[工学]毕业设计40米箱梁.doc

内蒙古大学本科毕业设计 第124页 学校代码 10126 学号 00729085 分 类 号 密级 本科毕业论文（设计）540m预应力混凝土简支箱梁桥设计学院、系 专业名称 年 级 学生姓名 指导教师 2011年5月21日540m预应力混凝土简支箱型梁桥【摘要】本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定,对H河大桥进行方案比选和设计的。对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则，本论文提出三种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土简支T型梁桥，方案二为预应力简支箱型梁桥，方案三为普通混凝土空心板桥。经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥为推荐方案。 在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用力，采用整体的体积以及自重系数，荷载集度进行恒载内力的计算。运用杠杆原理法、修正偏心压力法求出活载横向分布系数，并运用最大荷载法法进行活载的加载。闭口薄壁箱形梁截面的受力特点与一般的T形梁不同，其精确计算必须用薄壁构件结构力学的方法求解，当桥上有K辆汽车活动时对桥中线成偏心作用，横向一排车辆的总重KP将具有偏心距e，此时整体箱形梁的受力可分作两种情况来计算，对称荷载KP作用下的平面弯曲计算和扭矩作用下的扭矩计算。对于平面弯曲计算，通常可用熟知的材料力学公式，计算各横截面上的弯曲正应力和弯曲剪应力。对于扭转计算，一般来说，箱形薄壁杆件受扭后横截面将产生自由扭转剪应力，约束扭转正应力与剪应力以及截面发生歪扭引起的畸变正应力与剪应力。但根据经验，箱梁剪力滞，翘曲，扭转，以及畸变产生的应力都较小，可以乘以相应的系数得到，截面内力于活载作用力之和作为箱型梁的计算活载内力。根据所得内力，进行了梁的预应力钢筋估算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、挠度的计算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的双柱式桥墩。关键词：预应力混凝土、简支梁桥、钻孔灌注桩、夹片锚具、AutoCAD。Abstract：This is a partial struct design of a flyover crossing that is over the railway inN, according to designing assignment and the standard of road and bridge. For the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides two different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concrete continuous bridge; the second one is double cantilever half through no-thrust arch bridge. After the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the first one is selected. In this design, The checking calculation of strength of main girder was preceded not only in prestressed statement but also in using statement, deflection,precamber and the assessment of reinforcing steel bar were checked too. The pier of the bridge was basing on digging pile, and adopted rubber pot bearing. According to the characteristic of the overpass bridge and spot condition, it adopted the method that the cantilever job placing combined with bracket job placing.All of the design drawings were protracted by AutoCAD. Except that the thesis called A note on dynamic fracture of the bridge bearing due to the great HanshinAwaji earthquake was translated into Chinese, and made a report on. Keywords: prestressed concrete、AutoCAD、simple supported beam bridge、cast-in-place pile、cone anchorage device。绪论预应力混凝土箱型梁，能承受较大的正负弯矩及扭矩，预制，运输，吊装，及安装经验丰富，在交通日趋繁重的当今社会，箱型梁桥目前使用很多。箱型梁桥由于其内空的截面特性，能承担较大的正负弯矩及扭矩，与同跨径的其他桥型相比，能够减小自重。在实际工程当中，箱型梁桥多设计为连续箱型梁桥，为了减小自重，截面多做为变截面形式，跨径一般可取到60m。但由于设计经验不足，本设计为求容易，拟定跨径为40m，采用后张法等截面预应力简支箱型梁桥。 目录绪论.6第一章、水文计算.81.1、设计原始资料.81.2、河段类型判断.81.3、设计流量和设计流速的复核.81.4、桥孔长度计算.121.5、计算桥面标高.121.6、冲刷计算.14第二章、方案比选.162.1、方案比选表.162.2、方案比选说明.16第三章、设计资料及构造布置.173.1、设计资料.173.2、横截面布置.193.3、横截面沿跨长的变化及横隔梁的位置.23第四章、主梁作用效应计算.244.1、恒载内力计算.244.2、可变作用效应计算.274.3、主梁作用效应组合.354.4、箱形梁截面内力计算.35第五章、横隔梁内力计算.385.1、确定作用在跨中横隔梁上的可变作用.385.2、绘制跨中横隔梁的作用效应影响线及荷载组合.38第六章、行车道板内力计算.406.1、多跨连续单向板.406.2、恒载内力计算.406.3、活在内力计算.416.4、内力组合.41第七章、预应力及预应力损失计算.437.1、预应力钢束的估计及其布置.437.2、钢束预应力损失计算.49第八章、主梁截面承载力与应力验算.568.1、持久状况截面承载能力极限状态计算.568.2、应力验算.708.3、抗裂性能验算.788.4、主梁变形（挠度）计算.82第九章 钻孔灌注桩及双柱式桥墩计算. .849.1、实际资料.849.2、盖梁计算.899.3、桥墩墩柱设计.989.4、钻孔桩计算.103第十章、施工组织设计.113感谢信.116参考文献.117绪论1.1预应力混凝土简支绪论箱梁概述随着交通建设事业的发展，大量的预应力混凝土简支箱梁被广泛应用。箱型梁桥在材料，工艺，土建以及施工技术,都有丰富的理论和实践经验。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难。我国预应力混凝土箱型梁的起步较晚,但发展迅速,应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国预应力混凝土箱型梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。本文着重从其组成材料和特性上探讨预应力混凝土发展现状及前景。1.2.预应力混凝土简支箱梁的受力特点预应力混凝土箱型梁桥，除了具有钢筋混凝土梁桥的所有优点外，它的主要特点是：1.预应力混凝土结构，由于能够充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋），所以构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，桥梁的跨越能力得到提高。2.与钢筋混凝土T梁桥相比，一般可以节省钢材3040，跨径愈大，节省愈多。3、由于内空的截面特点，箱型梁能承受较大的正负弯矩和扭矩，在相同的荷载标准情况下，预应力箱梁能比预应力T型梁跨径更大。4. 预应力技术的采用，不但使钢桥采用的一些施工方法，如：悬臂拼装、顶推法（由钢桥的纵向拖拉施工方法演化而成）和旋转施工法在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用，而且为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。根据需要可在结构纵、横和竖向任意分段，施加预应力，即可集成理想的整体。此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。这种分段现浇或分段预制拼装的施工方法，国外统称为节段施工法，用这种施工方法建成的预应力混凝土桥梁统称为预应力混凝土节段式桥梁（P.C.Segmental Bridges）。 显然，要建造好一座预应力混凝土桥梁，首先要有作为预应力筋的优质高强钢材和保证高强度混凝土的施工质量，同时需要有一整套专门的预应力张拉设备和材料素质好，制作精度要求高的锚具，并且要掌握较复杂的施工工艺。 目前，预应力混凝土简支梁的跨径已达5070m，最大跨径的连续刚构已达301m。1.3.预应力混凝土简支箱梁的施工工艺预应力混凝土箱梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响预应力混凝土简支箱梁的跨径，线型，截面形式等。预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在40以内,且施工周期长,施工用料多。60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短，速度快,特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且的施工。预应力连续梁的施工方法还有顶推法，移动模架法，逐孔架设法等。近年来由乌克兰的工程师发明的新型预应力技术是介于先张拉法和后张拉法之间的工艺。它是在浇捣混凝土尚未凝固的时候施加预应力,混凝土在压力的情况下固结。施加这种预应力需要用特殊的可滑动的模板及能把压力传给混凝土的装置。它可使同样配筋率情况下梁的承载力提高25-34%，柱的承载力提高75%,抗裂度不变。该方法已在重达30吨的桥梁结构中使用。第2章 H河原始资料及水文设计计算2.1 设计原始资料（1） 桥位平面图（地形图）（2） 桥位地质纵剖面图（3） 设计流量：Qs=926 m3/s（1%）（4） 设计流速：Vs=3.60m/s （山前）（5） 冲刷系数：P=1.53（6） 河床底坡：i=6.5（7） 粗糙系数：m=38（8） 汛期含沙量：P=28 kg/ m3（9） 标准冰冻深度：hd=1.8m（10）地震裂度：7度（11）无道航和流冰（12）该地区汛期最大风速为15m/s，其风压为500Pa。洪水期波浪推进长度为1200m左右。2.2 河段类型判断2.2.1稳定性及变化特点（1） 岸线不太稳定 ，洪水期有塌岸现象（2） 槽内天然冲刷较明显，主流易摆动2.2.2 河段平面图形（1） 河段微弯（2） 滩槽不分明2.2.3 断面及地址特征（1） 河床宽浅（2） 河床多为中等卵砾石组成综上所述，本河段属于次稳定性问题2.3 设计流量和设计流速的复核根据地质纵剖面图绘出的河床桩号，绘制河流横断面图2.1。（见下表2.1） 表2.1 河床桩号表桩号0+829.830+852.430+863.630+868.030+884.430+912.000+938.36标高73.1872.1871.6070.4071.6071.1071.80桩号0+947.800+970.680+980.600+997.201+027.161+031.56-标高71.8872.2072.2872.2072.4873.18-表2.2 过水面积、水面宽度、湿周计算表 桩号河床标高(m)水深(m)平均水深(m)水面跨度(m)过水面积()湿周 (m)合计0+829.8373.180-过水面积A=257.50湿周=202.04m河宽B=201.73m0.5022.6011.3022.62+852.4372.181.001.2911.2014.4511.22+863.6371.601.582.184.409.594.56+868.0370.402.782.1816.4035.7516.44+884.4371.601.581.8327.5750.4527.57+912.0071.102.081.7326.3645.6026.37+938.3671.801.381.349.4412.659.44+947.8071.881.301.1422.8826.0822.88+970.6872.200.980.949.929.329.92+980.6072.280.900.9416.6015.6016.60+997.2072.200.980.8429.9625.1729.961+027.1672.480.700.354.401.544.461+031.5673.180- 由于滩槽不以划分，故河床全部取为河槽。过水面积湿周水利半径 =综上，基本吻合。2.4 拟定桥长H河属于次稳定性河段，利用单宽流量公式确定桥孔净长次稳定性河段 收缩系数 平均单宽流量 综合分析H河上拟定的桥型方案为：540米预应力简支箱梁桥，双柱式桥墩，A型框架桥台，钻孔灌桩基础，实际桥孔净长为 2.5 校核桥面标高2.5.1 壅水高度桥孔侧收缩系数 桥墩阻水引起过水面积折减的系数 冲刷系数 最小毛过水面积 净过水面积 桥下壅水高度 2.5.2 波浪高度本河段为浅水地区，无资料可查，则浪高采用桥为设计公式7-6计算，即 计算水位 不通航河段桥下净空 建筑高度 2.5.3 桥面最低标高桥面最低标高 2.6 冲刷计算2.6.1 一般冲刷第一层亚粘土的一般冲刷：由此可知第一层全部冲掉。第二层亚砂土一般冲刷：（d=0.01mm）由图可知，第二层和第三层亚砂土也全部冲掉。第四层砾石含土及卵石：(d=2.5mm)综上所述，前三层全部被冲掉。2.6.2 局部冲刷(查表5-5和6-6)2.6.3 桥下最低冲刷线标高桥下最低冲刷线标高 第二章 方案比选2.1、 方案比选表方案比较表 序号 方案类别比较项目第一方案第二方案第三方案主桥：预应力混凝土T形简支梁桥（725m）主桥：预应力混凝土箱型简支梁桥（540m）普通混凝土空心板桥（920m）1桥长（m）1752001802最大纵坡（%）0003桥面标高（m）75.934工艺技术要求技术较先进，工艺要求较严格，采用后张法预制预应力混凝土T梁，需要采用吊装设备，且在近几年预应力混凝土T行梁桥施工中有成熟的施工经验和施工技术工艺较先进，有成熟的施工经验和施工工艺，采用后张法预制预应力混凝土箱梁，需要采用吊装设备，使用范围广，占用场地较小，但制作麻烦，需要使用大量的钢筋技术较先进，工艺要求比较严格。所需设备较少，占用施工场地少。5使用效果属于静定结构，有伸缩缝，行车条件较差，但使用阶段易于养护，养护经费较低。属于静定结构，有伸缩缝，行车条件较差，养护较容易，承载能力较好，能承担较大的弯矩和扭矩属于静定结构，受力不如超静定结构，构造简单，施工方便，但结构本身自重大，施工工期长，耗模多，在使用荷载下带裂缝工作，桥面不平整，行车不舒适，造价高。6造价及费用造价最低，使用钢材最少。造价及使用钢材排第二造价耗材较少2.2、 方案比较说明工艺技术要求：此桥为远离城市的旗县郊区大桥，不要求十分美观，且不要求通航，经济水平较差，施工队设备及施工能力较弱。使用效果要求：此桥离某矿区较近，初步拟定活载为公路I级,承受重在车辆，因而产生较大的正、负弯矩及扭矩，并且容易造成桥梁损坏。综上理由，宜选择预应力简支箱型梁桥。第三章 设计资料及构造布置3.1设计资料3.1.1 桥梁跨径及桥宽标准跨径=40 m 主梁全长=39.96 m 计算跨径=39.16 m桥面净宽：初步拟定设计时速为120km/h的高速公路大桥，右侧路肩一般值取3.0m。左侧路肩一般取1.25m。双车道行驶宽度为23.75=7.5m，则左幅路面宽度应大于7.5+3.5+1.25=12.25m。故取桥面净宽=62+0.25=12.25m3.1.2 设计荷载公路级，无人群荷载。3.1.3 材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范（JIG D622004）中的s15.2钢铰线，每束7根，fpk=1860Mpa普通钢筋采用HRB335钢筋，钢筋按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70，外径75的金属波纹管和夹片锚具。3.1.4 设计依据1） 交通部颁公路工程技术标准（JTG B012003），简称标准。2） 交通部颁公路桥涵设计通用规范（JIG D602004），简称桥规。3） 交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JIG D622004），简称公预规。4） 桥梁工程二版5） 桥梁工程一版3.1.5设计基本数据，见下表名称项目符号单位数据C50砼立方强度fcu，kMPa50弹性模量EcMPa3.45104轴心抗压标准强度fckMPa32.4轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65轴心抗压设计强度fcdMPa22.4轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83短暂状态容许压应力0.7 fckMPa20.72容许拉应力0.7 ftkMPa1.757持久状态标准轴载组合：MPa容许压应力0.5 fckMPa16.2容许主压应力0.6 fckMPa19.44短期效应组合：MPa容许拉应力st -0.85pcMPa0容许主拉应力0.6 ftkMPa1.59s15.2钢绞线标准强度fpkMPa1860弹性模量Ep MPa1.95105抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力0.75 fpkMPa1395持久状态：MPa标准荷载组合0.65 fpkMPa1209材料重度C50砼r1KN/m325.0沥青砼r2KN/m323.07钢绞线r3KN/m378.5C30砼r4KN/m324栏杆r5KN/m5.0钢束与混凝土的弹性模量比EP5.65在考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。f，ck和f，tk分别表示钢束张拉时混凝土的抗拉，抗压标准强度：则f，ck=29.6 Mpa, f，tk=2.51 Mpa3.2 横截面布置 初步拟定采用简支箱型梁桥，整个跨境范围内采用等截面箱梁，本设计主梁顶板宽度为6m，宽度较大，为保证量的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接缝。并作一定数量的横隔梁。3.2.1 主梁截面尺寸拟定预应力混凝土箱型梁桥，支点处梁高约为跨径的1/151/20，则定h=40/20=2m。桥墩附近地板厚度一般为墩顶梁高的1/101/12,由于是等截面主梁，所以底板截面厚度应大于0.2m，查桥梁工程第一版图2-7-22，所以取底板厚度为 0 = 0.25m我国已建的悬臂梁体系梁桥，为了与T型挂梁的一半尺寸相配合，箱梁翼板的悬臂长度往往取在2m以下，所以取翼板悬伸长度为1m，腹板宽度为四米，中间设置一道与腹板厚度相同的肋板，为单箱单室截面。桥梁工程规定顶板厚度10.15m，且顶板厚度与腹板间距相对应，腹板间距为3m顶板厚度为18cm，腹板间距为5m顶板厚度为20cm，现腹板间距为4m，所以去顶板厚度为20cm翼板外缘厚度 0.06m h1 0.1m 所以取顶板厚度为0.1m翼板内缘厚度 0.2m h1 0.6m 所以取顶板厚度为0.4m3.2.2 故截面形式如图所示采用两片如上图所示的箱梁，0.25m的刚接缝，如下图所示：3.2.3 计算截面几何特性净截面的计算表（b=600cm）分块面积到上缘的距离yi(cm)分块面积Ai(cm2)分块面积对上缘的静矩Si(cm3)分块面积自身惯性矩Ii(cm4)di=ys-yi(cm)分块面积对形心惯性矩Ix(cm4)I=Ii+Ix(cm4)520001000016666。6666787.424215285965.4215302632.0910016000160000053333333。33-7.5758918295.075554251628.4110560056000186666。666782.424238044950.5438231617.21187.570001312500364583.3333-95.075863275915.4163640498.7428.3362517706.2521701.38964.09422567537.8632589239.252166.67625104168.7521701.389-74.24583445278.5273466979.9162030006000015000072.424215735774.2615885774.26428503960375220494184.1ys= =3960375/42850=92.42415403yx=20092.42415403=107.575846毛截面的计算表（b=612.5cm）分块面积到上缘的距离yi(cm)分块面积Ai(cm2)分块面积对上缘的静矩Si(cm3)分块面积自身惯性矩Ii(cm4)di=ys-yi(cm)分块面积对形心惯性矩Ix(cm4)I=Ii+Ix(cm4)520001000016666.6666787.1698615197171.1515213837.8110016000160000053333333.33-7.83013980975.92554314309.2610560056000186666.666782.1698737810566.737997233.37187.570001312500364583.3333-95.330163614840.8763979424.228.3362517706.2521701.38963.839872547205.3232568906.712166.67625104168.7521701.389-74.50013468918.713490620.0992030006000015000072.1698715625468.7615775468.7651256251041.66666787.16987949823.1967950846.8634429753961000221447819.7 ys=3961000/42950=92.1698662yx=20092.1698662=107.83013383.2.4 检验截面效率指标毛截面：净截面：截面效率指标:=0.5178，介于0.5与0.6之间 表明以上初步拟订的主梁跨中截面是合理的3.3 横截面沿跨长的变化及横隔梁的位置由于本设计为预制简支箱梁桥，为简化预制工艺，采用了等截面形式。在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当没有横隔梁时，何在直接作用在主梁上，将产生很大的弯矩。为使主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩减小，应设置横隔梁，由于本设计的设计跨径为39.16m，跨径较大，故设置5道横隔梁，其间距为9.79m。横隔梁高度与箱梁等高，其厚度为30cm。如下图所示 第四章 主梁作用效应计算 根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分点、变化点和支点截面）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。4.1 恒载内力计算4.1.1.恒载集度（1） 预制梁自重 跨中截面主梁的自重g（1）=r1=4.28525=107.125KN/mG（1）=107.12519.98=2140.3575KN（注：由于是等截面，所以半跨长度为19.98m） 横隔梁自重计算A横 =1(1.9+1.6) 2+(1.05+1.55) 0.252 =3.5+0.65=4.15mg（2） =A横 r1 =4.1525.0=103.75KN/mG（2） = g（2）L=103.7550.3=155.625KN 预制主梁的恒载集度为：g0=（2140.3575+155.625）=114.914039KN/m（2） 二期恒载 混凝土垫层铺装：设计垫层在左侧路肩与桥面铺装位置处的厚度为22cm桥面铺装宽度为：12.25-0.85-0.5=10.9m横坡为：1.5%所以右侧垫层厚度是：6cm所以垫层平均厚度是：（0.06+0.22）=0.14故：0.1410.924=36.624KN/m6cm沥青混凝土铺装：0.0610.923=15.024KN/m桥面铺装均摊给两片主梁：则：g1 =（36.624+15.042）=25.833KN/m 防撞栏和护栏右侧主梁所承受的防撞栏：g（3）=5KN/m （根据算例经验r=4.99KN/m，偏保守估计取r为5KN/m）左侧主梁所承受的护栏：g（4） =1.6KN/m （根据算例经验r=1.52KN/m，为偏保守计算取r=1.6KN/m）将其均摊给两片主梁：则：g2 =（5+1.6）=3.3KN/m 现浇接缝及现浇横隔梁：g3 =（0.1250.139.96+0.1251.91.5）=0.0214m25KN/m =0.53538KN/m所以主梁的二期恒载集度是：g4 = g3 + g2 + g1 =0.53538+3.3+25.833=29.66838KN/m（3） 主梁的恒载集度：g= g4 + g0 =29.66838+114.914039=144.914039KN/m4.1.2 恒载内力如图所示，设x为计算截面离左支座的距离,。则有：MX =qlx-qlx QX =qx-ql （注：其中符号规定与材料力学中的符号规定相同）恒载内力计算汇总表 截面 跨中L/4支点G1 G2G1G2G1G2M22027.6655687.07827714.74316520.7494265.3092920876.058000Q0001125.008290.4531415.4612250.017580.9072830.9244.2 可变作用效应计算（修正偏心压力法） 分析:由于主梁之间采用了刚性解封连接，且设置了横隔梁，故考虑使用修正偏心压力法计算横向分布系数，每一个箱梁的箱室作为一个支撑点，与简支T梁的计算方法相同！4.2.1 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计算。其中mc=4.285025103=10931.12245N/m根据桥规的规定,可计算出汽车荷载的冲击系数为:=0.1767f-0.0157=0.1601+=1.16 按桥规4.3.1条,当车道大于两车道时,需进行车道折减,当采用两车道布载时不需要进行折减，采用三车道布载时，折减系数为0.78。 4.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数mc本桥跨内设有五道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为：所以可修正偏心压力法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mc。 计算主梁抗扭惯性矩IT对于单箱单室形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算： = = =3.86681382m4 式中： ci矩形截面抗扭刚度系数；根据t/b查表计算；由于t/a=0.25，经查表，得c=0.2805.其他个字母含义如图所示！ 计算抗扭修正系数本设计由于只有两根主梁，所以取=1.0。并根据公路工程钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范3.1.6取G=0.4E。则： =0.122423578计算横向影响线竖坐标值：由于只有两片主梁。a1 =a2 =3.125m。两片主梁完全对称，所以只需要算其中一片主梁即可。计算荷载横向分布系数可变作用：（汽车公路I级） 1号梁： 两车道：mc= 2=（0.5936+0.5583+0.4976+0.5328）= 1.09115三车道：mc=20.78=（0.5936+0.5583+0.5328+0.4976+0.4721+0.4368）0.78 =1.205568（2）支点截面的荷载横向分布系数mo如图所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，计算横向分布系数。 则：mq =（1+1+1+0.444）=1.722通过以上部分计算，可见由于箱梁箱室较宽，整体效能搞好，简化为T梁后计算的横向分布系数都大于1，所以可将两片箱梁看为一个整体，其横向分布系数按1计算。这样所计算的活载比实际情况稍大，作为承载力储备！4.2.3 车道荷载的取值根据桥规4.3.1条,公路I级的均布荷载标准值qk=10.5KN/m，集中荷载标准值pk按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，pk=180KN；桥梁计算跨径大于或等于50m时，pk=360KN；桥梁计算跨径在5m50m时，pk采用直线内插求得。由于本设计的计算跨径为39.16m，所以采用线性插入计算。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。本设计中，计算弯矩时：qk=10.5KN/m， pk=（39.16-5）+180=316.64KN。计算剪力时: pk=316.641.2=379.968 KN4.2.4 计算可变作用效应 （1）求跨中截面的最大弯矩和最大剪力弯矩:M=（1+）mc（pkyk+ qkww）剪力:Q=（1+）（mkpkyk+mkqkwQ+Q） Q=（mo-mc）（2+yk）其中：（1+）汽车冲击系数 Mmax =1.6011（316.649.79+10.59.7939.16）=5930.652KN/mVmax =1.6011（379.9680.5+10.50.515.58）=280.002KN（2）四分点截面的最大弯矩和最大剪力 Mmax = 1.6011（316.647.3425+10.57.342539.16） =1584.9116 KN/mVmax = 1.6011(379.9680.75+10.50.7529.37)=464.719 KN(3)支点处的最大弯矩和最大剪力Mmax= 0 KNmVmax= 1.16011（1379.968+110.539.16）= 679.247KN(4)主梁内力汇总主梁内力汇总表 梁位恒载活载跨中L/4支点跨中L/4支点1#M27714.74320786.05805930.6524447.9900Q01415.4622830.924280.002464.791679.2474.3主梁作用效应组合 结构重要系数ro=1.0，基本组合用于承载能力极限状态计算（验算强度），短期基本组合用于正常使用极限状态，长期基本组合用于正常极限状态（用于验算裂缝和挠度）4.4箱形梁截面内力计算闭口薄壁箱形梁截面的受力特点与一般的T形梁不同，其精确计算必须用薄壁构件结构力学的方法求解，当桥上有K辆汽车活动时对桥中线成偏心作用，横向一排车辆的总重KP将具有偏心距e，此时整体箱形梁的受力可分作两种情况来计算，对称荷载KP作用下的平面弯曲计算和扭矩作用下的扭矩计算。对于平面弯曲计算，通常可用熟知的材料力学公式，计算各横截面上的弯曲正应力和弯曲剪应力。对于扭转计算，一般来说，箱形薄壁杆件受扭后横截面将产生自由扭转剪应力，约束扭转正应力与剪应力以及截面发生歪扭引起的畸变正应力与剪应力设计经验表明钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土箱形截面的抗扭刚度很大，由扭转引起的应力通常较平面弯曲引起的应力小的多。而且箱壁具有一定厚度的箱形梁在横隔梁的制约下界面不易发生歪扭，因而其畸变应力将更小，可以忽略不计。在考虑到一般中、大跨径箱形截面梁桥的恒载内力比活载内力大很多，因而活载扭转应力占总应力的比重就更小，本设计中恒载内力远大于活载内力！我国建设的诸多箱形梁大桥中，乌龙江大桥活载占总应力的11%21%，活在剪应力占总剪应力的9%30%。如按技术文献所推荐的的约束扭转正应力为活载弯曲应力的15%计，扭转剪应力为活载弯曲剪应力的5%，则约束扭转正应力仅占全部荷载所产生的正应力的1.7%3.2%，扭转剪应力仅占全部荷载剪应力的0.5%1.5%，数之甚微。由此可见，在实际设计当中，我们可以避免相当复杂的扭转应力计算，而采用一些近似方法进行估算这些数值，这对结果不会导致很大的误差。所以本设计为简化计算过程，采用经验估值法进行估算，对于具有一定厚度且有横隔板加筋的箱形梁，忽略歪扭变形的畸变应力，将活载偏心作用引起的约束扭转正应力与约束扭转剪应力分别估计为活载对称作用下平面弯曲正应力的15%和剪应力的5%。因此当恒载对称作用时箱形梁任意截面及扭转影响的总荷载内力近似估计为：弯矩： 剪力： 式中：内力组合汇总表 截面弯矩（KN/m）剪力（KN）基本组合M（KN/m）/Q（KN）短期组合M（KN/m）/Q（KN）长期组合M（KN/m）/Q（KN）MG1MG2MQVG1VG2VQr0Sud=r0（1.2SGik+1.4SQik）SGik