三联十一跨预应力混凝土连续刚构桥设计毕业设计计算书1x.docx

合肥工业大学20xx届土木与水利工程学院土木专业毕业设计毕业设计 设计题目利用桥梁博士进行3x25m+5x25+3x25m 预应力混凝土连续梁桥设计 学生姓名 学 号 专业班级 土木 xx班 指导教师 1 院系名称 土木与水利工程学院 20xx 年 6月 3日65目 录1绪论511工程概况51.1.2技术标准51.1.3工程地质条件61.1.4自然条件及气象、水文612方案比选713力学特点及适用范围1014立面布置111.4.1桥跨布臵111.4.2 梁高布置1115设计依据122桥跨总体布置及结构主要尺寸122.1桥跨结构图式及尺寸拟定122.1.1设计技术标准：122.1.2结构图式132.1.3主要尺寸拟定132.2主梁分段与施工阶段的划分142.2.1具体分段143内力计算及荷载组合153.1 恒载内力计算153.1.1计算方法153.1.2 截面几何特性的计算153.2内力组合173.3 荷载组合193.3.1 承载能力极限状态内力组合193.3.2 正常使用极限状态内力组合204桥梁博士建模204.1 数据准备204.1.1 材料及设计参数204.2项目的建立214.1.1 输入总体信息224.1.2 基本信息224.2.1 输入单元信息254.2. 2 活荷载描述284.3 计算内容284.3.1 估算结构配筋面积295 预应力钢束的估算与布置315.1预应力钢束估算315.1.1 按承载能力极限计算315.1.2 按正常使用极限状态计算335.2 预应力钢束的布置375.2.1 布置原则375.2.2 布置情况375.3 预应力损失395.3.1 摩阻损失395.3.2 锚具变形损失395.3.3 混凝土的弹性压缩损失395.3.4 预应力筋的引力松弛损失405.3.5 收缩徐变损失406 承载能力极限状态正截面强度验算407 正常使用极限状态应力验算447.1 长期效应组合验算457. 2 短期效应组合验算507.3 标准值效应组合验算557.4 主梁结构验算结果60结论61谢 辞62参 考 文 献63摘要：设计主要是以某大桥作为工程背景，利用桥梁博士进行桥梁的结构设计。设计总长为275米的公路直线预应力混凝土连续梁桥,跨径3x25m+5x25m+3x25m，在设计中先用桥梁博士建立桥梁模型，然后按照实际情况和规范要求输入设计参数，按照过往工程经验进行预应力钢束布置；最后，调整至验算通过，经分析比较证明该桥设计计算正确，内力分布合理，符合设计任务要求。关键词：预应力混凝土连续梁桥、配筋设计、内力Abstract:The design is under the engineering background of some bridge, using the Doctor bridge Civil software to do the structure design .The design is about a total length of 175m highway linear prestressed concrete continuous rigid frame bridge composed of3x25m+5x25m+3x25m.Firstly, using the Doctorbridge software to establish structuralmodel, then according to the actualsituation and specification requirements to definesome related parameters, after that , proceeded with the layouts of prestresse dreinforcement. Finally, tinker up the reinforcement until the checking meets to the requirement. After calculation and checking of the stress ,distortion of model underdeadload and livingload, there sults how that the design is up to the demands.Keywords:Prestressed concrete continuous rigid frame bridge; reinforcements design; internalforce2 绪论毕业设计是高校本科培养计划中最后一个重要的教学环节，目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后，通过本次毕业设计可以加强查找文献和阅读文献的能力，增强对桥梁结构深层次的理解，掌握桥梁计算软件的应用，培养独立思考、创新性思维的能力，培养处理独立和团队合作的能力，加强团队合作意识，将所学的理论知识、实习中所学到的东西与实际工程相结合，提高专业素质。和以往的理论教学不一样，毕业设计是学生在老师的指导下，独立系统完成一个工程设计，以期能掌握一个工程设计的全过程，在巩固已学课程的基础上，学会考虑问题、分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新，为将来走向工作岗位打下良好的基础。11 工程概况清潭沟大桥位于霍山县佛子岭镇北郊，桥梁横跨东淠河，此河流历史上实测最大流量为5100m3/s，发生在1969年，其相应洪水位为81.86m，最大流速为5m/s。常水位为74.43m。该河道无通航要求，河床局部冲刷至71.00m高程。该桥建设将会极大的促进佛子岭的经济发展，尤其对于清潭沟地区的旅游产业将会有重要的推动作用，是一项利民的民生工程。1.1.2技术标准（1）汽车荷载：公路-级；人群荷载：3.5kN/（2）环境类别：类（3）桥面净宽：净-7m（车行道）+21.0m（人行道）（4）地震设防烈度：7度（5）高程系统：黄海高程（6）设计洪水频率：1/501.1.3工程地质条件该区域地层属于青白口纪北淮阳地层区，该区地层称佛子岭群。根据野外编录、现场调查，参考收集的资料，现将拟建场地地层分为7层，自上而下分别叙述如下：（1）种植土：深灰色；松散状态；稍湿；分布不均匀；含植物根系、小粒径碎石等，富含有机腐殖质；该层分布于河岸两侧的岸坡，层厚0.40.8m。（2）粉质粘土：灰色；稍湿；可塑状态，局部夹杂薄层粘质粉质土。该层分布于桥位东岸，层厚约3.4m。（3）细砂：黄褐、灰褐；中密状态；饱和；含少量细颗粒角砾，粒径为0.21.5cm。该层主要分布于河道两侧的岸坡，层厚3.63.8m。（4）角砾土：棕褐色；湿饱和；中密密实状态；分布不均匀，中、细砂填充于砾石层空隙，砾石层和细砂层形成互层，砂含量约30%40%；砾石岩性主要为石英砂岩、石英砾岩、花岗岩、硅质灰岩，砾石粒径为120cm，形状不规则，有棱角，少数磨圆度稍好；该层主要分布于现有河床及河西岸漫滩，层厚06.3m。（5）漂石土：杂色；密实状态；饱和；漂石岩性主要为石英砾岩、花岗岩，粒径为2035cm，粗颗粒空隙被沙粒填充。该层在场地分布广泛，层厚0.40.8m。（6）中、微风化炭质灰岩：灰绿青灰色；湿；岩石结构呈一定程度破坏；风化裂隙、节理发育，岩芯破坏程度高。层厚0.41.2m。（7）炭质灰岩：为新鲜基岩面；青灰色；岩质硬脆；上部单层厚度小，为215cm，层理清晰；节理发育，纵向节理切割岩层；岩芯破碎程度高，RQD指标低。下部单层厚度增加，岩芯完整性增高；节理大多闭合，张开节理被方解石脉填充。该层在全场地均有分布，本次勘察未揭穿该层，揭露厚度为3.35.2m。场地未发现活动断裂及其他影响工程稳定性的地质构造。 1.1.4自然条件及气象、水文区域内地貌发育受地壳升降及流水作用，形成本区多样的地貌形态。北岸为低山丘陵，坡地标高在70.0120.0m（黄海高程，下同）左右。南岸原为河谷滩地，河流受大堤约束。滩地标高约为66.070.0m，分布有农田、村庄和集镇，霍山县城紧挨南岸河堤，建筑在东淠河一级滩地上。东淠河属于典型的山区向平原过渡区河流，河底标高64.0m，砂质河床，河槽宽浅，漫滩宽阔，没有明显的主河槽。南河岸大堤修建在砂质河滩地上，规划大堤标高70.42m，防洪标准可达20年一遇。桥址处两岸堤距约为530m左右。本地区属于亚热带季风性湿润气候区，四季分明，具有明显的季节性特点。多年平均气温15.0C，最高气温多在7-8月份，平均气温为27.8C，极端最高气温达43.2C；最低气温多出现在1月，平均气温为2C，极端最低气温为-17.4C。多年平均降水量1391.2mm，降水量年际变化较大，丰水年最高为2357.3mm（1954年），干旱年为732.3mm（1978年）；降水在全年分配不均，7月降水量较大，12月降水量较少。本区降雨多集中在梅雨季节，易引起洪涝灾害。东淠河属淮河水系，贯穿霍山全境。主河干道从佛子岭水库坝下至六安两河口全长55km，河道比降千分之一，主要为砂石河床。清潭沟大桥位于现有淠河简易索桥北侧，拟建桥梁中心线距老桥中心线约220m。所跨河流淠河为天然河，该处河床较宽，约200m，现有水面宽度约120m，最深处河底高程为69m；因上游建有电站，故现有河道流量变化频繁。场地地貌单元为河床地貌。 清潭沟大桥位于霍山县佛子岭镇北郊，桥梁横跨东淠河，此河流历史上实测最大流量为5100m3/s，发生在1969年，其相应洪水位为81.86m，最大流速为5m/s。常水位为74.43m。该河道无通航要求，河床局部冲刷至71.00m高程。汽车荷载：公路-级；人群荷载：3.5kN/;环境类别：类;桥面净宽：净-7m（车行道）+21.0m（人行道）;地震设防烈度：7度;高程系统：黄海高程;设计洪水频率：1/50。12 方案比选桥形方案比选在综合考虑目前的造价控制以及高速公路施工企业桥梁施工的普遍水平的情况下，高速公路上合理桥型的选择总结起来有以下几点：1)桥型方案选择力求能适应当地的恶劣环境和交通运输条件的限制，合理选择上部结构形式。2)桥型方案选择应结合桥梁重载车辆多的特点，不但要选用结构受力明确、造型简捷、技术先进、可靠，工程方案经济、合理，施工方便，质量易于控制的桥型，而且还要充分考虑结构的耐久性和运营期间的养护费用。根据当地实际地形，参考当地地质条件及施工条件，初步确定主桥部分拟定如下2种方案：方案一、 预应力混凝土连续梁桥（推荐方案）一 孔跨布置本桥为跨线公路桥，故其分跨情况为（325m+525m+325m）预应力混凝土连续箱梁。连续箱梁横断面为四箱，各箱单独预制，简支架设，现浇连续梁接头后成为连续结构体系。现浇连续箱梁采用单箱单室斜腹板，顶板宽：7.0m,箱底宽4m,臂宽2.0m,梁高1.8m.总体布置图：截面图：二 桥墩 桥台及基础1. 两端桥台采用钢筋混凝土肋板式桥台及混凝土U型桥台，其中肋板式桥台采用钻孔桩基础，U型桥台采用明挖基础。2.桥墩采用柱式墩，现浇连续箱梁部分采用独柱墩，基础采用钻孔桩基础。三 施工方法 现浇连续部分采用支架法施工。四 受力特点1优点一般一次落架施工的连续梁桥在结构自重荷载作用下，支点截面产生负弯矩，且支点截面负弯矩大于跨中截面正弯矩。与同等跨径的简支梁桥相比，连续梁桥的最大正弯矩及负弯矩均小于简支梁的跨中正弯矩，因此连续梁桥的内力分布比简支梁桥要均匀，有利于发挥材料的作用2 缺点连续梁属于超静定结构，非线性的温度变化，预应力的作用，混凝土收缩徐变及基础的不均匀沉降等都将引起结构的附加内力。方案二、预应力混凝土刚构桥一 孔跨布置本桥为跨线公路桥，考虑到通车净空，分跨采用：桥为60m+280m+60m 的T型刚构，引桥：（220+220 ）简支梁桥，主桥采用单箱单室箱梁，刚构部分采用变截面形式，支点处梁高较大，以承受支点处较大的负弯矩，跨中（包括挂梁）梁高较小，增大了桥下净空。梁底曲线采用折线，这样有利于施工。引桥简支梁桥为等高度箱梁。 总体布置图：截面布置：二 桥墩 桥台及基础本桥所处桥位由于地址条件限制，采用灌注桩基础。桥墩为轻型园端型桥墩。两端桥台桥台为肋板式桥台及混凝土U型桥台，其中肋板式桥台采用钻孔桩基础，U型桥台采用明挖基础，引桥部分桥墩为柱式墩。三 施工方法采用悬臂施工法四 受力特点1 优点恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，使跨中的弯矩大大减小，活载作用在挂梁时，由于支撑跨径较小，从而使得跨中正弯矩较小；T型刚构桥属于静定结构，不会因为支座沉降，温差等产生次内力，使得该结构可以适应于地基较差的条件。2 缺点 构造复杂，行车条件不好，带挂梁的T型刚构桥型在混凝土的长期收缩徐变作用下和汽车荷载的冲击作用下，T构悬臂端会发生下挠，行车给乘客带来不平稳的感觉，并且个T梁之间不能共同工作，使其跨径受到限制。1主桥主桥：预应力混凝土连续梁：（325+525+325）主桥：（60+280+60）m T型刚构桥2桥长（m）2752803工艺技术要求技术先进，工艺要求严格，主梁上部结构构造除了用挂蓝施工外，挂梁需另一套设备。技术较先进，工艺要求叫严格，主梁上部结构构造除了用挂蓝施工外，挂梁需另一套设备。4受力特点属超静定结构，受力较好，主梁桥面连续，行车条件好，养护也容易。属于静定结构，受力不如超静定结构好，桥面平整度易受到悬臂挠度影响，行车条件较差，主桥每孔有两道伸缩缝容易损坏5造价及用材造价较低造价低。13 力学特点及适用范围连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。14 立面布置 预应力混凝土连续梁桥的立面布臵包括体系安排、桥跨布臵、梁高选择等问题，可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的结构形式。结构形式的选择要考虑结构受力合理性，同时还与施工方法密切相关。1.4.1桥跨布臵根据连续梁的受力特点，大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布臵，但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布臵。当采用三跨或多跨的连续梁桥时，为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等，达到经济的目的，边跨取中跨的0.8倍为宜，当综合考虑施工和其他因素时，边跨一般取中跨的0.50.8倍。对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值，以增加边跨刚度，减小活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨，会在边跨支座上产生拉力，需在桥台上设臵拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航（车）净空及地质条件等因素的限制，并且同时总长度受到制约时，可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合，跨径从中间向外递减，以使各跨内力峰值相差不大。桥跨布臵还与施工方法密切相关。长桥、选用顶推法施工或者简支连续施工的桥梁，多采用等跨布臵，这样做结构简单，统一模式。等跨布臵的跨径大小主要取决于经济分跨和施工的设备条件。连续梁跨数以三跨连续梁用得最为广泛，连续梁桥连续超过五跨时的内力情况虽然与五跨时相差不大，但连续过长会造成梁端伸缩量很大，需设臵大位移量的伸缩缝，因此，连续跨数一般不超过五跨。1.4.2 梁高布置连续梁桥采用等截面布臵，构造简单、预制定型、施工方便，随着施工方法的发展愈来愈受到重视。中等跨径4060m的连续梁桥，若采用预制装配施工和就地浇筑施工，为便于预制安装和模板周转使用，宜选用等截面布臵。采用顶推法施工，为便于布臵顶推和滑移设备，一般均采用等截面梁。对于长桥，选用中等跨径，采用逐跨架设施工和移动模架法施工，按等截面布臵最为有利，它可以使用少量施工设备完成全桥的施工。等截面连续梁桥的梁高，在拟定时可参考有关资料选用，可取梁高与最大跨径的关系。当桥梁的跨径较大，采用顶推法施工时，梁高的选择不仅取决于桥梁的跨径，同时还要考虑顶推施工时对梁高的要求，为了避免顶推法施工最大悬臂时的不利受力状态，通常可设臵临时墩。不设臵临时墩时，梁高与顶推跨径之比选在112115为宜。本设计采用梁高为1.8米。15 设计依据- 公路工程技术标准 JTG B01-2003- 公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004- 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004- 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63-2007- 公路圬工桥涵设计规范 JTG D61-2005- 公路桥梁抗震设计细则 JTG/T B02-01-2008- 公路桥梁抗风设计规范 JTG/T D60-01-2004- 公路桥涵施工技术规范 JTJ 041-2000- 公路工程结构可靠度设计统一标准GB/T5028319993 桥跨总体布置及结构主要尺寸 2.1桥跨结构图式及尺寸拟定2.1.1设计技术标准：1、设计荷载：汽车荷载：公路-级；人群荷载：3.5kM/m22、桥梁宽度：桥面宽9m，即：净23.5m（车行道）+21m（人行道）；3、桥面设2的双向横坡。4、拟定参数：横断面下缘宽度6m，上缘宽度9m，上翼缘外悬臂长为1.5m。2.1.2结构图式1、截面形式为了减小上部结构的自重，本桥采用单箱双室箱截面。上部结构采用1.8m等截面箱形梁. 两端桥台采用钢筋混凝土肋板式桥台及混凝土U型桥台，其中肋板式桥台采用钻孔桩基础，U型桥台采用明挖基础。桥墩采用柱式墩，现浇连续箱梁部分采用独柱墩，基础采用钻孔桩基础。2、立面形式本桥为预应力混凝土连续梁桥。本桥跨径组3x25+5x25+3x25275m。3、施工方法(1)主桥下部施工下部基础采用钢板桩围堰，搭设水中工作平台，进行钻孔成桩和浇筑承台，墩身采用翻模板分两节进行施工。(2)上部箱梁施工采用现浇的方法。箱型梁具有良好的动力性能，收缩变形数值小，闭合薄壁截面抗扭刚度很大，能够适应施工中大多不利施工工况。2.1.3主要尺寸拟定1、跨度桥梁跨度应根据公路等级，功能，通行能力及抗洪防灾要求，再根据水利部门推荐桥位处主桥主跨径的范围，及主河槽布置桥孔要求，结合桥址处的水文、地质、河道断面、通航、环境要求综合考虑，选出适合于该桥位的跨径。桥位选择在河道顺直稳定，河床地质条件良好的河段。本桥跨径组成：3x25m+5x25m+3x25m，边跨与中跨的比值为0.6，桥梁工程全长275m。2、主梁高度在箱梁根部的高跨比h1（1/151/20.6），大部分为（1/18）左右。本桥刚墩顶梁高1.8m，是主跨径的1/13.9。3、箱梁腹板厚度腹板确定经验公式：(1 ) t= B/50(1+L/B)(m)其中，B为桥面总宽度(m)；L为主跨跨度(m)。同时应满足构造要求：单个腹板厚度t 0.15m。根据经验，腹板厚度为40cm。4、箱梁底板厚度(1) 箱梁桥墩处底板厚度箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而从跨中逐渐加厚直至桥墩处，以适应受压要求。底板除需符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜保持在底板以内有适当的富余。本桥桥墩处底板厚度选用40cm。(2) 箱梁跨中底板厚度连续箱梁因跨中弯矩要求底板内需配置一定数量的钢束和钢筋，此时跨中底板厚度取为40cm。5、箱梁顶板厚度确定箱形截面顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面板横向弯矩的要求，满足布置纵向预应力钢束的要求。箱梁断面顶板厚在全梁范围内一致取为30cm。2.2主梁分段与施工阶段的划分2.2.1具体分段本桥全长275m分75m，125m，75m三联，75m联共分66个梁段单元，1号块长度0.25m，一般梁段长度分成1.25m，边跨及跨中合拢段均为2m。2.2.3施工阶段的划分1、步骤：(1)所有墩身施工完毕至墩顶。(2)梁体浇筑 浇筑各号梁段。 (3) 混凝土强度达到85后，张拉预应力索。(4) 桥面铺装。(5)桥面徐变。4 内力计算及荷载组合3.1 恒载内力计算3.1.1计算方法恒载内力计算采用相关软件提供的有限元方法计算，由于不同的施工方法所计算出来的恒载内力会不一样，所以计算时应该严格考虑施工阶段的划分。混凝土及钢筋材料特性的取值混凝土：桥墩及铺装C40，主梁C50容重：1 25.0kN/m 2 26.0kN/m弹性模量C40：Ec3.25104MPa； C50： Ec3.45104MPa；线膨胀系数：1.0e5；混凝土抗压标准强度C40：f ck26.8MPa； C50：f tk 32.4MPa；混凝土抗拉标准强度C40：f ck2.40MPa； C50：f tk2.65MPa；钢绞线：采用高强度低松弛钢绞线，用915.2（顶，腹板），1715.2（底板）的钢丝烧制而成的钢绞线；单根S15.24公称断面面积：A140.00mm2；抗拉强度标准值：f pk 1860MPa；弹性模量：E p1.95105MPa；粗钢筋：采用精扎螺纹钢，直径25mm；预应力筋管道：连续刚构梁纵、横向采用金属波纹管成孔，竖向预应力采用铁皮管成孔；锚具：采用YM1515，YM1517锚具。2、二期荷载（1）桥面铺装及横断面主梁顶平坡，铺装层横坡2的双向坡。桥面铺装水泥混凝土，最薄处厚8.0cm。水泥混凝土铺装层的优点：造价低，耐磨性能好，适合重载交通。（2）二期恒载计算按48.6kN/m计算。3.1.2 截面几何特性的计算计算结构的内力、应力前，需要首先计算出截面的几何特性。由于结构对称，故现在只列出1-64号单元各个截面的几何特性值，其余截面与其对应，如表5-1所示；表3.1 单元截面几何特征3.截面特征及单元特征信息列表原始截面信息单元号节点号截面抗弯惯距截面面积截面高度中性轴高115.250759.067991.052.2222.870056.667990.9541.8332.870056.667990.9541.8442.870056.667990.9541.8552.870056.667990.9541.8662.870056.667990.9541.8772.870056.667990.9541.8882.870056.667990.9541.8992.870056.667990.9541.810102.870056.667990.9541.811112.870056.667990.9541.812122.870056.667990.9541.813132.870056.667990.9541.814142.870056.667990.9541.815152.870056.667990.9541.816162.870056.667990.9541.817172.870056.667990.9541.818182.870056.667990.9541.819192.870056.667990.9541.820202.870056.667990.9541.821212.870056.667990.9541.822225.250759.067991.052.223235.250759.067991.052.224242.870056.667990.9541.825252.870056.667990.9541.826262.870056.667990.9541.827272.870056.667990.9541.828282.870056.667990.9541.829292.870056.667990.9541.830302.870056.667990.9541.831312.870056.667990.9541.832322.870056.667990.9541.833332.870056.667990.9541.834342.870056.667990.9541.835352.870056.667990.9541.836362.870056.667990.9541.837372.870056.667990.9541.838382.870056.667990.9541.839392.870056.667990.9541.840402.870056.667990.9541.841412.870056.667990.9541.842422.870056.667990.9541.843432.870056.667990.9541.844445.250759.067991.052.245455.250759.067991.052.246462.870056.667990.9541.847472.870056.667990.9541.848482.870056.667990.9541.849492.870056.667990.9541.850502.870056.667990.9541.851511.86.667990.9541.852522.870056.667990.9541.853532.870056.667990.9541.854542.870056.667990.9541.855552.870056.667990.9541.856562.870056.667990.9541.85748482.870056.667990.9545849492.870056.667990.9545950502.870056.667990.9546051511.86.667990.9546152522.870056.667990.9546253532.870056.667990.9546354542.870056.667990.95464552.870056.667990.9541.865652.870056.667990.9541.866665.250759.067991.052.23.2内力组合按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)4.1.6-4.1.8条规定，对可能出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：短期效应组合、长期效应组合和承载能力极限状态组合。(1) 承载能力极限状态计算时作用效应组合。=（）式中：桥梁结构的重要性系数。第i个永久作用效应的分项系数。 第i 个永久作用效应的标准值。汽车荷载效应的分项系数。 汽车荷载效应的标准值。 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其它第j 个可变作用效应的分项系数。 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其它第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、离心力）外的其它可变作用效应的组合系数。 对于本设计，结构的安全等级为二级，即结构重要性系数0 =1.0；结构自重对承载力不利，取Gi=1.2；汽车荷载分布系数Q1=1.4；人群荷载分项系数Qj=1.4，其组合系数c=0.8。(2) 正常使用极限状态计算时作用效应组合公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)定按正常使用极限状态设计时，应根据不同结构不同的设计要求，选用以下一种或两种效应组合： 作用短期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合，其基本表达式为：式中：作用短期效应组合设计值。第j 个可变作用效应的频遇值系数。 第j 个可变作用效应的频遇值。式中可变作用效应的频遇值系数j取值为：汽车荷载（不计冲击力）1=0.7，人群荷载1=1.0。 其他符号意义同前。 作用长期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其基本表达式为： 式中：作用长期效应组合设计值。 第j 个可变作用效应的准永久值系数。 第j 个可变作用效应的准永久值。式中可变作用效应的准永久值系数2j 取值为：汽车荷载（不计冲击力） 2=0.4，人群荷载2=0.4。3.3 荷载组合公路桥梁结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利的组合进行设计。桥梁博士会自动计算承载能力极限状态和正常使用极限状态的作用效应组合，其对组合效应的解释如下：承载能力极限状态组合：组合I：基本组合，按规范JTG D60-2004第4.1.6条规定；组合IV：撞击组合，按规范JTG D60-2004第4.1.6条规定；其余组合不用。正常使用极限状态内力组合：组合I：长期效应组合，按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定；组合II：短期效应组合，按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定；组合V：施工组合；其余组合不用。在本设计中主要考虑以下三种组合：组合：基本组合，永久作用的设计值效应与可变作用的设计值效应相组合；组合：作用短期效应组合，永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应组合；组合：作用长期效应组合，永久作用标准值与可变作用准永久值效应组合。3.3.1 承载能力极限状态内力组合 组合：基本组合 考虑永久作用：结构重力（包括施工阶段的结构自重、永久荷载、收缩徐变和预应力效应）、基础沉降；考虑可变作用：汽车荷载、人群荷载、温度梯度作用则基本组合作用效应表达式为： （3-1） 或 （3-2） 3.3.2 正常使用极限状态内力组合短期组合:作用短期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为： （3-3） 长期效应组合:作用长期效应组合永久作用标准值效应和可变作用准永久值效应组合，其效应组合表达式为：（3-4）g 5 桥梁博士建模 4.1 数据准备利用桥梁博士进行建模前要准备好一下原始数据，如结构材料及设计参数、主梁结构尺寸参数，其具体的信息如下：4.1.1 材料及设计参数预应力钢绞线：1、弹性模量：195000MPa； 2、标准强度：1860MPa；3、抗拉强度设计值：1260MPa； 4、最大张拉控制应力：1395MPa；5、线膨胀系数：0.000012； 6、松弛率：0.025；7、一端锚具回缩：6mm；混凝土：主梁混凝土采用C50。力学性能指标见表4-1。表4.1 C50混凝土力学指标项目C50弹性模量Ec（MPa）34500剪切模量Gc（MPa）13800泊松比c0.2轴心抗压强度标准值fck（MPa）32.4轴心抗拉强度标准值ftk（MPa）t2.65轴心抗压强度设计值fcd（MPa）22.4轴心抗拉强度设计值ftd（MPa）1.83线膨胀系数1e-005 4.2项目的建立 用户通过“文件”下拉式菜单，选择“新建项目组”或“打开项目组”通过“项目”下拉式菜单选择“创建项目”，或者在项目组管理窗口，通过右键来点击“创建项目”，此时弹出“创建项目”窗口。4.1项目示意图 创建项目示意图输入项目名称、通过点击“浏览”来选择存储路径，在下拉条中选择项目类型。创建项目后，程序出现了如图 -4所示的界面。现在用户就可以根据事先的准备，输入数据了。在一个项目组中，创建一个新项目，或通过双击打开一个既有项目，程序均会出现如图 -4所示的数据文档窗口，在此窗口输入或查看所有的计算原始数据。4.1.1 输入总体信息 如图所示，在打开数据文档后系统将自动进入总体信息输入界面，用户可通过右菜单，或“数据”下拉菜单，切换输入界面。 4.2总体信息输入示意图 此界面的最左侧是项目管理窗口。输入窗口的下部是图形显示窗口，用户可以用右键切换显示信息，以帮助用户判断输入数据的准确性，快速了解结构特征。 4.1.2 基本信息 桥梁工程描述、结构备忘描述：用户可以在此输入备注性质的文字，来描述本项目的特点，以便于日后查看。计算类别：用户根据不同的需要选择不同的计算方式。计算内力、位移：掌握结构的基本受力状态；估算配筋面积：得到大致的配筋信息，初步掌握结构的设计要点；全桥结构安全验算：对结构设计进行复核、修正；优化计算拉索面积：对斜拉桥的拉索面积、张拉索力进行优化。当用户选择了不同的计算类别之后，程序会激活或关闭相应的按键、选项。如果是初步设计阶段则选择估算配筋面积，此时应在结构配筋估算信息对话框中指定预配置的钢筋或钢束类型等，以便估算的钢筋面积更接近真值。桥梁环境：选择桥梁所处的地理环境。程序在计算混凝土构件收缩徐变时使用。用户可以参考公桥规2004附录F。湿度：桥梁所处环境的湿度，在混凝土的收缩变形与徐变计算中需要该信息，从列表框中选择。对公桥规2004，一般填0.8。环境有强烈腐蚀性：在验算15 抗裂性时需要该信息；计算内容：用户选择本次计算所需要计算的部分。一般在估算预应力配筋时不计结构的收缩徐变；结构的非线性仅在特大跨径桥梁分析时使用，通常结构不需计算。附加信息：指定计算部分内容。包括以下几点：结构验算单元：在选择“全桥结构安全验算”时，填入需要验算的单元号，不填则默认为全部单元。组合计算类型：对应于规范的荷载组合类型。不填则默认为全部组合1-9，包括用户自定义组合。对于公桥规2004，各组合的意义参见计算活载单元、计算活载节点：选择需要进行活载分析的单元、节点。不填则默认为全部单元。 活载加载步长：进行活载影响线加载时的步长。填0时系统默认为1/50的跨径。步长越小，活载计算越精确，速度越慢。对于某些“没有跨径”的结构（只有一个约束），程序将无法进行加载，必须由用户填入加载步长。 非线性荷载分级数：当计算内容中选择了几何非线性或梁柱非线性时，此窗口被激活。程序按用户输入的分级数将荷载分成n级逐步计算，每次计算都进行刚度矩阵修正，因此级数越高结果越精确，但计算时间越长。 各个输入窗口均有设置。用户通过点击此按键，更新图形显示区域的显示。帮助：此按键在“输入单元信息”、“输入钢束信息”等各个输入窗口以及各信息窗口均有设置。用户通过点击此按键，实时获得相应窗口的帮助信息。当进行内力计算时，计算类别：只计算内力位移；桥梁环境：相对湿度0.8；计算内容：计算收缩、计算徐变、计算活载；附加信息：无（按默认选择）；计算细节控制信息：桥面为竖直截面、极限组合记预二次矩、极限组合设计收缩徐变、极限组合设计温度、极限组合设计沉降、结构重要性系数1.1；规范：中交04规范；其余总体信息不改变按默认状态为准； 2.2 3x25m+5x25m+3x25m连续梁桥建模过程 根据桥梁信息，cad作图导入桥博建立模型 如图：4.1.3 计算细节控制生成调束信息：对进行“全桥结构安全验算”的预应力构件选择此命令，可使程序在计算时生成调束信息，便于进行调束工作。调束阶段号：用户填入需要产生调束信息的施工阶段号，不填默认为全部阶段。在选中“生成调束信息”时有效。生成调索信息：对进行“全桥结构安全验算”的含有拉索单元的结构选择此命令，可使程序在计算时生成调索信息，便于进行调索工作。桥面为竖直单元：选择此命令，将使桥面单元的左右截面为竖直截面。极限组合计预应力：由用户指定，在进行结构极限组合计算的时候，预应力的作用是否当作外力计入结构。根据公桥规2004，预应力构件的极限强度是不计预应力的。但对于一些预应力桥梁中的非预应力构件，预应力的作用力却对这些构件的极限组合内力有影响，比如预应力连续刚构的桥墩等构件。极限组合计二次矩：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考虑预应力二次矩。对预应力连续梁以外的其它结构，计算结果将不准确。极限组合计收缩、徐变：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考虑收缩、徐变。极限组合计温度：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考虑温度效应，包括结构升降温和梯度温度。极限组合计沉降：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考虑不均匀沉降的影响。 结构重要性系数：在公桥规2004版中，根据结构的重要性确定的内力扩大系数。在公桥规85版中，圬工构件也需要此系数。规范：用户选择计算适用的规范。由于桥梁博士3.0可以按照多个规范进行验算，在输入单元材料、单元钢筋、预应力材料等信息时，必须使之与适用的规范相对应。更新显示：此按键在“输入单元信息”、“输入钢束信息”等。4.2.1 输入单元信息 单元性质：预应力混凝土构件，桥面单元；截面描述：左截面材料类型为中交新混凝土C50混凝土，左截面材料类型为中交新混凝土C50 混凝土；自重系数：1.04；加 载龄期：28天。 输入施工信息： 第一阶段：桥梁现浇安装杆件号：1-66边界条件2号节点有水平刚性约束和，23、45、66号节点有竖向刚性约束张拉、灌浆钢束号1-4，施工周期：10天 第二阶段：桥面铺装边界条件：边界条件2号节点有水平刚性约束和，23、45、66号节点有竖向刚性约束施工周期：10天 第三阶段： 收缩徐变边界条件：边界条件2号节点有水平刚性约束和，23、45、66号节点有竖向刚性约束施工周期：3650天 输入使用信息 其他静荷载：收缩徐变天数1000天，升温温差16，降温温差16。非线性温度1： 1-66号杆件距上缘距离0mm，温度值为14 1-66号杆件距上缘距离100mm，温度值为5.5 1-66号杆件距上缘距离400mm，温度值为0非线性温度2： 1-66号杆件距上缘距离0mm，温度值为-7 1-66号杆件距上缘距离100mm，温度值为-2.5 1-66号杆件距上缘距离400mm，温度值为0 不均匀沉