桥梁T梁完整毕业论文设计.doc

兰州交通大学毕业设计（论文） - 0 - 目目 录录 第一章第一章 桥梁方案比选桥梁方案比选- 3 - 一、背景.- 3 - 二、主要技术指标.- 3 - 三、桥位水纹情况和工程地质情况.- 3 - 四、桥型布置- 3 - 五、方案点评- 5 - 六、结 语- 6 - 七、施工拟定- 6 - 第二章第二章 设计资料设计资料- 6 - 第三章第三章 构造形式及尺寸拟定构造形式及尺寸拟定- 7 - 一、考虑因素- 8 - 二、尺寸初拟- 8 - 三、截面特性- 9 - 第四章第四章 恒载作用的内力计算恒载作用的内力计算- 10 - 一、一期恒载（主梁自重）.- 11 - 二、二期恒载（现浇桥面板湿接缝折算成线荷载）- 11 - 三、三期恒载（包括栏杆、人行道、桥面铺装）- 11 - 四、横隔梁重力.- 11 - 五、计算结果- 12 - 六、主梁控制截面详图.- 12 - 七、恒载内力汇总.- 12 - 第五章第五章 活载内力计算活载内力计算- 17 - 一、折减系数、车道荷载、冲击系数.- 17 - 二、横向分布系数的计算.- 18 - 三、横向布载求车辆、人群的横向分布系数.- 20 - 四、横向分布系数的汇总.- 22 - 五、活载内力计算.- 22 - 兰州交通大学毕业设计（论文） - 1 - 第六章第六章 支座沉降内力的计算支座沉降内力的计算- 32 - 第七章第七章 温度内力的计算温度内力的计算- 34 - 第第八章八章 内力组合内力组合- 35 - 一、按承载能力极限状态设计时.- 36 - 二、按正常使用极限状态设计时- 36 - 第九章第九章 钢束估算钢束估算- 39 - 一、钢束桥规估算的原理与方法.- 39 - 二、预应力钢束的布置原则- 43 - 三、预应力束筋的布置- 44 - 四、主梁毛、净、换算截面几何特性计算.- 46 - 第十章第十章 预应力损失及有效预应力计算预应力损失及有效预应力计算- 47 - 第十一章第十一章 主梁截面内力、抗裂、挠度的验算主梁截面内力、抗裂、挠度的验算- 49 - 一、主梁承载能力的验算.- 49 - 二、截面抗裂性验算- 51 - 三、挠度验算.- 54 - 第十二章第十二章 持久、短暂状况构件的应力验算持久、短暂状况构件的应力验算- 54 - 一、持久状况构件的应力验算- 54 - 二、短暂状况的正应力计算.- 55 - 结束语结束语- 57 - 一、设计成果.- 57 - 二、存在的不足.- 57 - 致致 谢谢- 59 - 参考文献参考文献- 60 - 兰州交通大学毕业设计（论文） - 2 - 第一章第一章 桥梁方案比选桥梁方案比选 一、背景一、背景 水泉桥是横跨河谷，它连接支旗与黄渚，位于陇南市成县。是陇南地区道路 的重要组成部分。陇南作为甘肃省的南区，近年随着西部大开发以来经济发展日 新月异。为大力发展农业，扩大陇南地区人、物的流动，适应经济迅速发展对交 通的需求日益增加，陇南地区加大了城市建设、城乡交通建设，陇南规划建设局 本着 “安全、美观、经济、适用”的原则，对陇南市成县支旗至黄渚公路进行 改建。其中对连接支旗与黄渚的水泉桥在满足交通组织、反映城市特色的前提下， 设计中提出了 3 个桥型比选方案。 二、二、 主要技术指标主要技术指标 (1)道路等级：公路主干道； (2)设计行车速度：60 km/h； (3)桥面净宽：净 7.0 m(行车道)+20.5m (人行道)； (4)荷载等级：公路-级，基本风压强度：500 pa； (5)城市防洪标准：50 年一遇； (6)设计洪水频率 1/50：q1/50=1580 m3/s； (7)地震动参数：地震动峰值加速度 02 g； (8)桥上纵坡：25； (9)通航标准：不考虑通航要求。 三、三、 桥位水纹情况和工程地质情况桥位水纹情况和工程地质情况 水泉桥横跨河谷，连接支旗与黄渚，位于陇南市成县。桥位处河宽 60 m， 河水高度 2.39m，桥位处江河道已经整治完毕，河两岸用由护坡砌筑，挡墙内侧 为绿化带和人行道。桥位处设计洪水位(50 年一遇)为 985.4 m，测时水位为 981.98 m，一般冲刷水位为 979.0 m，局部冲刷水位为 977.5 m，河床地质由上到 下为 1.58 m 的粉细沙，5.6 m 的碎石，6.41 m 的强风化泥质沙岩，以下是弱风化 泥质沙岩。支旗岸是强风化板岩与片岩，上面坡积卵石；黄渚岸有卵石堰，上面 由砂砾和卵石回填。 四、桥型布置（如图四、桥型布置（如图 1-4-1） 水泉桥采用 430m 三跨连续梁。是由以上水纹和地质情况下，综合考虑 经 济、安全、美观决定下部结构采用双柱式墩，钻孔灌注桩基础；支旗岸为重力式 兰州交通大学毕业设计（论文） - 3 - 桥墩，明挖扩大基础；黄渚岸为埋置式桥台，钻孔灌注桩基础，单排双桩；桩基 础深至弱风化泥质沙岩。上部结构在初步设计阶段做了三个比较方案： （图 4-1-1 桥型布置） 方案一：方案一： 采用采用 30m 跨先简支后连续跨先简支后连续 t 梁梁 上部结构采用 30m 预应力混凝土 t 型先 简支后连续梁桥，桩基为 4 组 8 根直径为 15m 的钻孔灌注桩。该 t 梁较长，可采用 现场大批量集中预制，再使用架桥机架设的 施工方案，局部区段也可以采用直接吊装就 位，再者 t 形梁施工工艺成熟、工期较短； 造价较箱形梁略低。这种桥型一般用预制安 装施工工艺，具有标准化程度高，适宜于高精度制造和高精度 图图 1-4-1-4- 1 1 t t 形主梁截面图形主梁截面图 安装，行车平顺，造简洁流畅，而且上下部可以平行施 工因而工期较短，桥梁的刚度及动力特性好等优点，被广泛应用于各种桥梁的引 桥、高架桥以及轨道交通线等多跨中小跨径的桥梁。经估算，30m 跨先简支后连 续 t 梁所需费用约 2 800 元m2。30 m 预应力混凝土 t 形梁，梁高 17 m；也 是目前公路桥梁中经济合理的桥型之一。 方案二：采用方案二：采用 30m 跨先简支后连续箱梁跨先简支后连续箱梁， 30 m 预应力混凝土简支转连续箱梁，梁 高 16m；是目前公路桥梁中经常采用的桥型 之一。结构受力合理，整体刚度大，变形小， 整体稳定性好、抗扭能力大、施工工艺成熟、 技术可靠、线形优美，所以在很多场合中均被 采用。鉴于约有 100m 的引桥处于水中，箱梁 兰州交通大学毕业设计（论文） - 4 - 宜 图图 1-4-2 箱梁截面图箱梁截面图 采用移动支架法施工，所需设备昂贵，而且箱 梁本身施工工序复杂，且费用高。经估算，按桥面面积计算 30m 跨箱梁所需平 均费用约为 3 100 元m2。箱形截面除了施工难度增加以外，由于受力和构造上 的需要，纵、横向的普通钢筋配筋率都不能过低。 方案三：采用预应力空心板梁方案三：采用预应力空心板梁 预应力空心板桥。本方案的优点在于造型简洁流畅，施工快捷，成本较低。 缺点是桥型普通，不能很好体现桥梁造型美观、新颖，富有时代特点的功能。下 部桥墩较多，阻水面积较大，不利于行洪。 五、方案点评五、方案点评 对于多跨中小跨度(1650 m)的桥梁，简支梁桥都是应用最为普遍的桥型。 这种桥型一般用预制安装施工工艺，具有标准化程度高，适宜于高精度制造和高 精度安装，行车平顺，造简洁流畅，而且上下部可以平行施工因而工期较短，桥 梁的刚度及动力特性好等优点，各种桥梁的一期桥型、目前，简支梁桥在中小跨 径桥梁中具有最为强劲的竞争力，这得益于上世纪 80 年代初期发展起来的“桥 面连续构造” 。桥面连续构造的成熟使得多跨简支梁桥不必每道梁缝设置伸缩缝， 而是若干跨一联集中设置大位移伸缩缝，彻底解决了以往多跨简支梁桥伸缩缝多， 养护维修困难，行车不顺甚至跳车等影响桥梁服务水平的致命弱点。并且谁全桥 下面是河流，采用等截面连续梁桥现场浇筑施工方法不太可行，连续梁桥由于弯 矩图正负交替，等截面连续梁桥在同等跨径条件下弯矩绝对值比简支梁要小，可 采用较小梁高，此外；多跨等截面连续梁桥用于 4060 m 跨径范围仍显经济性， 此跨径范围已经接近或超过简支梁的跨度极限。因此着重考虑简直转连续的桥梁 形式。 30 m 结构简支转连续方案，建筑高度比变截面预应力混凝土连续梁方案小， 且桥梁美观性和泄洪能力都比板桥方案好，还有，水泉桥下是河流，整起搭架、 支模、现浇施工困难、花费大。最重要的是 30m 结构简支转连续方案造价最省， 因此，水泉桥桥型方案推荐采用 30 m 结构简支转连续方案，孔径布置方案为 430m，桥梁全长 120 m。 在中小跨径桥梁中，连续箱梁被公认为较美观的桥型方案之一。由于连续箱 梁的整体稳定性较好，抗扭能力大，在多个场合被采用。其施工工艺成熟，技术 可靠，具有良好的耐久性及抗风、抗震性能。但由于 120m 跨的桥位于水中，而 兰州交通大学毕业设计（论文） - 5 - 采用移动支架法(mss)施工，所需设备昂贵，而且箱梁本身施工工序复杂、费用 高。经估算，按桥面面积计算 30m 跨箱梁所需费用约 2 500 m 。就经济性而言， t 梁与小箱梁具有绝对优势，可采用预制吊装施工法，工期较短，且可大批量生 产，进一步降低成本。经估算，按桥面面积计算 50m 跨 t 梁所需费用约 3 400 元 m ，30m 跨小箱梁所需费用约 2 300 m 。但美观性较差。再者，t 梁充分利用 利用了混凝土、钢筋、钢绞线的各自特点，节约材料，减少梁的自重，真大跨度。 同时 t 梁截面不封闭且有马蹄型的构造，因而钢束锚端外露，有利于二期负弯矩 预应力束的张来操作和预应力钢束的布置。t 梁制作简单，粱肋内的配筋可以做 成刚性的钢筋骨架，各梁之间横隔板的预制、安装、连接方便可靠。 六、结六、结 语语 中小跨度桥型方案的比选，应在技术施工可行的前提下，对桥梁的经济性、 美观性和创新性进行系统的分析、论证与比较，力争找到一个既能突出当地经济 特色、人文思想及价值观念，又能表达现当代桥梁的技术水平及蕴涵未来桥梁的 发展方向与趋势的最佳方案。水泉桥推荐采用了 30 m 结构简支转连续方案，为 此，桥梁上部结构着重选定 30 m 简支转连续箱梁和 30 m 简支转连续 t 形梁两种 方案进行比选。最后，通过对以上分析比较推荐应用 t 型梁。 七、施工拟定：（主要针对上部结构）七、施工拟定：（主要针对上部结构） 1、钻孔、灌注、预制主梁进行平行作业。 2、预制好主梁后，张拉正弯矩钢束，孔道压浆。 3、从桥两边向中间逐孔架设主梁，焊接连接件。 4、浇注 2、4 号墩上主梁横接缝（端隔板）和翼板湿接缝。 5、张拉 2、4 号墩上负弯矩钢束，孔道压浆。 6、浇注 3 号墩上主梁横接缝（端隔板）和翼板湿接缝。 7、张拉 3 号墩上负弯矩钢束，孔道压浆。 8、拆除临时支座。 9、浇注桥面铺装混凝土。 第二章第二章 设计资料设计资料 1、跨径：标准跨径 30m 梁长 29.92m 计算跨径 28.2m 梁缝 0.08m 2、桥面净空：7.0+20.5m。 3、设计荷载：公路-级。 兰州交通大学毕业设计（论文） - 6 - 4、材料： (1)、 混凝土:上部t 梁、湿接缝、横隔板、t 梁梁端湿接头、孔道压浆 采用c40级混凝土,桥面铺装及伸缩装置槽口采用c40级防水混凝土，盖梁、墩 柱、基桩、防震块采用c30级混凝土。 (2)、 普通钢材: 普通钢筋采用r235 钢筋及hrb335 钢筋,其技术标准必 须符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋(gb13013 - 1991) 及钢筋混凝土用 热轧带肋钢筋(gb1499 - 1998) 的规定。 (3)、预应力钢材:采用s1512 mm 高强低松弛钢绞线,其标准应符合预 应力混凝土用钢绞线(gb/ t5224- 1995)的规定,标准强度f pk = 1 860 mpa。 (4)、波纹管：采用7022mm（n1）,9022mm（n2） (5)、支座：采用聚四氟乙烯滑板橡胶支座和板式橡胶支座，其技术性能 及规格应符合jt/t42004公路桥梁板式橡胶支座要求，其安装应按厂家的 要求执行。 5、设计依据及参考书 （01） 公路工程技术标准 （jtgb012003） （02） 公路桥涵设计通用规范(jtgd60-2004) （03） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(jtgd62-2004) （04） 公路桥涵地基与基础设计规范(jtgd24-2004) （05） 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 （jtgd22-2004） （06） 公路工程抗震设计规范(jtj004-2004) （07） 公路工程地质勘察规范(jtjo642004) （08） 公路桥涵施工技术规范 （jtj041-2000） 第三章第三章 构造形式及尺寸拟定构造形式及尺寸拟定 兰州交通大学毕业设计（论文） - 7 - 图图 3 构造形式及尺寸拟定构造形式及尺寸拟定 一、考虑因素：一、考虑因素： （1）受力：主梁主要受弯，其上下缘承受拉压，而腹板主要承受剪力， 但为了减轻主梁自重，并考虑到支座处剪力最大，将 t 梁腹板做成顺桥向为变厚 度的。t 梁的翼缘板除作为主梁的一部分承受纵向弯矩外，还起桥面板的作用， 承受横向弯矩，因而为了加强主梁纵横刚度，应设置高强度的纵向浇接缝和横隔 板。 （2）结构：有时截面尺寸不是受力控制而是构造控制。如 t 梁钢筋混凝 土受拉区，混凝土基本不受力，仅起到保护钢筋和满足预应力钢筋管道的布置要 求作用，从而设计了马蹄型的构造。为了提高 t 梁的抗扭刚度，减少扭转剪应力 在角隅处的应力集中，在 t 梁顶板和腹板的交界处加腋，加腋的结果能改善桥面 板的受力，增加布束面积，方便钢束布置。 （3）施工：不同的施工方法，对截面的要求也不同，为了减少简支架设 时的吊装重量，加大浇接缝宽度并且采用渐变的腹板，本设计将其在后面的施工 荷载的计算中验算截面是否符合要求。 二、尺寸初拟二、尺寸初拟 （1）桥面铺装：5cm 的沥青碎石，上面铺 1017cm 的防水混凝土。 （2）上部结构： 如图（3-2-1） 兰州交通大学毕业设计（论文） - 8 - 图图 3-2-13-2-1 主梁详图主梁详图 内梁尺寸：内梁尺寸：梁高 170cm。顶板厚度 15cm，宽度 160cm ，腹板厚度 1840cm。 外梁尺寸外梁尺寸: : 梁高 170cm。顶板厚度 15cm，宽度 160cm。腹板厚度 1840cm。 横隔板尺寸横隔板尺寸: :横隔板厚度 18cm 高度 135cm。 马蹄尺寸：马蹄尺寸：宽 40cm，高 20cm，直角边为 11cm 的腋。 湿接缝尺寸：湿接缝尺寸：45cm15cm 牛腿尺寸：牛腿尺寸：如图（3-2-2） 图图 3-2-23-2-2 牛腿尺寸牛腿尺寸 三、截面特性：三、截面特性： 由于大部分控制截面跟跨中截面一样，因而这儿只计算跨中截面的界面特性。 跨中边跨和中跨截面又差别，因而应分别计算。 图图 3-2-33-2-3 中跨、边跨截面如图中跨、边跨截面如图 平均板厚度： 截面面积： 2 1 160 1816.2 18 170 1120 2 115921acm 2 2 160 1816.2 18 170 1120 2 11(45.533) 156109acm 2 181 (3347245.5 18) 15(47) 6 216.1 23347245.5 hcm 1 181 33472 181516.2 233472 hcm （）（47-）6 2 兰州交通大学毕业设计（论文） - 9 - 截面重心位置： 分析：由于马蹄构造没算入在内，因而质心偏上。由 cad 中截面特性 的查询可得：（是截面质心距截面上表面的距离） x a 1 61.56 x acm 2 59.91 x acm 抗弯惯性矩：忽略马蹄型构造计算得： 由软件校核后取值为： / 14 1 2.09 10 (m ) x i 14 2 2.15 10 (m ) x i 第四章第四章 恒载作用的内力计算恒载作用的内力计算 在恒载内力计算之前，先对施工过程给与简要介绍，如下图（图 4）所示， 第一施工阶段为预制主梁，待混凝土达到设计强度 100%后张拉正弯矩区的预应 力钢束，并压住水泥浆，再将各跨预制 t 梁安装就位，形成有临时支座支撑的简 支梁状态；第二施工阶段首先浇注第、跨及第、跨连续段接头混凝土， 达到设计强度后，张拉负弯矩区预应力钢束，并压住水泥浆，严格讲此阶段形成 了两联连续梁，并且每联为 3 跨连续梁；第三施工阶段是先浇注、跨连续段 323 1 2 116.21 142 16.2142 16.2 (48.69)18 170 12212 170 18 170 (48.69)1.82 m 2 x i 4 （） 1 16.2170 (160 18) 16.2170 18 22 52() (160 18) 16.2 170 18 x acm 兰州交通大学毕业设计（论文） - 10 - 接头 图图 4 施工阶段示意图施工阶段示意图 混凝土，达到设计强度后，再张拉负弯矩区预应力钢束，并压住水泥浆，此阶段 形成了 7 跨连续梁；第四施工阶段拆除全桥的临时支座，主梁支承在永久支座上， 完成体系转换，在浇注主梁横向接缝，最终形成四跨连续梁；第五施工阶段进行 防护栏及桥面铺装施工。 由以上施工阶段的分析可知：结构恒载十分阶段形成的，主要包括预制 t 梁一期恒载集度（g1） ，成桥后 t 梁二期恒载（g2） ，体系转换完后三期恒载集 度（g3） 。 根据本设计横断面的具体构造特点及平面杆系有限元计算分析的特点，恒载 计算时将空间桥跨结构简化为平面结构进行分析，即只对由单片梁够成的四跨简 支转连续梁进行结构分析，在活载计算时将采用横向分布这一实用计算方法（全 桥都采用跨中横向分布系数） ， ，恒载空间效应按每片梁均分考虑（将桥面铺装和 栏杆及其他空间效应给四片梁均摊） 。 根据上面的主梁截面特性，恒载计算应分边跨、中跨分别计算。又因主梁采 用 c40 钢筋混凝土，有通用规范可知其容重为 25kn/m326kn/m3，在此取 25 kn/m3。恒载集度计算公式采用，为简化计算，横隔梁重量对主 3 1 25/ ii gakn m 梁不产生恒载弯矩，计算中只将横隔梁自重作为集中力作用在支承节点上。 一、一期恒载（主梁自重）一、一期恒载（主梁自重） 34 11 25/5921 102514.8/gakn mkn m 中 34 21 25/6109 102515.27/gakn mkn m 边 二、二期恒载（现浇桥面板湿接缝折算成线荷载）二、二期恒载（现浇桥面板湿接缝折算成线荷载） g0.45 0.15 251.69k/mn 2中 1 g0.45 0.15 250.84k/m 2 n 2边 三、三期恒载（包括栏杆、人行道、桥面铺装）三、三期恒载（包括栏杆、人行道、桥面铺装） 栏杆集度： 分配到每个主梁的集度为1.52k/n m 人行道集度：分配到每个主梁的集度为2.12/kn m 桥面铺装： 17 0.150.222 2025.9 kn/m 22 为了简化计算将桥面铺装的重力平均分配给每根主梁，得: 25.9/46.48/gkn m 兰州交通大学毕业设计（论文） - 11 - 因而： 33 gg1.522.126.4810.12/kn m 中边 四、横隔梁重力四、横隔梁重力 根据结构尺寸一块预制横隔板的体积为： 3 0.925 1.35 0.180.223mv 横 在中主梁上有 14 块横隔梁预制块，边主梁上有 7 块横隔梁预制块。将其产 生的重力沿主梁纵向均匀分摊，则，中、边主梁横隔梁产生的重力为： 中主梁 14 0.223 25302.6 k/m hz gn 边主梁 hb g7 0.223 25300.372 k/mn 五、计算结果五、计算结果 由施工过程可知，g1适用于主梁第一、二、三施工阶段恒载内力计算， g2+g1适用于第四施工阶段恒载内力计算，g1+g2+g3适用于第五施工阶段恒载内力 计算。则根据单元划分及相应的恒载集度，采用平面杆系有限元专用软件进行恒 内力计算。其汇总表见 5-1-1 表表 5-1-1 恒载集度汇总：恒载集度汇总： 适用施工阶段梁类 一期恒载 1 g (/)kn m 二期恒载 2 g (/)kn m 三期恒载 3 g (/)kn m 恒载汇总 (/)kn m 中14.8014.80 、 边15.2715.27 中14.801.6916.49 边15.270.8416.11 中14.801.6910.1226.61 边15.270.8410.1226.23 六、主梁控制截面详图六、主梁控制截面详图（如图 4-6-1） 图图 4-6-1 主梁控制截面详图主梁控制截面详图 其控制截面全是每跨梁的支座、1/2 跨、1/4 跨、3/4 跨处。 七、恒载内力汇总七、恒载内力汇总（只对中梁进行计算，未考虑现浇段收缩徐变） 计算跨径：l=28.8m 兰州交通大学毕业设计（论文） - 12 - 第一施工阶段：是四跨简支梁状态，支座为中临时和边永久组，荷载为自重。 图 4-7-1 为第一施工阶段的弯矩和剪力内力图，表 4-7-1 为剪力和弯矩的内力汇 总。 图图 4-7-1 第一施工阶段内力图第一施工阶段内力图 表表 4-7-1 g1在第一施工阶段的恒载内力在第一施工阶段的恒载内力 截面号剪力（kn）弯矩(kn/m)截面号剪力（kn）弯矩(kn/m) 1-2.1521020.00013-2.1521020.000 2-1.0761021.162310314-1.0761021.1623103 30.0001.5497103150.0001.5497103 41.0761021.1623103161.0761021.1623103 52.1521020.000172.1521020.000 60.0000.000180.0000.000 7-2.1521020.00019-2.1521020.000 8-1.0761021.162310320-1.0761021.1623103 90.0001.5497103210.0001.5497103 101.0761021.1623103221.0761021.1623103 112.1521020.000232.1521020.000 120.0000.00024 第二施工阶段：两个边跨合拢，边跨变为三跨连续梁，两大跨一小跨，中永 久支座激活，此时，由现浇段混凝土的收缩徐变。图 4-7-2 为二施工阶段的内力 图，表 4-7-2 为内力汇总。 兰州交通大学毕业设计（论文） - 13 - 图图 4-7-2 二施工阶段内力图二施工阶段内力图 表表 4-7-2 g1在第二施工阶段的恒载内力在第二施工阶段的恒载内力 截面号剪力（kn）弯矩(kn/m)截面号剪力（kn）弯矩(kn/m) 1-2.1521020.00013-2.1521020.000 2-1.0761021.162310314-1.0761021.1623103 301.54971031501.5497103 4-1.0761021.162310316-1.0761021.1623103 5-2.152102-0.02517-2.152102-0.025 64.4-0.064184.4-0.064 74.5-0.025194.5-0.025 84.41.1623103204.41.1623103 9-2.1521021.549710321-2.1521021.5497103 10-1.0761021.162310322-1.0761021.1623103 110.0000.000230.0000.000 120.0000.00024 第三施工阶段：中跨合拢，加中永久支座 2，图 4-7-3 为第三施工阶段内力图， 表 4-7-3 为第三施工阶段的内力统计表。 图图 4-7-3 第三施工阶段内力图第三施工阶段内力图 表表 4-7-3 g1在第三施工阶段的恒载内力在第三施工阶段的恒载内力 兰州交通大学毕业设计（论文） - 14 - 截面号剪力（kn）弯矩(kn/m)截面号剪力（kn）弯矩(kn/m) 1-2.1521020.000134.420/-215.2-0.031 2-1.0761021.162310314-1.0761021.1623103 30.0001.5497103150.0001.5497103 41.0761021.1623103161.0761021.1623103 5215.2/-4.428-0.02417215.2/-4.428-0.024 64.540/-4.559-0.057184.540/-4.559-0.057 74.409/215.2-0.024194.409/215.2-0.024 81.0761021.1623103201.0761021.1623103 90.0001.5497103210.0001.5497103 101.0761021.1623103221.0761021.1623103 11215.2/-4.420-0.031232.5121020.000 124.548/-4.548-0.06924 第四施工阶段：在现浇段达到一定强度后，拆除临时支座，并且现浇纵向湿 接缝。即加自重 2。图 4-7-4 为第四施工阶段的内力图，表 4-7-4 为第四施工阶段 的内力汇总。 图图 4-7-4 第四施工阶段的内力图第四施工阶段的内力图 表表 4-7-4 g1+g2在第四施工阶段的恒载内力在第四施工阶段的恒载内力 截面号剪力（kn）弯矩(kn/m)截面号剪力（kn）弯矩(kn/m) 1-2.1541020.00013-2.2431022.00 2-1.0781021.163210314-1.0771021.1648103 3-0.1001.5516103150.1001.5516103 41.0751021.1651103161.0761021.1651103 52.1511023.800172.1521023.800 兰州交通大学毕业设计（论文） - 15 - 62.196102-1.2810218-2.196102-1.28102 7-2.1521023.80019-2.1511023.800 8-1.0761021.165110320-1.0751021.1651103 90.1001.5516103210.1001.5516103 101.0771021.1648103221.0781021.1632103 112.1531022.00232.1541020.000 122.198102-1.29810224 第五施工阶段：加桥面铺装，即二期恒载激活，图 4-7-5 为第五施工阶段的 内力图，表 4-7-5 为第五施工阶段内力汇总表。 图图 4-7-5 第五施工阶段内力图第五施工阶段内力图 表表 4-7-5 g1+g2+g3在第五施工阶段的恒载内力在第五施工阶段的恒载内力 截面号剪力（kn）弯矩(kn/m)截面号剪力（kn）弯矩(kn/m) 1-3.3201020.00013-3.519102-5.826102 2-1.5161021.741010314-1.7141021.3010103 30.2891022.182410315-0.0911021.8851103 42.0941021.3240103161.8961021.1698103 53.899102-8.331102173.776102-8.450102 6397.4/-385.1-1.07110318385.1/-397.4-1.071103 7-3.776102-8.45010219-3.899102-8.331102 8-1.8961021.169810320-2.0941021.3240103 90.0911021.885110321-0.2891022.1824103 101.7141021.3010103221.5161021.7410103 113.519102-5.826102233.3201020.000 123.669102-7.98310224 第六施工阶段：考虑混凝土的长期的收缩徐变，定义一个施工阶段，持续时 兰州交通大学毕业设计（论文） - 16 - 间为 15000 天，分五个子步骤。表 4-7-6 为第六施工阶段的内力图。 图图 4-7-6 第六施工阶段内力图第六施工阶段内力图 g1+g2+g3在第五施工阶段的恒载内力（考虑现浇段的收缩徐变）在第五施工阶段的恒载内力（考虑现浇段的收缩徐变） 截面号剪力（kn）弯矩(kn/m)截面号剪力（kn）弯矩(kn/m) 1-3.3201020.00013-3.519102-5.826102 2-1.5161021.741010314-1.7141021.3010103 30.2891022.182410315-0.0911021.8851103 42.0941021.3240103161.8961021.1698103 53.899102-8.331102173.776102-8.450102 6397.4/-385.1-1.07110318385.1/-397.4-1.071103 7-3.776102-8.45010219-3.899102-8.331102 8-1.8961021.169810320-2.0941021.3240103 90.0911021.885110321-0.2891022.1824103 101.7141021.3010103221.5161021.7410103 113.519102-5.826102233.3201020.000 123.669102-7.98310224 第五章第五章 活载内力计算活载内力计算 一、折减系数、车道荷载、冲击系数一、折减系数、车道荷载、冲击系数 桥面净宽为 7.0m+20.5m，其设计车道数为单向两车道，由桥规可查得： 两车道的车道折减系数为 =1.0，即，可以不计，此桥跨度为 30m，由桥规可知 不计纵向折减。 此桥采用车道荷载为公路-ii 级，其均布荷载标准值 qk和集中荷载标准值 pk 按公路-i 级车道荷载的 0.75 倍计算。即 pk=2800.75=210kn， qk=7.86kn/m。 计算剪力效应时，上述集中荷载标准值 pk时应乘以 1.2 的系数。 对于连续梁，计算冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时采用；计算连续 1 f 梁的冲击力引起的负弯矩效应时采用。 2 f 1 2 13.616 2 c c ei f lm 2 2 23.651 2 c c ei f lm 兰州交通大学毕业设计（论文） - 17 - 此设计中， 102 3.25 10/en m 14 2.09 10 (m ) c i 30lm ，代入上式得： 322 /2.69 10/ c mg gnsm ， 1 3.826fhz 2 6.646fhz 。将以上，代入得；1.5hz14hz=0.1767ln0.0157ff当时， 1 f 2 f 1 1.22 2 1.32 二、横向分布系数的计算二、横向分布系数的计算 连续梁桥荷载横向分布的简化实用计算方法是按等刚度原则将连续梁的某一 跨等代为等跨径的等截面简支梁来计算荷载横向分布系数。本设计是四跨等跨连 续 t 梁，计算跨径取为 28.2m；又因每片 t 梁仅在支点附近很小区域内腹板尺寸 有所改变，但仍可近视按常截面 t 梁来考虑，这样带来的误差很小的，综上所述 此设计可简化为四等跨常截面 t 梁桥。而对等跨常截面连续梁等效简支梁抗弯惯 性矩换算系数为：边跨，中跨 。而抗扭惯性矩换算系数为： 1 1.432 2 1.860 。 12 1 : 前面已经计算了抗弯刚度，现在只需计算截面抗扭刚度，对于 t 形截面的抗 扭刚度的计算可以看作是由若干个实体矩形截面组成的截面，其抗扭惯性矩等于 被分割的各个矩形截面的抗扭惯性矩自之和，即： 根据普朗特的薄膜比拟法 划分 t 梁： 右面面是分割示意图： b1=160cm,t1=16.2cm,ai=0.312; b2=18cm,t2=170cm,a2=0.333; b3=40cm,t3=20cm,ai=0.229 将以上数据代入 it得： （1） 、边跨荷载横向分布系数的计算 边跨的等刚度常截面简支梁的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩为； ， *4 1 1.432 0.2090.299()im *4 1 1 0.2970.297() t im 比例参数值为；（ 值对结果的影响很小可以忽略）与 2 1 0.2992.04 5.80.0306 0.29728.2 3 34 1 212236+29448522+73280=0.297m tii i i iabt 3 1 n tii i i iabt 兰州交通大学毕业设计（论文） - 18 - 查表得：（内插法）由于对称只需查一、二号梁的。 ij ij 1 1112131421222324 0.03060.32170.26830.21690.19300.26830.27040.24440.2169 图图 5-2-15-2-1 边跨的横向分布影响线边跨的横向分布影响线 由上表的边跨的横向分布影响线如上图： （2） 、中跨荷载横向分布系数的计算 ， *4 1 1.860 0.2090.389()im *4 1 1 0.2970.297() t im 比例参数值为；（ 值对结果的影响很小可以忽略）与 查表得：（内插法）由于对称只需查一、二号梁的。 ij ij 2 1112131421222324 0.03980.34060.27290.20820.17830.27290.27590.24300.2082 由上表的中跨的横向分布影响线如下图： 2 2 0.3892.04 5.80.0398 0.29728.2 兰州交通大学毕业设计（论文） - 19 - 图图 5-2-25-2-2 中跨的横向分布影响线中跨的横向分布影响线 三、横向布载求车辆、人群的横向分布系数三、横向布载求车辆、人群的横向分布系数 车道荷载横向分布系数应按设计车道数如下图布置： （一）边跨横向布载 一号梁布载图如下 由图可知： 二号梁布载图如下 由图可知： 1 0.2680.270.2560.2330.514 2 cq m 1 0.320.2730.240.2070.52 2 cq m 0.3370.1850.522 cr m 0.2680.210.478 cr m 兰州交通大学毕业设计（论文） - 20 - （二） 、中跨横向分布系数 一号梁布载图如下 由图可知： 二号梁布载图如下 由图可知： （三） 、求剪力时的横向分布系数 1 0.3390.2750.2380.1950.524 2 cq m 0.3630.1680.531 cr m 1 0.2730.2750.2620.2280.519 2 cq m 0.2690.1960.465 cr m 兰州交通大学毕业设计（论文） - 21 - 应用杠杆法求的，计算图如下图 5-3-3 边跨：，0.728 cq m0.501 cq m 中跨：，0 cr m0.742 cq m 图 5-3-3 杠杆法求人群荷载剪力影响线图示 四、横向分布系数的汇总四、横向分布系数的汇总 边 跨中 跨 系 数 边梁（弯） 中梁（弯） 剪力边梁（弯） 中梁（弯） 剪力 cq m0.520.5140.7280.5240.5190.00 cr m0.5220.4650.5010.5310.4780.742 由桥规可得：当桥梁的计算跨径小于或等于 50m 时，人群荷载标准值 取，本设计人行道宽为 0.5m，即，人群荷载每沿米为，由上 2 3.0/kn m1.5/kn m 表边跨与中跨横向分布系数比较可得：中跨比边跨所承担的荷载跟多，中跨中边 梁（弯）又比中梁（弯）的系数大，可见中跨边梁最危险，为简化计算以下过程 中统一按中跨边梁的荷载横向分布系数进行设计，这样整个桥梁都安全。 即：计算弯矩时全梁长取，。 计算剪力时车道荷0.524 cq m0.531 cr m 载全梁取，人群荷载在每跨 1/4 到支座处由 0.531 过渡到 0.7420.524 cq m 由以上分析可知；计算人群荷载的剪力效应时，支座处的横向分布系数比 跨中大，而在计算车辆荷载引起的剪力效应时，支座处的横向分布系数比跨中的 小，综合考虑后，全桥在计算车辆、人群引起的弯矩和剪力效应时全桥都采用跨 中的横向分布系数，这样是偏安全的，也简化了计算。 五、活载内力计算五、活载内力计算 计算时采用 midas 软件在主梁活载内力影响线上动态加载可求的活载最大 兰州交通大学毕业设计（论文） - 22 - 内力 sp.其单元划分如下图 5-5-1： 图图 5-5-15-5-1 单元划分单元划分 主梁活载横向分布系数确定之后，将活载乘以相应横向分布系数后，在主梁 内力影响线上最不利布载，可求得主梁最大活在内力，计算公式为： 1 piii sm py 式中：-主梁最大活载内力（弯矩或剪力） 。 p s -汽车荷载冲击系数，本设计。(1)(1)1.32 -车道折减系数，本设计。1 -荷载横向分布系数，本设计汽车的横向分布系数在主梁各跨内 i m 取相同值，.0.524 cq m0.531 cr m -主梁的车道荷载（集中力和均布荷载） 。 i p -主梁内力影响线的竖标值。 i y 具体计算时采用专用软件（midas）在主梁上动态加载可求得活载最大内力 ,在 midas 分析选项中打开移动荷载分析控制，将冲击系数根据以上计算的冲 p s 击系数用户自定义。下面应用表格对活载内力计算做统了计。然后，对最终结果 进行比对、分析。找到最不利位置。 表表 5-5-1 车道荷载作用下各个控制截面的最值车道荷载作用下各个控制截面的最值+其他内力（计冲击系数）其他内力（计冲击系数） max m min m max q min q截面 号剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩 1 -182.070-289.04037.160-437.510 238.622024.5740.13-270.36122.031399.01-280.411838.69 3199.272401.5840.13-540.71243.491738.36-152.691982.88 4344.471420.8240.13-811.07368.43881.75-59.361148.45 5 z-9.8263.23390.54-1890.75484.6-978.07-9.8263.23 5y49.02263.23-228.06-1890.7549.02263.23-479.77-978.07 6-8.521361.25-47.5-1000.5894.571054.47-347.23856.59 7151.12050.6-47.5-697.19208.361501.49-213.91517.79 兰州交通大学毕业设计（论文） - 23 - 8309.71407.9428.17-811.07341.51879.74-101.981124.71 9z -68.14495.88345.04-1606.49471.32-869.4-68.14495.88 9y39.28495.88-210.03-1606.4968.14495.88-471.32-869.4 10-1.951407.94-28.17-811.07101.981124.71-341.51879.74 11156.642050.647.5-697.19213.91517.79-208.361501.49 12316.271361.2547.5-1000.58347.23856.59-94.571054.47 13z-49.02263.23228.06-1890.75479.77-978.07-49.02263.23 13y9.8263.23-390.54-1890.759.8263.23-484.6-978.07 14-36.731420.82-40.13-811.0759.361148.45-368.43881.75 15108.472401.58-40.13-540.71152.691982.88-243.491738.36 16269.132024.57-40.13-270.36280.411838.69-122.031399.01 17242.030-26.210437.510-37.160 表表 5-5-2 车道荷载作用下各个控制截面的最值（计冲击系数）车道荷载作用下各个控制截面的最值（计冲击系数） 截面号最大剪力最大弯矩截面号最大剪力最大弯矩 1 -437.5109y-471.32-1606.49 2-280.412024.5710-341.511407.94 3243.492401.5811213.92050.6 4368.431420.8212347.231361.25 5 z484.6-1890.7513z479.77-1890.75 5y-479.77-1890.7513y-484.6-1890.75 6-347.231361.2514-368.431420.82 7-213.92050.615-243.492401.58 8341.511407.9416280.412024.57 9z471.32-1606.4917437.510 表表 5-5-3 人群荷载作用下各个控制截面的最值人群荷载作用下各个控制截面的最值+其他内力其他内力 人群荷载由车道荷载来模拟，模拟过程见下图 max m m