高速公路桥梁设计毕业论文.doc

山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） i 高速公路桥梁设计高速公路桥梁设计 1 桥梁设计概况1 1.1 工程概况1 1.2 设计依据及主要设计规范1 1.3 设计技术标准1 2 桥梁方案比选2 2.1 设计原则2 2.2 方案比选2 2.2.1 预应力空心板桥2 2.2.2 预应力混凝土简支 t 梁桥 2 2.2.3 钢筋混凝土空腹拱桥 2 2.3 技术经济指标比较和最优方案拟定2 3 预应力混凝土 t 型梁桥结构设计4 3.1 设计资料及构造布置4 3.1.1 设计资料 4 3.1.2 主梁纵横截面布置5 3.1.3 横截面沿跨长的变化 10 3.1.4 横隔梁的布置 10 3.1.5 基本计算数据 10 3.2 主梁作用效应10 3.2.1 永久作用效应计算10 3.2.2 可变作用效应计算（修正偏心压力法）13 3.2.3 主梁作用效应组合汇总25 3.3 预应力钢束的估算极其布置27 3.3.1 跨中截面的钢束的估算和确定 27 3.3.2 预应力钢束位置28 3.4 计算主梁截面几何特性33 3.4.1 截面面积及惯性矩计算33 3.4.2 截面静矩计算 36 3.4.3 截面几何特性汇总38 3.5 钢束预应力损失计算39 目目 录录 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） ii 3.5.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失引起的预应力损失39 3.5.2 由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 39 3.5.3 混凝土弹性压缩引起的损失41 3.5.4 由钢束预应力松弛引起的预应力损失 42 3.5.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 42 3.5.6 成桥后张拉 n6 号钢束混凝土弹性压缩引起的预应力损失 54 3.5.7 预加力计算及钢束预应力损失汇总54 3.6 主梁截面承载力与应力验算55 3.6.1 持久状态承载能力极限状态承载力验算55 3.6.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算 61 3.6.3 持久状态构件的应力验算 68 3.6.4 短暂状况构件的应力验算 74 3.7 主梁局部抗压承载力验算78 3.7.1 局部承压区的截面尺寸验算78 3.7.2 局部抗压承载力验算 80 3.8 行车道板计算81 3.8.1 悬臂板荷载效应计算 81 3.8.2 连续板荷载效应计算 82 3.8.3 截面设计、配筋与承载力验算 87 4 专题研究横隔梁作用效应计算与截面设计88 4.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用88 4.2 跨中横隔梁作用效应影响线89 4.3 截面效应计算91 4.4 截面配筋计算92 参考文献93 致 谢 词94 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 1 1 桥梁设计概况桥梁设计概况 1.1 工程概况工程概况 该桥是国道 218 线清水河至伊宁高速公路第一合同段内的一座大桥， 起点桩号为 k2+417，中心桩号为 k2+510，终点桩号为 k2+603，全桥长 180m。该桥为跨越季节性河流大东沟而建，设计流量为 235 立方米每秒， 设计流速 2.72 米每秒，设计水位为 717.60m，地表水对混凝土无腐蚀。 气象地质情况：新建桥址处地质情况通过钻探挖探查明，持力层主要 为圆砾。所处区域为温带干旱型气候，夏季温和湿润，秋季天高气爽，降 温迅速，昼夜温差较大，冬季漫长寒冷，夏季炎热，在公路自然区划中属 vi4b 区（伊利河谷副区） 。平均气温为 9，极端最低气温-41.6，极端 最高气温 39.1，最大冻土深度 1.2m，年平均降水量 214mm 年平均蒸发 量 1410mm。地震基本烈度为度，地震动峰值加速度 0.15g。 要求新建桥梁的荷载等级为公路 i 级 1.2 设计依据及主要设计规范设计依据及主要设计规范 （1） 公路工程技术标准 （jtg b01-2003） （2） 公路桥涵设计通用规范 （jtg d60-2004）,简称桥规 （3） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （jtg d62- 2004）,简称公预规 （4） 桥梁计算示例丛书 混凝土简支梁（板）桥 （第三版）易建国 著.人民交通出版社 （5） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtg d62- 2004）条文应用算例袁伦一，鲍卫刚著.人民交通出版社 （6） 桥梁工程刘嘉玲著.人民交通出版社 （7） 结构设计原理计算示例赵志蒙著. 人民交通出版社 （8） 公路圬工桥涵设计规范 （jtg d61-2005）,简称圬工规范 （9） 桥梁设计常用手册 ，人民交通出版社 1.3 设计技术标准设计技术标准 （1）线路等级：高速公路 （2）桥面净空：0.5m 防撞栏+净 12.5m 行车道+0.5m 护栏+1.0m 分隔 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 2 带 +0.5m 护栏+净 12.5m 行车道+0.5m 防撞栏，总宽 28m （3）车道荷载标准：公路级荷载 （4）设计坡度：纵坡 imax =2.5%，横坡度 1.5% （5）抗震设防等级：按地震烈度 级设防 （6）线路及其他相关标准符合高速公路设计规范 2 桥梁方案比选桥梁方案比选 2.1 设计原则设计原则 结合 g218 线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥的桥位水文地质情况， 本着“安全、适用、经济、美观、和有利环保”的基本原则，从主要材料 用量、劳动力数量、全桥总造价、工期、养护费用、运营条件、有无困难 工程、是否需要特种机具、美观等，综合权衡技术因素和使用要求，初拟 2-3 个可行性方案。 2.2 方案比选方案比选 2.2.1 预应力空心板桥预应力空心板桥 孔径布置：标准跨径 20m,920m,全长 180m。 结构构造：桥梁上部采用预应力钢筋混凝土空心板、桥面连续，下部 采用柱式墩、肋板式桥台和埋置式桥台，基础为条形基础。 2.2.2 预应力混凝土简支预应力混凝土简支 t 梁桥梁桥 孔径布置：标准跨径 30m，630m，全长 180m。 结构构造：主梁间距为 2.25m，高 2.30m，采用梁肋下部加宽为马蹄形， 以便钢束的布置和满足承载预压力的需要。 2.2.3 钢筋混凝土空腹拱桥钢筋混凝土空腹拱桥 本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分 4 跨，每跨均采 用标准跨径 40m。采用矩形截面的拱圈。桥墩为重力式桥墩，桥台为 u 型 桥台。 尺寸拟定：本桥拟用拱轴系数 m=2.24，净跨径为 40.0m，矢跨比为 1/8。桥面行车道宽 28.0m。 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 3 2.3 技术经济指标比较和最优方案拟定技术经济指标比较和最优方案拟定 经济指标对比分析如下。 （1）主要材料用量： 第一、二方案较第三方案在水泥、钢材等方面用量较大，而第二方案 在材料即砌筑工程材料上较前二者方案严格，且用量相当大，由该桥位置 看，材料供给比较方便。 （2）劳动需求量方面 第一方案总用工日约为 2 万工日左右，第二方案则约为 2.2 万左右， 而第三方案用工日量高达 25 万日左右，几乎为前两者的 10 倍之多。 （3）全桥造价： 第一、二方案约在 1000 万左右，第三方案约在 750 万左右，较前两 者可节约造价约为 1/4。 （4）施工工期： 第一、二方案（梁板桥）约在 220 天左右，而第三方案约在 400 天左 右，其施工工期较长，相对机械、人工等不可避免而造成的误工、窝工等 现象发生的几率较大。当施工工期要求较短时就会跟不上节拍，无法及时 竣工。 （5）养护费用方面： 在这一方面，梁桥与拱桥相差不多。梁（板）桥部分构件出现损坏容 易维修与更换，拱桥损坏修复较梁桥困难。再则该桥为高速公路跨河而建， 其交通量大，不宜中断交通修复。故选用梁桥较为适宜。 （6）各种材料运输方面： 在材料运输方面较为方便，省级干线公路运营条件也比较好，为各种 材料运输提供较大的便利。 综合上述几点评比，虽然第一、二方案在总造价上较第三方案大，但 在其它几个方面相对后者则有明显的优势，加之施工现场的施工条件等方 面，经过认真比选决定采用第二方案即预应力混凝土装配式简支 t 型梁桥 (详见方案比选表 2-1) 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 4 表表 2-12-1 g218g218 线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥方案比较表线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥方案比较表 第一方案第二方案第三方案 序 号 比较 内容 预应力空心板桥预应力简支 t 型梁 上承式空腹 钢筋混凝土 拱桥 1 桥高 10m10m10m 2 桥长 180m180m190m 3 特点 建筑高度较小，外形 轻巧、美观，但因该 桥角较长支座数量较 多，后期养护工作量 大，以较少采用 技术较先进工艺要求较严 格，采用后张法施工，二 次灌注法灌注。且在近几 年来有了较成熟的施工经 验和施工技术 传统的砌筑 工艺，人工 用量较大， 施工机械用 俩少难以采 用机械化施 工 4 使用 效果 评价 伸缩缝较多，行车舒 适度差，板块之间的 横向连接构造容易 产生损坏 属于静定结构，受力较好。 桥面连续，行车条件好， 使用阶段易于养护且经费 很低阅微阁小说 自重较大， 对于地基承 载力要求较 高，水平推 力大，拱桥 建筑高度较 大，但养护 费用较低 3 预应力混凝土预应力混凝土 t 型梁桥型梁桥结构设计结构设计 3.1 设计资料及构造布置设计资料及构造布置 3.1.1 设计资料设计资料 1.桥梁跨径及桥宽 标准跨径：30m（墩中心距） ， 全桥共：180 米，分 6 跨， 主梁全长：29.96m， 桥面净空：0.5m 防撞栏+净 12.5m 行车道+0.5m 护栏+1.0m 分隔带 +0.5m 护栏+净 12.5m 行车道+0.5m 防撞栏，总宽 28m 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 5 计算跨径：29.00m。 2.设计荷载 公路级荷载。 3.材料及工艺 本桥为预应力钢筋混凝土 t 型梁桥，锥形锚具； 混凝土：主梁采用 c50，防撞护栏及桥面铺装用 c30 号； 预应力钢筋：采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （jtg d62-2004）的钢绞线；每束 6 根，全梁共配 6 束，15.2 s f pk 1860mpaf= 普通钢筋直径大于和等于 12mm 的采用 hrb335 钢筋；直径小于 12mm 的均用 r235 钢筋。 按后张法施工工艺制作主梁，采用内径 70mm、外径 77mm 的预埋波 纹管和夹片锚具。 4.桥面铺装和线型确定 桥面铺装：选用 8cm 厚的防水混凝土作为铺装层，上加 5cm 厚的沥青 混凝土磨耗层，共计 13cm. 桥面横坡：1.5%。 线型：平曲线的半径 r，可以按直线考虑。 3.1.2 主梁纵横截面布置主梁纵横截面布置 （1）主梁间距与主梁篇数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对 提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽 t 梁翼板。 本设计主梁翼板宽度为 2250mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性 能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施 应力、运输、吊装阶段的小截面（=1600mm）和运营阶段的大截面 i b （=2250mm） 。桥宽总共 14 片主梁，桥梁由中间分为分离的两幅，中间 i b 间隔为 1000mm，两边分别由 6 片主梁组成，桥面宽度为：0.5m 防撞栏+净 12m 行车道+0.85m 护栏+1.3m 分隔带+0.85m 护栏+净 12m 行车道+0.5m 防撞 栏，总宽 28m，见图 3-1 所示。 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 6 3-1 结构尺寸图（尺寸单位：结构尺寸图（尺寸单位：mmmm） （2）主梁跨中截面主要尺寸拟定 主梁高度 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 7 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/15 至 1/25，标准设计中高跨比约 1/18 至 1/19。当建筑高度不受限制时，增大 梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束的用量，同 时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设 计取用 2300mm 的主梁高度是比较合适的。 主梁截面细部尺寸 t 梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考 虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制 t 梁的翼板厚 度取用 150mm，翼板根部加厚到 250mm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，根据相关设计资料表 明，马蹄面积占截面总面积的 10%至 20%为合适。本设计考虑到主梁需要 配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多排三束，同时还根据公 预规9.4.9 条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为 550mm，高度 250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度 150mm，以减小 局部应力。因此预制梁的跨中截面见图 3-2 所示。 图图 3-23-2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：跨中截面尺寸图（尺寸单位：mmmm） （3）主梁几何特征计算 将主梁跨中截面划分为五个小单元，截面几何特性见表 3-1。 表表 3-1 跨中截面几何特性计算表跨中截面几何特性计算表 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 8 分块面 积 i a （） 2 cm 分块面 积形心 至上缘 i y （）cm 分块面 积对上 缘静 iii sa y （） 3 cm 分块面 积的自 身惯性 矩 i i （） 4 cm isi dyy （）cm 分块面积 对截面形 心的惯性 矩 2 xii iad （） 4 cm ix iii （） 4 cm 分 块 名 称 （1）（2）（3） =（1） （2） （4）（5）（6） =（1） （5） 2 (7)=(4)+(6) 大毛截面 翼板 33757.525312.563281.2578.842097815621041437 三角 承托 50018.3339166.52777.77868.0123124782315256 腹板 380011041800011431667-23.66212721813558885 下三角 262.5200525003281.25-113.6633911303394411 马蹄 1375217.5299062.571614.58-131.162365404123725655 9312.5804041.5i=6403564 4 小毛截面 翼板 24007.5180004500088.06186109.5318655953 三角承 托 50018.3339166.52777.77877.2329820052984783 腹板 380011041800011431667-14.4479235212224018 下三角 262.5200525003281.25-104.4428632752866556 马蹄 1375217.5299062.571614.58-121.942044537520516990 8337.5796729i=5724829 9 注： 大毛截面形心至上缘距离： i s i 804041.5 86.34(cm) 9312.5 s y a 小毛截面形心至上缘距离： i s i 796729 96.56(cm) 8337.5 s y a （4）检验截面效率指标（希望在 0.5 以上） 上核心距： 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 9 s x 64035644 47.87 cm 9312.5 (23086.34) i k a y （） 下核心距： s s 64035644 79.64 cm 9312.5 86.34 i k a y （） 表表 3-23-2 基本计算数据表基本计算数据表 名 称项 目符 号单 位数 据 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 cu,k f c e ck f tk f cd f td f mpa mpa mpa mpa mpa mpa 50 4 103.45 32.4 2.65 22.4 1.83 短暂状态 容许压应力 容许拉应力 ck 0.7 f tk 0.7 f mpa mpa 20.72 1.757 混 凝 土 持久状态 标准荷载组合 容许压应力 容许主压应力 短期效应组合 容许拉应力 容许主拉应力 ck 0.5f ck 0.6 f stpc 0.85 tk 0.6 f mpa mpa mpa mpa 16.2 19.44 0 1.59 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 最大控制应力 con pk f p e pd f pk 0.75f mpa mpa mpa mpa 1860 5 101.95 1260 1395 2 . 15 s 钢 绞 线 持久状态应力 标准荷载组合 pk 0.65f mpa1209 材料重度 钢筋混凝土 沥青混凝土 钢绞线 1 2 3 3 kn/m 3 kn/m 3 kn/m 25.0 23.0 78.5 钢束与混凝土的弹性模量比p 无量纲 5.65 注：本示例考虑混凝土强度达到 c45 时开始张拉预应力束。和分别表示钢束张拉时混凝土 ck f tk f 的抗压、抗拉标准强度，则：=29.6mpa，=2.51mpa。 ck f tk f 截面效率指标： 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 10 5 . 05545 . 0 230 64.7987.47 h kk xs 表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。 3.1.3 横截面沿跨长的变化横截面沿跨长的变化 如 3-1 图所示，本设计主梁采用等高形式，横截面的 t 梁翼板厚度 沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中的作用而引起较大的局部应力，也 为布置锚具的需要，在距梁端 1880mm 范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。 马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近（第一道横隔梁处）开始向支点 逐渐抬高，在马蹄部分抬高的同时腹板宽度亦开始变化。 3.1.4 横隔梁的布置横隔梁的布置 有以往经验，和相关试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向 分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很 大。为减少对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横 隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本设计在桥梁中点和四分点、 支点处设置五道横隔梁，其间距为 7.25m。端横隔梁的高度，厚度为上部 260mm，下部 240mm；中横隔梁高度为 2050mm，厚度为上部 180mm，下部 160mm。详见 3-1 图所示。 3.1.5 基本计算数据基本计算数据(见表 3-2) 3.2 主梁作用效应主梁作用效应 根据上述梁跨结构纵横截面的布置，并通过可变作用的梁桥荷载横向 分布计算，可分别求得各主梁的控制截面（一般取跨中、四分点、变化点 截面和支点界面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用 效应组合。 3.2.1 永久作用效应计算永久作用效应计算 1.永久作用集度 （1）预制梁自重 跨中截面段主梁的自重（四分点截面至跨中截面，长 7.25m）： 0.83375257.25151.12（kn） )1( g 马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长 5.85m） 5.8525/2166.533 )2( g )83375. 0443625. 1 ( 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 11 支点段梁的自重（长 1.88m） 1.443625251.8867.85（kn） )3( g 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积： 20.17(0.150.175)0.4392（） 3 m 端横隔梁体积： 20.25（2.150.5250.50.0650.325）0.559（） 3 m 故半跨内横梁重力为： （1.50.4396+10.559）2530.44（kn） )4( g 预制梁永久作用集度 +（151.12+166.533+67.85+30.44） 1 g )1( g )2( g )3( g )4( g /14.9827.77（kn/m） （2）二期永久作用 现浇 t 梁翼板集度 20.150.65254.88（kn/m） )5( g 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁（现浇部分）体积： 20.170.3251.90.20995（） 3 m 一片端横隔梁（现浇部分）体积： 20.250.3252.150.349376（） 3 m 故： （30.20995+20.349376）2529.961.10865（kn/m） )6( g 铺装 8cm 混凝土铺装： 0.08122524.00（kn/m） 5cm 沥青铺装： 0.05122313.80（kn/m） 若将桥面铺装均摊给六片主梁，则： 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 12 （24.00+13.80）/66.3（kn/m） )7( g 栏杆 一侧防撞栏：6.25 kn/m 若将两侧防撞栏均摊给六片主梁，则： 6.25262.083 （kn/m） )8( g 边梁二期永久作用集度： +4.88+1.10865+6.3+2.08314.3117（kn/m） 2 g )5( g )6( g )7( g )8( g 2.永久作用效应 如图 3-3 所示，设 x 为计算截面离左支座的距离，并令则主梁 lx/ 弯矩和剪力的计算公式分别为： v影响线 m影响线 1-a 1 a(1-a)l (1-a)lx=al 29.00m 图图 3-3 永久作用效应计算图永久作用效应计算图 2 1 (1) 2 ml g 1 (1 2 )lg 2 q 永久作用效应计算见表 3-3 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 13 表表 3-3 各主梁永久作用效应各主梁永久作用效应 跨中四分点n7 锚固点支点 作用效应 0.50.250 弯矩（knm） 2919.3212189.49100 一期 剪力（kn） 0201.3325402.665402.665 弯矩（knm） 1504.5171128.38800 二期 剪力（kn） 0103.7598207.520207.520 弯矩（knm） 4423.8393317.87900 剪力（kn） 0305.0923610.185610.185 3.2.2 可变作用效应计算（修正偏心压力法）可变作用效应计算（修正偏心压力法） 1.冲击系数和车道折减系数 按桥规4.3.2 条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要 先计算结构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算： （） 10 c 22 c 3.14153.45 100.640564 5.700 22 292373.22 ei f lm z h 其中： 3 c 0.93125 25 10 2373.22(kg/m) 9.81 g m g 根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为： 292 . 0 0157 . 0 ln1767 . 0 f 按桥规4.3.1 条，当车道大于两车道时，需要进行车道折减，三 车道折减 22%，四车道折减 33%，六车道折减 45%，但折减后不得小于用两 行车道布载的计算结果。本设计按六车道设计，因此在计算可变荷载时需 要进行车道折减。 2.计算主梁的荷载横向分布系数 （1）跨中截面的荷载横向分布系数 c m 如前所述，本桥跨内有三道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结 构的长宽比为： 215 . 2 5 . 13 00.29 b l 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 14 所以可选用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法来绘制横向影响线和计算 横向分布系数。 c m 计算主梁的抗扭惯性矩 t i 对于 t 梁截面 m 3 ti i i i 1 icbt 式中：bi，ti相应为单个矩形截面的宽度和厚度； ci矩形截面抗扭刚度系数（可查桥梁工程 （主编：刘龄嘉 人民交通出版社）p96 表 5-3） ； m梁截面划分成单个矩形截面的个数。 对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度： （cm） 1 225 150.5 10 100 17.22 225 t 梁肋部分宽度: （cm）28.180 5 . 3222.17230 2 b 马蹄部分的换算平均厚度: （cm） 5 . 32 2 4025 3 t 的计算图式如图 3-4，的计算见 3-4 表。 t i t i 图图 3-4的计算图式（尺寸单位：的计算图式（尺寸单位：mm） t i 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 15 表表 3-43-4 计算的表计算的表 t i 分块名称 bititi/bici = i t i 334 iii ( 10 m )c b t 翼缘板 22517.220.0765330.333333.82963 腹板 180.28200.1109390.292870294.22389 马蹄 5532.50.5909090.209181823.94945 12.00297 计算抗扭修正系数 对于本设计主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，则得： 2 t 1 1() gil eib 其中，由 n=6，=1.028（可查桥梁工程 （主编：刘龄嘉 人民交通 出版社）p96 表 5-3），g=0.4e it=12.0029710-3m4，i=0.64035644m4， 15 . 2 625 . 2 00.29 b l 965597 . 0 15 . 2 64035644 . 0 1000297.124 . 0 028 . 1 1 1 2 3 e e 按修正的偏心压力法计算跨中横向影响线竖标值 i ijn 2 i i=1 1a e n a 式中：n=6， n 22222 i i=1 2 (2.252.25 1.125)(2.25 1.125)1.125 88.594am 分别求出 1、2、3 号梁在两个边主梁的横向分不影响线竖标值为： 计算所得的值列于表 3-5。 ij 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 16 表表 3-5 值值 ij 梁号 i1 i2 i3 i4 i5 i6 10.51152 0.373580.235640.09769-0.04025 -0.17819 20.37358 0.292240.209120.126000.04287 -0.04025 30.23564 0.208050.180460.152870.12528 0.097695 计算荷载横向分布系数 由表 3-5 可得横向影响线和最不利布载如图 3-5、图 3-6、图 3-7 所 示； 由图 3-5、图 3-6、图 3-7 可得 1、2、3 号梁的横向分布系数： 可变作用（汽车公路-i 级）： 对于 1 号梁： 三车道 ： 1 cqq 1 (0.519180.408830.329130.218780.139080.02872) 78% 2 1 1.64372 87% 2 0.6410508 m 图图 3-53-5 1 1 号梁的横向分布系数计算图号梁的横向分布系数计算图 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 17 图图 3-63-6 2 2 号梁的横向分布系数计算图号梁的横向分布系数计算图 图图 3-73-7 3 3 号梁的横向分布系数计算图号梁的横向分布系数计算图 两车道： 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 18 1 cqq 1 (0.519180.408830.329130.21878) 2 1 1.64372 2 0.73796 m 对于 2 号梁： 三车道 ： 2 cqq 1 2 (0.379980.31349265460.198960.150930.08443) 78% 1 1.39325 87% 2 0.5433675 m 两车道： 2 cqq 1 (0.379980.31349265460.19896) 2 1 1.15789 2 0.578945 m 对于 3 号梁： 三车道 ： 3 cqq 1 (0.237170.215100.199160.177090.161150.13908) 78% 2 1 1.12875 87% 2 0.440213 m 两车道： 3 cqq 1 (0.237170.215100.199160.17709) 2 1 0.82852 2 0.41426 m （2）支点截面的横向荷载分布系数 0 m 用杠杆原理法计算，绘制荷载横向影响线并进行布载，如图 3-8 所示。 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 19 图图 3-83-8 荷载横向影响线并进行布载计算图式荷载横向影响线并进行布载计算图式 可变作用（汽车）： 1 号梁： 11 oqq 11 (1.055020.26268)0.65885 22 m 2 号梁： 22 oqq 11 (0.20000 1.000000.42222)0.81111 22 m 3 号梁： 3 oq 0.81111m 故取可变作用（汽车）的横向分布系数为表 3-6 所示： 表表 3-63-6 可变作用（汽车）的荷载横向分布系数可变作用（汽车）的荷载横向分布系数 梁号 c m 0 m 10.737960.65885 20.5789450.81111 30.4402130.81111 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 20 3.车道荷载的取值 根据公路桥涵设计通用规范4.3.1 条，公路-i 级车道荷载的均布 荷载标准值为10.5kn/m 集中荷载标准值按以以下规定选取：桥梁计算 k q 路径小于或等于 5m 时，180kn；桥梁计算路径等于或大于 50m 时， k p 360kn；桥梁计算路径在 5m50m 之间时，值采用直线内插求得。 k p k p 计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以 1.2 的系数。可得： k p 10.5kn/m k q 计算弯矩时： k 360 180 (295) 180276(kn) 505 p 计算剪力时： k 276 1.2331.2(kn)p 4.计算可变作用效应 在可变作用效应计算中，本设计对于横向分布系数的取值作如下考虑:支 点处横向分布系数，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从直线 0 m 0 m 过渡到，其余梁段均取。 c m c m （1）1 号梁可变作用效应计算 求 1 号梁跨中截面的最大弯矩和最大剪力 计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效应，图 3- 9 示出 1 号梁跨中截面作用效应计算图式，计算公式为： )qm + ypm()+1 (s k2kk1 式中：s所求截面的弯矩或剪力； 1+汽车荷载冲击系数，按规范规定取值； 汽车荷载横向折减系数（可查桥梁工程 （主编：刘龄嘉 人民交通出版社）p34 表 3-10） ； 沿桥跨纵向与车道集中荷载位置对应的横向分布系数； 1 m k p 沿桥跨纵向与车道均布荷载所布置的影响线面积中心位置 1 m k q 对应的横向分布系数； 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 21 车道集中荷载； k p 车道均布荷载； k q 沿桥跨纵向与位置对应的内力影响线的最大坐标值； k y k p 弯矩、剪力影响线面积。 影响线上最大坐标值。y 可变作用（汽车）标准效应： max 1 0.73796 10.5 7.25 29.00(0.737960.65885) 7.25 2 10.5 1.20840.73796 276 7.25 2283.950(kn m) m max 11 0.73796 10.5 0.5 14.50(0.737960.65885) 7.25 22 10.5 0.08330.73796 331.2 0.5 150.044(kn) v 可变作用（汽车）冲击效应： max 2283.950 0.292666.913(kn m)mm max 150.044 0.29243.813(kn)vv 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 22 图图 3-93-9 1 1 号梁跨中截面作用效应计算图式号梁跨中截面作用效应计算图式 求 1 号梁四分点截面的最大弯矩和最大剪力 计算四分点截面的最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效应， 图 3-10 示出 1 号梁四分点截面作用效应计算图式 可变作用（汽车）标准效应： max 1 0.73796 10.5 5.4375 29.00(0.737960.65885) 7.25 2 1 10.5(1.81250.60417)0.73796 276 5.4375 2 1711.143(kn m) m max 11 0.73796 10.5 0.75 21.75(0.737960.65885) 7.25 22 10.5 0.08330.73796 331.2 0.75 246.258(kn) v 可变作用（汽车）冲击效应： max 1711.144 0.292499.654(kn m)mm max 246.258 0.29271.907(kn)vv 图图 3-103-10 1 1 号梁四分点截面作用效应计算图式号梁四分点截面作用效应计算图式 求 1 号梁 n6 锚固截面的最大弯矩和最大剪力 计算 n6 锚固截面的最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 23 应，图 3-11 示出 1 号梁 n6 锚固截面作用效应计算图式 可变作用（汽车）标准效应： 计算 n6 锚固截面汽车产生的弯矩和剪力时，应特别注意集中荷载 的作用位置。集中荷载若作用在计算截面，虽然影响线纵坐标最大，但 k p 其对应的横向分布系数较小，荷载向跨中方向移动，就出现相反的情况。 因此应对两个截面进行比较，即影响线纵坐标最大截面（n6 锚固截面）和 横向分布系数达到最大值的截面（第一根横隔梁处截面） ，然后取一个最 大的作为所求值。 图图 3-113-11 1 1 号梁号梁 n6n6 锚固截面作用效应计算图式锚固截面作用效应计算图式 通过比较，集中荷载作用在第一根横隔梁处为最不利情况，结果如 下： max 11 0.73796 10.5 1.3730 29.000.07422 1.3444 10.5 22 11 1.37070.06444 10.5 5.9062 1.2753(0.737960.65885) 10.5 22 7.25 0.60417276 1.1087 0.73796 374.994(kn m) m 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 24 max 11 0.73796 10.5 0.9502 (29 1.3444)0.06444 10.5 5.9062 22 1 0.8858(0.737960.65885) 7.25 10.5 0.08330.73796 331.2 0.75 2 283.098(kn) v 可变作用（汽车）冲击效应： max 374.994 0.292109.498(kn m)mm max 283.098 0.29282.665(kn)vv 求 1 号梁支点截面的最大剪力 图 3-12 示出支点截面最大剪力计算图式 图图 3-123-12 支点截面最大剪力计算图式支点截面最大剪力计算图式 可变作用（汽车）标准效应： max 11 10.5 0.73796 1.000 29.00(0.737960.65885) 7.25 22 1 10.5(0.08330.91680)0.73796 331.2 0.75 2 292.6523(kn m) v 可变作用（汽车）冲击效应： max 292.6523 0.29285.454(kn)vv 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 25 （2）同样可得 2 号梁和 3 号梁可变作用效应计算值 3.2.3 主梁作用效应组合汇总主梁作用效应组合汇总 本设计按桥规.8 条规定，根据可能同时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、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，见表 3-7、3-8、3-9。 表表 3-73-7 1 1 号主梁作用效应组合号主梁作用效应组合 跨中截面四分点截面n6 锚固点截面支点截面 序号荷载类型 max m max v max m max v max m max v max v (1) 第一期永久荷载 2919.3202189.49201.33552.50362.565402.665 (2) 第二期永久荷载 1504.5201128.39103.76284.74186.854207.52 (3) 总永久荷载=(1)+(2) 4423.8403317.88305.09837.23549.419610.185 (4) 可变作用（汽车）公路-i 级 2283.95150.041711.14246.26374.99283.098292.652 (5) 可变作用（汽车）冲击 666.9143.81499.6571.91109.5082.664785.4545 (6) 标准组合=(3)+(4)+(5) 7374.70193.865528.68623.261321.73915.182988.291 (7) 短期组合=(3)+0.7(4) 6022.60105.034515.68477.471099.73747.588815.041 (8) 基本组合=1.2(3)+1.4(4)+(5) 9439.82271.407076.57811.541682.971171.371261.57 山东科技大学学生毕业设计（论文）山东科技大学学生毕业设计（论文） 26 表表 3-83-8 2 2 号主梁作用效应组合号主梁作用效应组合 跨中截面四分点截面n6 锚固点截面支点截面 序号荷载类型 max m max v max m max v max m max v max v (1) 第一期永久荷载2919.32 0.00 2189.49 201.33 552.50 362.57 402.67 (2) 第二期永久荷载1504.52 0.00 1128.39 103.76 284.74 186.85 207.52 (3) 总永久荷载=(1)+(2)4423.84 0.00 3317.88 305.09 837.23 549.42 610.18 (4) 可变作用（汽车）公路-i 级1776.17 117.17 1326.79 192.66 291.62 221.48 228.95 (5) 可变作用（汽车）冲击518.64 34.21 387.42 56.26 85.15 64.67 66.85 (6) 标准组合=(3)+(4)+(5)6718.65 151.39 5032.09 554.00 1214.01 835.57 905.99 (7) 短期组合=(3)+0.7(4)5667.16 82.02 4246.63