九江大桥引桥上部结构设计毕业论文.doc

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 i 九江大桥引桥上部结构设计九江大桥引桥上部结构设计 毕业论文毕业论文 目目 录录 第一章第一章 概概 述述 1 1 1 九江大桥引桥桥概述 1 1 2 设计的基本数据 1 第二章第二章 主桥方案确定主桥方案确定 3 2 1 桥型选择及孔径划分 3 2 2 主梁截面形式与截面尺寸拟定 3 第三章第三章 内力计算内力计算 5 3 1 桥梁结构体系分析 5 3 2 单元划分 5 3 3 毛截面几何特性 7 3 4 恒载内力计算 7 3 5 活载内力计算 14 3 6 收缩 徐变次内力计算 24 3 7 荷载组合 28 第四章第四章 预应力钢束估算与布置预应力钢束估算与布置 48 4 1 钢束估算 48 4 2 钢束布置 52 第五章第五章 配束后主梁内力计算及内力组合 二 配束后主梁内力计算及内力组合 二 54 5 1 施工阶段主梁内力计算 54 5 2 混凝土收缩 徐变次内力计算 二 57 5 3 内力组合 二 61 第六章第六章 强度计算与验算强度计算与验算 67 6 1 强度验算原理 67 6 2 正截面强度验算结果 68 第七章第七章 应力 变形验算应力 变形验算 74 7 1 应力验算 74 7 2 变形验算及预拱度设置 84 第八章第八章 结论与思考结论与思考 86 参考文献参考文献 87 致致 谢谢 88 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 1 第一章第一章 概概 述述 1 1 九江大桥引桥桥概述九江大桥引桥桥概述 本设计主桥上部结构为跨径为 25m 的等跨等截面的混凝土连续梁桥 截面形式为 单箱单室 本桥全长 150m 双幅宽为 22m 施工方法采用简支转连续施工 共分为五 个施工阶段 最后完成桥面铺设及护栏 简支转连续一般先架设预制主梁 形成简支梁状态 进而再将主梁在墩顶连成整 体 最终形成连续梁体系 由于简支转连续桥在施工过程中常存在体系转换 必须依 据具体的施工过程来分析结构的受力 施工的第一阶段是预制架设形成简支梁 此阶 段主桥承受一期恒载自重产生的内力及在简支梁上施加的预加力 第二阶段首先浇筑 墩顶连续段混凝土 待混凝土达到要求的强度后张拉墩顶负弯矩束 局部短束 最终 形成连续梁 连续梁成桥状态主要承受二期恒载 活载 温度 支座沉降产生的内力 以及负弯矩束的预加力 预加力的二次矩 徐变二次矩等 由上面的分析可知 简支 转连续梁桥跨中正弯矩要比现浇一次落架大 而支点负弯矩要比现浇一次落架小 因 此 在主梁内要配置足够数量的正弯矩柬筋 以满足连续梁状态的承载要求和简支状 态下承受结构自重和施工荷载的需要 简支转连续梁桥施工程序对结构内力也有一定 影响 目前施工有两种做法 一种是先将每片简支梁转换为连续梁后 再进行横向整 体化 另外一种做法是先将简支梁横向整体化后 再进行结构的体系转换 前者按平 面结构进行计算分析较为合理 而后者体系转换后已属空间结构 要进行较为精确分 析 比较繁杂 因此 本设计采用第一种施工程序 以便同所采用的结构分析软件的 基本模式相吻合 提高计算分析的可靠性 1 2 设计的基本数据设计的基本数据 1 2 1 主要技术标准主要技术标准 设计荷载 公路 I 级 设计车速 60km h 桥面宽度 全桥由双幅桥组成 总宽 22m 组成为 2 11 0 5 2 桥面纵坡 3 桥面横坡 双向 2 0 1 2 2 主要材料主要材料 混凝土 上部构造箱梁采用 C50 号混凝土 其余构件均采用 C30 号混凝土 预应力钢材 预应力筋采用 270 级公称直径为 15 24mm 公称面积为 140mm 其抗 拉标准强度 1860MPa 的高强度低松弛钢绞线 普通钢筋 普通钢筋必须符合 GB1499 1998 和 GB13013 1991 标准的各项规 定 其中直径 D 12mm 锚下螺旋钢筋除外 全部采用 级钢筋 标准强度 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 2 340MPa 钢筋直径 D 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 3 第二章第二章 主桥方案确定主桥方案确定 2 1 桥型选择及孔径划分桥型选择及孔径划分 本桥位于九江镇郊区 为了缩短施工工期 最大程度地减少工程费用的比例同时 满足城市道路的有关要求 提高行车设计速度 保证行车通畅 所以在设计中决定采 用预应力混凝土连续梁桥 根据具体地形情况及路线连接 又充分考虑结构合理受力 条件 跨径布置为 6 25m 总长 150m 图图 2 1 跨径布置示意跨径布置示意 单位 m 2 2 主梁截面形式与截面尺寸拟定主梁截面形式与截面尺寸拟定 2 2 1 截面形式及梁高截面形式及梁高 采用等高度箱型截面 梁高为 1 25m 高跨比 H L 1 20 选用箱型截面主要是出 于其突出的受力和构造特点 2 2 2 横截面尺寸横截面尺寸 每幅桥面宽为 12m 由于采用简支转连续的施工方法 主梁先预制再运输 吊装就 位 因此横截面布置时应考虑到施工中的吊装能力 将每幅桥做成四个单箱单室的组 合截面 其中 预制中梁顶板宽 210cm 底板宽 100cm 预制边梁顶板宽 255cm 底 板宽 100cm 预制主梁简采用 90cm 的湿接缝 从而减少主梁的吊装质量 边中梁均采 用斜腹板 为满足顶板负弯矩钢束 普通钢筋的布置及轮载的局部作用 箱梁顶板去 等厚度 15cm 同时为防止应力集中和便于脱模 再腹板与顶板交界处设置 20cm 10cm 的承托 主梁横断面构造如图 2 2 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 4 图图 2 2 主梁横断面构造主梁横断面构造 单位 cm 2 2 3 箱梁底板厚度设置箱梁底板厚度设置 简支转连续施工的连续梁桥跨中正弯矩较大 因此底板不宜过厚 同时支点处也 存在负弯矩 需要底板要有一定的厚度来提供受压面积 从而将底板厚度在跨内大部 分区域设为 15cm 仅在距边支点和中支点 200cm 处开始加厚 逐渐加厚至 25cm 这样 的构造处理同时为锚固底板预应力束提供了空间 2 2 4 腹板宽度设置腹板宽度设置 根据连续梁剪力变化规律 兼顾施工方便性 腹板宽度除在支点附近区域加宽外 其余均为 15cm 仅在距边支点和中支点 200cm 处开始加宽 腹板最终加宽至 25cm 2 2 5 横隔板设置横隔板设置 为保证支座处传力的可靠性 因此在边永久支撑处设一道厚度为 20cm 的横隔梁 在中永久支座两边 50cm 处设置厚为 20cm 的横隔梁 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 5 第三章第三章 内力计算内力计算 主梁内力包括恒载内力 活载内力以及由于预加力 混凝土徐变收缩 温度变化 和支座沉降等引起的结构次内力等 3 1 桥梁结构体系分析桥梁结构体系分析 本桥从跨中向桥两端同时施工 共分 5 个施工阶段 第一施工阶段为预制主梁 待混凝土达到设计强度 90 后张拉正弯矩区预应力束 并压注水泥浆 再将各跨预制箱梁安装就位 形成有由临时支座支撑的简支梁状态 第二施工阶段首先浇注第 跨 跨 跨 跨连续段接头 混凝土 达到设计强度 95 后张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆 第三施工阶段浇注 跨连续段接头混凝土 达到设计强度 95 后后张拉负弯 矩区预应力钢束并压注水泥浆 第四施工阶段拆除全桥的临时支座 主梁支撑在永久支座上 完成体系转换 再 完成主梁横向接缝 最终完成六跨连续梁 第五施工阶段进行防护栏及桥面铺张施工 3 2 单元划分单元划分 桥梁是一个复杂的空间结构 通常采用一些近似处理手段将这一空间结构简化成 平面受力体系 并用结构力学方法进行内力分析计算 而对于连续梁直线桥 可以进 一步简化为平面杆系结构 将结构划分为有限个梁单元 其单元的长度及节点位置的选定 主要依据结构形 式和受力特点 支承位置 施工方法等来确定 单元划分得越小 其计算精度越高 但增加了计算工作量 划分较大 虽可以减少工作量 但精度较低 因而单元得大小 应该从各方面综合考虑 本桥在进行单元划分时 对节点位置得选定 主要从以下几个方面综合考虑 1 构造节点 这些点主要是根据桥梁结构本身的构造特征来确定 如支承点 纵向连接面节点 截面几何尺寸突变点 2 非构造 节点 诸如跨中点 四分点 集中恒载作用点等 本设计为简支转连续梁桥 结合施工 使用中结构的受力特性及预应筋束布置 将全桥共划分为 108 个单元 109 个节点 如图 3 1 所示 各节点的坐标如表 3 1 所示 1 1937557391109 图图 3 1 单元划分示意单元划分示意 单位 m 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 6 表表 3 1 单元节点位置坐标单元节点位置坐标 单位 m 节点编号12345678 单元长度00 50 50 50 52 12 12 1 X 坐标00 511 524 16 28 3 节点编号910111213141516 单元长度2 12 12 12 12 12 12 10 5 X 坐标10 412 514 616 718 820 92323 5 节点编号1718192021222324 单元长度0 50 50 50 50 50 50 52 1 X 坐标2424 52525 52626 52729 1 节点编号2526272829303132 单元长度2 12 12 12 12 12 12 12 1 X 坐标31 233 335 437 539 641 743 845 9 节点编号3334353637383940 单元长度2 10 50 50 50 50 50 50 5 X 坐标4848 54949 55050 55151 5 节点编号4142434445464748 单元长度0 52 12 12 12 12 12 12 1 X 坐标5254 156 258 360 462 564 666 7 节点编号4950515253545556 单元长度2 12 12 10 50 50 50 50 5 X 坐标68 870 97373 57474 57575 5 节点编号5758596061626364 单元长度0 50 50 52 12 12 12 12 1 X 坐标7676 57779 181 283 385 487 5 节点编号6566676869707172 单元长度2 12 12 12 12 10 50 50 5 X 坐标89 691 793 895 99898 59999 5 节点编号7374757677787980 单元长度0 50 50 50 50 52 12 12 1 X 坐标100100 5101101 5102104 1106 2108 3 节点编号8182838485868788 单元长度2 12 12 12 12 12 12 10 5 X 坐标110 4112 5114 6116 7118 8120 9123123 5 节点编号8990919293949596 单元长度0 50 50 50 50 50 50 52 1 X 坐标124124 5125125 5126126 5127129 1 节点编号979899100101102103104 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 7 单元长度2 12 12 12 12 12 12 12 1 X 坐标131 2133 3135 4137 5139 6141 7143 8145 9 续表 3 1 节点编号105106107108109 单元长度2 10 50 50 50 5 X 坐标148148 5149149 5150 3 3 毛截面几何特性毛截面几何特性 在进行结构内力分析时 当计算图式为超静定结构时 由于各种原因使结构的荷 载内力按刚度分配 因而必须先计算出各节点截面几何特性 计算方法如下 几何特性 如表 3 2 计算公式为 毛截面面积 Am Ai 3 1 毛截面重心至梁顶的距离 Ys AiYi Am 3 2 式中 Ai 分块面积 Yi 分块面积的重心至梁顶边的距离 表表 3 2 毛截面几何特性毛截面几何特性 截面位置 A 截面积 2 mI 截面惯 4 m X 中性轴至梁底距离 m 跨中0 7930 1580 757 预制 中梁 支点1 040 1910 701 跨中0 8610 1690 789 预制边梁 支点1 110 2050 729 跨中0 9280 1790 817 成桥后中梁 支点1 180 2180 755 跨中0 9280 1790 817 成桥后边梁 支点1 180 2180 755 3 4 恒载内力计算恒载内力计算 主梁内力计算 包括主梁自重 一期恒载 引起的内力和二期恒载 如桥面铺装 栏杆等 引起的内力 3 4 1 预制箱梁一期恒载集度预制箱梁一期恒载集度计算计算 1 g KN 3 3 25 1 i Ag 3 m 式中 单元号i 预制箱梁 i 号单元一期恒载集度 1 g 预制箱梁 i 号单元毛截面面积 截面变化的单元 为该单元两端节 i A i A 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 8 点截面积的平均值 一期恒载集度产生的内力即第一施工阶段的内力 通过计算结果见表 3 3 内 1 g 力图见图 3 2 图 3 3 表表 3 3 一期恒载载力一期恒载载力 截面号剪力 kN 弯矩 mkN 截面号剪力 kN 弯矩 mkN 13 33E 023 34E 11563 08E 021 72E 11 23 19E 021 63E 02572 94E 021 50E 02 33 04E 023 19E 02582 81E 022 94E 02 42 90E 024 67E 02592 68E 024 31E 02 52 76E 026 09E 02602 18E 029 42E 02 62 16E 021 13E 03611 66E 021 35E 03 71 58E 021 52E 03621 14E 021 64E 03 81 00E 021 79E 03635 99E 011 82E 03 94 36E 011 94E 03645 28E 001 89E 03 10 1 21E 011 97E 0365 5 03E 011 84E 03 11 6 67E 011 89E 0366 1 07E 021 68E 03 12 1 20E 021 69E 0367 1 65E 021 39E 03 13 1 73E 021 38E 0368 2 23E 029 86E 02 14 2 25E 029 66E 0269 2 82E 024 56E 02 15 2 75E 024 42E 0270 2 97E 023 11E 02 16 2 88E 023 01E 0271 3 11E 021 59E 02 17 3 01E 021 54E 0272 3 25E 02 2 81E 12 18 3 15E 021 72E 11743 25E 021 17E 11 203 08E 024 63E 11753 11E 021 59E 02 212 94E 021 50E 02762 97E 023 11E 02 222 81E 022 94E 02772 82E 024 56E 02 232 68E 024 31E 02782 23E 029 86E 02 242 18E 029 42E 02791 65E 021 39E 03 251 66E 021 35E 03801 07E 021 68E 03 261 14E 021 64E 03815 03E 011 84E 03 275 99E 011 82E 0382 5 28E 001 89E 03 285 28E 001 89E 0383 5 99E 011 82E 03 29 5 03E 011 84E 0384 1 14E 021 64E 03 30 1 07E 021 68E 0385 1 66E 021 35E 03 31 1 65E 021 39E 0386 2 18E 029 42E 02 32 2 23E 029 86E 0287 2 68E 024 31E 02 33 2 82E 024 56E 0288 2 81E 022 94E 02 34 2 97E 023 11E 0289 2 94E 021 50E 02 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 9 35 3 11E 021 59E 0290 3 08E 022 68E 12 36 3 25E 02 2 81E 12923 15E 021 72E 11 383 25E 02 4 65E 11933 01E 021 54E 02 续表 3 3 393 11E 021 59E 02942 88E 023 01E 02 402 97E 023 11E 02952 75E 024 42E 02 412 82E 024 56E 02962 25E 029 66E 02 422 23E 029 86E 02971 73E 021 38E 03 431 65E 021 39E 03981 20E 021 69E 03 441 07E 021 68E 03996 67E 011 89E 03 455 03E 011 84E 031001 21E 011 97E 03 46 5 28E 001 89E 03101 4 36E 011 94E 03 47 5 99E 011 82E 03102 1 00E 021 79E 03 48 1 14E 021 64E 03103 1 58E 021 52E 03 49 1 66E 021 35E 03104 2 16E 021 13E 03 50 2 18E 029 42E 02105 2 76E 026 09E 02 51 2 68E 024 31E 02106 2 90E 024 67E 02 52 2 81E 022 94E 02107 3 04E 023 19E 02 53 2 94E 021 50E 02108 3 19E 021 63E 02 54 3 08E 021 72E 11109 3 33E 024 27E 12 1970 18901890189018901970 图图 3 2 第一施工阶段弯矩图第一施工阶段弯矩图 单位 kN m 333 315 308 325 325 308 308 325 325 308 315 333 图图 3 3 第一施工阶段剪力图第一施工阶段剪力图 单位 kN 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 10 3 4 2 二期恒载内力二期恒载内力 二期恒载集度主要是桥面铺装和护栏恒载集度之和 本设计桥面铺张采用 10cm 厚 沥青混凝土 容重为 8cm 厚 C40 防水混凝土调平层 容重为 3 24mKN 3 25mKN 铺装层宽度为 11cm 单侧栏杆按每延米 0 301 m 混凝土计 因桥梁横断面布置由四片 3 箱梁组成 按每片箱梁承担全部二期横载的四分之一 则二期恒载集度为 2 q mKN86 1524111 0252301 0 251108 0 4 1 横隔板作用力 P 可按下式 3 4 iiii dAP 式中 横隔板材料比重 kN m 3 横隔板面积 m i A 2 横隔板厚度 m i d 但是把集中力平摊到每个单元上作为均布荷载计入二期恒载 通过计算软件得出 二期恒载的内力及弯矩图 如表 3 4 图 3 4 及图 3 5 表表 3 4 二期恒载内力二期恒载内力 截面号剪力 kN 弯矩 mkN 截面号剪力 kN 弯矩 mkN 1172056212 820 216383 757203 717 315416358194 617 414623859186 522 513730960149 170 610055861113105 763 97316276 2303 827 48276339 6425 9 9 13846643 1470 10 45 778865 33 4438 11 82 265466 70329 12 11944367 107144 13 15515568 143 118 14 192 20969 180 457 15 228 65070 188 549 16 237 76771 197 645 17 246 88772 206 746 18 254 1010 73 左 214 851 19 左 263 1140 73 右 206 851 19 右 229 114074197 750 20221 103075189 654 21212 92176180 561 22203 81877171 474 23194 71878135 152 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 11 24158 3487998 392 5 25121 54 88061 7260 2684 91628125 2352 续表 3 4 2748 330282 11 4366 2811 836583 47 9304 29 24 835184 84 4165 30 61 326185 121 50 7 31 97 893 686 158 343 32 134 15087 194 712 33 171 47188 203 811 34 180 55889 211 915 35 188 65090 220 1020 36 197 747 91 左 229 1140 37 左 214 847 91 右 263 1140 37 右 214 84792254 1140 38206 74293246 881 39197 64294237 760 40188 54695228 644 41179 45496192 203 42143 11597155160 4310614798118448 4469 83329981 9658 4533 344010045 4792 46 3 244711018 87849 47 39 8426102 27 7829 48 76 3304103 64 2733 49 113106104 101559 50 149 170105 137309 51 186 522106 146239 52 195 617107 155163 53 203 716108 16383 9 54 212 8201091720 55 左 221 929 55 右 221 929 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 12 789 1140 368 846 472 928 471 850 368 1140 792 图图 3 4 二期恒载弯矩图二期恒载弯矩图 单位 kN m 172 263 229 206 214 221 221 214 206 229 263 172 图图 3 5 二期恒载剪力图二期恒载剪力图 单位 kN 3 4 3 成桥后箱梁后一期恒载集度成桥后箱梁后一期恒载集度 1 g 预制梁计入每片梁间现浇湿接缝混凝土后的恒载集度即为成桥后箱梁一期恒载集 度 3 5 3 1 25mAg i 式中 的平均值为该单元两端节点面积截面变化时 成桥后毛截面面积 单 度成桥后箱梁一期恒载集 单元号 ii i 1 i g AA i 下面把成桥后一期恒载集度和二期恒载产生的内力列于表 3 5 内力图如图 3 6 图 3 7 表表 3 5 成桥后内力成桥后内力 截面号剪力 kN 弯矩 kN m 截面号剪力 kN 弯矩 kN m 15 20E 020565 39E 02 8 91E 02 24 96E 022 54E 02575 15E 02 6 27E 02 34 73E 024 96E 02584 93E 02 3 75E 02 44 49E 027 27E 02594 71E 02 1 35E 02 54 25E 029 45E 02603 80E 027 59E 02 63 26E 021 73E 03612 89E 021 46E 03 72 28E 022 31E 03621 97E 021 97E 03 81 30E 022 69E 03631 03E 022 29E 03 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 13 93 38E 012 86E 03648 70E 002 41E 03 10 6 16E 012 832E 0365 8 67E 012 32E 03 11 1 56E 022 60E 0366 1 83E 022 04E 03 12 2 49E 022 18E 0367 2 80E 021 55E 03 13 3 42E 021 56E 0368 3 79E 028 61E 02 14 4 33E 027 43E 0269 4 78E 02 3 81E 01 15 5 24E 02 2 62E 0270 5 02E 02 2 83E 02 16 5 45E 02 5 29E 0271 5 25E 02 5 40E 02 17 5 68E 02 8 07E 02725 49E 02 8 08E 02 18 5 92E 02 1 10E 03 73 左 5 73E 02 1 09E 03 19 左 6 15E 02 1 40E 03 73 右 5 64E 02 1 09E 03 19 右 5 72E 02 1 40E 03745 40E 02 8 13E 02 续表 3 5 205 48E 02 1 12E 03755 16E 02 5 49E 02 215 25E 02 8 51E 02764 93E 02 2 97E 02 225 02E 02 5 94E 02774 69E 02 5 62E 01 234 80E 02 3 49E 02783 70E 028 24E 02 243 90E 025 65E 02792 71E 021 50E 03 252 98E 021 29E 03801 74E 021 96E 03 262 06E 021 82E 03817 77E 012 23E 03 271 13E 022 15E 0382 1 77E 012 29E 03 281 82E 012 29E 0383 1 12E 022 16E 03 29 7 72E 012 23E 0384 2 06E 021 82E 03 30 1 74E 021 97E 0385 2 98E 021 29E 03 31 2 71E 021 50E 0386 3 89E 025 71E 02 32 3 69E 028 26E 0287 4 80E 02 3 42E 02 33 4 68E 02 5 32E 0188 5 02E 02 5 87E 02 34 4 92E 02 2 93E 0289 5 24E 02 8 44E 02 35 5 16E 02 5 45E 0290 5 48E 02 1 11E 03 36 5 40E 02 8 09E 02 91 左 5 72E 02 1 40E 03 37 左 5 64E 02 1 09E 03 91 右 6 15E 02 1 40E 03 37 右 5 73E 02 1 09E 03925 91E 02 1 09E 03 385 49E 02 8 05E 02935 68E 02 8 00E 02 395 25E 02 5 36E 02945 45E 02 5 22E 02 405 02E 02 2 79E 02955 23E 02 2 55E 02 414 78E 02 3 45E 01964 33E 027 49E 02 423 79E 028 64E 02973 42E 021 56E 03 432 80E 021 56E 03982 49E 022 18E 03 441 83E 022 04E 03991 56E 022 61E 03 458 65E 012 33E 031006 13E 012 832E 03 46 8 85E 002 41E 03101 3 41E 012 87E 03 47 1 03E 022 29E 03102 1 31E 022 69E 03 48 1 97E 021 97E 03103 2 28E 022 32E 03 49 2 89E 021 46E 03104 3 26E 021 74E 03 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 14 50 3 80E 027 60E 02105 4 25E 029 46E 02 514 71E 02 1 34E 02106 4 49E 027 27E 02 51 4 71E 02 1 34E 02107 4 73E 024 97E 02 52 4 93E 02 3 75E 02108 4 97E 022 54E 02 53 5 15E 02 6 27E 021095 21E 020 545 39E 02 8 91E 02 55 左 5 63E 02 1 17E 03 55 右 5 63E 02 1 17E 03 2832 1400 2290 1090 2410 1170 2410 1090 2290 1400 2832 图图 3 6 结构总弯矩图结构总弯矩图 单位 kN m 520 615 572 564 573 563 563 573 564 572 615 521 图图 3 7 结构总剪力图结构总剪力图 单位 kN 3 5 活载内力计算活载内力计算 活载内力为基本可变荷载 包括汽车 挂车及人群等 在桥梁使用阶段所产生的 结构内力 很明显 不管采用什么施工方法 这是结构已成为最终体系 连续梁桥 因此力学计算图式已十分明确 本设计为箱型截面且肋数较多 所以在计算活载内力 时我充分考虑了结构空间受力的特点 其基本原理就是 计算各主梁的荷载横向分布 系数时 按最不利荷载横向分布系数确定相应的主梁并按平面杆系结构计算绘制该主 梁的纵向内力影响线 在将荷载乘以最不利横向分布系数 沿桥梁纵向将荷载按最不 利位置分别在影响线正 负 效应加载即可求得绝对最大的正负活载内力 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 15 3 5 1 冲击系数和车道折减系数冲击系数和车道折减系数 1 冲击系数 冲击系数 对汽车 20 级 因内影响线长度已超过 45m 则 0 11 2 车道折减系数 车道折减系数 按桥规三车道的车道折减系数为78 0 3 5 2 计算主梁的荷载横向分布系数计算主梁的荷载横向分布系数 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 待为等跨径的等截面简支梁来计算荷载横向分布系数 所谓等刚度是指在跨中施加一 个集中扭矩 则连续梁和等代简支梁的跨中挠度或扭转角彼此相等 本设计为六跨连 续箱梁桥 边跨与中跨之比为 则可将此桥作为六等跨连续梁来分析 1 25 5 24 2 1 l l 计算跨径取为 25m 又因每片梁仅在支点附近很小区域内腹板 底板尺寸有所改变 但 仍可近似按常截面箱梁来考虑 这样带来的误差时很小的 因此本设计可简化为六等 跨常截面连续箱梁桥 由参考文献给出的计算结果知 对等跨常截面连续梁等效简支 梁抗弯惯距换算系数为 边跨中跨跨 而抗扭惯距换算系数为432 1 1 860 1 2 1 21 3 5 2 1 边跨荷载横向分布系数计算边跨荷载横向分布系数计算 1 边跨等代简支梁主梁抗弯 抗扭 惯距计算 边跨等代简支梁主梁抗弯 抗扭 惯距计算 六等跨常截面连续梁的边跨按 等刚度原则变换为常截面简支梁其断面布置不变 每片箱梁的抗弯 抗扭刚度彼此相 等 只是大小发生变化 其值可按下式计算 3 6 II 1 1 3 7 TT II 1 1 式中 边跨的等刚度常截面简支梁的抗弯惯距 1 I 抗弯惯距修正系数 1 连续箱梁一片主梁跨中截面抗弯惯距I 边跨的等刚度等刚度常截面简支梁的抗扭惯距 1 T I 抗扭惯距修正系数 1 连续箱梁一片主梁跨中截面抗扭惯距 T I 抗弯惯距已在毛截面几何计算中给出 现在就只计算抗扭惯距 在连续箱梁跨中截面抗扭惯距时 闭合截面以外的翼板可以忽略不计 这样主梁 截面简化成为一个对称梯形 如图所示 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 16 图图 3 8 主梁抗扭惯距计算简化图主梁抗扭惯距计算简化图 其抗扭惯距按下面式子计算 3 8 2 2 1 1 2 2 21 2 1 t S t S t S hSSIT 式中 5 147 1 S 则由公式 3 6 3 7 3 8 得出 4 4 1 4 212 211 0 256 0 211 0 6 14 15 110 4 113 85 1 mI mI mI cmtcmttcmhcmScmS T T 2 比例参数比例参数 和和计算计算 主梁抗弯刚度与抗扭刚度比例参数和主梁与桥面板 的抗弯刚度比例参数一般按下式计算 3 9 3 1 4 3 1 1 4 3 1 4 2 1 2 1 2 390 3 8 5 4 hl Id Il Id l b I I l b GI EI T 式中 混凝土弹性模量 混凝土剪切弹性模量 取 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 17 主梁抗弯惯距I 主梁抗扭惯距 T I 单位宽度的桥面板抗弯惯距 1 I 主梁的计算跨径l 主梁间桥面板的跨度 1 b 主梁之间桥面板净跨径的一半 1 d 相当于的常厚度桥面板的厚度 1 h 对边跨的等刚度常截面简支梁主梁 mhmdmbmlmIImII TT 15 0 75 0 3 0 25 211 0 256 0 111 4 4 1 1 则由上式 3 9 计算得比例参数 0319 0 1013 0 1 1 3 主梁荷载横线分布影响线 主梁荷载横线分布影响线计算 计算 由参考文献所列刚接板 梁桥荷载横向分 布影响线表中四梁式的表 在和和和之间按内插法 G03 0 06 0 1 0 2 0 得到值 如下表 表表 3 6 边跨的等刚度简支梁主梁荷载横向分布系数影响线边跨的等刚度简支梁主梁荷载横向分布系数影响线 P 1 位置 主梁轴线 梁号 1 号2 号3 号4 号 10 03190 10130 4530 2870 1591 101 20 03190 10130 2870 3190 2360 159 30 03190 10130 1590 2360 3190 287 40 03190 10130 1010 1590 2870 453 由于是对称结构的 根据表 3 6 画出边跨一号和二号梁的荷载横向分布系数影响 线 一号梁的横向分布系数 0 840 08 0 180 240 320 38 0 48 2 1 2 1 i汽汽 m 二号梁的横向分布系数 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 18 0 8050 18 0 260 280 320 30 0 27 2 1 2 1 i汽汽 m 3 5 2 2 中跨荷载横向分布系数计算中跨荷载横向分布系数计算 1 中跨等代简支梁主梁抗弯 抗扭 惯距计算 中跨等代简支梁主梁抗弯 抗扭 惯距计算 计算原理同边跨 得到的结果如下 211 0 211 0 1 1318 0 179 0 860 1 2 22 2 TT II II 2 比例参数 比例参数和和计算计算 0416 0 15 0 75 0 25 333 0 390 1318 0 25 3 211 0 333 0 8 5 3 4 2 2 2 3 主梁荷载横线分布影响线 主梁荷载横线分布影响线计算计算 表表 3 7 中跨的等刚度简支梁主梁荷载横向分布系数影响线中跨的等刚度简支梁主梁荷载横向分布系数影响线 P 1 位置 主梁轴线 梁号 1 号2 号3 号4 号 10 04160 13180 4880 2900 1420 080 20 04160 13180 2900 3340 2340 142 30 04160 13180 1420 2340 3340 290 40 04160 13180 080 1420 2900 488 一号梁的横向分布系数 0 8430 07 0 1420 220 3340 42 0 5 2 1 2 1 i汽汽 m 二号梁的横向分布系数 0 8050 15 0 2340 280 3350 32 0 29 2 1 2 1 i汽汽 m 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 19 4 荷载横向分布系数 荷载横向分布系数计算计算 m 计算分析 显然六跨连续梁的边 中跨荷载横向分布系数不同 且中跨 1 号 2 号 主梁荷载横向分布系数都大于边跨相应梁位的相应数值 为了简化连续梁活载内力计 算 偏安全的全桥统一取用中跨边梁荷载横向分布系数来计算 即取843 0 m 3 5 3 活载内力计算活载内力计算 当一个单位集中荷载 P 1 沿结构移动时 表示结构上某量 如支座反力 某一指 定截面的弯矩 剪力或轴力等 变化规律的曲线 称为 Z 的影响线 影响线制作方法 作影响线时 单位荷载沿主梁移动 由于单元一般较短 因此 可以考虑单位荷载只 在主梁上的结点上按从左到右的顺序移动 这样每次单位荷载加载均为结点荷载 将 每次加载后得到的指定截面内力和结点位移增量记录下来 即可获得所求的内力影响 线数值 再将其用线形表示出来 即影响线图例 根据所得内力影响线值 可做内力影响线图 下面仅给出第一跨主要控制截面内力影响线 2 00E 01 0 00E 00 2 00E 01 4 00E 01 6 00E 01 8 00E 01 1 00E 00 1 20E 00 020406080100120140160 图图 3 9 一号墩支点剪力影响线一号墩支点剪力影响线 1 0 1 2 3 4 5 020406080100120140160 图图 3 10 L L 4 截面弯矩影响线截面弯矩影响线 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 20 4 00E 01 2 00E 01 0 00E 00 2 00E 01 4 00E 01 6 00E 01 8 00E 01 1 00E 00 020406080100120140160 图图 3 11 L L 4 截面剪力影响线截面剪力影响线 2 1 0 1 2 3 4 5 6 020406080100120140160 图图 3 12 L L 2 截面弯矩影响线截面弯矩影响线 8 00E 01 6 00E 01 4 00E 01 2 00E 01 0 00E 00 2 00E 01 4 00E 01 6 00E 01 020406080100120140160 图图 3 13 L L 2 截面剪力影响线截面剪力影响线 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 21 3 2 5 2 1 5 1 0 5 0 0 5 1 020406080100120140160 图图 3 14 2 号墩支点弯矩影响线号墩支点弯矩影响线 8 00E 01 6 00E 01 4 00E 01 2 00E 01 0 00E 00 2 00E 01 4 00E 01 6 00E 01 020406080100120140160 图图 3 15 2 号墩支点剪力影响线号墩支点剪力影响线 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 影响线上布置最不利布载 可求得主梁最大活载内 具体计算时采用桥梁博士软件得 出的结果见表 3 8 表表 3 83 8 汽车荷载内力汽车荷载内力 截面号MaxM kN m MinM kN m MaxQ kN MinQ kN m 10 00E 000 00E 003 48E 02 3 51E 01 21 74E 02 1 76E 013 35E 02 3 80E 01 33 35E 02 3 51E 013 25E 02 4 11E 01 44 85E 02 5 27E 013 15E 02 4 42E 01 56 25E 02 7 02E 013 04E 02 4 71E 01 61 09E 03 1 43E 022 62E 02 5 60E 01 71 39E 03 2 16E 022 17E 02 8 13E 01 81 54E 03 2 89E 021 78E 02 1 04E 02 91 57E 03 3 47E 021 41E 02 1 37E 02 101 50E 03 4 05E 021 07E 02 1 89E 02 111 43E 03 4 66E 027 65E 01 2 31E 02 121 22E 03 5 21E 024 81E 01 2 70E 02 138 88E 02 5 84E 022 39E 01 3 16E 02 144 66E 02 6 90E 022 00E 01 3 49E 02 151 91E 02 9 24E 029 53E 00 3 77E 02 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计 论文 22 161 95E 02 9 87E 029 56E 00 3 87E 02 172 02E 02 1 06E 039 59E 00 3 97E 02 182 07E 02 1 21E 039 59E 00 4 07E 02 192 13E 02 1 36E 039 62E 004 17E 02 192 13E 02 1 36E 033 93E 02 4 75E 01 201 96E 02 1 28E 033 82E 02 4 74E 01 211 72E 02 1 20E 033 73E 02 4 72E 01 221 53E 02 1 13E 033 64E 02 4 71E 01 232 53E 02 1 06E 033 54E 02 4 69E 01 245 16E 02 8 50E 023 15E 02 6 15E 01 259 02E 02 7 18E 022 74E 02 7 10E 01 261 10E 03 6 44E 022 33E 02 7 91E 01 271 23E 03 5 76E 021 93E 02 1 13E 02 281 22E 03 5 08E 021 45E 02 1 50E 02 续表 3 8 291 22E 03 5 17E 021 10E 02 1 89E 02 301 10E 03 5 61E 028 70E 01 2 28E 02 318 52E 02 6 05E 028 16E 01 2 84E 02 325 21E 02 7 09E 026 99E 01 3 20E 02 333 73E 02 9 35E 025 79E 01 3 52E 02 343 48E 02 9 97E 025 67E 01 3 64E 02 353 32E 02 1 07E 035 68E 01 3 74E 02 363 57E 02 1 14E 035 70E 01 3 85E 02 373 86E 02 1 23E 035 72E 013 96E 02 373 86E 02 1 23E 033 93E 02 4 74E 01 383 69E 02 1 15E 033 82E 02 4 74E 01 393 57E 02 1 08E 033 74E 02 4 74E 01 403 86E 02 1 01E 033 65E 02 4 86E 01 414 13E 02 9 43E 023 55E 02 5 23E 01 425 41E 02 7 11