值取正溫差負(fù)值的一半，兩者溫度呈非線性變化。采用Midas軟件計算結(jié)果如下。1）體系升降、溫時產(chǎn)生的梁單元內(nèi)力單元升溫降溫剪力-z(kN)彎矩-y(kNm)剪力-z(kN)

32、彎矩-y(kNm)1I63-2526325217IP-419831614198-316128I-40-119040119043I1278069-127-806968IP33312719-3331-271983I-71-28371283表4-4體系升、降溫產(chǎn)生的內(nèi)力POST-PROCESSORPostCSST:體系升溫圖4.8體系升溫下的彎矩圖（單位：kNm）BEAMDIAGRAM彎矩-y1.42592e+0041.18250e+0049.39075e+0036.95654e+0034.52233e+0032.08812e+0030.00000e+000-2.78030e+003-5.21450

33、e+003-7.64871e+003-1.00829e+004-1.25171e+004POST-PROCESSORBEAMDIAGRAM-z3.33108e+0032.64665e+0031.96221e+0031.27777e+0035.93336e+0020.00000e+000-7.75538e+002-1.45998e+003-2.14441e+003-2.82885e+003-3.51329e+003-4.19772e+003PostCSS體系升溫MAX：0/MIN:17產(chǎn)位期又單日kN05/03/2009表示-方向X：0.000Y:-1.000Z：0.000圖4.9體系升溫下的剪

34、力圖（單位：kN）POST-PROCESSORBEAMDIAGRAM彎矩-y1.25171e+0041.00829e+0047.64871e+0035.21450e+0032.78030e+0030.00000e+000-2.08812e+003-4.52233e+003-6.95654e+003-9.39075e+003-1.18250e+004-1.42592e+004PostCSST：體系降溫MAX:88MIN：17乂14:"櫬豕佰江天橋單位：kN*m日期:05/03/2009表示-為問圖4.10體系降溫時的彎矩圖（單位：kNm）最大：4198MIDAS/CivilPOST-P

35、ROCESSORBEAMDIAGRAM-z4.19772e+0033.51329e+0032.82885e+0032.14441e+0031.45998e+0037.75538e+0020.00000e+000-5.93336e+002-1.27777e+003-1.96221e+003-2.64665e+003-3.33108e+003PostCSST:體系降溫MAX":"17MIN:67產(chǎn)位期又單日kN05/03/2009X:0.000Y:-1.000Z:0.000圖4.11體系降溫時的剪力圖（單位：kN）2）日照升溫引起的梁單元內(nèi)力表4-5日照升溫產(chǎn)生的內(nèi)力單元ag剪

36、力-z(kN)彎矩-y(kNm)1I-2250.0017j78014314.0028I4655543I9621568I-6021244583I2180MIDAS/CiVilPOST-PROCESSORBEAMDIAGRAM1.28147e+0041.15582e+0041.03017e+0049.04522e+0037.78874e+0036.53226e+0035.27577e+0034.01929e+0032.76281e+0031.50632e+0030.00000e+000-1.00664e+003彎矩-yPostCSST:日照MAX":“16MIN:86文件：徐家信江大橋單

37、位：kN*m日期:05/03/2009表示一萬向圖4.12日照升溫時的彎矩圖（單位：kNm）混凝土徐變、收縮對結(jié)構(gòu)的影響（1）混凝土徐變對結(jié)構(gòu)的影響對于超靜定結(jié)構(gòu)，由于冗余力的存在，混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起徐變次內(nèi)力，徐變次內(nèi)力的存在使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。實際上，徐變次內(nèi)力是由于體系轉(zhuǎn)換（即從靜定結(jié)構(gòu)到超靜定結(jié)構(gòu)）而產(chǎn)生的，因此在施工時應(yīng)盡量避免反復(fù)的體系轉(zhuǎn)換次數(shù)。由于徐變理論的復(fù)雜性，徐變次內(nèi)力計算方法并不完善，規(guī)范采用基于老化理論的計算式。由公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTGD62-2004）的公式：Mgt=Mig+（M2g-Mig）1-e-“"）&am

38、p;.（4-4）式中，Mgt在先期結(jié)構(gòu)上由結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的彎矩，經(jīng)過重分配后在后期結(jié)構(gòu)中的彎矩（至t時）；Mig在先期結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)重力，按先期結(jié)構(gòu)體系計算的彎矩；M2g在先期結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)重力，按后期結(jié)構(gòu)體系計算的彎矩；小（t,0）從先期結(jié)構(gòu)加載齡期均至后期結(jié)構(gòu)計算所考慮時間t時的徐變系數(shù),可按本規(guī)范附錄F計算。小（一從先期結(jié)構(gòu)加載齡期P至一寸轉(zhuǎn)換為后期結(jié)構(gòu)的徐變系數(shù)。恒載徐變次內(nèi)力為M次=（M2g-Mig）（1-e-弧）-相為（4-5）根據(jù)本規(guī)范附錄F,徐變系數(shù)?。╰,o）的計算公式如下：(4-6)(4-7)(4-8)小(t0)=曲,c(t-t0)。-0.3以t-t0)出+(t-t0)/tlRH

39、18hM1501+(1.2麗).+25。式中，to加載時的混凝土齡期(d);t計算考慮時刻的混凝土齡期(d)；小(哨一一加載齡期為t0,計算考慮齡期為t時的混凝土徐變系數(shù);0名乂徐變系數(shù)；為一一加載后徐變隨時間發(fā)展的系數(shù);3一一-所要求的徐變系數(shù)的混凝土齡期和混凝土加載齡期。(2)混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響同樣，對于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土的收縮對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生次內(nèi)力，混凝土收縮應(yīng)變也是隨時間變化的，它的增長速度受空氣溫度及濕度等條件的影響。具體計算方法可根據(jù)橋規(guī)(JTGD62-2004)附錄F中的F.1條計算。根據(jù)橋規(guī)(JTGD62-2004)監(jiān)J錄F中的第F.1、F.2條規(guī)定，Midas軟件計算參數(shù)設(shè)定

40、如下：水泥種類系數(shù)(Bsc):5(5代表普通硅酸鹽水泥)28大齡期混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,即標(biāo)號強(qiáng)度:50000KN/m2長期荷載作用時混凝土的材齡：t0=5天混凝土與大氣接觸時的材齡：ts=3天相對濕度：RH=70%構(gòu)件理論厚度:h=2A/u(程序計算)徐變系數(shù)：程序計算混凝土收縮變形率：程序計算MIDAS/CivilSTAGE:徐變CS：收縮二次最后MAXMIN:87文件:棵彖愷江人桃單位:kN*m日期:05/03/2009-|HJY:-1.000X:0.000Z:0.000圖4.14混凝土收縮影響下的結(jié)本彎矩圖（單位：kNm）MIDAS/CivilPOST-PROCESSOR-Bea

41、mdiagram-wry-3.56972e+0032.84823e+0032.12674e+0031.40525e+0036.83766e+0020.00000e+000-7.59212e+002-1.48070e+003-2.20219e+003-2.92368e+003-3.64517e+003-4.36666e+003STAGE:徐變CS:徐變二次最后MAX:67MIN:67文件：徐冢信江大橋單位：kN*m日期:05/03/2009X:0.000Y:-1.000Z:0.000圖4.15混凝土徐變影響下的結(jié)本彎矩圖（單位：kNm）活載內(nèi)力計算活載內(nèi)力計算本設(shè)計主要考慮汽車荷載在橋梁使用階段

42、所產(chǎn)生的內(nèi)力計算。很顯然，不管采用何種施工方法，這時結(jié)構(gòu)已成為最終體系一一連續(xù)剛構(gòu)橋，因此力學(xué)計算圖式已十分明確。當(dāng)采用T形或箱形截面且肋數(shù)較多時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)空間受力特點進(jìn)行活載內(nèi)力計算；當(dāng)采用單箱單室截面時，可直接按平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行活載內(nèi)力分析。在本設(shè)計中采用的是單箱單室截面，故只需按平面桿系結(jié)構(gòu)計算。連續(xù)剛構(gòu)橋為超靜定結(jié)構(gòu)，活載內(nèi)力計算以影響線為基礎(chǔ)。先計算繪制影響線，然后進(jìn)行影響線加載；如進(jìn)行手工計算，一般將車輛荷載的最大輪載質(zhì)量置于影響線的最大豎向坐標(biāo)處即可求的最大活載內(nèi)力直接在影響線上加載時：S汽=(1J)mi(qPkyJ49)式中：S汽一一汽車荷載下主梁最大活載內(nèi)力；汽車沖擊系數(shù)；

43、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG60-2004)規(guī)定沖擊系數(shù)的計算采用以結(jié)構(gòu)基頻為指標(biāo)的方法：當(dāng)f<1.5Hz時，=0.05;當(dāng)1.5HzEfE14Hz時，2=0.1767lnf-0.0157;當(dāng)f>14Hz時，=0.45;對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)當(dāng)計算沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時基頻可以按f=竺6，里進(jìn)行估算，經(jīng)計算f=3.675Hz,最終計算2二lmc得=0.2143一汽車荷載橫向折減系數(shù)，根據(jù)規(guī)范取一為1;m荷載橫向分布系數(shù)，對于箱梁可以不考慮此項；qk汽車車道荷載中，每延米均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：公路-I級，取qk=10.5KN/m11一一彎矩、剪力影響線面積；Pk車道荷載中的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)規(guī)

44、范，計算跨徑大于或等于50m時，取360KNyi一一主梁內(nèi)力影響線坐標(biāo)。根據(jù)以上原理，利用有限元軟件Midas求出影響線，然后將移動荷載作用在最大處，由此來計算出汽車荷載在最不利位置而產(chǎn)生的梁體的內(nèi)力。各典型截面的影響線如下：JUfLi.j-算。第一種情況是將車道進(jìn)行正載布載（見圖4.22）;第二種情況是將車道進(jìn)行偏載布載（見圖4.23）。汽車荷載按照正載布置和偏載布置組合取最不利情況進(jìn)行計算。計算結(jié)果見表4-911.7511.75圖4.22偏載布圖4.21正載布最大:4070最大:4045MIUAO/CIVHPOST-PROCESSORBEAMDIAGRAM剪力-z4.07047e+0033

45、.33422e+0032.59796e+0031.86170e+003,1.12545e+0033.89190e+002,0.00000e+000-1.08332e+003-1.81958e+003,-2.55584e+003,-3.29209e+003-4.02835e+003I4口|11湎|山心闔L最大：28PostCSMVall:車輛MAX7MIN:42文件：保冢信。大林單位：kN日期:05/03/2009表示一萬向X:0.000/Y:-1.000l_UZ:0.000圖4.22汽車荷載作用下的剪力包絡(luò)圖（單位：kN）表4-6汽車荷載作用下的彎矩、剪力值截回剪力kN彎矩（kNm）MaxMI

46、nMaxMIn1I20.36-1256.66008I785.22-344.158825.73-450.2217I4007.45-3836.87637.6-23053.330I593.95-593.369128.62-261.0942I3981.97-4028.35686.92-25315.155I590.58-622.459340.15-466.7767I2733.89-2976.74661.57-23208.876I276.14-909.128290.47-1330.2483I1085.37-139.363984.07-190.03作用效應(yīng)組合作用作用的種類、形式和大小與橋梁結(jié)構(gòu)的安全及建設(shè)

47、費用密切相關(guān)。我國現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計規(guī)范將作用分為永久作用、可變作用和偶然作用。對于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計，各類作用又有各自的具體內(nèi)容。永久作用是指在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)，其值隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的作用，具體包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、土的重力、土側(cè)壓力、混凝土收縮及徐變作用、水的浮力和基礎(chǔ)變位作用七種?？勺冏饔檬侵冈诮Y(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時間變化，或其變化值與平均值相比不可忽略的作用。這些作用包括有汽車荷載的沖擊力、離心力、制動力及其引起的土側(cè)壓力，人群荷載，風(fēng)荷載，流水壓力，冰壓力，溫度作用和支座摩阻力十一種。偶然作用是指在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，具值很大，

48、且持續(xù)時間很短的荷載，具體可包括地震作用、船舶或漂流物的撞擊作用、汽車撞擊作用。組合原理及規(guī)律公路橋涵結(jié)構(gòu)采用以可靠度理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計法設(shè)計。該設(shè)計體系規(guī)定了橋涵結(jié)構(gòu)的兩種極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)設(shè)計體現(xiàn)著重體現(xiàn)橋涵結(jié)構(gòu)的安全性，正常使用極限狀態(tài)設(shè)計則體現(xiàn)實用性和耐久性。對于這兩種極限狀態(tài)，應(yīng)按相應(yīng)的作用效應(yīng)組合規(guī)律進(jìn)行組合：1)只有在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)組合，當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合；2)當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合；3)施工階段

49、作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機(jī)具設(shè)備均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮；4)多個偶然作用不同時參與組合。根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD62-2004)第4.1.6、4.1.7條規(guī)定組合如下：(1)承載能力極限狀設(shè)計時作用效應(yīng)的基本組合基本組合是承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合，其基本表達(dá)式為:(4-10)mn0sud=0.二GiSGiKQ1sQik'C.!QjSQjkij式中：0橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.1；Sud作用效應(yīng)（其中汽車計入沖擊系數(shù)）基本組合設(shè)計值;yQi第i個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)，取1.2;SGiK第i個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值;Q1汽車荷載效應(yīng)（含沖擊系數(shù)、離心力）的分項系數(shù)，取1.4;Sq1k汽車荷載效應(yīng)（含沖擊系數(shù)、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值；yQj在作用組合中，除汽車荷載效應(yīng)（含沖擊系數(shù)、離心力）、風(fēng)荷載外的其