a預應力混凝土連續(xù)箱梁橋設計

1、 鄭州大學畢業(yè)設計（論文）題 目： 三跨預應力連續(xù)箱梁橋設計（330 m）指導教師： 李清富 職稱： 教授 鄭元勛 職稱： 講師 學生姓名： 郭小帥 學號： 專 業(yè)： 水利水電工程（道路橋梁方向） 院（系）： 水利與環(huán)境學院 完成時間： 2011-5-31 2011年 6月 2日目錄摘 要10 緒論31 設計基本資料51.1.工程概況51.2.設計標準51.3.橋梁設計52 設計要點及結構尺寸擬定72.1設計要點72.2結構尺寸的擬定83 主梁作用效應的計算113.1 自重作用效應的計算113.2汽車荷載的效應173.3溫差應力的計算263.4支座沉降的計算283.5內(nèi)力組合284 預應力鋼筋

2、的估算與布置364.1鋼束的估算364.2鋼束的布置374.3主梁凈、換算截面幾何特性計算385 預應力損失及有效預應力計算405.1 基本理論405.2預應力損失計算406 配束后主梁內(nèi)力計算及內(nèi)力組合497 截面強度驗算527.1基本理論527.2計算公式528 抗裂驗算568.1公預規(guī)要求568.2抗裂計算569 持久狀況構件的應力驗算659.1正截面混凝土壓應力驗算659.2預應力筋拉應力驗算679.3混凝土主壓應力驗算6810 短暫狀況構件的應力驗算7510.1預加應力階段的應力驗算7510.2吊裝應力驗算76致謝78參考文獻79外文文獻翻譯80摘 要連續(xù)梁橋是工程上廣泛使用的一種橋

3、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,設計及施工經(jīng)驗成熟的特點。設計一座梁橋必須從橋跨布設,尺寸擬定,鋼束布置以及施工方法等方面綜合考慮,還要充分考慮設計參數(shù)和環(huán)境影響。本設計是三聯(lián)連續(xù)梁橋，橫截面形式為四片單箱單室預制箱型梁，；施工方式是先簡支后連續(xù)施工的連續(xù)梁橋。該設計首先進行恒載、活載及次內(nèi)力的計算,在此基礎上進行荷載組合,繪制彎矩和剪力包絡圖；其次,根據(jù)短期效應組合配置預應力鋼筋，并進行預應力損失的計算；最后，對該連續(xù)梁橋進行驗算，是否滿足設計要求。關鍵詞：設計 連續(xù)梁橋 先簡支后連續(xù) 預應力AbstractThe continuous beam

4、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. Design a bridge must be laid across from

5、 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 three-span continuous bridge, whose cross-section is one-compartment, and no changing on the road di

6、rection, constructed by after a first simply-supported. 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 effect combination disposition p

7、restressed 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; after a first simply-supported; prestress 0 緒論0.1 預應力混凝土連續(xù)梁橋概述預應力混凝

8、土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本章簡介其發(fā)展：由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點：如過早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結構自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 為了解決這些問題，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應力。自從預應力結構產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。 預應力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來的，當時西歐很多國家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)

9、省鋼材，各國開始競相采用預應力結構代替部分的鋼結構以盡快修復戰(zhàn)爭帶來的創(chuàng)傷。50年代，預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了100米，到80年代則達到440米。雖然跨徑太大時并不總是用預應力結構比其它結構好，但是，在實際工程中，跨徑小于400米時，預應力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。 我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展。現(xiàn)在，我國已經(jīng)有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系。 雖然預應力混凝土橋梁的發(fā)展還不到80年。但是，在橋梁結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發(fā)展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒

10、載作用下，連續(xù)梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點，但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者，因為限于當時施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費工費時。到后來，由于懸臂施工方法的應用，連續(xù)梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨預應力混凝土連續(xù)梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在40200米范圍內(nèi)占主要地位。無論是城市橋梁、高架道

11、路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結構體系已經(jīng)成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。 然而，當跨度很大時，連續(xù)梁所需的巨型支座無論是在設計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題；而T型剛構在這方面具有無支座的優(yōu)點。因此有人將兩種結構結合起來，形成一種連續(xù)剛構體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。 另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改

12、善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。在我國，預應力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題：（1）發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質量難以提高。（2）在一切適宜的橋址，設計與修建墩梁固結的連續(xù)剛構體系，盡可能不采用養(yǎng)護調換不易的大噸位支座。（3）充分利用時間的時間價值，采用先簡支后連續(xù)的施工方法，可以大大的加快工程的施工進度。另外，在設計預應力連續(xù)梁橋時，技術經(jīng)濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與經(jīng)濟性的標志。目前，各國都以

13、每平方米橋面的三材（混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經(jīng)濟指針。但是，橋梁的技術經(jīng)濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材指標和造價指標與很多因素有關，例如：橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎等全國基建條件。同時，一座橋的設計方案完成后，造價指針不能僅僅反應了投資額的大小，而是還應該包括整個使用期限內(nèi)的養(yǎng)護、維修等運營費用在內(nèi)。通過連續(xù)梁、T型剛構、連續(xù)剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續(xù)剛構體系的技術經(jīng)濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續(xù)剛構也是未來

14、連續(xù)體系的發(fā)展方向?？偠灾?，一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中，要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。0.2 畢業(yè)設計的目的與意義畢業(yè)設計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學所學的各門基礎課和專業(yè)課知識，并結合相關設計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。本次設計為(330)m預應力砼連續(xù)梁，橋面凈寬10.5m，分為兩幅，設計時只考慮單幅的設計。梁體采用由四片梁組成的單箱單室箱型截面，由于預應力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定結構，手

15、算工作量比較大，且準確性難以保證，所以結合有限元分析軟件MIDAS進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。1 設計基本資料1.1.工程概況本設計為河南省洛陽市國道3利新區(qū)新建公路工程K2+825處實際大橋，本工程全線采用路基寬26米雙向四車道一級公路標準，設計時速為80公里/小時。為了便于施工，上部結構為采用通用跨徑30m裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁。1.2.設計標準設計荷載：公路級 設計洪水頻率：1/100橋面凈寬：210.5米；1.3.橋梁設計1.3.1橋梁方案的確定1.3.1.1橋孔設計大橋設計以適用、安全、經(jīng)濟、協(xié)調和美觀為原則，在選擇孔徑時還根據(jù)本地區(qū)在自然條件、材料供應和地質

16、情況以及施工要求的使用效果、與自然景觀是否協(xié)調等綜合考慮，做到技術可行經(jīng)濟合理，并盡量做到標準化、系列化和施工機械化。本項目山區(qū)段橋梁密度很大橋孔布置時，通盤考慮橋孔附近的其他建筑物，防止個建筑物之間的距離太近，避免造成路基壓實時作業(yè)面過小、近距離多處橋頭跳車現(xiàn)象。1.3.1.2橋梁結構形式本段內(nèi)橋梁上部結構形式裝配式部分預應力混凝土連續(xù)箱梁，先簡支后連續(xù)；下部結構根據(jù)不同情況采用柱式墩，橋臺采用樁柱式或肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎。根據(jù)墩高橋梁的樁徑尺寸類型盡量一致，以方便施工。1.3.2主要材料1.3.2.1 混凝土預制箱梁、現(xiàn)澆接頭、濕接縫、調平層均采用C50號混凝土橋墩橋臺中除承臺、系梁、

17、肋身、樁基礎采用C25混凝土外，其余均采用C30混凝土。1.3.2.2 鋼材1）低松弛高強度預應力鋼絞線采用符合GB/T5224-2003規(guī)定，單根鋼絞線直徑15.2mm，公稱面積140，標準強度=1860，彈性模量。2）一般鋼筋直徑d12mm者為HRB335熱軋螺紋鋼，直徑d12mm者采用R235鋼筋，R235,HRB335鋼筋其規(guī)格和技術標準分別符合GB1310-91和GB1499-89之規(guī)定。3）鋼板采用符合GB700-98規(guī)定的Q235鋼板。4）錨具及管道成孔：預制箱梁及頂板負彎矩鋼束錨具采用OVM型或其他型號錨具及其配套張拉設備、管道成型采用鋼波紋管。5）支座：箱梁采用符合交通部行業(yè)

18、標準JT/T4-2004公路橋梁板式橡膠支座之規(guī)定的和系列產(chǎn)品。6）伸縮縫：采用D80型鋼縫及D160型模數(shù)式伸縮縫裝置。7）防水層：橋面防水層采用路橋用水性瀝青防水涂料。8）橋梁兩側均采用鋼筋混凝土墻式護欄。1.3.3設計要點1) 平面布置：橋墩采用徑向布置（設計線長為標準跨徑），橋臺背墻線平行梁端布置，對于同一跨橋盡量采用同一預制梁長，通過梁染之間的現(xiàn)澆接縫在長度變化解決徑向布置內(nèi)弧外弧不等長的問題，設計保證梁梁之間地現(xiàn)澆接頭最小長度20mm左右。2) 弦弧差在調整：同一跨內(nèi)預制梁為平行布置，梁邊緣與曲線之間存在著差值（弦弧弓形高），調整外緣的距離形成平面線形。3) 墩頂濕接著的處理：由于

19、徑向布設橋墩及同一孔內(nèi)預制梁長相同，形成橋墩處相鄰孔預制梁端梯形開口，造成墩頂濕接著的長度不等，設計時逐墩逐梁詳細提供現(xiàn)澆接頭在長度，并給出由此引起變化的圖紙，如：臨時支座布置圖、墩頂現(xiàn)澆接頭配筋圖等。由于同樣的原因，各片梁下臨時支座距蓋梁邊緣的距離不等，設計時已根據(jù)不同情況對個別墩蓋梁的寬度予以調整。4) 橋面橫坡的形成：由于橋梁處于不同的平曲線上，各墩臺蓋梁頂?shù)臋M坡不同，有的還可能相差很大，但同一跨內(nèi)梁的橫坡必須為一定值，設計時取該孔梁相鄰墩臺橫坡的平均值。30跨徑箱梁通用圖在設計時按底板平坡、頂板橫坡為2%設計，為了形成橋面橫坡，通過梁底預埋鋼板、支座墊石現(xiàn)澆調平層（控制原則：最薄10c

20、m高）共同調整來形成橋面橫坡，設計時保證支座頂面底面水平。各橋在設計時均考慮了路線縱坡橫坡的影響給出了梁底板的具體尺寸及厚度、墊石頂面標高及臨時支座位置。5) 在墩、臺擋塊內(nèi)側、背墻與預制梁對應位置及可能發(fā)生構件剛性碰撞的位置設置橡膠緩沖塊。6) 位于超高段上有梁應注意泄水管位置的改變。7) 為減少橋頭跳車，橋臺后均設鋼筋混凝土搭板。當臺背填土高度6m時，搭板長8m；填土高度6m時，搭板長度6m。2 設計要點及結構尺寸擬定2.1設計要點上部結構為3跨預應力混凝土連續(xù)箱梁，采用先簡支后連續(xù)的施工方法，即采用如下施工方法：1) 預制簡支箱梁，吊裝到位。2) 澆筑墩頂連續(xù)段接著混凝土，達到強度后張拉

21、負彎矩區(qū)預應力剛束并壓注水泥漿。3) 再拆除臨時支座完成體系轉換。4) 完成主梁橫向接縫澆注。5) 時行護欄和橋面鋪裝的施工。表2-1 基本數(shù)據(jù)名稱項目符號單位數(shù)值主梁混凝土立方體強度標準值50彈性模量軸心抗壓強度標準值32.4軸心抗拉強度標準值2.65軸心抗壓強度設計值22.4軸心抗拉強度設計值1.83短暫狀態(tài)極限壓應力20.72極限拉應力1.757持久狀態(tài)壓應力極限值：極限壓應力16.2極限主壓應力19.44拉應力極限值1.855短期效應組合極限主拉應力1.855長期效應組合極限拉應力0鋼絞線標準強度1860彈性模量抗拉設計強度1260最大張拉控制應力1395持久狀態(tài)應力標準荷載組合120

22、9材料重度鋼筋混凝土25.0瀝青混凝土23.0鋼絞線78.5鋼彈性模量與混凝土彈性模量之比5.562.2結構尺寸的擬定2.2.1結構的橫向尺寸由于本項目采用的是通用30跨徑，使用較高的截面會使整個工程比較經(jīng)濟，所以單向橋面采用四片箱梁，從左至右分別編號1、2、3、4，另分別在跨中、端截面、1/4跨處設橫梁，梁的內(nèi)截面從1/4跨處至端截面線性漸變，橋面橫斷面及具體尺寸如圖2-1：圖2-1 主梁橫斷面布置圖（單位尺寸：cm）2.2.2結構的縱向尺寸設計由于采用先簡支后連續(xù)的施工方法，須在第一階段簡支梁橋施工時在橋梁的兩端設置臨時支座，設臨時支座距離橋墩中心線70cm，則簡支梁橋時，橋的設計跨徑為2

23、8.60m。當連接成連續(xù)橋時中跨的為30m，邊跨為29.30m2.2.3截面的幾何特性計算截面的具體尺寸如下圖所示：圖2-2 箱型梁橫斷面尺寸利用AutoCAD及Midas軟件能較為精確的計算出截面的幾何特性值，如表2-1所示：表2-2 截面幾何特性計算結果截面位置截面積A()截面慣矩I()中性軸高度()預制中梁跨中1.103900.0.97626支點1.405100.0.92914預制邊梁跨中1.208290.1.01618支點1.501850.0.96172成橋中梁跨中1.222700.1.02845支點1.509020.0.97026成橋邊梁跨中1.267690.1.06837支點1.5

24、61250.1.002843 主梁作用效應的計算3.1 自重作用效應的計算本橋使用的是先簡支后連續(xù)的施工方法，施工主要有以下幾個步驟：1) 第一施工階段，為主梁的預制階段，待混凝土達到設計強度的90%后張拉正彎矩區(qū)的預應力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預制梁安裝到位，形成由臨時支座支撐的簡支體系。2) 第二施工階段，先澆注兩跨之間接頭處的混凝土，待達到設計強度后張拉負彎矩區(qū)預應力鋼束，壓注水泥漿。3) 第三施工階段，拆除全部臨時支座，主梁支撐在永久支座上，完成體系轉換，再完成主梁橫向現(xiàn)澆接縫，最終形成三跨連續(xù)梁的空間結構體系。4) 第四施工階段，完成護欄和橋面鋪裝的施工。由施工階段可知，結構的自

25、重是分階段進行的，主要包括第一施工階段結構自重的荷載集度，成橋后第一施工階段自重的增量結構的二期作用自重。針對橋面的特點將空間結構簡化為平面結構進行計算，只考慮單片梁的結構體系轉換，把結構自重效應平均分到每片梁上，而在進行汽車作用效應計算時考慮荷載的橫向分布系數(shù)。3.1.1結構自重作用荷載集度計算3.1.1.1 預制箱梁一期結構自重作用荷載集度：中梁：邊梁：3.1.1.2 成橋后箱型一期結構自重作用荷載集度增量預制梁計入每片梁間現(xiàn)澆橋面板及橫隔梁濕接縫混凝土后的自重作用荷載集度即為成橋后箱型梁一期結構自重作用荷載集度增量。中梁邊梁3.1.1.3 二期結構自重作用荷載集度橋面鋪裝采用10cm瀝青

26、混凝土鋪裝，且鋪裝成寬11m，瀝青混凝土重度為24kN/m3,8cm厚C40混凝土調平層，橋面橫坡已通過主梁和橋墩調整成2%，另外一側護欄按每米延長0.30 m3混凝土計，混凝土重度按25kN/m3,因橋橫向由4片梁組成，則每片梁承擔的全部二期永久作用的1/5。3.1.2 內(nèi)力計算本橋為先簡支后連續(xù)的連續(xù)梁，施工過程中包含了結構體系轉換，所以結構自重內(nèi)力計算過程必須首先將各施工階段產(chǎn)生的階段內(nèi)力計算出來然后進行內(nèi)力疊加。第一施工階段，結構體系為簡支梁結構，自重作用荷載為第二施工階段，由于兩跨接頭較短，混凝土重量較小，其產(chǎn)生的內(nèi)力較小，且會減小跨中彎矩，姑忽略不計第三施工階段，結構體系以及那個轉

27、變?yōu)檫B續(xù)梁，因臨時支座間距較小，故忽略臨時支座移除產(chǎn)生的效應，自重作用荷載僅為翼緣板和橫隔梁接頭重力，即第四施工階段，結構體系為連續(xù)梁，自重作用荷載為橋梁二期自重作用荷載，即3.1.2.1第一施工階段結構自重作用效應內(nèi)力計算簡圖如右：由結構力學知識可以計算出跨中、1/4截面、端截面的內(nèi)力，各截面從左至右分別編號0，1/4，1/2，3/4，1，內(nèi)力如下表3-1：圖3-1 第一施工階段計算模型表3-1 第一階段施工內(nèi)力中梁截面01/41/23/41彎矩()02558.9073411.8772558.9070剪力()461.064230.5320230.532461.064邊梁截面01/41/23/

28、41彎矩()02782.5753710.1002782.5750剪力()501.365250.6820250.682501.365注：該表格內(nèi)計算數(shù)據(jù)有結構力學求解器所求3.1.2.2 第三施工階段的效應第三施工階段通過澆濕接縫完成橋面的橫向連接，此期荷載增量假定均勻分配給四片梁，計算模型如圖3-2圖3-2 第三施工階段計算模型此階段中跨梁的計算跨徑為30m，邊跨的計算跨徑為29.86m， 長度相差不大，都取為30m計算。通過結構力學求解器軟件可方便的求得第三施工階段外力作用下結構產(chǎn)生的彎矩圖和剪力圖如3-3：圖3.3.1邊梁彎矩圖圖3.3. 邊梁剪力圖圖3.3.3 中梁彎矩圖圖3.3.4 中

29、梁剪力圖圖3-3 第三施工階段內(nèi)力圖第三施工階段自重作用效應引起內(nèi)力結果如表3-2：表3-2 第三施工階段自重作用效應階段內(nèi)力邊 梁中 梁截面剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）017.7040.00035.3960.0001/46.49190.73312.979181.4051/24.72197.372-9.439194.6783/415.93419.917-31.85639.8211（左）-27.146-141.632-54.274-283.1681（右）23.605-141.63247.195-283.1685/412.392-6.63924.777-13.2733/21

30、.18044.2602.36088.4903.1.2.3 第四施工階段自重作用效應內(nèi)力第四施工階段結構體系與第三階段相同，作用為二期自重作用荷載，通過結構力學求解器，得彎矩圖和剪力圖如圖3-4：（第四施工階段邊梁和中梁受力相同）圖3.4.1 彎矩圖圖3.4.2 剪力圖圖3-4 第四施工階段內(nèi)力圖第四施工階段自重作用效應引起的內(nèi)力如下表3-3：表3-3 第四施工階段自重作用效應階段內(nèi)力截面剪力（kN）彎矩（kNm）截面剪力（kN）彎矩（kNm）0150.1580.0001（左）-230.242-1201.2631/455.057769.5591（右）200.211-1201.2631/2-40.

31、042825.8685/4105.111-56.3093/4-135.142168.9283/210.011375.3953.1.2.4 結構自重作用效應總應力上述3個階段內(nèi)力均為階段內(nèi)力，每個施工階段的累計內(nèi)力需要內(nèi)力疊加得到，具體疊加結果邊梁如表3-4，中梁如表3-5：表3-4 結構自重作用效應邊梁內(nèi)力疊加截面第一施工階段第三施工階段第四施工階段結構自重作用疊加剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）1支點（右）501.365017.7040.000150.1580.000669.230.001跨1/4250.6822782.

32、5756.49190.73355.057769.559312.233642.871跨1/20.0003710.1004.72197.372-40.042825.868-35.324633.341跨3/4250.6822782.57515.93419.917-135.142168.928131.472971.422支點（左）501.3650-27.146-141.632-230.242-1201.263243.98-1342.902支點（右）501.365023.605-141.632200.211-1201.263725.18-1342.902跨1/4250.6822782.57512.392

33、-6.639105.111-56.309368.192719.632跨1/20.0003710.1001.18044.26010.011375.39511.194129.76表3-5 結構自重作用效應中梁內(nèi)力疊加截面第一施工階段第三施工階段第四施工階段結構自重作用疊加剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）1支點（右）461.064035.3960.000150.1580.000646.620.001跨1/4230.5322558.90712.979181.40555.057769.5593509.871跨1/20.0003411

34、.877-9.439194.678-40.042825.868-49.484432.421跨3/4-230.5322558.907-31.85639.821-135.142168.928-397.532767.662支點（左）-461.0640.000-54.274-283.168-230.242-1201.263-745.58-1484.432支點（右）461.0640.00047.195-283.168200.211-1201.263708.47-1484.432跨1/4230.5322558.90724.777-13.273105.111-56.309360.422489.332跨1/2

35、0.0003411.8772.36088.49010.011375.39512.373875.76表3-13.2汽車荷載的效應3.2.1沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)根據(jù)通規(guī)4.3.2規(guī)定，適用于連續(xù)梁橋的結構基頻計算如下： (3.1)(3.2)式中：、基頻，Hz，計算連續(xù)梁沖擊力引起的效應和剪力引起的效應時用，計算連續(xù)梁沖擊力引起的負彎矩效應時，采用。計算跨徑，m?；炷恋膹椥?，。梁跨中截面慣性矩，。結構跨中的單位長度質量，。所以， Hz Hz由于1.5 Hz14 Hz，應使用計算沖擊系數(shù)。所以，用于正彎矩和剪力的沖擊系數(shù)：用于負彎矩的沖擊系數(shù)：而根據(jù)通規(guī)4.3.1-4規(guī)定，行車道為兩車道時折減系數(shù)

36、為，為三車道時。3.2.2主梁荷載的橫向分布系數(shù)連續(xù)梁橋的橫向分布簡化計算方法是采用等剛度原則，將連續(xù)梁的某一跨等代為等跨徑等截面簡支梁來計算荷載的橫向分布系數(shù)。本四跨連續(xù)梁橋四跨跨徑基本相同，邊跨29.3m中跨30m，每一跨不同截面的剛度變化較小，可以忽略其變化的影響，并取中梁跨中截面剛度做為計算剛度。根據(jù)相關資料等跨等截面連續(xù)梁橋的等效簡支梁抗彎慣性矩為：邊跨，中跨，而抗扭慣性矩換算系數(shù)為。3.2.2.1跨中荷載的橫向分布系數(shù)。(1)邊跨踦中的荷載分布系數(shù)。 本梁橋有強大的橫向連接，并且承重結構長寬之比：所以適宜采用剛性橫梁法計算橫向分布系數(shù)。 將結構等效為簡支梁橋計算時結構的等效慣性矩為

37、： 式中：為換算后的等效抗彎慣性矩，為換算后的等效抗扭慣性矩。抗彎慣性矩已在前面的計算中給出，抗扭慣性矩同樣可以用Midas中的截面特性計算器計算出來，。所以抗扭修正系數(shù)：(3.3)其中：， 所以，按修正偏心壓力法橫向影響線的堅標值：式中：=4， 。號梁的橫向分布系數(shù)： 所以號梁的橫向影響線如下圖：圖3.6 荷載橫向分布圖， ，當行車道為兩車道時只布置到：當行車道為三車道時： 所以號梁的橫向分布系數(shù)應取。號梁的橫向分布系數(shù)： 車輛荷載布置與求號梁橫向分布系數(shù)時相同，所以：，當行車道為兩車道時：當行車道為三車道時： 所以號梁的橫向分布系數(shù)應取為：。(2)中跨踦中的荷載分布系數(shù)。同邊跨跨中荷載橫向

38、分布系數(shù)相同，抗扭折減系數(shù)其中：，。所以。對于號梁： 車輛布置與之前亦相同，則同理：行邊道為兩邊道時：，三車道時：對于號梁： 車輛布置同前，則：行邊道為兩邊道時：，三車道時：由于舍去誤差，用Excel軟件可方便計算得到個截面處的影響線值，計算及選用結果如下表所示：表3-2 梁跨中橫向分布系數(shù)計算表 兩車道三車道取值邊跨1號梁0.5497-0.04970.59210.47470.38990.27250.18770.07030.86460.77500.8646邊跨2號梁0.34970.15300.36360.32510.29730.25870.23090.19240.62230.65050.650

39、5中跨1號梁0.5664-0.06640.61120.48720.39770.27380.18420.06030.88490.78560.8849中跨2號梁0.35520.14480.37010.32890.29910.25790.22810.18690.62800.65170.65173.2.2.2支點荷載的橫向分布系數(shù)。利用杠桿原理法計算支點處的荷載的影響線，由于箱梁的底部梁的寬度較大，在箱梁上的汽車荷載可以認為全部由此根箱梁承擔，其影響線如下圖所示，并按最不利位置布置荷載。則號梁、號梁的橫向分布系數(shù)可計算如下：圖3.7 支點處荷載橫向分布顯然號梁、號梁的分布系數(shù)都為：。綜上所述，橋梁各截

40、面的橫向分布系數(shù)如下表所示：表3-3 梁橫向分布系數(shù)表邊跨跨中中跨跨中支點號梁0.0.1號梁0.0.1 為了方便計算，在計算彎矩效應時，對于號梁取中跨跨中的分布系數(shù)即，對于號梁取中跨跨中的分布系數(shù)。在計算剪力時，較安全的選用支點處的分布系數(shù)，即。3.2.3汽車荷載效應的計算主梁汽車荷載的橫向分布系數(shù)確定之后，將汽車效應乘以相應的分布系數(shù)后，在主梁的內(nèi)力影響線上最不利布載，可得主梁最大汽車荷載效應內(nèi)力，計算公式為：(3.4)式中：主梁最大汽車荷載內(nèi)力（彎矩或剪力）；汽車荷載的沖擊系數(shù)；荷載的橫向分布系數(shù)（此處已經(jīng)計入車道折減系數(shù)）；車道集中荷載的標準值；主梁內(nèi)力影響線豎標值；車道荷載的均布標準值

41、；主梁內(nèi)力影響線中均布荷載所在的面積。由于，在進行移動荷載分析時可以近似的看成等跨連續(xù)梁進行分析計算，這樣就可以用公路橋涵設計手冊 基本資料，查得影響線的最大值和各跨影響線的面積，從而根據(jù)以上工式計算汽車荷載的效應。3.3.2各控制點處移動荷載的效應計算下面以號梁第一跨跨中為例，說明移動荷載的計算方法。查公路橋涵設計手冊 基本資料表3-37(P308)可得，第一跨跨中的面積，同樣查表3-27(P278)得： 由通規(guī)4.3.1知，計算彎矩效應時，計算剪力效應時。求彎矩最大值時均布荷載布置于(1)、(3)兩跨，最大處；求最小彎矩時荷載布置于(2)、(4)兩跨，集中荷載布置于影響線數(shù)值最小處，所以：

42、用同樣的方法可以求得：用上面的方法我們可以得到每個控制截面的內(nèi)力最大值與最小值，但是由于截面較多計算過程比較繁瑣，這里我們同樣用Midas軟件來計算，計算時設置車道個數(shù)為1，這樣的計算結果沒有考慮橫向分布系數(shù)，計算結果記入基本數(shù)據(jù)一欄中。把計算結果乘以相應的沖擊系數(shù)和橫向分布系數(shù)后即可得設計用的計算值了。計算的結果由于精度的原因可能會與手算的結果有出入，但相差不大，在允許范圍之內(nèi)。表3-4 汽車荷載內(nèi)力（madis） 邊梁（中梁）截面最大剪力（kN）最小剪力（kN）最大彎矩（kNm）最小彎矩（kNm）0481.71-36.948001/4201.56-36.9481343.5-245.661/

43、2170.01-260.392686.9-491.333/412.103-307.59749.13-736.991(左)12.103-520.95321.88-1658.31(右)513.02-61.153321.88-1658.35/4210.56-36.9481343.5-245.663/2170.01-260.392686.9-491.33考慮荷載橫向分布系數(shù)后的汽車荷載內(nèi)力如表3-5：表3-5 汽車荷載內(nèi)力（邊梁）截面最大剪力（kN）最小剪力（kN）最大彎矩（kNm）最小彎矩（kNm）0481.71-36.948001/4201.56-36.9481188.863-217.3851/2

44、170.01-260.392377.638-434.7783/412.103-307.59662.9051-652.1621(左)12.103-520.95284.8316-1467.431(右)513.02-61.153284.8316-1467.435/4210.56-36.9481188.863-217.3853/2170.01-260.392377.638-434.778 3-6 汽車荷載內(nèi)力（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大彎矩（kgm）最小彎矩（kgm）0481.71-36.948001/4201.56-36.948875.559-160.0971/2170.01-2

45、60.391751.053-320.23/412.103-307.59488.208-480.2961(左)12.103-520.95209.7692-1080.711(右)513.02-61.153209.7692-1080.715/4210.56-36.948875.559-160.0973/2170.01-260.391751.053-320.23.3溫差應力的計算根據(jù)通規(guī)4.3.10規(guī)定，混凝土上部結構豎向溫差反溫差為正溫差乘以-0.5的系數(shù)，所以這里我們只用計算正溫差的應力，反溫差引起的內(nèi)力在正應力的基礎上乘以-0.5即可。本橋橋面采用10cm瀝青混凝土鋪裝。根據(jù)通規(guī)4.3.10-3

46、規(guī)定差基數(shù)為：，14度到5.5度線性變化階段厚10cm，5.5度到0度的線性變化階段厚30cm，計算簡圖如下，取跨中截面進行計算把截面單元劃分為四份：圖3.9 溫度效應計算圖溫差應力可以根據(jù)公預規(guī)附錄B計算：(3.5)(3.6)式中：截面內(nèi)的單元面積；單元面積內(nèi)溫差應力的平均值，均以正值代入；混凝土線膨脹系數(shù)，；混凝土彈性模量，；單元面積截面重心至中性軸的距離，中性軸以上取正，以下取負。表3-7 溫差應力計算單元編號單元面積溫差()單元面積至截面重心的距離(m)10.30609.7500.5211520.24484.7670.4315530.05463.4520.3598440.03682.0

47、700.2844550.02520.6420.20655 用Midas軟件可以方便的計算得結構的溫度內(nèi)力為：表3-8 溫度內(nèi)力截面位置彎矩剪力截面位置彎矩剪力00371右1110.11-12.041/4277.53375/41019.84-12.042/4555.06373/2929.57-12.04結構受反溫差影響時，只需將上表中數(shù)值乘以的系數(shù)即可得到，結果如下表所示：表3-9 溫度荷載內(nèi)力邊梁（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大彎矩（kgm）最小彎矩（kgm）033.64-16.820.0001/433.64-16.82252.26-126.131/233.64-16.8250

48、4.53-252.2653/433.64-16.82756.79-378.3951(左)33.64-16.821009.05-504.5251(右)0.0001009.05-504.5255/40.0001009.05-504.5253/20.0001009.05-504.5253.4支座沉降的計算支座沉降應考慮的荷載工況較多，一個支座的沉降有4種可能，兩個支座的沉降有6種可能，三個支座的沉降有6種可能，四個支座的沉降同樣也有1種可能，也就是說結構的支座沉降一共有17種可能，用結構力學的的知識可以分別對第一種情況求解其內(nèi)力，利用對稱性可以簡化計算，求出各種情況的內(nèi)力后即可得到結構因支座位移產(chǎn)生

49、的包絡圖。但是，由于時間有限，不再列出具體的計算過程，用Midas即可方便的計算出結構沉降產(chǎn)生的各控制截面的內(nèi)力包絡值。如下表所示：表3-10 基礎沉降內(nèi)力邊梁（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大彎矩（kgm）最小彎矩（kgm）012.34-18.570.000.001/412.34-18.5792.59-139.281/212.34-18.57185.17-278.573/412.34-18.57277.76-417.851(左)12.34-18.57370.35-557.141(右)30.92-30.92370.35-557.145/430.92-30.92170.69-325.273/230.92-30.9293.40-93.403.5內(nèi)力組合為了進行預應力鋼束的計算，在不考慮預加力引起的結構次內(nèi)力及混凝土收縮徐變次內(nèi)力的前提下，按橋規(guī)通規(guī)第4.1.6條和第4.1.7條規(guī)定，根據(jù)可能出現(xiàn)的荷載進行第一次內(nèi)力組合。3.5.1按承載能力極限狀態(tài)設計基本組合。永久作用的設計值效應和可變作用設計值效應相結合，其效應組合表達式為： （3.7） 式中承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應組合設計值結構的重要性系數(shù)，按通規(guī)表1.0.9規(guī)定的結構設計安全等級采用，對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取1.1、1.0、09；第i個永久作用效應的分項系數(shù)，當永久作