桥梁工程毕业设计（论文）-4×30m先简支后连续预应力混凝土梁桥设计.doc

全套图纸加153893706430m先简支后连续预应力混凝土梁桥设计专业：桥梁工程 学号：XXXXXXXXXX 姓名：XXX 指导老师：摘要在本次桥梁设计中，根据地形地质条件和现有桥梁实例，依据工程设计规范提出了简支梁桥、连续梁桥、先简支后连续梁桥三种桥型的方案。按照“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，经过对优缺点的综合对比，最终选择预应力混凝土先简支后连续梁桥。当选定桥型后，接下来主要是上部结构设计，包括了桥梁总体布置及细部结构尺寸拟定、桥梁行车道板计算、主梁作用效应计算、主梁作用效应组合、桥梁预应力钢束的估算与布置、横隔梁设计。其中利用了桥梁博士建立简易全桥模型，模拟全桥成桥和施工，完成钢束的估算和布置，并且计算钢束的各项预应力损失。当上部结构设计完成后，然后对下部结构进行设计。包括盖梁、桥墩等。计算内容包括内力计算、截面配筋设计与承载力的校核。先简支后连续桥梁的关键在于桥梁体系的转换，它不仅具有连续梁桥的优点，而且在施工上又具有简支梁的施工方法简单可行，便于桥梁的装配式施工。简单的说，就是运用简支梁的施工来建造连续梁桥。关键字：先简支后连续；预应力；钢筋束的布置；设计；验算；桥梁博士。 Prestressed concrete simply-supported to continues beam bridge design Abstract In the design of the bridge, according to the topographic and geological conditions, and the existed bridge as an example, according to the engineering design specification presents simple supported beam bridge, continuous beam bridge, simply-supported to continuous beam bridge three bridge type scheme. According to the bridge design principles for practical, economic, safe, beautiful, after a comprehensive comparison of advantages and disadvantages, the final choice of prestressed concrete simply-supported to continuous beam bridge.After selected bridge, next is mainly about the upper structure design, including the bridge layout and detail structure dimensions, bridge deck calculation, the effect of calculation, the combination of action effects, the bridge of prestressed steel beam estimates and layout, cross beam design. The use of the bridge, the establishment of full bridge model, simulation of bridge and construction into full bridge, completed estimation and layout of the steel beam, and the calculation of prestressing loss of steel beam.When the upper structure design, then carries on the design to the substructure. Including the cap beam, pier. The calculation includes the internal force calculation, reinforcement design and strength check.The key to the simply supported continuous bridge lies in the conversion bridge system, it not only has the continuous beam bridge is a bit, but also has simple construction method in construction is simple and feasible, convenient assembly construction of bridge. Simply put, is the use of simple construction for the construction of continuous beam bridge.Keywords: simply-supported to continuous beam; prestressed reinforcement; layout; design; calculation; Dr. bridge.X目录摘要IAbstractII目录III第1章 桥梁方案比选11.1 桥梁设计工程资料11.1.1 方案比选原则11.1.2 设计资料11.1.3 水文地质条件11.2 桥梁初步拟定21.2.1 总跨径拟定21.2.2 桥梁分孔21.3 桥梁方案拟定21.3.1 方案一 简支梁桥21.3.2 方案二 连续梁桥41.3.3 方案三 先简支后连续箱梁桥61.4 桥型方案综合比较7第2章 结构尺寸拟定82.1 横向拟定82.2 纵向拟定9第3章 桥面板计算103.1 悬臂板荷载效应计算103.1.1 永久作用103.1.2 可变作用113.1.3 荷载内力组合123.2 相邻两翼缘板计算123.2.1 永久作用123.2.2 可变作用153.2.3 作用效应组合173.3 截面设计、配筋与承载力验算183.3.1 悬臂板支点配筋设计以及验算183.3.2 连续板跨中截面配筋计算以及验算18第四章 主梁作用效应计算214.1 施工步骤214.2 桥梁博士参数计算214.2.1 车道荷载计算214.2.2 人群荷载标准值计算224.2.3 横向分布系数的计算224.2.4 冲击系数计算264.2.5 二期恒载274.2.6 施工方法28第五章 内力组合295.1 作用组合概况295.2 承载能力极限状态设计组合295.2.1 基本组合305.2.2 偶然组合315.3 正常使用极限状态设计315.3.1 长期效应组合315.3.2 短期效应组合315.4 桥梁博士各组合效应315.4.1 基本组合桥梁博士组合输出图形315.4.2 长期组合桥梁博士组合输出图形325.4.3 短期组合桥梁博士组合输出图形335.4.4 桥梁博士数据导出335.5 手算验算内力组合335.5.1 验算8号截面345.5.2 验算16号截面355.5.3 验算31号截面365.5.4 手算结果和桥梁博士结果对照比较37第六章 截面配筋估算396.1 预应力钢筋的计算原则396.2 按照正常使用极限状态下的应力要求计算396.2.1 截面上下缘均配筋时406.2.2 当截面只在下缘布置力筋时416.2.3 当截面中只在上缘布置力筋：426.2.4 下缘预应力配筋的判别条件426.3 按承载能力极限要求计算436.4 手算预应力钢束配筋估算446.4.1 验算8号截面446.4.2 验算16号截面456.4.3 验算31号截面46第七章 钢束的配束以及预应力损失计算487.1 钢束的配束原理487.2 预应力钢束参数计算487.3 预应力损失基本理论507.4 预应力损失计算507.4.1 由预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失（）517.4.2 由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值引起的应力损失（）517.4.3 由混凝土弹性压缩引起的应力损失（）527.4.4 由钢筋松弛引起的预应力损失终极值（）537.4.5 由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失（）537.4.6 截面预应力损失合计和有效预应力54第8章 截面强度验算618.1持久状况承载能力极限状态承载力验算618.1.1 一般规定618.1.2 正截面抗弯承载力验算618.1.3 承载能力极限承载力验算结果638.1.4 总结668.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算668.2.1 一般规定668.2.2 正截面抗裂验算678.2.3 正截面抗裂验算结果表678.2.4 斜截面抗裂验算738.2.5 斜截面抗裂验算结果758.2.6 抗裂验算总结808.3 持久状况构件的应力验算808.3.1 一般规定808.3.2 正截面混凝土压应力验算808.3.3 正截面验算结果818.3.4 斜截面混凝土压应力验算868.3.5 斜截面验算结果878.3.6 预应力钢筋验算938.3.7 预应力钢筋验算结果948.3.8 持久状况构件验算总结948.4 短暂状况构件的应力验算958.4.1 预加应力阶段的应力验算958.4.2 施工阶段短暂状况的应力验算958.4.3 关键施工阶段应力验算结果968.4.4 短暂状况下验算总结1178.5 主梁挠度验算1178.5.1 主梁挠度验算原理1178.5.2 主梁挠度位移值1198.5.3手算挠度验算122第九章 横隔梁内力计算1249.1 计算荷载的确定1249.2 中横隔梁的影响线1249.1.1 弯矩影响线1259.1.2 剪力影响线1269.3 截面内力计算1279.4 内力组合1289.5 配筋1289.6 配筋后验算1299.6.1 正截面抗弯1299.6.2 抗剪验算129第十章 盖梁设计13110.1 拟定盖梁尺寸13110.2 计算荷载13110.2.1 梁体自重13110.2.2 盖梁自重及作用效应计13210.2.3 盖梁活载计算13310.2.4 双柱反力Gi计算13810.3 内力计算13810.3.1 弯矩计算13910.3.2 剪力计算13910.4 截面配筋设计14210.5 承载能力验算14210.5.1 抗弯承载力验算14210.5.2 抗剪验算14310.5.3 斜截面抗剪验算143第十一章 桥墩设计14511.1 水文工程地质情况14511.2 桥墩墩柱设计计算14511.2.1 恒载计算14511.2.2 垂直活载计算14511.2.3 水平荷载计算14811.2.4 桥墩柱底截面内力组合15211.3 桥墩墩柱配筋15211.4 配筋后验算15411.4.1按最大垂直力时墩柱顶按轴心受压构件验算15411.4.2最大弯矩时偏心受压构件验算154参考文献156致谢157实习报告158全套图纸加153893706 第1章 桥梁方案比选1.1 桥梁设计工程资料1.1.1 方案比选原则（1）适用性满足公路交通和铁路的正常运行，以及将来交通量增长的需要，建成的桥梁应保证在使用年限内满足交通要求，并便于检查和维修。（2）安全性和舒适性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动和冲击，整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济型设计的经济性一般应占首位，经济性应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用。（4）美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。 1.1.2 设计资料1、道路等级：一级公路2、孔跨布置：430m3、设计荷载：公路二级4、通航等级：无通航要求5、桥面坡度：不设纵坡，单幅车行道设有百分之二的单向横坡6、桥面横向布置：桥面宽12.7米：0.5m（防撞栏）+11.7m（桥面板）+0.5(防 7、桥面铺装：10cm C30防水混凝土8、桥轴平面线型：直线9、温度影响:考虑竖向温度效应，年平均温度变化+16。10、地震烈度：区，地震峰值加速度：0.05g。1.1.3 水文地质条件 承台地面中心高出最大冲刷线的距离为2.48m，基底埋置在最大冲刷线以下25米，岩基的天然湿度极限抗压强度为10000kpa，岩基以上为砂砾土，比例系数m=3000KN/m4 。桩身与土的极限摩阻力为50kpa，清底系数为0.75，竖向容许承载力为400kpa，考虑桩入土深度影响的修正系数为0.75,土的摩擦角为30，深度修正系数K2=2.5。土的浮容重为9KN/m3。1.2 桥梁初步拟定1.2.1 总跨径拟定水文地质条件，由在满足允许冲刷和桥前壅水的前提下，经综合分析，选择120m的总跨径。1.2.2 桥梁分孔根据地形和环境、河床地质、水文等具体情况，经综合分析，选择430m分孔布置。（连续梁边跨和中跨允许不同）1.3 桥梁方案拟定1.3.1 方案一 简支梁桥 简支梁桥属于静定结构，受力明确，构造简单，施工方便，简支梁桥的结构尺寸易于设计成系列化，标准化，有利于组织大规模预制生产，并利用起重设备或架桥机架设。可以节约模板，降低劳动强度，缩短工期。故在中小跨径桥梁中应用最为广泛。跨径、孔径布置：本方案采用等跨布置，标准跨径30m，共四跨。由于规划中此河流没有通航要求，而且地面线较缓，因此采取等跨布置的方式是可行的。主梁界面尺寸确定：主梁尺寸根据经验确定，主梁高度在(1/25-1/14）L之间，主梁肋宽度0.18m-0.20m之间，一般合理的梁高与荷载大小、主梁片数、跨径大小有关。主梁梁肋尺寸拟定要满足规范的抗剪抗主拉应力要求，而且还要考虑主梁的稳定性。一般主梁设置为15-18cm，由于支点抗剪需求，一般在支点处一定范围内增大尺寸以满足要求。综上，方案一的桥型总体布置图见图1-1 4*30m简支箱型梁桥桥型布置图 、图1-2 4*30m简支箱型梁桥横断面图 。 图1-1 桥型布置图 图1-2 横断面图1.3.2 方案二 连续梁桥将简支梁梁体在支点上连续就形成了连续梁。连续梁一般采用预应力混凝土结构，而且一般用于大跨径。连续梁桥从受力性能来说，支座负弯矩对跨中正弯矩有卸载作用，比简支梁更加优越（为了抵抗支点的负弯矩常在负弯矩区设置预应力束）。而且连续梁结构刚度大、变形小、动力性能好，主桥面连续，无伸缩缝，行车条件好。跨径和孔径布置：中跨连续梁桥一般采用不等跨布置，边跨一般为中跨的0.65-0.7倍。两种跨度的多跨连续梁相衔接时宜设置过渡跨，过渡跨的跨径一般为相邻两跨的平均值。当由于地形地貌、通航净空等要求需要设置一两个大跨而全桥不需要太长时，往往用多孔小边跨与大跨相配合，跨径从中间向两边递减。故采取35m+50m+35m。采用单箱单室。主梁截面尺寸拟定：连续梁桥的支点负弯矩一般比较大，采用变截面比较合理。梁底曲线一般采用二次抛物线。支点梁高取最大跨径Lm的1/20-1/15,跨中截面高与最大跨径关系不大，一般按构造选取。大中跨径跨中梁高2m-4.5m，中小跨径1m-3m，也可以按照Hc=（1/50-1/30）Lm选取梁高箱梁。跨中梁高取1.2m，桥墩处梁高取3m。横截面形式：选取单箱单室，由经验可得：B:A;B=1:(2.5-3):1,如图1-1所示： 图1-3 箱梁示意图 细部尺寸拟定：箱梁跨中底板厚度按构造选取，箱梁根部的底板厚度取墩顶梁高的1/12-1/10。跨中取250mm，支点取300mm。箱梁顶板厚度首先要满足布置纵向应力筋的要求，取300mm。腹板厚度取决于预应力筋和浇筑混凝土必要的间隙等构造。一般按以下原则选取：腹板没有预应力筋时采用200mm，腹板有预应力筋时采用250-300mm，腹板内有预应力固定锚时采用350mm。墩顶附近处的腹板需要加厚，一般加到300mm-600mm，受力很大时可以加到1000mm。跨中横隔梁取200mm-300mm，支点取400mm-600mm。这个方案的总体布置图见图1-3 35m+50m+35m连续箱梁桥型布置图、1-4 35m+50m+35m连续箱梁横断面图。 图1-4 桥型布置图 图1-5 横截面1.3.3方案三 先简支后连续箱梁桥 先简支后连续箱梁桥综合了简支梁桥和连续梁桥的优点。先简支后连续先在工厂预制，然后在桥上进行体系转换。此种体系有利于大规模的工业化制造，可以提高施工进度。而且节省了大量的支架模板。 方案三的桥型布置图见图1-64*30先简支后连续箱梁桥型布置图、图1-74*30先简支后连续箱梁桥横断面构造图图1-6 桥型布置图图1-7 横断面图1.4 桥型方案综合比较表1-1桥型方案比较桥型方案主要优点主要缺点4*30m简支箱梁受力简单，受环境影响小，而且便于装配化施工，极大的缩短施工周期，降低成本。由于受力特点不能适用于大跨径桥梁，每跨之间有伸缩缝，不适于高速行车，而且桥梁的横向荷载是通过铰接缝传递的，整体性差。35m+50m+35m单箱单室整体式箱梁桥梁受力性能好，行车平缓，一般采用变截面，更好的适应结构内力分布规律，增大桥下净空，而且特别适用于悬臂施工法，施工阶段主梁刚度大，和内力吻合。桥梁外观也比较漂亮。悬臂施工法施工比较复杂，而且连续梁主墩需要设置大量支座或者大型橡胶支座，维修更换比较复杂。4*30m先简直后连续分离式箱梁桥由于施工特点，构件可以规模化制造，缩短了施工周期。而且可以在工厂机械化制造，提高劳动效率。能节省大量的支架，降低了成本。而且陈桥后有连续桥梁的结构刚度大、变形小、动力性能好、主桥面连续行车平顺等优点。桥梁的横向链接是通过湿接缝相连的，横向整体性较差。综合比较，认为430m先简支后连续箱梁方案相对的比较经济合理，故采用430先简支后连续箱梁桥梁。第2章 结构尺寸拟定2.1 横向拟定本项目采用的30m通用跨径，桥面宽度12.7m。由于支点受力较大，使用变高截面比较经济合理。本项目采用四片箱梁，选用箱梁截面，是由于箱型截面整体性好，截面刚度大，外形美观。其中，预制中梁顶板宽度为2400mm，底板宽度1000mm；预制边梁顶板宽度2850mm，底板宽度1000mm；桥梁的横向连接采用湿接缝连接。顶板厚度：顶板厚度的设置为了满足负弯矩钢束、普通钢筋的布置以及轮载的局部作用，箱梁顶板厚度取等厚度180mm。底板厚度：底板要承受弯矩，跨中需要一定的厚度，支点存在负弯矩，底板需要承受压力，要一定的厚度。跨中大部分底板设置180mm，支点加大到250mm，采用线变。腹板厚度：腹板采用斜腹板，以减少主梁自重。为了构造方便，采用与底板厚度相同。腹板与顶板交界处设置承托。综上：横向尺寸见2-1底板厚度变化图 、2-2主梁横断面图、 2-3细部尺寸图。 图2-1 箱梁底板厚度变化图图2-2 横断面图图2-3 细部尺寸2.2 纵向拟定桥梁采用先简支后连续施工方法，在第一阶段设置临时支座，支座距离桥墩中心线50cm。为了保证结构的整体性，分别在一跨的支点、1/4处、中点设置横隔梁。横隔梁厚度为200mm。163第3章 桥面板计算考虑到主梁翼缘板内的钢筋是连续的，故边梁的行车道板可以按悬臂板计算，中梁的行车道板可以按简支梁计算。由于跨宽比大于2，故桥面板为单向板。3.1 悬臂板荷载效应计算由于一端是悬臂自由端，按自由悬臂单向板计算。3.1.1 永久作用主梁架设完毕时桥面板可看成80.8cm长的单向悬臂板 如图3-1（a）图3-1 悬臂端计算图计算悬臂根部一期永久作用效应为：弯矩：剪力：成桥后 如图3-1（b）加上防撞栏0.5m(7.5KN/m)和C30防水混凝土铺装，计算二期永久作用效应如下： 弯矩： 剪力：总永久作用效应 弯矩： 剪力：3.1.2 可变作用在边梁悬臂处，只作用人群，计算图如图3-2所示图3-2 悬臂端受力图（单位mm） 弯矩： 剪力： 3.1.3 荷载内力组合（1）承载能力极限状态组合： （2） 正常使用极限状态组合 作用短期效应组合： 作用长期效应组合：3.2 相邻两翼缘板计算对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实质上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，实际受力复杂，对于弯矩，先计算出一个跨度相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点处和跨中截面的设计弯矩。弯矩修正系数可视为板厚t与梁肋高度h的比值来选用。本例中，即主梁抗扭能力较大，取跨中弯矩：；支点弯矩。对于剪力，可不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点剪力即为连续板的支点剪力。可分别计算连续板的跨中和支点作用效应值。3.2.1 永久作用（1）主梁架设完毕时桥面板可看成35.8cm长的悬臂单向板，计算图示如图3-3，其根部一期永久作用效应为：图3-3 截面示意图（单位mm）弯矩：剪力：（2）成桥后先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值。根据公预规4.1.2条，梁肋间的板，其计算跨径按下列规定取用：计算弯矩时，但不大于（t=0.18 b=0.25 ) 本例l=1.456+0.18=1.636m;计算剪力时，。 式中：l-板的计算跨径 l0-板的净跨径 t-板的厚度 b-梁肋宽度计算图如图4-3所示：图3-4 内力计算图现浇部分桥面的自重:二期恒载（C30防水混凝土）：。计算得到简支跨中二期永久作用下弯矩及支点二期永久作用剪力为：弯矩：剪力：（3） 总永久作用效应 综上所述： 支点断面永久作用弯矩为： 支点断面永久作用剪力为： 跨中断面永久作用弯矩为：3.2.2 可变作用根据桥规4.3.1条，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载，根据桥规表4.3.1.2，后轮着地宽度b，及长度a，为a=0.2m，b=0.6m，平行于板的跨径方向的荷载分布宽度：车轮在板的跨径中部时，垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度为：，取a=1.218m，因为a=1.2180.003986m按公预规5.2.2条：查有关板宽1m内钢筋截面与距离表，当选用10钢筋时，需要钢筋间距为24cm，此时所提供的钢筋面积为。但是规定行车道板主筋直径不小于10mm，间距不大于200mm，故取直径10的钢筋，间距为200mm，提供的面积为如图3-8所示：图3-8 截面钢筋示意图（2）配筋后验算由于此处钢筋保护层与试算值相同，实际配筋面积又大于计算面积，则其承载力肯定大于作用效应，故承载力验算可以略。3.3.2 连续板跨中截面配筋计算以及验算Md=13.12KNm，其高度为h=25cm，净保护层a=3cm，若选用8钢筋，则有效高度h0为：(1):设计配筋按公预规5.2.2条： 验算：bh0=0.560.2154=0.12023m0.00275m按公预规5.2.2条：查有关板宽1m内钢筋截面与距离表，当选用10钢筋时，需要钢筋间距为320cm，此时所提供的钢筋面积为。但是规定行车道板主筋直径不小于10mm，间距不大于200mm，故取直径10的钢筋，间距为200mm，提供的面积为为了施工方便，上下缘配置相同的钢筋。配筋如图3-9所示：图3-9 跨中截面钢筋布置图（单位mm）（2）配筋后截面承载力验算由于支点存在剪力所以要验算。按公预规5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即： 。满足抗剪最小尺寸要求。按公预规，时不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。即：，满足规范。根据公预规9.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，因此本例中分布钢筋用8200mm。综上：桥面板的配筋如3-10所示：图3-10 截面钢筋布置第四章 主梁作用效应计算4.1 施工步骤本桥采用的是先简支后连续的施工方法，施工步骤为：1.主梁预制阶段，待混凝土达到设计强度的90%，后张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆，再将各跨预制安装到位，形成由临时支座支撑的简支体系。2.第二阶段施工，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. 第三阶段施工，拆除全部临时支座，主梁支撑在永久支座上，完成体系转换，再换成主梁横向现浇湿接缝，最终形成三跨连续梁的空间结构体系。4. 完成护栏和桥面铺装的施工。此种施工只有第一阶段为简支体系，即静定结构，后面的都是超静定结构。计算内力需要借助桥梁博士。4.2 桥梁博士参数计算4.2.1 车道荷载计算车道荷载计算图示如图4-1图4-1 车道荷载示意图根据公路桥涵设计通用规范4.31规定，公路级车道荷载的均布荷载标准值为；集中荷载标准值按以下规定选取：当跨径小于等于5m时，;当桥梁计算跨径大于等于50m时，；当桥梁的计算跨径在5-50之间时，Pk值用直线内插法计算。公路级车道荷载均布荷载的标准值和集中荷载均按公路级车道荷载的0.75倍采用。此桥：公路级；430m的先简支后连续桥梁跨径取30m，故：4.2.2 人群荷载标准值计算根据公路桥涵设计通用规范4.3.5规定，当跨径小于等于50m时，人群荷载的标准值取3KN/m2;当桥梁计算跨径大于等于150m时，人群荷载的标准值取2.5KN/m2；当桥梁的计算跨径在5-150之间时，Pk值用直线内插法计算。当有专用人行桥梁时，取3.5KN/m2.该桥规定为3.5KN/m2。4.2.3 横向分布系数的计算连续梁桥的横向分布系数采用等刚度原则进行简化，将连续梁的某一跨等代为等跨径等截面的简支梁进行计算。本4跨连续梁桥4跨跨径基本相同，计算跨径为28.6m，每一跨不同截面刚度变化小，可以忽略其影响，本例取跨中截面作为计算刚度。由规范等跨等截面的连续梁桥的等效简支梁抗弯惯性矩为：边跨：1=1.432 中跨2=1.860 而抗扭惯性矩换算系数为1=2=1（1） 边跨横向分布系数计算本桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为，故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数mc。 主梁抗弯惯矩的计算：箱型截面可以分为两部分：两边悬出的开口部分和闭口薄壁部分。悬出部分可以按实体矩形截面计算。计算图如图4-2所示图4-2 截面示意图实体矩形截面： 薄壁闭合截面： 整个箱型截面为两者之和。实体： b=0.628 故： 由CAD可得： 抗扭修正系数： 其中G=0.4E L=28.6m a1=4.7m a2=1.57m a3=-1.57m a4=-4.7m 故：横向分布系数计算：简化后计算图如图4-3所示：图4-3 简化后箱梁加载图对于1号边主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为:由几何知识可得： 当为两车道时：当为三车道时：:故取1号梁： ；同理可以解得2号梁： ；（2） 中跨横向分布系数 抗扭修正系数： 其中G=0.4E L=28.6 a1=4.7m a2=1.57m a3=-1.57m a4=-4.7m 故: 同理可以解得: 1号梁: ; 2号梁: （3）支点横向分布系数计算利用杠杆法计算支点处的横向分布系数。由于箱梁底部梁宽度较大，在箱梁上的汽车荷载可以认为全部由此根梁承担，按最不利荷载布载，横向分布系数计算图如图4-4所示： 图4-4支点荷载横向分布显然1、2号梁的横向分布系数为: ；综上所诉，桥梁各截面的横向分布系数如下表所示：表4-1 桥梁横向分布系数边跨跨中中跨跨中支点汽车1号梁0.762010.774812号梁0.603970.604881人群1号梁0.641440.6372212号梁0.373310.379400为了计算方便，计算弯矩效应时，1号梁： ； 2号梁： 计算剪力时，较安全的选取支点处的横向分布系数： 。4.2.4 冲击系数计算根据公路桥涵设计通用规范4.3.2.5规定冲击系数u可按下式计算 当时，=0.05 当1.5HZf14HZ时，=0.176Lnf-0.0157 当14HZf时，=0.45f-结构基频根据公路桥涵设计通用规范连续梁桥；计算连续梁桥的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时采用f1，连续梁桥引起的负弯矩效应时采用f2。、根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数： 计算正弯矩时： 计算负弯矩时： 按桥规4.3.1条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道折减22%，四车道折减33%，但折减后的值不得小于两车道折减时的结果。4.2.5 二期恒载取纵向1m计算，二期恒载包括桥面铺装、防撞栏、人群荷载。此处的防撞栏和人群荷载应该平分到4片主梁上，还包括湿接缝、横隔梁。以次边梁作为控制截面。计算图如图4-5图4-5 截面示意图桥面铺装：防撞栏以及人群：湿接缝： 横隔梁以集中力的形式加载：4.2.6 温度效应计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图 所示竖向温度梯度曲线，其桥面面板表面最高温度 T1 规定见图4-6对于混凝土结构当梁高 H 小于 400mm 时，图中 A=H 100 (mm)；梁高 H 等于或大于 400mm 时，A=300mm。图示中的 t 为混凝土桥面板的厚度（mm）故正温度：T1=25，T2=6.7，年平均温度变化为16图4-6 竖向梯度温度4.2.6 施工方法先简支后连续施工，先预制箱梁，待主跨架设完毕以后墩顶的连续钢束由边跨合拢到跨中合拢，横向由两边向中间合拢。公路级不考虑支座沉降，收缩徐变1000天。第五章 内力组合各种作用并非同时作用在桥梁上，他们发生的概率也各不相同，因此，应根据各种作用的重要性不同和同时出现的可能进行适当的组合，取其最不利效应组合进行设计。5.1 作用组合概况根据公路桥涵设计通用规范： 4.1.1.规定作用分类：公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。结构重力、收缩徐变荷载、变位等为永久作用；温度荷载、汽车荷载、人群荷载、升温温差、降温温差等为可变作用。地震作用、撞击作用等为偶然作用。4.1.2.公路桥涵设计时，对不同作用采用不同的代表值。 （1）永久作用采用标准值作为代表值；（2）可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态设计按弹性阶段计算结构强度时，应采用标准值作为可变作用的代表值；正常使用极限状态按短期效应组合设计时，应采用频遇值作为可变作用代表值，按长期效应组合设计时，应采用准永久值作为可变作用代表值。（3）偶然作用取其标准值作为代表值。 4.1.3.作用代表值按下列规定取用：（1）永久作用的标准值，对于结构自重可以按结构构件设计尺寸与材料重力密度计算确定；（2）可变作用标准值按公路桥涵设计通用规范规定采用；可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数1 ，可变作用准永久值为可变终于标准值乘以准永久值系数 2 ；（3）偶然作用应根据调查、实验资料，结合工程经验确定其标准值。4.1.4.作用设计值规定为作用标准值乘以相应的作用分项系数。 4.1.5.公路桥涵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，取其最不利效应组合进行设计：（1）只有在结构上可能同时出现的作用，才能进行其效应的组合。当结构或结构构件需要做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。（20当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，按图3-1-1 规定不考虑其作用效应组合。（3）施工阶段作用效应的组合，应按设计需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。组合式桥梁，当把底梁作为施工支撑时，作用效应应宜分两个阶段组合，底梁受荷为第一阶段，组合梁受荷为第二阶段。（4）多个偶然作用不同时参与组合。 5.2 承载能力极限状态设计组合 根据公路桥涵设计通用规范4.1.6 规定公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合5.2.1 基本组合永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为： 或式中： 承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值结构重要性系数，按本规范表1.0.9规定的结构设计安全等级采用，对应于设计安全。等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9；第 i 个永久作用效应的分项系数，应按图3-1-2的规定采用； 、第 i 个永久作用效应的标准值和设计值； 汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数，取1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车 荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载，其分项系数也与汽车荷载取同值； 、汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标准值和设计值；在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取1.4，但风荷载的分系数取 1.1 ； 、在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值 在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种可变作用)组合时，人群荷载 (或其他一种可变作用)的组合系数取c0.80；当除汽车荷载 (含汽车冲击力、离心力)外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取c0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取c0.50。设计弯桥时，当离心力与制动力同时参与组合时，制动力标准值或设计值按70取用。 5.2.2 偶然组合本次组合暂不考虑偶然组合5.3 正常使用极限状态设计公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：5.3.1 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：式中：作用长期效应组合设计值； 第 j 个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载(不计冲击力)20.4人群荷载20.4，风荷载20.75，温度梯度作用20.8，其他作用21.0 第 j 个可变作用效应的频遇值5.3.2 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： 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，汽车荷载(不计冲击力)，10.7人群荷载11.0，风荷载10.75，温度梯度作10.8，其他作用1 1.0 第 j 个可变作用效应的频遇值5.4 桥梁博士各组合效应5.4.1 基本组合桥梁博士组合输出图形最大弯矩图 最小弯矩图弯矩包络图剪力包络图5.4.2 长期组合桥梁博士组合输出图形最大弯