430m的先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計

1、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計公路先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計Design of Simply Supported for ContinuousPrestressed Concrete Girder on the Highway 完成日期 2014年6月 畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)土木工程畢業(yè)設(shè)計題目公路先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱評 定 成 績指導(dǎo)教師得分 評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目公路先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計 專 業(yè)土木工程班 級學(xué)生姓名承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位土木工程學(xué)院導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職

2、稱一、設(shè)計（論文）內(nèi)容運用大型有限元軟件Midas/Civil，設(shè)計一座跨度為4×30m的先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)（橋墩）。上部結(jié)構(gòu)按部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計。二、基本要求熟悉公路橋梁設(shè)計規(guī)范、設(shè)計原則，掌握先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計的全過程。主要包括截面選擇、恒載、活載內(nèi)力計算、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算、布置及調(diào)整、混凝土的收縮徐變計算及各項應(yīng)力檢算、橋墩抗震設(shè)計等幾個方面的內(nèi)容。并學(xué)會運用大型有限元軟件Midas/Civil進行結(jié)構(gòu)計算及設(shè)計。完成1萬字以上的設(shè)計說明書一份，不少于6張（手工3張），翻譯與本設(shè)計相關(guān)的外文文獻不少于3000字。三、主

3、要技術(shù)指標(biāo)（或研究方向）1、設(shè)計荷載：公路級2、橋梁寬度：12m3、地震基本烈度為8度，地震動峰值加速度為0.2g。4、場地類型：中硬土四、應(yīng)收集的資料及參考文獻1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋范立礎(chǔ) 主編，人民交通出版社。2、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計原理張樹仁 主編，人民交通出版社。3、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計徐岳,王亞君,萬振江 編著，人民交通出版社。4、橋梁抗震葉愛君 主編，人民交通出版社。5、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTG D62-2004，中華人民共和國交通部發(fā)布，人民交通出版社。6、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-2004，中華人民共和國交通部發(fā)布，人民交通

4、出版社。7、公路橋梁抗震設(shè)計細則JTGT B02-01-2008，中華人民共和國交通運輸部發(fā)布，人民交通出版社。五、進度計劃1、 第12周 熟悉Midas/Civil軟件，查閱有關(guān)資料，翻譯與課題有關(guān)的外文資料，完成開題報告。2、 第34周 實習(xí)。3、 第56周 完成截面選擇，計算恒載、活載內(nèi)力計算，初步估算預(yù)應(yīng)力鋼束總數(shù)。 4、 第79周 根據(jù)施工過程對每個階段進行配筋。進行截面驗算，調(diào)整預(yù)應(yīng)力鋼束直到滿足規(guī)范要求。5、 第1013周 對橋墩進行抗震設(shè)計，滿足規(guī)范要求。6、 第14周 論文整理與撰寫。7、第15周 畢業(yè)設(shè)計答辯。教研室主任簽字時間2014年2月17日畢業(yè)設(shè)計開題報告題目公路先

5、簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計學(xué)生姓名田小杰學(xué)號20100347班級土1001-10專業(yè)土木工程一、設(shè)計背景與應(yīng)用現(xiàn)狀在現(xiàn)代化的交通網(wǎng)中，橋梁建設(shè)有著非常重要的地位。橋梁的發(fā)展與運輸業(yè)的發(fā)展密不可分，每逢運輸工具有所重大變化，就會對橋梁在承載能力、結(jié)構(gòu)布局以及跨越能力等方面提出新的要求。連續(xù)梁橋是一種應(yīng)用比較廣泛的結(jié)構(gòu)體系，它具有一系列的優(yōu)點，比如變形小，結(jié)構(gòu)剛度好，行車平順舒適，伸縮縫少，抗震能力強，養(yǎng)護簡單等等。預(yù)應(yīng)力混凝土早在20世紀(jì)30年代就被用于建橋。在對預(yù)應(yīng)力混凝土性能和張拉、錨固工藝深入研究的基礎(chǔ)上，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁等等被迅速推廣應(yīng)用于梁橋。 雖然預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋由于

6、構(gòu)造簡單，預(yù)制和安裝方便，在橋梁建設(shè)中得到了廣泛使用。然而當(dāng)這種簡支體系跨徑超過4050m時，跨中恒載彎矩和活載彎矩將會迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重顯著增加，這樣不但材料耗用量大，并且也給施工帶來困難。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)的施工方法恰能解決這一問題，這也使得這一施工方法得以廣泛應(yīng)用。二、設(shè)計進行的主要工作和任務(wù)（1）運用大型有限元軟件Midas/Civil對簡支轉(zhuǎn)連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)計算及設(shè)計；（2）對橋墩進行抗震設(shè)計及檢算；（3）進一步熟悉公路橋梁設(shè)計規(guī)范以及公路工程抗震設(shè)計規(guī)范；（4）繪圖，完成計算書。三、設(shè)計所采用的方法和手段（1）采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的結(jié)構(gòu)形式；（2）采

7、用先簡支后連續(xù)的施工方法；（3）依據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范以及公路橋涵設(shè)計基本規(guī)范確定橋梁上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計算；（4）依據(jù)公路工程抗震設(shè)計規(guī)范進行橋墩的抗震設(shè)計；（5）運用大型有限元軟件Midas/Civil進行上部結(jié)構(gòu)的。四、設(shè)計（研究）進度計劃第1-2周 外文文獻翻譯、熟悉軟件、書寫開題報告、熟悉各種規(guī)范；第3-4周 截面選取、外荷載計算、初步估算預(yù)應(yīng)力鋼束；第5-7周 根據(jù)施工過程對每個階段進行配筋、進行截面驗算、調(diào)整至符合；第8-10周 對橋墩及墩臺設(shè)計并驗算；第11-12周 圖紙繪制、效果圖繪制；第13-14周 論文整理與撰寫；第15周 論文答辯；五、預(yù)期結(jié)果和目

8、的（1）進一步熟練的掌握預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工設(shè)計以及橋墩抗震設(shè)計的全過程；指導(dǎo)教師簽字時 間年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告題目公路先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)土木工程（2）能夠熟練運用Midas/Civil進行橋梁結(jié)構(gòu)的分析；（3）明確公路橋梁規(guī)范中的相關(guān)設(shè)計原則及要求；（4）通過畢業(yè)設(shè)計，對本專業(yè)相關(guān)課程形成一個全面系統(tǒng)的認(rèn)識與總結(jié)。六、參考文獻 1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋范立礎(chǔ) 主編，人民交通出版社。2、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計原理張樹仁 主編，人民交通出版社。3、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計徐岳,王亞君,萬振江 編著，人民交通出版社。4、橋梁

9、抗震葉愛君 主編，人民交通出版社。5、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTG D62-2004，中華人民共和國交 通部發(fā)布，人民交通出版社。6、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-2004，中華人民共和國交通部發(fā)布，人民交通出版社。7、公路橋梁抗震設(shè)計細則JTGT B02-01-2008，中華人民共和國交通運輸部發(fā)布，人民交通出版社。指導(dǎo)教師簽字時 間年 月 日摘 要先簡支后連續(xù)梁橋在實際運用中集合了簡支梁橋和連續(xù)梁橋的優(yōu)點，同時避免了簡支梁橋橋面容易開裂和現(xiàn)澆連續(xù)梁施工的復(fù)雜繁瑣。梁用批量預(yù)制生產(chǎn)的方式來加快連續(xù)梁的建設(shè)速度，以省去繁瑣的支模工序，所以該橋型在橋梁建設(shè)中被廣泛運用。本

10、文首先介紹了本畢業(yè)設(shè)計的工程背景，然后依據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范等規(guī)范對簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋進行初步設(shè)計，選取計算截面，接著通過軟件Midas/Civil建模，并依據(jù)施工過程劃分施工階段，進行預(yù)應(yīng)力筋的估算，最后進行整個結(jié)構(gòu)的正截面抗彎、正截面抗裂以及混凝土壓應(yīng)力的驗算并進行調(diào)整以滿足要求。此外，依據(jù)公路工程抗震設(shè)計規(guī)范對橋墩進行抗震設(shè)計。 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)梁橋；簡支轉(zhuǎn)連續(xù)；抗震設(shè)計AbstractPrestressed concrete simply-supported to continuous beam bridge combine the

11、 advantages of simply supported girder bridge and continuous girder bridge,and avoid the simply supported girder bridge's deck cracking easily and the complex construction of continuous girder bridge,so accelerate the construction speed and construction is easy,In a word prestressed concrete sim

12、ply-supported to continuous beam bridge is widely used in bridge construction.This article first introduce the engineering background of the design. Then, based on "codes of Highway bridges and culverts reinforced concrete and prestressed concrete structural design " and other norms, the p

13、reliminary design of prestressed concrete continuous beam bridge of simply supported continuous construction is conducted. Selects cross-section of calculation. Followed by modeling through software of Midas / Civil and classifying construction phase according to the construction process, finally, w

14、e conduct a check on the resistance of flexural of normal section, the resistance of crack of normal section ,and concrete compressive stress and adjust in order to meet the requirement. In addition, based on "Codes of Highway Engineering Seismic Design", the seismic design of pier is cond

15、ucted.Key words: Prestressed concrete continuous beam bridges；Simply supportedcontinuous； Midas/Civil；Seismic design 目 錄第1章 緒論1 1.1 選題背景1 1.2 先簡支后連續(xù)箱梁的優(yōu)勢1 1.3 設(shè)計基本資料2 1.3.1 橋梁線性布置2 1.3.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2 1.3.3 主要材料2 1.3.4 橋面布置及鋪裝2 1.3.5 施工方式3 1.3.6 設(shè)計規(guī)范3 1.3.7 溫度影響3 1.4 截面形式及截面尺寸擬定4 1.4.1 截面形式的確定4 1.4.2 截面尺寸

16、的擬定4 1.5 橋跨布置及孔徑分配5 1.6 毛截面幾何特性計算5第2章 上部結(jié)構(gòu)計算6 2.1 單元劃分6 2.2 恒載內(nèi)力計算6 2.2.1 恒載集度計算7 2.3 活載內(nèi)力計算10 2.3.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)11 2.3.3 活載內(nèi)力計算12 2.4 溫度內(nèi)力計算14 2.5 支座沉降計算15 2.6 荷載組合計算16 2.6.1 正常使用極限狀態(tài)組合16 2.6.2 承載能力極限狀態(tài)組合19第3章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置22 3.1 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算22 3.1.2 按正常使用極限狀態(tài)截面壓應(yīng)力要求估算26 3.1.3 按承載能力極限時正截面強度強度要求30 3.2 預(yù)應(yīng)力的

17、布置32第4章 預(yù)應(yīng)力損失35第5章 主梁強度驗算46第6章 法向壓應(yīng)力驗算49第7 章 下部結(jié)構(gòu)計算52 7.1 墩身截面尺寸的擬定52 7.1.1 鋼筋和混凝土的選取52 7.1.2 蓋梁截面尺寸的擬定52 7.1.3 墩身截面及縱向尺寸的擬定52 7.2 墩身鋼筋的布置及抗震驗算52 7.2.1 設(shè)計地震力計算52 7.2.2 依據(jù)地震作用進行墩內(nèi)配筋計算54 7.2.3 地震作用下墩身截面抗剪承載力和墩頂位驗算56第8章 結(jié)論和展望62 8.1 結(jié)論62 8.2 展望62設(shè)計繪圖63 參考文獻64致 謝65附 錄66第1章 緒論1.1 選題背景 隨著生活節(jié)奏的加快，各地區(qū)人與人的交流、

18、物與物的交流變得更加頻繁，這也就要求了承載它的交通網(wǎng)的建設(shè)與完善，大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，對于加強全國各民族的團結(jié)，發(fā)展國民經(jīng)濟，促進文化交流和鞏固國防等方面，都具有非常重要的作用。在公路、鐵路、城市和農(nóng)村道路以及水利建設(shè)中，為了跨越各種障礙，必須修建各種類型的橋梁和涵洞，因此橋涵成為了交通線中的重要組成部分。橋梁是交通運輸?shù)拿}，其形式不一而同，各有優(yōu)劣。1.2 先簡支后連續(xù)箱梁的優(yōu)勢先簡支后連續(xù)箱梁是國內(nèi)外公路上常用的一種橋梁結(jié)構(gòu)新形勢，具有施工簡易、行車條件好且經(jīng)濟合理的特點。它克服了簡支梁整體條件差的弱點，同時也克服了現(xiàn)澆連續(xù)梁對支架和地基的要求。先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)意義上的連續(xù)梁

19、橋而言，降低了施工難度，同時一定程度上達到了結(jié)構(gòu)連續(xù)的目的。而相對簡支梁來說，減小跨中彎矩，提高了結(jié)構(gòu)的承載能力，減少梁部的伸縮縫，并控制橋面橫向裂縫的產(chǎn)生。因而先簡支后連續(xù)梁橋是一種經(jīng)濟合理的具有較強競爭力的好橋型，兼?zhèn)淞撕喼w型及連續(xù)體系的優(yōu)點。先簡支后連續(xù)梁橋相比簡支梁橋有如下優(yōu)勢：(1) 改善了結(jié)構(gòu)受力狀況，采用連續(xù)設(shè)計比簡支設(shè)計可減少預(yù)應(yīng)力筋5%-15%；(2) 預(yù)應(yīng)力和初始上拱度相對較小，有利于橋面鋪裝施工；(3) 先在現(xiàn)場預(yù)制，現(xiàn)場吊裝，形成一般簡支體系，然后通過現(xiàn)場澆筑連續(xù)接頭段，張拉負(fù)彎矩區(qū)域的預(yù)應(yīng)力梁，減少橋面伸縮縫，增強了結(jié)構(gòu)的整體性和行車的舒適性，改善了橋面養(yǎng)護維修。(

20、4) 先簡支后連續(xù)箱梁比簡支箱梁結(jié)構(gòu)剛度大，梁高低，用料少，結(jié)構(gòu)中的剛才和混凝土數(shù)量少，且施工簡便，不用搭腳手架，施工質(zhì)量容易控制，經(jīng)濟效益和社會效益為可取。(5) 由于主體結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件，因此混凝土的收縮和徐變對梁的撓度和次內(nèi)力影響不大。 先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)的受力情況 先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)的受力情況明顯分為兩個不同的階段： (1) 在簡支階段，結(jié)構(gòu)所承受的是本身自重、前期預(yù)加力及施工荷載等前期荷載，結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)，混凝土收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)變形較大，但在結(jié)構(gòu)內(nèi)并不產(chǎn)生次內(nèi)力。 (2) 形成連續(xù)結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)還要承受后期恒載。后期預(yù)加力、車輛荷載及其他后期荷載，結(jié)構(gòu)也變成了超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土收縮徐變將

21、引起結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。隨時間的推移，結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力是在不斷變化的，將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布。1.3 設(shè)計基本資料1.3.1 橋梁線性布置(1) 平曲線半徑：無平曲線(2) 豎曲線半徑：無豎曲線1.3.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1) 設(shè)計荷載：公路I級(2) 橋梁寬度：12m(3) 地震基本烈度為8度，地震動峰值加速度為0.2g。(4) 場地類型：中硬土1.3.3 主要材料(1) 預(yù)應(yīng)力混凝土主梁采用C50號混凝土(2) 預(yù)應(yīng)力鋼絞線：采用低松弛高強鋼絞線，直徑為15.24mm，截面積為140mm標(biāo)準(zhǔn)強度，彈性模量。(3) 預(yù)應(yīng)力管道：采用鐵皮波紋管圓、扁管成型1.3.4 橋面布置及鋪裝(1) 橋面橫向布置： 公路

22、I級：橋面寬12 m（三車道），無人行道；(2) 橋面鋪裝層：采用平均厚度為9.5cm防水混凝土1.3.5 施工方式4跨30m簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工。1.3.6 設(shè)計規(guī)范(1)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTG D62-2004，中華人民共和國交通部發(fā)布，人民交通出版社。(2)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-2004，中華人民共和國交通部發(fā)布，人民交通出版社。(3)公路橋梁抗震設(shè)計細則JTGT B02-01-2008，中華人民共和國交通運輸部發(fā)布，人民交通出版社。 (4)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范JTG D63-2007，中華人民共和國交通運輸部發(fā)布，人民交通出版社。1.3.7 溫度影

23、響考慮結(jié)構(gòu)因均勻溫度作用引起的外加變形或約束變形，采用整體升溫、降溫模擬，同時考慮非線性梯度溫度的影響。根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-2004，計算橋梁結(jié)構(gòu)由于溫度引起的效應(yīng)時，可采用圖1-1 所示的豎向溫度梯度曲線，其橋面板的最高溫度T1查表得：；對于混凝土結(jié)構(gòu)，梁高大于400mm時，=300mm。圖1-1 豎向梯度溫度（尺寸單位：mm）1.4 截面形式及截面尺寸擬定1.4.1 截面形式的確定由于箱型截面是閉合薄壁形式，具有抗扭剛度大的特點，且頂板和底板都具有比較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求。箱形截面具有良好的動力特性，在這它的收縮徐變數(shù)值較小。故本設(shè)計采用

24、箱形截面。1.4.2 截面尺寸的擬定 簡支梁橋主梁尺寸根據(jù)經(jīng)驗選取，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋20m<<50m，主梁間距1.8m2.5m。主梁高度在(1/251/14)。主梁梁高若不受高度限制選用高一些的梁可以節(jié)省配筋，一般而言合理的梁高與荷載大小、主梁片數(shù)、跨徑大小等因素有關(guān)。主梁肋寬必須滿足截面抗剪、抗主拉應(yīng)力強度要求，同時應(yīng)考慮梁肋穩(wěn)定性。目前肋寬常用15cm18cm，當(dāng)主梁間距小于2m 時梁肋為全長等肋寬，大于2m時通常在梁端2m5m范圍內(nèi)肋逐步加寬。綜上所述，本設(shè)計橋面寬度12m，由四個小箱形組成，梁高=1.5m，高跨比為20。其中，預(yù)支中梁頂板寬210cm，底板寬100cm；

25、預(yù)制邊梁頂板寬255cm，底板寬100cm；預(yù)支主梁采用90cm的濕接縫，從而減少主梁的吊運質(zhì)量。邊、中梁均采用斜腹板，以減輕主梁自重。為了滿足頂板負(fù)彎矩鋼束、普通鋼筋的布置以及輪載的局部作用，箱梁頂板取等厚度15cm。為了防止應(yīng)力集中和便于脫模，在腹板與頂板交界處設(shè)置20cmx10cm的承托。主梁橫斷面構(gòu)造如圖1-2所示。圖1-2 主梁橫斷面構(gòu)造圖（單位:mm）箱梁底板變化和腹板變化：簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工的連續(xù)梁橋中正彎矩較大，因此底板不宜過厚；同時支點處存在負(fù)彎矩，需要底板要有一定的厚度來提供受壓面積。從而將底板厚底在跨內(nèi)大部分區(qū)域設(shè)為15cm，僅在支點處加厚為25cm，且腹板也逐漸加厚到25c

26、m，這樣的構(gòu)造處理同時為錨固底板預(yù)應(yīng)力提供了空間。箱梁底板厚底變化如圖1-3所示。圖1-3 箱梁底板厚度變化示意圖（單位:mm）1.5 橋跨布置及孔徑分配跨徑為4×30m,采用先簡支后連續(xù)的施工方法?？紤]伸縮縫的設(shè)置，實際橋長為119.84m，即在橋的兩頭各設(shè)8cm的伸縮縫。計算簡圖見圖1-4。圖中兩邊跨計算跨徑為29.42m,中跨計算跨徑為30m。連續(xù)梁兩端至邊支座中心線之間的距離為50cm。圖1-4 橋梁結(jié)構(gòu)計算簡圖 (單位：cm)1.6 毛截面幾何特性計算本設(shè)計主梁變化不大，選取有代表性的截面，匯于表1-1。表1-1 截面特性截面位置截面面積 （）截面慣性矩（）中性軸至梁底的距

27、離（）預(yù)制中梁跨中0.8694290.2509290.901支點1.167440.3086240.835預(yù)制邊梁跨中0.9369290.2682670.9386支點1.234940.3309620.867成橋跨中10044290.4912890.971支點1.3024350.54071960.896第2章 上部結(jié)構(gòu)計算2.1 單元劃分本設(shè)計采用有限元軟件Midas進行上部結(jié)構(gòu)的計算，結(jié)合具體的施工方法以及結(jié)構(gòu)的受力特點，將梁進行單元劃分，共分166個單元，167個節(jié)點，由于建立的單元關(guān)于整聯(lián)對稱，現(xiàn)給出左半聯(lián)結(jié)構(gòu)的單元劃分情況，如圖2-1所示：圖2-1 單元劃分示意圖（單位：mm）節(jié)點與控制截

28、面對應(yīng)關(guān)系如表2-1所示 表2-1 節(jié)點與控制截面對應(yīng)表節(jié)點號控制截面節(jié)點號控制截面3永久支點88臨時支點7變化點92變化點13L1/497L3/421L1/2105L3/2293L1/41133L3/434變化點118變化點38臨時支點122臨時支點42永久支點126永久支點46臨時支點130臨時支點50變化點134變化點55L2/4139L4/463L2/2147L4/2713L2/41553L4/476變化點161變化點80臨時支點165永久支點84永久支點2.2 恒載內(nèi)力計算在進行恒載內(nèi)力計算之前必須清楚各施工階段，以便明了的進行內(nèi)力計算。施工過程可以分為5個施工階段，第一個施工階段為

29、預(yù)制主梁，待混凝土達到設(shè)計強度時，張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，并壓注水泥漿，將各跨預(yù)制箱梁安裝就位，形成臨時支座支承的簡支梁狀態(tài)。第二施工階段澆注1、2和3、4跨連續(xù)段接頭混凝土，待達到設(shè)計強度后張拉負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿。第三節(jié)段施工澆筑2、3跨連續(xù)段接頭混凝土，待達到設(shè)計強度后張拉負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿，此時形成連續(xù)梁。第四個施工階段拆除臨時支座，完成體系轉(zhuǎn)換。再完成橫向接縫，成橋。第五個施工階段完成護欄及橋面鋪裝等工作。具體施工階段圖見圖2-2。 圖2-2 施工階段圖簡圖2.2.1 恒載集度計算2.2.1.1 預(yù)制箱梁一期恒載集度() 由預(yù)制箱梁構(gòu)造可知橫隔梁均位于支承處，橫

30、隔梁自重對于主梁不產(chǎn)生恒載彎矩，因此計算中將橫隔梁作為集中力作用在支點上。則僅為預(yù)制箱梁自重集度，計算公式為：，故具體計算結(jié)果見表2-2、2-3。表2-2 預(yù)制中梁一期恒載集度()單元荷載集度單元荷載集度133.93 86-8934.85 2-434.55 9031.66 531.61 9128.83 628.69 92-9427.27 7-3027.10 95-11427.10 續(xù)表 2-2單元荷載集度單元荷載集度31-3427.27 115-11827.27 3528.96 11928.96 3631.79 12031.79 37-3934.85 121-12334.85 40-4334.

31、24 124-12734.24 44-4734.85 12834.85 4831.79 13134.85 4928.83 13231.79 50-5327.27 13328.83 54-7227.10 134-13627.27 73-76 27.27 13727.10 7728.83 16127.10 7831.79 16228.69 79-8134.85 16331.61 82-8534.24 164-16634.55 表2-3 預(yù)制邊梁一期恒載集度（）單元集度單元集度138.14 82-8538.14 2-438.76 86-8938.76 533.33 9033.06 627.43 91

32、27.33 7-3424.04 92-11824.04 3527.33 11927.33 3633.06 12033.06 37-3938.76 121-12338.76 40-4338.14 124-12738.14 44-4738.76 128-13138.76 4833.06 13233.06 4927.33 13327.33 50-7624.04 134-16124.04 7727.33 16227.43 7833.06 16333.33 79-8138.76 164-16638.76 2.2.1.2 成橋后一期恒載集度（）制梁計入每片梁現(xiàn)澆濕接縫混凝土后的恒載集度即為成橋后箱梁一期恒

33、載集度。成橋后忽略橫隔梁產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，僅計及產(chǎn)生的支反力，并且中、邊箱梁的構(gòu)造尺寸完全相同，因此成橋后中、邊箱梁一期恒載集度相同，記為，計算公式為： ，計算成橋后箱各單元一期恒載集度見表2-4。表2-4 成橋一期恒載集度（）單元集度單元集度133.11 82-8533.47 2-333.73 86-8834.08 433.18 8933.54 530.25 9030.34 627.33 9127.51 7-3026.28 92-9426.50 31-3326.50 95-11426.28 3425.96 115-11726.32 3527.67 11825.78 3630.50 11927.

34、49 37-3934.12 12030.32 40-4333.50 121-12433.94 44-4634.12 124-12733.32 4733.57 128-13033.94 4830.50 13133.39 4927.51 13230.32 50-5326.50 13327.33 54-7226.28 134-13626.32 73-7526.50 137-16026.28 7625.96 16125.73 7727.51 16227.33 7830.47 16330.25 79-8134.08 164-16633.73 2.2.1.3 二期恒載集度()二期恒載集度為橋面鋪裝與護欄恒

35、載集度之和。本設(shè)計橋面鋪裝采用坡度為2%，橋面中心為11cm厚的防水混凝土鋪裝層，最外緣為8 cm厚的防水混凝土鋪裝層，橋面鋪裝平均厚度為9.5cm厚；混凝土自重按23計；護欄一側(cè)按每延米0.301m3混凝土計，因橋梁橫斷面布置四片箱梁，故按每片承擔(dān)全部二期恒載的1/4計。其值為 =1/4×(0.095×12)×23+0.301×230=11.07()。2.2.1.4 計算結(jié)果由Midas中可讀取恒載作用下各施工階段的彎矩、剪力包絡(luò)圖，詳見圖2-3至圖2-6。圖2-3 簡支階段彎矩圖（單位：）圖2-4 簡支階段剪力圖（單位：）圖2-5 二期階段彎矩圖（單

36、位：）圖2-6 二期階段剪力圖（單位：）2.3 活載內(nèi)力計算 考慮到本設(shè)計橋梁由四個小箱梁組成，活載內(nèi)力計算時應(yīng)考慮橫向分布，并采用剛接梁法進行計算。2.3.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)2.3.1.1 沖擊系數(shù) 由公路通規(guī)，連續(xù)梁橋的自振頻率： (2-1) (2-2) 式中, ：計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時采用； ：計算連續(xù)梁的沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時采用； ：結(jié)構(gòu)計算跨徑（m）； ：結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）； ：結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩（）； ：結(jié)構(gòu)跨中截面單位長度質(zhì)量（），為結(jié)構(gòu)跨中截面每 延米結(jié)構(gòu)重力，g為重力加速度取9.8（）按成橋的截面圖計算，如圖2-7所示： 圖2-7

37、 成橋截面尺寸（單位：mm） 解得：=5.438 =9.466 沖擊系數(shù)可按下式計算：當(dāng)時， 用于正彎矩效應(yīng)或剪力效應(yīng)時： ：用于負(fù)彎矩效應(yīng)時：2.3.1.2 車道折減系數(shù)按照橋規(guī)三車道折減系數(shù)采用2.3.2 計算主梁荷載橫向分布系數(shù)使用專門計算橫向分布系數(shù)的軟件計算，得：邊梁 m=0.739 ，中梁 m=0.6372.3.3 活載內(nèi)力計算2.3.3.1 車道荷載計算本設(shè)計活載內(nèi)力計算采用基本可變荷載(公路級)即移動荷載在結(jié)構(gòu)使用階段產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。車道荷載布置圖如圖2-8。圖2-8 車道荷載布置圖根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范4.31規(guī)定，公路級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)

38、定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮诨虻扔?m 時， =180；橋梁計算跨徑等于或大于50m 時，=360；當(dāng)橋梁計算跨徑在5m50m之間時，值采用直線內(nèi)插法計算。該橋為4x30m 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)橋梁，計算跨徑為30m。即2.3.3.2 車輛荷載計算車輛荷載布置如圖2-9、2-10。圖2-9 車輛立面布置圖（單位：m）圖2-10 車輛荷載橫向布置圖（單位：m）2.3.3.3 計算結(jié)果在Midas中讀取由車輛荷載引起的彎矩和剪力，如圖2-11、2-12所示，彎矩最大值為2014.19，最小值為1534.96，剪力最大值為410.618。圖2-11 活載彎矩內(nèi)力圖（單位： ）圖2-12 活載剪力內(nèi)力圖（單位：）2

39、.4 溫度內(nèi)力計算 本設(shè)計考慮的系統(tǒng)溫度為整體升溫20，整,體降溫20，同時并考慮梁截面溫度影響。經(jīng)由Midas計算得溫度產(chǎn)生的內(nèi)力。由于整體升溫、降溫對結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響甚?。ń咏?），故此處僅將梁截面溫度（非線性梯度溫度）產(chǎn)生的內(nèi)力列出，如圖2-13、表2-5 所示圖2-13 梁截面溫度引起的彎矩圖（單位：）表2-5 溫度次內(nèi)力節(jié)點號控制截面彎矩()節(jié)點號控制截面彎矩()3永久支點088臨時支點560.517變化點56.1992變化點578.7213L1/4196.197L3/4621.4521L1/2406.26105L3/2689.7121L1/2406.26105L3/2689.71續(xù)表

40、 2-5節(jié)點號控制截面彎矩()節(jié)點號控制截面彎矩()293L1/4616.411133L3/4757.9834變化點747.75118變化點800.7138臨時支點803.94122臨時支點818.9242永久支點826.56126永久支點826.2446臨時支點819.22130臨時支點803.6450變化點801134變化點747.4755L2/4758.22139L4/4616.1763L2/2689.87147L4/2406.1713L2/4621.531553L4/4196.0376變化點578.75161變化點56.1780臨時支點560.52165永久支點084永久支點553.1

41、92.5 支座沉降計算連續(xù)梁是一種對支座沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，很小的位移可能會引起很大的內(nèi)力致使橋梁的使用狀態(tài)受到影響，由于不確定具體哪個支座發(fā)生沉降，故通過Midas定義支座沉降分析數(shù)據(jù)來分析支座沉降產(chǎn)生的內(nèi)力，每個支座賦予0.5cm 的可能位移沉降，讓程序自動選擇最不利的荷載組合形式。支座沉降引起結(jié)構(gòu)彎矩見圖2-14、表2-6。圖2-14 支座沉降引起的彎矩包絡(luò)圖（單位：）表2-6 支座引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力節(jié)點號控制截面彎矩節(jié)點號控制截面彎矩3永久支點088臨時支點294.187變化點17.6992變化點255.3713L1/461.7297L3/4171.421L1/2127.86105L3/

42、293.82293L1/4194.011133L3/4128.5834變化點235.35118變化點206.42續(xù)表 2-6節(jié)點號控制截面彎矩節(jié)點號控制截面彎矩38臨時支點253.03122臨時支點244.2942永久支點250.58126永久支點259.5346臨時支點244.89130臨時支點252.4350變化點206.98134變化點234.7955L2/4128.97139L4/4193.5463L2/293.85147L4/2127.56713L2/4157.411553L4/461.5776變化點255.31161變化點17.6480臨時支點293.22165永久支點084永久支

43、點308.472.6 荷載組合計算為了計算橋梁需要配置的預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量，需要橋梁成橋在正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)下各截面所受彎矩值，進而進行預(yù)應(yīng)力束的估算。2.6.1 正常使用極限狀態(tài)組合公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組：(1)短期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻率值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為： (2-3) 式中：作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值； 第 個可變作用效應(yīng)的頻率值系數(shù)，汽車荷載(不計沖擊力) = 0.7，人群荷載 =1.0，風(fēng)荷載=0.75，溫度梯度作用= 0.8，其他作用=1.0； 第個可變作用效應(yīng)的頻率值。經(jīng)過比選決定采用使

44、用狀態(tài)下的cLCB17 組合作為正常使用狀態(tài)短期效應(yīng)的荷載組合，即為：恒荷載 (1.0) +支座沉降(1.0) +汽車荷載(0.7) +整體升溫(1.0) +收縮二次(1.0)+徐變二次(1.0)。內(nèi)力值如表2-7、2-8。表2-7 中梁短期效應(yīng)組合單元號控制截面剪力()彎矩()單元號控制截面剪力()彎矩()3永久支點-406.35-5.0588臨時支點-454.82-1579.947變化點-332.72729.392變化點-382.49-746.2713L1/4-173.11988.7897L3/4-232981.0921L1/281.532386.86105L3/240.331633.91

45、293L1/4321.29991.571133L3/4280.73579.1234變化點471-1187.07118變化點431.09-1298.9738臨時支點543.47-2198.03122臨時支點503.55-2230.0942永久支點-540.41-2649.53126永久支點-580.32-2649.4646臨時支點-503.55-2230.16130臨時支點-543.46-2197.9650變化點-431.22-1299.03134變化點-471.13-118755L2/4-280.73579.07139L4/4-321.29991.6363L2/2-40.331633.8814

46、7L4/2-81.532386.89713L2/4232981.071553L4/4173.11988.876變化點382.38-746.27161變化點332.62729.380臨時支點454.82-1579.94165永久支點406.35-5.0584永久支點-491.68-1960.09表2-8 邊梁短期效應(yīng)組合節(jié)點號控制截面剪力()彎矩()節(jié)點號控制截面剪力()彎矩()3永久支點-393.91-5.2688臨時支點-397.49-446.17變化點-316.081134.7492變化點-321.41398.0313L1/4-112.933117.2397L3/4-148.52047.4

47、421L1/2197.473872.83105L3/2157.382990293L1/4509.472092.51133L3/4473.561612.9734變化點702.31-114.16118變化點671.69-291.2238臨時支點792.48-1206.7122臨時支點763.86-1271.2542永久支點-487.84-1651.66126永久支點-570.65-1651.6446臨時支點-449.59-1271.27130臨時支點-532.4-1206.6850變化點-373.48-291.26134變化點-452.4-114.1555L2/4-196.081612.95139L4/4-276.072092.5163L2/2110.642989.99147L4/220.983872.84713L2/4426.762047.431553L4/4334.823117.2376變化點545.521132.72161變化點551.611134.6680臨時支點716.07-446.1165永久支點-16.48-3.384永久支點-435.74-794.1(2)長期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作