長安大學09級橋梁優(yōu)秀畢業(yè)設計計算書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄第一章 概述 ·····························41.1 地質(zhì)條件···············

2、3;···········41.2 主要技術(shù)指標·························41.3 設計規(guī)范及標準··········

3、;··············4第二章 方案比選······························52.1 概述···&

4、#183;·························52.2 比選原則······················

5、3;····52.3 比選方案···························52.3.1 預應力混凝土連續(xù)梁橋 ··············&

6、#183;···52.3.2 預應力混凝土連續(xù)剛橋橋 ·················72.3.3 普通上承式拱橋 ·····················82.4 方案比較·

7、··························9第三章 預應力混凝土連續(xù)梁橋總體布置 ·················123.1 橋型布置··

8、·························123.2 橋孔布置·······················&#

9、183;···123.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定·····················123.4 橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定····················

10、·133.5 本橋使用材料·························143.6 毛界面幾何特性計算···················

11、83;··14第四章 荷載內(nèi)力計算 ·························164.1 模型簡介··················

12、3;········164.2 全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分······················164.2.1 劃分單元原則 ··············

13、3;·······164.2.2 橋梁具體單元劃分 ····················174.3 全橋施工節(jié)段的劃分·················&#

14、183;····174.3.1 橋梁劃分施工分段原則 ··················174.3.2 施工分段劃分 ·····················

15、3;174.4 恒載、活載內(nèi)力計算······················174.4.1 恒載內(nèi)力計算· ·····················174.

16、4.2 懸臂澆筑階段內(nèi)力 ····················184.4.3 邊跨合龍階段內(nèi)力 ····················194.4.4 中跨合龍階段內(nèi)力 ··&

17、#183;·················204.4.5 活載內(nèi)力計算 ······················214.5 其他因素引起的內(nèi)力計算·····

18、;···············234.5.1 溫度引起的內(nèi)力計算 ···················234.5.2 支座沉降引起的內(nèi)力計算 ·········

19、83;·······254.5.3 收縮、徐變引起的內(nèi)力計算 ················264.6 內(nèi)力組合·····················&#

20、183;·····284.6.1 正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合 ···············284.6.2 承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合 ···············29第五章 預應力鋼束的估算與布置 ····

21、················325.1 鋼束估算···························325.1.1 按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求 

22、3;········325.1.2 按正常使用極限狀態(tài)的應力要求計算 ············335.2 預應力鋼束布置·······················&#

23、183;395.3 預應力損失計算························405.3.1 預應力與管道壁間摩擦引起的應力損失 ···········405.3.2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失···

24、·····415.3.3 混凝土的彈性壓縮引起的應力損失 ·············415.3.4 鋼筋松弛引起的應力損失 ·················425.3.5 混凝土收縮徐變引起的應力損失 ····

25、;··········425.3.6 有效預應力計算 ·····················445.4 預應力計算··············&#

26、183;···········45第六章 強度驗算 ···························486.1 正截面承載能力驗算·······

27、···············486.2 斜截面承載能力驗算······················51第七章 應力驗算 ········

28、3;··················557.1 短暫狀況預應力混凝土受彎構(gòu)件應力驗算·············557.1.1 壓應力驗算 ············&#

29、183;··········557.1.2 拉應力驗算 ·······················557.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)應力驗算 ··········&

30、#183;···607.2.1 持久狀況(使用階段)預應力混凝土受壓區(qū)混凝土最大壓應力驗算 607.2.2 持久狀況(使用階段)混凝土的主壓應力驗算 ·········627.2.3 持久狀況(使用階段)預應力鋼筋拉應力驗算 ·········65第八章 抗裂驗算 ··········&#

31、183;················688.1 正截面抗裂驗算························688.2 斜截面抗裂驗算·····

32、···················72致謝 ······························&

33、#183;··77參考文獻································78附錄：外文翻譯 ············

34、83;···············79第一章 概述1.1 地質(zhì)條件橋位地質(zhì)地形圖圖1-1 地質(zhì)圖1.2 主要技術(shù)指標橋面凈寬：112×0.5m （分離式、無人行道）設計荷載：公路級行車速度：100km/h橋面橫坡：2%通航要求：無溫度：最高年平均溫度43，最低年平均溫度-5。1.3 設計規(guī)范及標準1、公路工程技術(shù)標準（JTG B01-2003）。2、公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）。3、公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JT

35、G D63-2007）。4、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 041-2000）。5、公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）。第二章 方案比選2.1 概述橋式方案比選是初步設計階段的工作重點，一般要進行多個方案比較。各方案均要求提供橋式布置圖，圖上必須標明橋跨位置，高程布置，上、下部結(jié)構(gòu)形式及工程數(shù)量。對推薦方案，還要提供上、下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置圖，以及一些主要的及特殊部位的細節(jié)處理圖。設計方案的評價和比較，要全面考慮各項指標，綜合分析每一方案的優(yōu)缺點，最后選定一個符合當前條件的最佳推薦方案。有時，占優(yōu)勢的方案還應吸取其他方案的優(yōu)點進一步加以改善。 2.2 比選原則設計

36、從安全性、技術(shù)適用性、施工難度、設計施工周期、經(jīng)濟性、實用性和觀賞性等幾方面對各比選方案進行評比，其中安全性為主要因素。2.3 比選方案根據(jù)設計任務要求,依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設計規(guī)范,綜合考慮橋位地質(zhì)地形條件，擬定了三個比選方案：方案一：預應力混凝土連續(xù)梁橋方案二：預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋方案三：普通上承式拱橋2.3.1 預應力混凝土連續(xù)梁橋1.橋梁總體設計該橋為預應力混凝土連續(xù)梁橋，共三跨，為58m+100m+58m=216m。邊跨與中跨比為58/100=0.58在0.50.8之內(nèi)，主跨跨中處橋面高程為835.25m，橋面橫坡為2%。圖2-1 連續(xù)梁橋布置圖2.主梁a.截面形式：本橋箱梁為單箱單室

37、截面，箱底寬6.5m，兩側(cè)翼緣寬2.75m，箱梁頂面全寬為12m。b.截面尺寸：箱梁在各墩支點處的截面高度為1/15L1/20L，取1/16.7L即6m，在跨中及橋端支點處的截面高度為1/30L1/50L，取1/36.4L即2.75m；箱梁頂板厚30cm（跨中）48cm（支點），腹板厚50cm（跨中）75cm（支點），底板厚30cm（跨中）70cm（支點）。c.橫隔板的設置：上部結(jié)構(gòu)箱梁在各墩支點及橋端支點處設橫隔板。墩支點處橫隔板厚250cm，端支點處橫隔板厚150cm，橫隔板與箱梁連接處均設有承托。 圖2-2 跨中與墩頂截面圖3.基礎橋墩基礎連成整體，基礎采用嵌巖型鉆孔灌注樁群樁基礎，橋墩

38、為6m×6.5m的空心墩，材料為C40鋼筋混凝土。4.施工方式主梁采用懸臂節(jié)段澆筑施工，橋墩采用爬模法施工，兩端橋臺采用整體現(xiàn)澆。2.3.2 預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋1.橋梁總體設計該橋為預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，共三跨，為58m+100m+58m=216m。邊跨與中跨比為58/100=0.58在0.50.8之內(nèi)，主跨跨中處橋面高程為835.25m，橋面橫坡為2%。圖2-3 連續(xù)剛構(gòu)橋布置圖2.主梁a.截面形式：本橋箱梁為單箱單室截面，箱底寬6.5m，兩側(cè)翼緣寬2.75m，箱梁頂面全寬為12m。b.截面尺寸：箱梁在各墩支點處的截面高度為1/15L1/20L，取1/16.7L即6m，在跨中

39、及橋端支點處的截面高度為1/30L1/50L，取1/36.4L即2.75m；箱梁頂板厚30cm（跨中）48cm（支點），腹板厚50cm（跨中）75cm（支點），底板厚30cm（跨中）70cm（支點）。c.橫隔板的設置：上部結(jié)構(gòu)箱梁在各墩支點及橋端支點處設橫隔板。墩支點處設兩個厚300cm橫隔板，端支點處橫隔板厚150cm，橫隔板與箱梁連接處均設有承托。 圖2-4 跨中與墩頂截面圖3.基礎橋墩基礎連成整體，基礎采用嵌巖型鉆孔灌注樁群樁基礎，橋墩為3m×6.5m的雙薄壁空心墩，材料為C40鋼筋混凝土。4.施工方式主梁采用懸臂節(jié)段澆筑施工，橋墩采用爬模法施工，兩端橋臺采用整體現(xiàn)澆。2.3.

40、3 普通上承式拱橋1.橋梁總體設計該橋為普通上承式拱橋，主跨跨徑為150m，拱高為25m，矢跨比為25/150=1/6，在1/51/10之內(nèi)，主跨跨中處橋面高程為835.25m，橋面橫坡為2%。圖2-5 普通上承式拱橋布置圖2.主梁a.截面形式：本橋主梁為空心板截面，板高80cm，板寬120cm 。b.截面尺寸：空心板截面高度為80cm，空心板頂、底板厚15cm，肋寬30cm。圖2-6 空心板截面圖3.主拱圈a.截面形式：本橋主拱圈采用等截面懸鏈線，由6*1.6m的小箱梁組成，箱梁頂面全寬為9.6m。b.截面尺寸：主拱圈的截面高度為2.3m；箱梁頂、底板厚25cm，肋板厚15。c.橫隔板的設置

41、：主拱圈內(nèi)部在拱腳以上10m段內(nèi)加厚頂、底、側(cè)板，以達最佳受力效果。 圖2-7 主拱圈截面圖4.拱上立柱 拱上立柱為直徑1m的空心墩。5.基礎橋墩基礎連成整體，基礎采用嵌巖型鉆孔灌注樁群樁基礎，橋墩均為直徑1m的空心墩，材料為C40鋼筋混凝土。6.施工方式主梁采用預制節(jié)段拼裝施工，橋墩采用爬模法施工。2.4 方案比較方案比選從該橋橋址的實際地理位置地形環(huán)境，結(jié)合實用耐久、安全可靠、經(jīng)濟合理、美觀和有利于環(huán)保的設計原則綜合考慮。從安全、功能、經(jīng)濟、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。a.實用性橋上應保證車輛安全暢通，并應滿足將來交通量增長的需要。橋下應滿足泄洪、安全通航或通車等要

42、求。建成的橋梁應保證使用年限，并便于檢查和維修。只有滿足了這一基本條件后，才能談得上對橋梁結(jié)構(gòu)的其他要求，既做到總造價經(jīng)濟，又保證工程質(zhì)量和使用安全可靠。b.舒適與安全性現(xiàn)代橋梁設計越來越強調(diào)舒適度，故應控制橋梁的振幅，避免車輛受到過大振動與沖擊。整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。c.經(jīng)濟性設計的經(jīng)濟性應綜合發(fā)展遠景及將來的養(yǎng)護和維修等費用。d.美觀一座橋梁，尤其是作為一個城市或地區(qū)的標志性建筑的大跨徑橋梁更應具有優(yōu)美的外形，同時應與周圍的景致相協(xié)調(diào)一致。合理優(yōu)美的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，而非豪華的裝飾。e.有利于環(huán)保橋梁設計應

43、考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設計等全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護體系，將不利影響減至最小。方案比選時應根據(jù)上述原則，對擬定的橋梁比選方案作出綜合評估，選出最優(yōu)的橋梁方案。以下為各比選方案的性能對比表：表 2.1 比選方案對照表比選方案比較項目預應力混凝土連續(xù)梁橋預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋普通上承式混凝土拱橋跨徑布置(m)58+100+5858+100+582*11+2+150+2+4*11橋面高程(m)835.25835.25835.25受力特點主要受彎拉以及與預應力產(chǎn)生的截面主壓應力主要受彎拉以

44、及與預應力產(chǎn)生的截面主壓應力主要受壓技術(shù)及施工適用性設計可靠成熟，技術(shù)先進、難度不大。施工機械化程度高，方法簡便，無需大型設備，但施工線性與合攏技術(shù)要求較高。設計可靠成熟，技術(shù)先進、難度不大。施工機械化程度高，方法簡便，無需大型設備，但施工線性與合攏技術(shù)要求較高。橋梁跨越能力大，抗風穩(wěn)定性好，技術(shù)先進、無需大型設備，只需少量鋼材，節(jié)省造價。安全性技術(shù)成熟，計算簡單，施工方法簡單，質(zhì)量好，整體性好，剛度大，可保證工程本身安全，同時行車性能良好，可保證司機正常行車，滿足交通運輸安全要求。一般做成薄壁墩，墩的剛度小，難以承受船舶撞擊，但此處不通航，對橋墩有利，因墩梁固結(jié)墩處可承受較大彎矩，梁身可做薄

45、，基礎沉降對結(jié)構(gòu)影響大。承受的水平推力對基礎要求較高，由變形引起的次內(nèi)力對全橋受力非常不利。拱橋施工階段是全橋剛度最弱的時候，施工時有一定風險。經(jīng)濟性施工技術(shù)成熟，方法簡單，易掌握，需要的機具少，無需大型設備，可充分降低施工成本，需要大型支座，需較多預應力鋼筋，基礎施工復雜。無需支座，節(jié)省大型支座費用，其他與連續(xù)梁基本相同，養(yǎng)護費用小。施工技術(shù)成熟，方法簡單，易掌握，需要的機具少，無需大型設備，可充分降低施工成本，所用材料普通，用鋼量小，節(jié)省材料。實用性伸縮縫少，結(jié)構(gòu)剛度大，變性小，動力性能好，主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩，行車平順，通暢，安全，可滿足交通運輸要求，且施工簡單，但工期長。行車

46、平順，通暢，安全，可滿足交通運輸要求，施工技術(shù)成熟，易保證工程質(zhì)量，橋下凈空大，可滿足通航要求，屬有推力體系，對地基要求比連續(xù)梁高。 行車性能好，視野開闊，結(jié)構(gòu)剛度較大，抗風性能好，用鋼量小，可以就地取材。美觀性結(jié)構(gòu)簡潔，比例勻稱，高墩大跨，線性優(yōu)美，座落在該山谷再適合不過了。結(jié)構(gòu)簡潔，比例勻稱，高墩細梁，如蜻蜓點水落在河上。但現(xiàn)代感不強，與懸索橋、斜拉橋相比，略遜風騷。主拱曲線本身孕育著強烈的美感，柔美的拱軸線與直線型的梁柱結(jié)合，具有剛強堅毅的態(tài)勢。設計、施工周期設計施工難度低，進度較快、周期較短，大約10個月設計施工難度低，進度快、周期短，大約9個月設計施工較復雜，周期較長，工期大約需要1

47、2個月。 通過對各設計方案在技術(shù)及施工適用性，安全性，經(jīng)濟性，實用性，美觀性，設計、施工周期等幾方面的綜合對比分析，結(jié)合玉溪大橋總體布置的需要，預應力混凝土連續(xù)梁橋優(yōu)勢明顯，被確定為最終設計方案。第三章 預應力混凝土的連續(xù)梁橋總體布置3.1 橋型布置本設計采用三跨預應力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，橋梁總長216m，橋梁起始里程樁號為K145+370.00m，終止里程樁號為K145+586.00m，橋面標高為835.25m。3.2 橋孔布置連續(xù)梁跨徑的布置可采用等跨和不等跨兩種。采用等跨布置結(jié)構(gòu)簡單，模式統(tǒng)一，適于采用頂推法、移動模架法或簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法施工的橋梁，但等跨布置將使邊跨內(nèi)力控制全橋設計，不

48、是很經(jīng)濟。所以，連續(xù)梁跨徑布置一般以采用不等跨形式。為減少等跨布置時邊跨及中跨跨中正彎矩，可將連續(xù)梁設置成不等跨形式。從橋梁美學的角度看，連續(xù)梁橋跨數(shù)不多時，一般采用奇數(shù)孔，三跨及五跨較為常見。對三跨連續(xù)梁，邊跨與中跨跨徑之比一般為0.50.8。    本設計推薦方案根據(jù)任務書要求及橋址地形、地質(zhì)條件等確定為58m+100m+58m的形式，邊跨與中跨之比為0.58。圖3-1 連續(xù)梁總體布置圖3.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定1.順橋向梁的尺寸擬定a.墩頂處梁高：根據(jù)規(guī)范，梁高為1/161/20L，取L/16.7即6m。b.跨中梁高：根據(jù)規(guī)范，梁高為1/301/

49、50L，取L/36.4即2.75 m。c.梁底曲線：根據(jù)規(guī)范，選用1.8次曲線。2. 橫橋向的尺寸擬定箱梁跨中底板厚度一般按構(gòu)造選定，若不配預應力筋，厚度可適當取值，當跨度較大，跨中正彎矩較大，需要配置一定數(shù)量的鋼束或鋼筋時，厚度應加厚。腹板的功能是承受截面的剪應力和主拉應力。在預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設計經(jīng)驗為：腹板內(nèi)無預應力筋時，采用三十公分，腹板內(nèi)有預應力筋管道時，應適當加厚；腹板內(nèi)有錨頭時，厚度應更大。 根據(jù)任務書設計要求本推薦橋型方案橫截面采用的是單箱單室的箱型截

50、面。根據(jù)上述規(guī)范：頂板厚度取30cm；跨中處底板厚30cm，支點處底板厚為125cm,中間底板板厚成1.8次拋物線性變化；跨中處腹板厚度采用50cm，支點處腹板采用75cm 圖3-2 連續(xù)梁跨中截面與墩頂截面3.橋面鋪裝和線型的選定橋面鋪裝：根據(jù)橋梁工程選用8cm防水混凝土鋪裝層和2cm厚的瀝青混凝土磨耗層，共計10cm厚。橋面橫坡：根據(jù)規(guī)范規(guī)定為1.5%3.0%,取2%,該坡度由梁底支座控制。3.4 橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定主墩采用薄壁空心墩，橋墩寬度為6m，順橋向壁厚為0.9m,橫橋向壁厚為1.2m，橫橋向?qū)挾热∨c梁底同寬6.5m，墩高分別為50m。根據(jù)給出的地質(zhì)條件，認為地質(zhì)條件較好，基礎采

51、用鉆孔灌注樁基礎。承臺縱、橫橋向?qū)捑鶠?m，厚3.0m。4根樁的樁徑2m，凈間距3m。3.5 本橋使用材料1.混凝土箱梁采用C55號，墩身和基礎采用C40號，其他結(jié)構(gòu)全部采用C25號砼。 2.鋼材預應力鋼材：縱、橫向鋼筋采用15.24鋼絞線,公稱抗拉強度為fpk=1860MPa,張拉控制強度用0.75fpk=1375MPa,Ep=1.95×105MPa，設計中有19股、17股和12股，采用OVM15-15型錨具，單個錨具的回縮為6mm。豎向預應力筋采用精扎螺紋鋼筋，采用扁錨。所有鋼絞線均符合ASTM416-87A的技術(shù)標準。非預應力鋼筋：直徑12mm的用級螺紋鋼筋，直徑&l

52、t;12mm的用級光圓鋼筋。帶肋鋼筋應符合鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋GB1499.22007的規(guī)定、光圓鋼筋應符合鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋GB1499.12007的規(guī)定。3. 預應力管道采用鋼波紋圓、扁管成型；4.伸縮縫伸縮縫采用HXC-80A定型產(chǎn)品，全橋共2道。 5.橋梁支座單向活動和雙向活動盆式支座。  6. 梁設計荷載根據(jù)設計任務書規(guī)定：公路級3.6 毛界面幾何特性計算毛界面幾何特性計算通過madis有限元程序進行計算，其計算結(jié)果如下表：表3.1 毛界面幾何特性單元位置面積 (mm2)Iyy (mm4)Izz (mm4)Czp(mm)Czm (mm)WAre

53、a (mm2)中和軸移動距離局部-y (mm)局部-z (mm)1I1.78E+071.43E+131.14E+141208.9 1541.1 1.76E+070.0 -0.4 2I1.78E+071.43E+131.14E+141209.0 1541.0 1.76E+070.0 -0.5 3I1.78E+071.43E+131.14E+141209.3 1540.7 1.76E+070.0 -0.8 4I1.30E+071.23E+131.04E+141119.6 1630.4 1.27E+070.0 -3.1 5I1.14E+071.13E+139.83E+131079.8 1670.2

54、1.11E+070.0 -5.3 6I9.67E+069.92E+129.22E+131019.8 1730.2 9.33E+060.0 -7.2 7I9.67E+069.92E+129.22E+131019.8 1730.2 9.33E+060.0 -7.2 8I9.79E+061.01E+139.27E+131022.9 1727.1 9.32E+060.3 -10.4 9I1.00E+071.13E+139.43E+131080.8 1781.8 9.51E+060.3 -14.1 10I1.02E+071.26E+139.58E+131138.6 1843.0 9.71E+060.3

55、-13.6 11I1.05E+071.42E+139.74E+131199.0 1907.8 9.92E+060.3 -11.8 12I1.06E+071.58E+139.76E+131254.0 1984.0 1.01E+070.0 -0.5 13I1.24E+072.01E+131.09E+141398.2 2065.8 1.19E+070.0 8.3 14I1.32E+072.56E+131.14E+141538.0 2232.0 1.27E+070.0 16.0 15I1.41E+073.24E+131.19E+141687.5 2405.5 1.35E+070.0 23.9 16I1

56、.49E+074.01E+131.24E+141836.3 2575.0 1.44E+070.0 31.7 17I1.58E+074.94E+131.29E+141992.6 2751.5 1.52E+070.0 40.4 18I1.68E+076.05E+131.35E+142158.3 2933.1 1.61E+070.0 48.0 19I1.77E+077.36E+131.40E+142331.3 3121.7 1.70E+070.0 56.5 20I1.88E+079.33E+131.47E+142590.8 3350.2 1.81E+070.0 67.8 21I2.72E+071.2

57、2E+141.75E+142756.0 3244.0 2.65E+070.0 50.5 22I2.72E+071.22E+141.75E+142755.9 3244.1 2.65E+070.0 50.6 23I2.72E+071.22E+141.75E+142756.0 3244.0 2.65E+070.0 50.5 24I1.88E+079.33E+131.47E+142590.8 3350.2 1.81E+070.0 67.8 25I1.77E+077.37E+131.40E+142332.6 3120.4 1.70E+070.0 55.2 26I1.67E+076.07E+131.35E

58、+142161.9 2929.5 1.61E+070.0 44.4 27I1.58E+074.96E+131.29E+141998.2 2745.9 1.52E+070.0 34.7 28I1.49E+074.04E+131.24E+141843.0 2568.3 1.44E+070.0 25.0 29I1.41E+073.26E+131.19E+141695.4 2397.7 1.35E+070.0 16.1 30I1.32E+072.58E+131.14E+141547.0 2223.0 1.27E+070.0 7.0 31I1.24E+072.03E+131.09E+141408.1 2

59、055.9 1.19E+070.0 -1.5 32I1.06E+071.60E+139.72E+131266.0 1972.0 1.01E+070.0 -12.6 33I1.04E+071.43E+139.55E+131208.5 1898.3 9.92E+060.0 -21.3 34I1.02E+071.28E+139.40E+131154.1 1827.5 9.71E+060.0 -29.2 35I9.93E+061.15E+139.26E+131103.0 1759.6 9.51E+060.0 -36.2 36I9.81E+061.03E+139.26E+131049.6 1700.4

60、9.33E+060.0 -37.1 37I9.81E+061.03E+139.26E+131049.7 1700.3 9.33E+060.0 -37.1 38I9.81E+061.03E+139.26E+131049.7 1700.3 9.33E+060.0 -37.1 第四章 內(nèi)力計算及荷載組合4.1 模型簡介上部結(jié)構(gòu)采用MIDAS橋梁軟件進行成橋和各施工階段狀態(tài)下恒載、活載、預應力、混凝土收縮、徐變、支座強迫位移、溫度變化、等作用的計算。橫向按框架和簡支板考慮固端影響的模式進行計算，按其最不利內(nèi)力控制截面設計。主橋合擾在夜間溫度較低時進行，合擾順序為先邊跨再中跨。下部結(jié)構(gòu)按最不利荷載組合進

61、行設計，支座沉降按1cm考慮。4.2 全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分4.2.1 劃分單元原則全橋按平面桿系結(jié)構(gòu)進行分析，考慮梁的跨徑、截面變化、施工方法、預應力布置等因素，按照桿系程序分析原理，遵循結(jié)構(gòu)離散化的原則，在適當位置劃分節(jié)點：1. 桿件的起點和終點及邊界支承處；2. 桿件的轉(zhuǎn)折點和截面的變化點；3. 施工分界線處和預應力錨固點；4. 單元長度過大時，應適當細分；5. 需驗算的截面處；6. 位移不連續(xù)，需進行主從約束時。圖4-1 結(jié)構(gòu)離散模擬圖4.2.2 橋梁具體單元劃分橋梁總長216米，共分為76個單元，每一個施工階段自成一個單元，另外，在墩頂、跨中和一些構(gòu)造變化位置相應增設了幾個單元，這樣便于

62、模擬施工過程，而且這些截面正是需要驗算的截面。4.3 全橋施工節(jié)段劃分4.3.1 橋梁劃分施工分段原則1.有利于結(jié)構(gòu)的整體性，盡量利用伸縮縫或沉降縫、在平面上有變化處以及留茬而不影響質(zhì)量處。2.分段應盡量使各段工程量大致相等，以便于施工組織節(jié)奏流暢，使施工均衡。3.施工段數(shù)應與主要施工過程相協(xié)調(diào)，以主導施工為主形成工藝組合。工藝組合數(shù)應等于或小于施工段數(shù)。4.分段的大小要與勞動組織相適當，有足夠的工作面。4.3.2 施工分段劃分全橋整體采用懸臂節(jié)段澆筑施工法，兩端橋臺附近單元使用整體支架現(xiàn)澆法。1924單元與5358單元為0號塊，以后每向外懸出一塊即為一個施工階段，分別為111號塊，兩端的15

63、和7276單元為邊跨整體現(xiàn)澆段，單元6、7和70、71為邊跨合攏節(jié)段，3641單元為中跨合攏節(jié)段4.4 恒載、活載內(nèi)力計算4.4.1恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力主要為一期恒載的內(nèi)力和二期恒載的內(nèi)力疊加，其彎矩、剪力及軸力如圖所示：圖4-2 成橋階段彎矩圖圖4-3 成橋階段剪力圖圖4-4 成橋階段軸力圖4.4.2 懸臂澆筑階段內(nèi)力澆筑0號塊，拼裝掛藍，懸臂澆注各箱梁梁段并張拉相應頂板縱向預應力束，懸臂澆注結(jié)束時全橋的恒載內(nèi)力:圖4-5 最大懸臂階段彎矩圖圖4-6 最大懸臂階段剪力圖圖4-7 最大懸臂階段軸力圖4.4.3 邊跨合龍階段內(nèi)力安裝排架并按施工要求進行預壓，現(xiàn)澆邊跨等高粱段，達到強度要求后，澆注

64、邊跨合龍段，張拉邊跨底板縱向預應力束。此時全橋恒載內(nèi)力：圖4-8 邊跨合攏階段彎矩圖圖4-9 邊跨合攏階段剪力圖圖4-10 邊跨合攏階段軸力圖4.4.4 中跨合龍階段內(nèi)力拼裝中跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注中跨合龍段，張拉中跨底板縱向預應力束。中跨合龍完成后的全橋恒載內(nèi)力：圖4-11 中跨合攏階段彎矩圖圖4-12 中跨合攏階段剪力圖圖4-13 中跨合攏階段軸力圖4.4.5 活載內(nèi)力計算1. 影響線的計算 將單位荷載P=1作用在各橋面的節(jié)點上，求得結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力，可得位移影響線和內(nèi)力影響線。2. 活載因子的計算1）沖擊系數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特

65、性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。 橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計算，對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，當無更精確方法計算時，也可采用下列公式估算： 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），當換算為重力計算時，其單位應為（Ns2/m2）；G結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）；g重力加速度，g=9.81(m/s2)計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩

66、效應和剪力效應時，采用；計算連續(xù)梁的沖擊力引起的負彎矩效應時，采用。值可按下式計算：當1.5Hz時，=0.05 當1.5Hz14Hz時，=0.1767ln0.0157 當14Hz時，=0.45 2）車道折減系數(shù)Msdis程序在加載車道之后會自動考慮3. 車道荷載汽車荷載是由車道荷載和車輛荷載組成的。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。公路I級車道荷載的均布荷載標準值為qk=10.5KN/m,集中荷載標準值為Pk=360KN。車道荷載的均布荷載應滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值只作用于相應影響線中最大影響線峰值處。驗算荷載的影響間接反映在汽車荷載中。圖4-14 車道荷載彎矩

67、包絡圖圖4-15 車道荷載剪力包絡圖圖4-16 車道荷載軸力包絡圖4.5 其他因素引起的內(nèi)力計算4.5.1 溫度引起的內(nèi)力計算圖4-17 整體升溫效應彎矩圖圖4-18 整體升溫效應剪力圖圖4-19 整體升溫效應軸力圖圖4-20 整體降溫效應彎矩圖圖4-21 整體降溫效應剪力圖圖4-22 整體降溫效應軸力圖4.5.2 支座沉降引起的內(nèi)力計算圖4-23 支座沉降效應彎矩包絡圖圖4-24 支座沉降效應剪力包絡圖圖4-25 支座沉降效應軸力包絡圖4.5.3 收縮、徐變引起的內(nèi)力計算圖4-26 收縮效應彎矩圖圖4-27 收縮效應剪力圖圖4-28 收縮效應軸力圖圖4-29 徐變效應彎矩圖圖4-30 徐變效

68、應剪力圖圖4-31 徐變效應軸力圖4.6 內(nèi)力組合根據(jù)我國現(xiàn)行公路橋涵設計規(guī)范，應進行正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合和承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合。4.6.1 正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合組合I 作用短期效應組合: 組合II 作用長期效應組合: 式中 : Ssd作用短期效應組合設計值；SGik第i個永久作用效應的標準值；1j第j個可變作用效應的頻率值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）1=0.7，人群荷載1=1.0，風荷載1=0.75，溫度梯度作用1=0.8，其他作用1=1.0；1jSQjk第j個可變作用效應的頻率值。SQik汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的標準值；Sld作用長期效應組合設計值；2j第j

69、個可變作用效應的頻率值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）2=0.4，人群荷載2=1.0，風荷載2=0.75，溫度梯度作用2=0.8，其他作用2=1.0；2jSQjk第j個可變作用效應的頻率值。4.6.2 承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合組合 基本組合: 或 式中:Sud承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應組合設計值；0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按公路橋涵設計通用規(guī)范JTGD602004表1.0.9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設計安全等級采用，對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取1.1、1.0和0.9；Gi第i個永久作用效應的分項系數(shù)，應按公路橋涵設計通用規(guī)范JTGD602004表4.1.6的規(guī)定采用；SGik第i個永久作用效應的

70、標準值；SGid第i個永久作用效應的設計值；Q1汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數(shù)，取Q1 =1.4。當某個可變作用在效應組合中其值超過汽車荷載效應時，則該作用取代汽車荷載，其分項系數(shù)應采用汽車荷載的分項系數(shù)；對專為承受某作用而設置的結(jié)構(gòu)或裝置，設計時該作用的分項系數(shù)取與汽車荷載同值；計算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其分項系數(shù)也與汽車荷載取同值；SQik汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的標準值；SQid汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的設計值；Qj在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）、風荷載外的其他第j個可變作用效應的分項系數(shù)，取Qj=1.4，但風荷載

71、的分項系數(shù)取Qj=1.1； SQjk在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個可變作用效應的標準值；SQjd在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個可變作用效應的設計值；C在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應的組合系數(shù)，當永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)取c=0.80；當除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外尚有兩種其他可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取c=0.70；尚有三種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取c=0.60；尚有四種及多于四種

72、的可變作用參與組合時，取c=0.50。主要荷載組合根據(jù)結(jié)構(gòu)各部分對強度、剛度、穩(wěn)定性的驗算需要,設計中考慮的主要荷載組合見表4.1。表 4.1 荷載組合表荷載組合類型說明1承載能力1.2恒荷載 +1.0徐變 + 1.0收縮+1.4活載+0.98人群+0.98升溫+0.98溫度梯度2承載能力1.2恒荷載 +1.0徐變 + 1.0收縮+1.4活載+0.98人群+0.98降溫+0.98溫度梯度3承載能力1.0恒荷載 + 1.0徐變 + 1.0收縮+1.4活載+0.98人群+0.98升溫+0.98溫度梯度4承載能力1.0恒荷載 + 1.0徐變 + 1.0收縮+1.4活載+0.98人群+0.98降溫+0.98溫度梯度5使用性能1.0恒荷載 + 1.0鋼束一次+1.0徐變 + 1.0收縮+0.667活載+0.7人群+1.0升溫+0.8溫度梯度6使用性能1.0恒荷載 + 1.0鋼束一次+1.