预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业设计论文

郑州大学毕业设计（论文）题目三跨预应力连续箱梁桥设计（330M）学生姓名学号专业水利水电工程（道路桥梁方向）院（系）水利与环境学院完成时间1目录摘要10绪论31设计基本资料511工程概况512设计标准513桥梁设计52设计要点及结构尺寸拟定721设计要点722结构尺寸的拟定83主梁作用效应的计算1131自重作用效应的计算1132汽车荷载的效应1733温差应力的计算2634支座沉降的计算2835内力组合284预应力钢筋的估算与布置3641钢束的估算3642钢束的布置3743主梁净、换算截面几何特性计算385预应力损失及有效预应力计算4051基本理论40252预应力损失计算406配束后主梁内力计算及内力组合497截面强度验算5271基本理论5272计算公式528抗裂验算5681公预规要求5682抗裂计算569持久状况构件的应力验算6591正截面混凝土压应力验算6592预应力筋拉应力验算6793混凝土主压应力验算6810短暂状况构件的应力验算75101预加应力阶段的应力验算75102吊装应力验算76致谢78参考文献79外文文献翻译801摘要连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型,它不但具有可靠的强度,刚度及抗裂性,而且具有行车舒适平稳,养护工作量小,设计及施工经验成熟的特点。设计一座梁桥必须从桥跨布设,尺寸拟定,钢束布置以及施工方法等方面综合考虑,还要充分考虑设计参数和环境影响。本设计是三联连续梁桥，横截面形式为四片单箱单室预制箱型梁，；施工方式是先简支后连续施工的连续梁桥。该设计首先进行恒载、活载及次内力的计算,在此基础上进行荷载组合,绘制弯矩和剪力包络图；其次,根据短期效应组合配置预应力钢筋，并进行预应力损失的计算；最后，对该连续梁桥进行验算，是否满足设计要求。关键词设计连续梁桥先简支后连续预应力2ABSTRACTTHECONTINUOUSBEAMBRIDGEISAKINDOFBRIDGETYPEUSEDWIDELYONTHEPROJECTITNOTONLYHASARELIABLESTRENGTH,STIFFNESSANDCRACKING,BUTALSOHASASMOOTHJOURNEYCOMFORTABLE,CONSERVATIONWORKONTHEDESIGNANDCONSTRUCTIONEXPERIENCEOFTHECHARACTERISTICSOFMATURITYDESIGNABRIDGEMUSTBELAIDACROSSFROMTHEBRIDGELAYING,THESIZEOFTHEDEVELOPMENT,STEELBEAMLAYOUTANDCONSTRUCTIONMETHODS,BUTALSOGIVEFULLCONSIDERATIONTOTHEDESIGNPARAMETERSANDENVIRONMENTALIMPACTTHISISADESIGNFORATHREESPANCONTINUOUSBRIDGE,WHOSECROSSSECTIONISONECOMPARTMENT,ANDNOCHANGINGONTHEROADDIRECTION,CONSTRUCTEDBYAFTERAFIRSTSIMPLYSUPPORTEDTHEFIRSTDESIGNINCLUDESCONSTANTLOAD,THELIVELOADANDTHECALCULATIONOFTHEINTERNALFORCESONTHEBASISOFALOADCOMBINATION,WECANDRAWMOMENTANDSHEARENVELOPEMAPNEXT,ACCORDINGTOTHESHORTTERMEFFECTCOMBINATIONDISPOSITIONPRESTRESSEDREINFORCEMENT,ANDCARRIESONTHELOSSOFPRESTRESSTHECOMPUTATIONFINALLY,CARRIESONTHECHECKINGCALCULATIONTOTHISCONTINUOUSBRIDGE,WHETHERTOSATISFYTHEDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSDESIGNCONTINUOUSBRIDGEAFTERAFIRSTSIMPLYSUPPORTEDPRESTRESS30绪论01预应力混凝土连续梁桥概述预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米，到80年代则达到440米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是，在桥梁结构中，4随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。连续梁和悬臂梁作比较在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在40200米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或5是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题（1）发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。（2）在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。（3）充分利用时间的时间价值，采用先简支后连续的施工方法，可以大大的加快工程的施工进度。另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见连续刚构体系的6技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未来连续体系的发展方向。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。02毕业设计的目的与意义毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。本次设计为330M预应力砼连续梁，桥面净宽105M，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用由四片梁组成的单箱单室箱型截面，由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以结合有限元分析软件MIDAS进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。71设计基本资料11工程概况本设计为河南省洛阳市国道3利新区新建公路工程K2825处实际大桥，本工程全线采用路基宽26米双向四车道一级公路标准，设计时速为80公里/小时。为了便于施工，上部结构为采用通用跨径30M装配式预应力混凝土连续箱梁。12设计标准设计荷载公路级设计洪水频率1/100桥面净宽2105米；13桥梁设计131桥梁方案的确定1311桥孔设计大桥设计以适用、安全、经济、协调和美观为原则，在选择孔径时还根据本地区在自然条件、材料供应和地质情况以及施工要求的使用效果、与自然景观是否协调等综合考虑，做到技术可行经济合理，并尽量做到标准化、系列化和施工机械化。本项目山区段桥梁密度很大桥孔布置时，通盘考虑桥孔附近的其他建筑物，防止个建筑物之间的距离太近，避免造成路基压实时作业8面过小、近距离多处桥头跳车现象。1312桥梁结构形式本段内桥梁上部结构形式装配式部分预应力混凝土连续箱梁，先简支后连续；下部结构根据不同情况采用柱式墩，桥台采用桩柱式或肋板式台，钻孔灌注桩基础。根据墩高桥梁的桩径尺寸类型尽量一致，以方便施工。132主要材料1321混凝土预制箱梁、现浇接头、湿接缝、调平层均采用C50号混凝土桥墩桥台中除承台、系梁、肋身、桩基础采用C25混凝土外，其余均采用C30混凝土。1322钢材1）低松弛高强度预应力钢绞线采用符合GB/T52242003规定，单根钢绞线直径152MM，公称面积140，标准强度1860，弹2MPKFMPA性模量。5190MPAPE2）一般钢筋直径D12MM者为HRB335热轧螺纹钢，直径D12MM者采用R235钢筋，R235,HRB335钢筋其规格和技术标准分别符合GB131091和GB149989之规定。3）钢板采用符合GB70098规定的Q235钢板。4）锚具及管道成孔预制箱梁及顶板负弯矩钢束锚具采用OVM型9或其他型号锚具及其配套张拉设备、管道成型采用钢波纹管。5）支座箱梁采用符合交通部行业标准JT/T42004公路桥梁板式橡胶支座之规定的和系列产品。GYZ4F6）伸缩缝采用D80型钢缝及D160型模数式伸缩缝装置。7）防水层桥面防水层采用路桥用水性沥青防水涂料。8）桥梁两侧均采用钢筋混凝土墙式护栏。133设计要点1平面布置桥墩采用径向布置（设计线长为标准跨径），桥台背墙线平行梁端布置，对于同一跨桥尽量采用同一预制梁长，通过梁染之间的现浇接缝在长度变化解决径向布置内弧外弧不等长的问题，设计保证梁梁之间地现浇接头最小长度20MM左右。2弦弧差在调整同一跨内预制梁为平行布置，梁边缘与曲线之间存在着差值（弦弧弓形高），调整外缘的距离形成平面线形。3墩顶湿接着的处理由于径向布设桥墩及同一孔内预制梁长相同，形成桥墩处相邻孔预制梁端梯形开口，造成墩顶湿接着的长度不等，设计时逐墩逐梁详细提供现浇接头在长度，并给出由此引起变化的图纸，如临时支座布置图、墩顶现浇接头配筋图等。由于同样的原因，各片梁下临时支座距盖梁边缘的距离不等，设计时已根据不同情况对个别墩盖梁的宽度予以调整。4桥面横坡的形成由于桥梁处于不同的平曲线上，各墩台盖梁顶的横坡不同，有的还可能相差很大，但同一跨内梁的横坡必须为一定值，设计时取该孔梁相邻墩台横坡的平均值。30跨径箱梁通用图在10设计时按底板平坡、顶板横坡为2设计，为了形成桥面横坡，通过梁底预埋钢板、支座垫石现浇调平层（控制原则最薄10CM高）共同调整来形成桥面横坡，设计时保证支座顶面底面水平。各桥在设计时均考虑了路线纵坡横坡的影响给出了梁底板的具体尺寸及厚度、垫石顶面标高及临时支座位置。5在墩、台挡块内侧、背墙与预制梁对应位置及可能发生构件刚性碰撞的位置设置橡胶缓冲块。6位于超高段上有梁应注意泄水管位置的改变。7为减少桥头跳车，桥台后均设钢筋混凝土搭板。当台背填土高度6M时，搭板长8M；填土高度6M时，搭板长度6M。112设计要点及结构尺寸拟定21设计要点上部结构为3跨预应力混凝土连续箱梁，采用先简支后连续的施工方法，即采用如下施工方法1预制简支箱梁，吊装到位。2浇筑墩顶连续段接着混凝土，达到强度后张拉负弯矩区预应力刚束并压注水泥浆。3再拆除临时支座完成体系转换。4完成主梁横向接缝浇注。5时行护栏和桥面铺装的施工。表21基本数据名称项目符号单位数值立方体强度标准值CUKF50弹性模量E51043轴心抗压强度标准值CKF324轴心抗拉强度标准值T265轴心抗压强度设计值CDF224轴心抗拉强度设计值TMPA183极限压应力CKF7502072主梁混凝土短暂状态极限拉应力TMPA175712名称项目符号单位数值压应力极限值极限压应力CKF50162极限主压应力61944拉应力极限值PEST1855短期效应组合极限主拉应力TKF701855持久状态长期效应组合极限拉应力PELTMPA0标准强度PKF1860弹性模量E31950抗拉设计强度CDF1260最大张拉控制应力P750MPA1395152钢绞线持久状态应力标准荷载组合PDF6PA1209钢筋混凝土1250沥青混凝土2230材料重度钢绞线33/MKN785钢弹性模量与混凝土弹性模量之比EP5561322结构尺寸的拟定221结构的横向尺寸由于本项目采用的是通用30跨径，使用较高的截面会使整个工程比较经济，所以单向桥面采用四片箱梁，从左至右分别编号1、2、3、4，另分别在跨中、端截面、1/4跨处设横梁，梁的内截面从1/4跨处至端截面线性渐变，桥面横断面及具体尺寸如图21图21主梁横断面布置图（单位尺寸CM）222结构的纵向尺寸设计由于采用先简支后连续的施工方法，须在第一阶段简支梁桥施工F时在桥梁的两端设置临时支座，设临时支座距离桥墩中心线70CM，则简支梁桥时，桥的设计跨径为2860M。当连接成连续桥时中跨的为30M，边跨为2930M14223截面的几何特性计算截面的具体尺寸如下图所示图22箱型梁横断面尺寸利用AUTOCAD及MIDAS软件能较为精确的计算出截面的几何特性值，如表21所示15表22截面几何特性计算结果截面位置截面积A2M截面惯矩I4M中性轴高度M跨中1103900349160097626预制中梁支点1405100410358092914跨中1208290372248101618预制边梁支点1501850449934096172跨中1222700379994102845成桥中梁支点1509020444956097026跨中1267690387642106837成桥边梁支点1561250467238100284163主梁作用效应的计算31自重作用效应的计算本桥使用的是先简支后连续的施工方法，施工主要有以下几个步骤1第一施工阶段，为主梁的预制阶段，待混凝土达到设计强度的90后张拉正弯矩区的预应力钢束，并压注水泥浆，再将各跨预制梁安装到位，形成由临时支座支撑的简支体系。2第二施工阶段，先浇注两跨之间接头处的混凝土，待达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束，压注水泥浆。3第三施工阶段，拆除全部临时支座，主梁支撑在永久支座上，完成体系转换，再完成主梁横向现浇接缝，最终形成三跨连续梁的空间结构体系。4第四施工阶段，完成护栏和桥面铺装的施工。由施工阶段可知，结构的自重是分阶段进行的，主要包括第一施工阶段结构自重的荷载集度，成桥后第一施工阶段自重的增量结构的1G1G二期作用自重。2针对桥面的特点将空间结构简化为平面结构进行计算，只考虑单片梁的结构体系转换，把结构自重效应平均分到每片梁上，而在进行汽车作用效应计算时考虑荷载的横向分布系数。17311结构自重作用荷载集度计算3111预制箱梁一期结构自重作用荷载集度1G中梁MKN/153629257305204/0511367092G边梁/87636292573015204/50811209G13112成桥后箱型一期结构自重作用荷载集度增量1G预制梁计入每片梁间现浇桥面板及横隔梁湿接缝混凝土后的自重作用荷载集度即为成桥后箱型梁一期结构自重作用荷载集度增量。中梁M/KN98262954015031802G1边梁/KN4951629201503180G3113二期结构自重作用荷载集度2G桥面铺装采用10CM沥青混凝土铺装，且铺装成宽11M，沥青混凝土重度为24KN/M3,8CM厚C40混凝土调平层，桥面横坡已通过主梁和桥墩调整成2，另外一侧护栏按每米延长030M3混凝土计，混凝土重度按25KN/M3,因桥横向由4片梁组成，则每片梁承担的全部二期永久作用的1/5。18M/NK6812550321802410G2312内力计算本桥为先简支后连续的连续梁，施工过程中包含了结构体系转换，所以结构自重内力计算过程必须首先将各施工阶段产生的阶段内力计算出来然后进行内力叠加。第一施工阶段，结构体系为简支梁结构，自重作用荷载为1G第二施工阶段，由于两跨接头较短，混凝土重量较小，其产生的内力较小，且会减小跨中弯矩，姑忽略不计第三施工阶段，结构体系以及那个转变为连续梁，因临时支座间距较小，故忽略临时支座移除产生的效应，自重作用荷载仅为翼缘板和横隔梁接头重力，即1G第四施工阶段，结构体系为连续梁，自重作用荷载为桥梁二期自重作用荷载，即23121第一施工阶段结构自重作用效应内力计算简图如右由结构力学知识可以计算出跨中、1/4截面、端截面的内力，各截面从左至右分别编号0，1/4，1/2，3/4，1，内力如下表31图31第一施工阶段计算模型19表31第一阶段施工内力中梁截面01/41/23/41弯矩KNM02558907341187725589070剪力4610642305320230532461064边梁截面01/41/23/41弯矩KNM02782575371010027825750剪力5013652506820250682501365注该表格内计算数据有结构力学求解器所求3122第三施工阶段的效应第三施工阶段通过浇湿接缝完成桥面的横向连接，此期荷载增量假定均匀分配给四片梁，计算模型如图321G图32第三施工阶段计算模型此阶段中跨梁的计算跨径为30M，边跨的计算跨径为2986M，长度相差不大，都取为30M计算。通过结构力学求解器软件可方便的求3024120得第三施工阶段外力作用下结构产生的弯矩图和剪力图如33图331边梁弯矩图图33边梁剪力图图333中梁弯矩图21图334中梁剪力图图33第三施工阶段内力图第三施工阶段自重作用效应引起内力结果如表32表32第三施工阶段自重作用效应阶段内力边梁中梁截面剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）01770400003539600001/4649190733129791814051/247219737294391946783/4159341991731856398211（左）27146141632542742831681（右）23605141632471952831685/412392663924777132733/21180442602360884903123第四施工阶段自重作用效应内力第四施工阶段结构体系与第三阶段相同，作用为二期自重作用荷载，通过结构力学求解器，得弯矩图和剪力图如图34（第四施工阶段边梁和中梁受力相同）22图341弯矩图图342剪力图图34第四施工阶段内力图第四施工阶段自重作用效应引起的内力如下表33表33第四施工阶段自重作用效应阶段内力截面剪力（KN）弯矩（KNM）截面剪力（KN）弯矩（KNM）015015800001（左）23024212012631/4550577695591（右）20021112012631/2400428258685/4105111563093/41351421689283/210011375395233124结构自重作用效应总应力上述3个阶段内力均为阶段内力，每个施工阶段的累计内力需要内力叠加得到，具体叠加结果边梁如表34，中梁如表35表34结构自重作用效应边梁内力叠加第一施工阶段第三施工阶段第四施工阶段结构自重作用叠加截面剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）1支点（右）50136501770400001501580000669230001跨1/4250682278257564919073355057769559312233642871跨1/2000037101004721973724004282586835324633341跨3/425068227825751593419917135142168928131472971422支点（左）5013650271461416322302421201263243981342902支点（右）50136502360514163220021112012637251813429024截面第一施工阶段第三施工阶段第四施工阶段结构自重作用叠加剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）2跨1/4250682278257512392663910511156309368192719632跨1/200003710100118044260100113753951119412976表35结构自重作用效应中梁内力叠加第一施工阶段第三施工阶段第四施工阶段结构自重作用叠加截面剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）1支点（右）46106403539600001501580000646620001跨1/4230532255890712979181405550577695592982573509871跨0000341181946825864432425截面第一施工阶段第三施工阶段第四施工阶段结构自重作用叠加剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）1/277943978400428494821跨3/423053225589073185639821135142168928397532767662支点（左）4610640000542742831682302421201263745581484432支点（右）4610640000471952831682002111201263708471484432跨1/42305322558907247771327310511156309360422489332跨0000341182360884910013753912373875726截面第一施工阶段第三施工阶段第四施工阶段结构自重作用叠加剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）剪力（KN）弯矩（KNM）1/2770156表3132汽车荷载的效应321冲击系数和车道折减系数根据通规432规定，适用于连续梁桥的结构基频计算如下311236CEIFLM322251CIFL式中、基频，HZ，计算连续梁冲击力引起的效应和剪力引1F2起的效应时用，1F计算连续梁冲击力引起的负弯矩效应时，采用。2F计算跨径，M。L混凝土的弹性，。EMPA梁跨中截面惯性矩，。CI4M结构跨中的单位长度质量，。KG/所以，27HZ101236453849609FHZ102257F由于15HZ14HZ，应使用计算冲击系数。12,F16LN0157F1076LN4930576428130所以，用于正弯矩和剪力的冲击系数2641用于负弯矩的冲击系数1030而根据通规4314规定，行车道为两车道时折减系数为，1为三车道时。078322主梁荷载的横向分布系数连续梁桥的横向分布简化计算方法是采用等刚度原则，将连续梁的某一跨等代为等跨径等截面简支梁来计算荷载的横向分布系数。本四跨连续梁桥四跨跨径基本相同，边跨293M中跨30M，每一跨不同截面的刚度变化较小，可以忽略其变化的影响，并取中梁跨中截面刚度做为计算刚度。根据相关资料等跨等截面连续梁桥的等效简支梁抗弯惯性矩为边跨，中跨，而抗扭惯性矩换算系数为143221860。12283221跨中荷载的横向分布系数。1边跨踦中的荷载分布系数。本梁桥有强大的横向连接，并且承重结构长宽之比2934215LB所以适宜采用刚性横梁法计算横向分布系数。将结构等效为简支梁桥计算时结构的等效惯性矩为1I11TI式中为换算后的等效抗弯惯性矩，为换算后的等效抗扭惯性矩。1I抗弯惯性矩已在前面的计算中给出，抗扭惯性矩同样可以用MIDAS中的截面特性计算器计算出来，。所以抗扭修正系数40578MTI3321TIGLIEA其中，04CGE293ML40578TI16A2153MA，315MA6A4110578TI42385III所以，按修正偏心压力法横向影响线的2065704971IAI坚标值21IIJAEN式中4，。N24708MIA29号梁的横向分布系数1214605705971821446057049718所以号梁的横向影响线如下图1，10592Q20478Q3098Q，4785167当行车道为两车道时只布置到1Q44105927803927806452CQQIIM当行车道为三车道时6107859204780392780107830752CQQII所以号梁的横向分布系数应取1。08645CQM号梁的横向分布系数2图36荷载横向分布图30214615307049682414615307028车辆荷载布置与求号梁横向分布系数时相同，所以1，10367Q203467Q30965Q4057Q502941Q694当行车道为两车道时410367240965278061352CQQIIM当行车道为三车道时610783670249650278941078064222CQQII所以号梁的横向分布系数应取为2。064827CQM2中跨踦中的荷载分布系数。同边跨跨中荷载横向分布系数相同，抗扭折减系数21TIGLIEA其中，04CGE30ML45708MTI162153MA，315MA6A415708TI。4889III所以。2072804351IAI对于号梁121460780541421446078041131车辆布置与之前亦相同，则同理行边道为两边道时，三车道时084925CQM078569CQM对于号梁2146153078402414132476708车辆布置同前，则行边道为两边道时，三车道时6517CQM65124CQM由于舍去误差，用EXCEL软件可方便计算得到个截面处的影响线值，计算及选用结果如下表所示表32梁跨中横向分布系数计算表141Q2Q3Q4Q5Q6Q两车道CQM三车道CQ取值边跨1号梁0549700497059210474703899027250187700703086460775008646边跨2号梁0349701530036360325102973025870230901924062230650506505中跨1号梁0566400664061120487203977027380184200603088490785608849中跨035014037032029025022018062065065322号梁52480189917981698017173222支点荷载的横向分布系数。利用杠杆原理法计算支点处的荷载的影响线，由于箱梁的底部梁的宽度较大，在箱梁上的汽车荷载可以认为全部由此根箱梁承担，其影响线如下图所示，并按最不利位置布置荷载。则号梁、号梁的横12向分布系数可计算如下号梁影响线号梁影响线显然号梁、号梁的分布系数都为。1201QM综上所述，桥梁各截面的横向分布系数如下表所示表33梁横向分布系数表边跨跨中中跨跨中支点号梁1086459708849251图37支点处荷载横向分布33号梁2065050206517241为了方便计算，在计算弯矩效应时，对于号梁取中跨跨中的分1布系数即，对于号梁取中跨跨中的分布系数。084925CQM2065724CQM在计算剪力时，较安全的选用支点处的分布系数，即。01323汽车荷载效应的计算主梁汽车荷载的横向分布系数确定之后，将汽车效应乘以相应的分布系数后，在主梁的内力影响线上最不利布载，可得主梁最大汽车荷载效应内力，计算公式为341PIKIISMPYQ式中主梁最大汽车荷载内力（弯矩或剪力）；PS汽车荷载的冲击系数；1荷载的横向分布系数（此处已经计入车道折减系数）；IM车道集中荷载的标准值；KP主梁内力影响线竖标值；IY车道荷载的均布标准值；KQ主梁内力影响线中均布荷载所在的面积。I由于，在进行移动荷载分析时可以近似的看成等跨连续梁12/L进行分析计算，这样就可以用公路桥涵设计手册基本资料，查得影响线的最大值和各跨影响线的面积，从而根据以上工式计算汽车荷载的效应。34332各控制点处移动荷载的效应计算下面以号梁第一跨跨中为例，说明移动荷载的计算方法。1查公路桥涵设计手册基本资料表337P308可得，第一跨跨中的面积，22109583MAL220461MAL，同样查表327P278得230673L40198MAX98YMIN30394182Y由通规431知，计算弯矩效应时，计5KN/KQ0KNP算剪力效应时。280136KP求弯矩最大值时均布荷载布置于1、3两跨，最大处；求最小弯矩时荷载布置于2、4两跨，集中荷载布置于影响线数值最小处，所以MAX12640892509410582310563KNMIKIKIMPYQMIN1382498705IIKIY用同样的方法可以求得MAX1264165053KNIKIIVPYQMIN172884IIKIY用上面的方法我们可以得到每个控制截面的内力最大值与最小值，但是由于截面较多计算过程比较繁琐，这里我们同样用MIDAS软件来35计算，计算时设置车道个数为1，这样的计算结果没有考虑横向分布系数，计算结果记入基本数据一栏中。把计算结果乘以相应的冲击系数和横向分布系数后即可得设计用的计算值了。计算的结果由于精度的原因可能会与手算的结果有出入，但相差不大，在允许范围之内。表34汽车荷载内力（MADIS）边梁（中梁）截面最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大弯矩（KNM）最小弯矩（KNM）04817136948001/4201563694813435245661/2170012603926869491333/4121033075974913736991左121035209532188165831右513026115332188165835/4210563694813435245663/217001260392686949133考虑荷载横向分布系数后的汽车荷载内力如表3536表35汽车荷载内力（边梁）截面最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大弯矩（KNM）最小弯矩（KNM）04817136948001/4201563694811888632173851/2170012603923776384347783/4121033075966290516521621左121035209528483161467431右513026115328483161467435/4210563694811888632173853/21700126039237763843477836汽车荷载内力（中梁）截面最大剪力（KG）最小剪力（KG）最大弯矩（KGM）最小弯矩（KGM）04817136948001/420156369488755591600971/21700126039175105332023/412103307594882084802961左121035209520976921080711右513026115320976921080715/42105636948875559160097373/21700126039175105332023833温差应力的计算根据通规4310规定，混凝土上部结构竖向温差反温差为正温差乘以05的系数，所以这里我们只用计算正温差的应力，反温差引起的内力在正应力的基础上乘以05即可。本桥桥面采用10CM沥青混凝土铺装。根据通规43103规定差基数为，14度14T25到55度线性变化阶段厚10CM，55度到0度的线性变化阶段厚30CM，计算简图如下，取跨中截面进行计算把截面单元划分为四份图39温度效应计算图温差应力可以根据公预规附录B计算35TYCNAE360TYME式中截面内的单元面积；YA单元面积内温差应力的平均值，均以正值代入；TYA混凝土线膨胀系数，；C01C混凝土弹性模量，；E435MPAE39单元面积截面重心至中性轴的距离，中性轴以上取正，以YEYA下取负。表37温差应力计算单元编号单元面积2M温差单元面积至截面重心的距离M10306097500521152024484767043155300546345203598440036820700284455002520642020655152879KNTYCNAE04MTYMTE用MIDAS软件可以方便的计算得结构的温度内力为表38温度内力截面位置弯矩KNM剪力K截面位置弯矩KNM剪力K00371右11101112041/427753375/410198412042/455506373/2929571204结构受反温差影响时，只需将上表中数值乘以的系数即可得到，05结果如下表所示40表39温度荷载内力边梁（中梁）截面最大剪力（KG）最小剪力（KG）最大弯矩（KGM）最小弯矩（KGM）03364168200001/43364168225226126131/233641682504532522653/433641682756793783951左336416821009055045251右00001009055045255/400001009055045253/2000010090550452534支座沉降的计算支座沉降应考虑的荷载工况较多，一个支座的沉降有4种可能，两个支座的沉降有6种可能，三个支座的沉降有6种可能，四个支座的沉降同样也有1种可能，也就是说结构的支座沉降一共有17种可能，用结构力学的的知识可以分别对第一种情况求解其内力，利用对称性可以简化计算，求出各种情况的内力后即可得到结构因支座位移产生的包络图。但是，由于时间有限，不再列出具体的计算过程，用MIDAS即可方便的计算出结构沉降产生的各控制截面的内力包络值。如下表所示41表310基础沉降内力边梁（中梁）截面最大剪力（KG）最小剪力（KG）最大弯矩（KGM）最小弯矩（KGM）0123418570000001/4123418579259139281/21234185718517278573/41234185727776417851左1234185737035557141右3092309237035557145/43092309217069325273/2309230929340934035内力组合为了进行预应力钢束的计算，在不考虑预加力引起的结构次内力及混凝土收缩徐变次内力的前提下，按桥规通规第416条和第417条规定，根据可能出现的荷载进行第一次内力组合。351按承载能力极限状态设计基本组合。永久作用的设计值效应和可变作用设计值效应相结合，其效应组合表达式为MINJQIKJCKQGIKSSS1210D42（37）式中承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值DS结构的重要性系数，按通规表109规定的结构设计0安全等级采用，对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取11、10、09；第I个永久作用效应的分项系数，当永久作用效应对结构IG承载力不利时取，对结构的承载能力有利时，其21IG分项系数取，其他永久作用效应分享系数见通0I规；第I个永久作用的标准值；IKGS汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取1Q；41汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值；KQS1作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）J、风荷载外的其他第J个可变作用效应的分项系数，取，但风荷载的分项系数取；41JQ1JQ在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离JKS心力）外的其他第J个可变作用效应的标准值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心C力）外的其他可变作用效应的组合系数，取值见通规第416条。根据通规第416条规定，各种作用的分项系数取值如下43结构重要性系数01恒载作用效应的分项系数取（对结构承载力不利），或21IG（对结构承载力有利）01IG基础变位作用效应的分项系数502G汽车荷载效应的分项系数取41Q温度作用效应的分项系数取2人群荷载作用效应分项系数和其他可变作用组合的组合系数均取80C则承载能力极限状态组合为对结构承载不利时32121080480450QQGDSSSS对结构承载有利时321210QQGD352按正常使用极限状态设计3521作用短期效应组合永久作用标准值效应与可变荷载作用频遇值效应相组合，其效应表达式为38NJQJKMIGIKSDSS11式中短期作用组合设计值SDS第J个可变作用效应的频遇值系数。汽车荷载（不计J1冲击力）；人群荷载；风荷载；温度梯度作用70017501；其他作用81144第J个可变作用效应的频遇值；QJKS1其他符合意义同前。3522作用长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为（39）NJQJKMIGIKDLSS121式中短期作用组合设计值DLS第J个可变作用效应的准永久值系数。汽车荷载（不J2计冲击力）；人群荷载；风荷载；温度梯度4024027501作用；其他作用8212第J个可变作用效应的准永久值；QJKS其他符合意义同前。根据通规第417条规定，各种作用的分项系数取值如下汽车荷载（不计冲击力）效应的准永久值系数取4021温度作用效应的准永久值系数取802则长期作用效应组合为2321804QGLDSS（310）45353计算结果根据上述要求进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的内力组合。311内力组合（边梁）内力分量荷载组合截面结构自重基础沉降汽车荷载温度荷载承载能力极限状态（不利）承载能力极限状态（有利）短期效应组合长期效应组合最大弯矩00000000000000000000000000000最小弯矩000000000000000000000000000046截面内力分量荷载组合结构自重基础沉降汽车荷载温度荷载承载能力极限状态（不利）承载能力极限状态（有利）短期效应组合长期效应组合最大剪力715450123404817103364015767811091899947386最小剪力715450185703694816820778689657560668645最大弯矩39284409259011888632522606707362505504246983831/4最小弯矩392844013928021738512613041988833536087360130247截面内力分量荷载组合结构自重基础沉降汽车荷载温度荷载承载能力极限状态（不利）承载能力极限状态（有利）短期效应组合长期效应组合最大剪力3321301234020156033640724587512474452006最小剪力332130185703694816820318705274240285325最大弯矩498187018517023776385045309964596723501165217191/2最小弯矩498187027857043477825226549477334197143432757748截面内力分量荷载组合结构自重基础沉降汽车荷载温度荷载承载能力极限状态（不利）承载能力极限状态（有利）短期效应组合长期效应组合最大剪力51200123401700103364023066110705956056最小剪力512001857026039016820454109265499187382最大弯矩31603202777606629057567905706936450754643086743/4最小弯矩316032041785065216237839522466301983241217888949截面内力分量荷载组合结构自重基础沉降汽车荷载温度荷载承载能力极限状态（不利）承载能力极限状态（有利）短期效应组合长期效应组合最大剪力434550123401210333640460669386826390457最小剪力4345501857030759016820980209681889589612最大弯矩153623037035028483210090501294011592582447071左最小弯50截面内力分量荷载组合结构自重基础沉降汽车荷载温度荷载承载能力极限状态（不利）承载能力极限状态（有利）短期效应组合长期效应组合矩15362305571401467430504525474152035241913083960最大剪力8178701234012103336409206537701467737771左最小剪力8178701857052095016820173890012