62+112+62连续梁桥.doc

西 南 交 通 大 学 本科毕业设计 62 112 62m 公路预应力混凝土 连续梁桥上部结构设计 年 级 学 号 姓 名 专 业 指导老师 年月 西南交通大学本科毕业设计 第 I 页 院 系 土木工程系 专 业 年 级 姓 名 题 目 62 112 62m 公路预应力混凝土连续梁桥上部结构设计 指导教师 评 语 指导教师 签章 评 阅 人 评 语 评 阅 人 签章 成 绩 答辩委员会主任 签章 年 月 日 西南交通大学本科毕业设计 第 II 页 毕业设计任务书 班 级 学生姓名 学 号 发题日期 完成日期 日 题 目 62 112 62m 公路预应力混凝土连续梁桥上部结构设计 1 本设计的目的 意义 通过本次的毕业设计 使学生们了解 熟悉并掌握公路型预应力混凝土连续梁 桥的设计大体过程 并把握预应力混凝土连续梁桥的设计基本要点 包括 桥型的 选择 桥跨尺寸的比选 结构尺寸的拟定以及计算分析结构的受力 施工方法的选 定等 经过本次设计 学生应对预应力混凝土连续梁桥的设计有较全面的了解 对其施工 方法有较好地掌握 并且能进行同类型桥梁的设计 2 学生应完成的任务 完成 62 112 62m 公路预应力混凝土连续梁桥上部结构设计 具体任务如下 1 桥式方案的比选以及拟定桥梁细部结构尺寸 2 运用相关软件对桥梁结构进行内力分析计算 3 预应力钢束估算 4 主要截面验算 5 编制计算说明书 6 绘制主要设计图纸 西南交通大学本科毕业设计 第 III 页 3 设计各部分内容及时间分配 共 16 周 第一部分 桥式方案的比选以及拟定桥梁细部结构尺寸 2 周 第二部分 运用 Midas 软件对桥梁结构进行内力分析计算 5 周 第三部分 预应力钢束估算 2 周 第四部分 主要截面验算 2 周 第五部分 编制计算说明书 2 周 第六部分 绘制主要设计图纸 2 周 评阅及答辩 1 周 注 指导教师 审 批 人 西南交通大学本科毕业设计 第 IV 页 摘 要 本设计是公路预应力混凝土连续梁桥的上部结构设计 桥梁类型为高速公路桥 单幅单向三车道行车 桥跨设计为 62 112 62m 选用变截面连续箱梁结构 桥面 宽 16m 单箱单室截面类型 施工方法选用平衡悬臂挂篮施工 预应力混凝土连续梁桥凭借着其变形较小 梁体结构的受力性能好 行车平稳舒 适 养护工程量小 造型简洁美观 抗震能力强等等的优点而成为中小桥型的主要 选择 7 随着顶推法以及平衡悬臂挂篮施工等先进施工技术的出现 使预应力混凝 土连续梁桥无论是跨越江河湖滨 还是山区高架都倍受青睐 对于本设计桥跨为 62 112 62m 选择变截面梁 因为大跨径桥梁在外荷载和自重 作用下 支座中心截面的负弯矩数值上远远大于跨中截面的正弯矩 因而 选用变 截面形式梁基本可以满足梁体的内力和刚度之间的分配规律 基本尺寸拟定完成之后运用 Midas 软件建模 施加相应荷载并对结构进行了内力 分析 然后对预应力钢束进行估算并布置预应力筋 进行结构的预应力损失及次内力 的计算 再验算主要梁截面的承载能力与应力 变形情况 最后进行主要工程量的 估算 完成计算之后 绘制结构的主要图纸 包括 桥梁结构构造图 预应力钢束 布置图 施工程序图等等 进行外文文献翻译 最后编制计算说明书及文档整理 关键词 预应力混凝土连续梁桥 上部结构 箱梁 西南交通大学本科毕业设计 第 V 页 Abstract This design is for superstructure of Pre stressed concrete continuous Girder Bridge used in the highway The road of the bridge serves as single direction three lanes and the spans of the bridge are 62 112 62 meters It has a box section of single case with single room and 16 meters wide with variable cross section continual box beam The girder applies cantilever hung basket bearing and symmetric equilibrium construction Pre stressed concrete continuous Girder Bridge become the main choice of the Small and medium sized bridge because of having the small deformation subjecting to the dint function with the good structure and going smoothly comfort protected the amount of engineering small and the simple and elegant sculpt having the powerfully ability of earthquake proof and so on With the progressive construction technique becoming available like Incremental Launching Method and cantilever hung basket bearing and symmetric equilibrium construction make the Pre stressed concrete continuous Girder Bridge times popular no matter whether it is to cross river or to be the Viaducts in Mountainous Regions To this design the spans of the bridge are 62 112 62 meters choose variable cross section continual box beam because of that under the load effect and self respect function long span bridge structure s negative moment of bearing center far outweigh the positive bending moment of mid span Then choosing variable cross section continual box beam meeting basic needs of beam s allocation pattern between internal force and rigidity After finished formulating size model by Midas and loading application making analysis of internal force When the amount of pre stressing tendon is estimated and the arrangement of prestressed steel is done processing the count of prestressing loss and secondary stress after that bearing capacity and stress checking calculation are done At last the major amount of the project is estimated After all count done drawing structural drawings about structural map of bridge general arrangement drawing of pre stressing tendon and the process chart Last but not list translating foreign language document drawing up calculation description and file sorting out are finished 西南交通大学本科毕业设计 第 VI 页 KeywordKeyword Pre stressed concrete continuous Girder Bridge Superstructure Box Girder 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 预应力混凝土连续梁桥概述 1 1 2 设计主要材料参数 1 第 2 章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 3 2 1 主要尺寸拟定 3 2 2 梁体分段与施工阶段的划分 7 2 2 1 分段原则 7 2 2 2 具体分段 7 2 2 3 施工方法 8 第 3 章 荷载内力计算 9 3 1 恒载内力计算 9 3 1 1 计算方法 9 3 1 2 恒载内力计算结果 10 3 2 活载内力计算 15 3 2 1 移动荷载 15 3 2 2 冲击系数的计算 16 3 2 3 活载内力计算结果 17 3 3 温度及支座沉降次内力计算 21 3 4 内力组合 25 第 4 章 预应力钢束的估算与布置 29 4 1 预应力筋的估算 29 4 1 1 计算原理 29 4 1 2 钢束估算 31 4 2 钢束布置 34 第 5 章 预应力损失及有效预应力计算 35 5 1 换算截面特性值 35 5 2 预应力损失的计算 36 5 2 1 摩阻损失 36 5 2 2 锚具变形损失 37 5 2 3 混凝土的弹性压缩损失 38 5 2 4 钢筋松弛引起的预应力损失终极值 38 西南交通大学本科毕业设计 第 VII 页 5 2 5 混凝土收缩 徐变引起的预应力损失 39 第 6 章 预加力及徐变次内力计算 42 6 1 预加力次内力计算 42 6 2 徐变次内力计算 43 第 7 章 主梁截面验算 45 7 1 内力组合 45 7 1 1 荷载和荷载效应 45 7 1 2 内力组合 45 7 2 承载能力极限状态强度验算 54 7 2 1 基本理论 54 7 2 2 计算公式 55 7 2 3 截面验算 56 7 3 应力 变形及其他验算 58 7 3 1 施工阶段应力验算 58 7 3 2 使用阶段应力验算 62 7 3 3 变形验算及预拱度设置 68 第 8 章 主要工程数量的计算 70 8 1 混凝土总用量计算 70 8 1 1 梁体混凝土 C50 用量计算 70 8 1 2 桥面铺装层混凝土用量计算 71 8 2 钢绞线及锚具总用量计算 71 8 2 1 钢绞线用量 71 8 2 2 锚具用量 74 8 2 3 波纹管用量 74 结 论 75 致 谢 76 参考文献 77 西南交通大学本科毕业设计 第 1 页 第 1 章 绪论 1 1 预应力混凝土连续梁桥概述 预应力混凝土连续梁桥凭借着其变形较小 梁体结构的受力性能好 行车平稳舒 适 养护工程量小 造型简洁美观 抗震能力强等等的优点而成为中小桥型的主要 选择 随着顶推法以及平衡悬臂挂篮施工等先进的施工技术的出现 使预应力混凝 土连续梁桥无论是跨越江河湖滨 还是山区高架都倍受青睐 对于普通钢筋混凝土结构 本身存在着不少难以避免的缺点 如 结构在早期 会出现明显裂缝 使其高强材料无法得到有效地应用 如此便会加大结构的自重 导致其跨越能力大幅下降 并且降低材料的利用率 为解决这类工程实际问题 预 应力混凝土结构类型开始出现 预应力混凝土结构即在结构承担各种荷载之前 事 先对混凝土结构本身施加一定的压力 如此就可以消除或部分消除外荷载的作用下 结构所产生的拉应力 从而提高混凝土的承载能力以及材料利用率 预应力混凝土桥梁其实是在二战左右才开始发展的 由于当时许多西方国家在 战后大量的桥梁等基础设施急需修复 然而在战后缺乏钢材的情况下 为节约钢材 各个国家开始以新兴的预应力结构来作为部分钢结构的替代品 6 实际工程中 对 于跨径小于 400 米的桥梁结构 预应力混凝土桥梁一般为主要选择 在桥跨结构中 预应力理论的愈加成熟 创新以及实践的不断发展创造 预应 力混凝土桥梁的应用必将愈发广泛与先进 1 2 设计主要材料参数 混凝土容重 1 25 0kN m3 弹性模量 C40 Ec 3 25 104MPa C50 Ec 3 45 104MPa 线膨胀系数 1 0 10 5 混凝土抗压标准强度 C40 fck 26 8 MPa C50 fck 32 4 MPa 混凝土抗拉标准强度 C40 ftk 2 40 MPa C50 ftk 2 65 MPa 钢绞线 采用高强度低松弛钢绞线 用七股 5 直径的钢丝烧制而成的钢绞线 即 S15 24 西南交通大学本科毕业设计 第 2 页 单根 S15 24 公称断面面积 A 140 00 抗拉强度标准值为 fpk 1860MPa 抗压 抗拉强度设计值 f pd 390MPa fpd 1260MPa 弹性模量 Ep 1 95 105MPa 粗钢筋 采用精扎螺纹钢 直径 25 预应力筋管道 连续梁纵向采用金属波纹管成孔 锚具 采用 YM15 9 YM15 12 YM15 14 YM15 19 锚具 对应的波纹管直径 外径 分别为 87 92 97 107 西南交通大学本科毕业设计 第 3 页 第 2 章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 2 1 主要尺寸拟定 1 跨径组合拟定 桥梁跨度的选择与布置应根据公路功能 等级 通行能力以及抗洪减灾等的要 求 再依据水利部门等推荐的桥址处桥梁主跨径的范围 及主河槽对于桥孔布置的 要求 结合桥位处的地质 水文 通航 河道断面 环境要求等综合考虑 拟定出 适宜该桥位的跨径组合 桥位应选择在河床地质条件良好以及河道顺直稳定的河段 本设计的桥梁总长为 236m 在桥梁跨径的布置上为减小边跨跨中的正弯矩值 应选择非等跨布置 且边主跨的比值一般为 0 5 0 8 这样也较适于对称平衡悬臂施 工 因此本设计跨径方案拟定为 62 112 62m 的三跨对称连续梁 考虑到伸缩缝的设置 在桥两端各设 5 的伸缩缝 即实际桥跨长度为 235 9m 主跨计算跨径为 112m 边跨计算跨径均为 61 4m 其中 55 为梁端至边支座中心线 之间的距离 图 2 1 桥梁计算图示 单位 2 截面高度 预应力混凝土连续梁桥主要有等截面和变截面两种截面形式 等截面连续梁一 般适应于跨径为 40 60m 且边跨与中跨之比不小于 0 6 对于本设计桥跨为 62 112 62m 选择变截面梁 因为大跨径桥梁在外荷载和自重作用下 支座中心截面 的负弯矩数值上远远大于跨中截面的正弯矩 因而 选用变截面形式梁基本可以满 足梁体的内力和刚度之间的分配规律 同时 大跨连续梁桥一般宜采用平衡悬臂法 施工 因而变截面梁又和施工的内力状态相符合 对于截面变化规律 因为二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩内力变化基本 相似 所以本设计梁截面变化线型选用二次抛物线的变化形式 另外 变截面梁的 西南交通大学本科毕业设计 第 4 页 桥跨跨中截面高度和最大跨径的比值宜选用在 1 30 1 50 范围内 对于支点梁截面高 度可在 1 15 1 20 范围内选择 因此主梁梁高为 H跨中 2 5m 对于公路桥 H支点 H跨中 2 0 3 0 则 H支点 5 5m 箱梁底缘曲线方程 二次抛物线 a 主跨 BC 孔 已知梁高 H中 2 5m H支 5 5m 梁底曲线方程为 式中 梁底曲线矢高 本桥为 H支 H中 300 梁底曲线跨径 本桥为 11200 2 100 11000 其中 2 100 为 支座处梁底水平段 图 2 2 梁底曲线局部坐标系 单位 b 边跨 AB 及 CD 孔 边跨 AB CD 梁底曲线以支座 B C 与主跨 BC 梁底曲线对称 其余为直线 段 即以梁截面高为 2 5m 过渡到边跨支座 A D 图 2 3 桥梁总体布置图 单位 西南交通大学本科毕业设计 第 5 页 3 截面型式拟定 对于预应力混凝土连续梁桥的梁截面形式主要包括肋梁式 板式和箱形截面 其中 肋梁式和板式截面构造简单 施工方便 对于箱形截面 其构造灵活 适用 于悬臂施工 逐孔施工和支架现浇等多种施工方式 同时 其具有较好的抗扭和抗 弯性能 因此 箱形截面是预应力混凝土连续梁桥截面形式的主要选择 本设计采 用箱形截面连续梁 箱形截面主要有单箱多室 单箱单室以及双箱单室等形式 5 其中 单箱单室 截面节省材料用量 施工方便 受力明确 且多选用在桥面宽不足 18m 的桥梁 本 设计桥宽为 16 0m 因此选用单箱单室箱形截面梁较为合理 说明 本设计为高速公路设计时速为 120km h 的单向三车道 2 0 5m 防撞栏杆 0 75m 左路缘带 3 3 75m 3m 应急车道 16m 4 截面细部尺寸拟定 1 底板 在底板厚度设计时应考虑受压的要求 其厚度值应随箱梁负弯矩的加大而逐渐 沿桥加厚 另外 底板不仅在使用阶段应满足受压要求 同时 在破坏阶段还应满 足使中和轴保持在底板之内的要求 且有适当的富余 桥跨根部底板的厚度与其根 部梁高的比值一般为 1 10 1 12 为满足梁内配置普通钢筋和预应力钢筋的构造要求 以及跨中正负弯矩的变化 变截面连续箱梁在桥跨跨中区域的底板厚度宜采用 0 25 0 30m 本设计取根部底板厚度为 50 跨中底板厚度为 26 本设计中箱梁底板厚度变化规律为 由支点 B C 边缘处底板厚度 80 逐渐线性 变薄至距离支点 B C 300 的 50 再在距支点 B C 1200cm 处以二次抛物线 线性规律逐渐变薄至距离支点 B C 2250 处的 26 跨中其余部分底板厚度均按 26 设置 对于边跨 中间支座附近底板厚度情况对称于中孔设置 距边支撑 A D 240 处至 A D 支撑边缘处底板厚度由 26 线性加厚至 50 2 顶板 顶板厚度的确定需满足桥面横向弯矩的要求 以及布置纵向预应力钢筋 普通 钢筋及承受轮载的要求 当设有横向预应力筋时 箱梁顶板厚度一般加厚至 280 西南交通大学本科毕业设计 第 6 页 350 本设计取 30 顶板翼缘长度是调节顶板内弯矩的重要因素 一般翼缘长 度与顶板长比值在 1 2 5 1 3 0 时横向受力状态较好 因此 本设计悬臂板长取 355 顶板长 890 根据经验资料 当桥面设置防撞栏杆时 箱梁顶板翼缘端部的厚度一般为 15 20 且当悬臂板长超过 3m 时 宜布置横向预应力筋 因此 本设计取翼缘端 部厚度为 20 翼缘根部厚度为 60 3 腹板 箱梁的腹板主要用于承受截面主拉应力和截面剪力 而连续梁支座附近截面所 承受的剪力较大 因此腹板应适当加厚 各孔跨跨中区段所承受的剪力较小 腹板 可适当变薄以减小跨中恒载正弯矩 节省材料 腹板内布置预应力钢束时要求最小 厚度为 250 300 本设计取 400 支点处截面的腹板最大厚度约为 30 60 本 设计考虑到安全系数取 65 腹板厚度沿桥跨变化规律为 由支点 B C 边缘处腹板厚度 90 逐渐线性变薄至 距离支点 B C 300 的 65 再在距支点 B C 1200cm 处以线性规律逐渐变薄 至距离支点 B C 2250 处的 40 跨中其余部分腹板厚度均按 40 设置 对于 边跨 中间支座附近腹板厚度情况对称于中孔设置 距边支撑 A D 240 处至 A D 支撑边缘处腹板厚度由 40 线性加厚至 70 为减小底板横向跨度 节约上下部结构的材料用量 本设计采用斜置腹板 同 时 斜置腹板可以减少迎阳面 也有利于减小温度应力 腹板倾斜水平距离为 0 2m 4 横隔板 设置横隔板的主要目的是为了限制其畸变应力 增加梁截面的横向刚度 同时 在支撑处横隔板还起着承受和分担较大支撑反力的作用 考虑到截面局部承压的需 要 在桥跨梁端各设厚 80 的横隔板 中墩截面处各设一道厚 120 横隔板 同时 在横隔板上设置了 人洞 以方便检修 5 梗腋 梗腋不仅增大了截面的抗弯刚度和抗扭刚度 还减小了畸变应力和扭转剪应力 同时 梗腋的设置使力线较为平缓的过渡 减小了次应力 本设计在箱梁的内部四 西南交通大学本科毕业设计 第 7 页 角均进行加腋设置 翼缘则采用二次加腋 图 2 4 主跨梁截面尺寸图示 单位 2 2 梁体分段与施工阶段的划分 2 2 1 分段原则 节段的长度划分同梁体节段混凝土自重 挂篮自重和平衡配重以及由施工荷载 产生的内力密切相关 每个悬臂浇筑的节段长度一般为 3 5m 边跨支架现浇段长度 一般为 2 3 个悬臂浇筑的节段长 而中跨合拢段长一般为 2 3m 5 因墩顶 0 号块圬 工体积大 重量大 常采用托架浇筑施工 其梁长宜采用拼装和支撑挂篮的起步长 度 一般为 6 10m 或更长 2 2 2 具体分段 全桥长 235 9m 共 68 个单元 其中 0 号块长 6m 其它梁段分别长 4 5m 和 5m 跨中合拢段长 3m 边跨等高梁段单元和 0 号块及与之相邻的 1 号块采用满堂支架现 浇施工 西南交通大学本科毕业设计 第 8 页 2 2 3 施工方法 由于预应力混凝土连续梁桥在施工的过程中一般会出现结构的体系转换 因此 在结构设计中必须考虑施工阶段的应力与变形 施工各阶段的内力随不同的施工方 法而不同 且结构的控制内力也会出现在施工阶段中 因此 就连续梁桥 其设计 和施工是不能分开的 结构的设计必须考虑到施工方法 内力及其变形 同时 施 工方法的选择也要满足设计的要求 进而形成设计和施工互相配合又相互制约的关 系 本设计所采取的平衡悬臂挂篮浇筑的施工方法无需临时设备和施工支架 对桥 下通车 通航不产生影响 施工时并不受河道水位以及季节的影响 并能应用于大 跨径桥梁的施工 平衡悬臂挂篮浇筑是目前预应力混凝土连续梁桥施工方法的主要 选择 平衡悬臂施工程序 第一步 首先 B C 墩开始同时进行悬臂施工 第二步 边跨进行合拢后 B C 墩临时固结 1 释放 各自形成单悬臂梁 第三步 BC 主跨进行中合拢 释放 C 墩临时固结 2 完成 3 跨一联的连续梁施 工 西南交通大学本科毕业设计 第 9 页 第 3 章 荷载内力计算 3 1 恒载内力计算 3 1 1 计算方法 恒载内力采用 Midas 软件计算 由于施工方法对内力的影响 因此在计算过程 中必须严格考虑施工阶段的划分 1 计算阶段划分 1 由中支墩挂篮悬臂施工至最大悬臂 2 安装边支座及边跨满堂支架 现浇边跨等高梁段 3 边跨合拢 4 拆除吊篮 边跨支架 边墩临时固结及中墩临时固结 1 5 中跨合拢 6 拆除吊篮和中墩临时固结 2 7 桥面铺装 8 运营阶段 2 桥跨分块简图 图 3 1 桥梁节段划分图示 3 二期荷载 1 桥面铺装及横断面 主梁顶面横坡 2 的单向坡 桥面铺装层采用 10 等厚度的沥青混凝土 西南交通大学本科毕业设计 第 10 页 图 3 2 桥面构造图示 单位 2 二期恒载计算 铺装层 沥青混凝土容重 23 5 kN m3 G铺 23 5kN m3 0 1m 16 0 5 2 35 25kN m 防撞栏杆 栏杆荷载集度为 4kN m 两侧 即 G栏 4 kN m 二期恒载 G 35 25 kN m 4 kN m 39 25 kN mG铺G栏 即计算按 q 40 kN m 计 3 1 2 恒载内力计算结果 1 截面特性计算结果见表 3 1 表 3 1 毛截面特性值 截面 面积 A 惯矩 Ix m4 中轴至梁 顶 Yo m 中轴至梁 底 Y1 m 理论厚度 Ho m 114 11 11 84 1 19 1 47 0 64 223 61 13 81 1 28 1 38 1 25 323 61 13 81 1 28 1 38 1 25 423 61 13 81 1 28 1 38 1 25 59 72 8 74 1 06 1 60 0 43 69 72 8 74 1 06 1 60 0 43 79 72 8 74 1 06 1 60 0 43 89 72 8 77 1 06 1 61 0 43 99 77 9 21 1 08 1 64 0 43 109 86 10 21 1 12 1 71 0 43 西南交通大学本科毕业设计 第 11 页 截面 面积 A 惯矩 Ix m4 中轴至梁 顶 Yo m 中轴至梁 底 Y1 m 理论厚度 Ho m 119 98 11 65 1 17 1 81 0 43 1210 14 13 71 1 24 1 94 0 43 1310 33 16 54 1 34 2 09 0 43 1411 36 21 47 1 51 2 18 0 51 1512 79 28 66 1 74 2 24 0 56 1614 58 38 77 2 01 2 31 0 60 1715 00 46 06 2 16 2 47 0 60 1815 44 54 90 2 32 2 65 0 60 1915 90 65 39 2 49 2 85 0 60 2049 71 134 63 2 73 2 93 2 28 2149 71 134 63 2 73 2 93 2 28 2 一期恒载计算结果见表 3 2 表 3 2 一期恒载计算表格 单 元 截 面 轴向 kN 剪力 z kN 扭矩 kN m 弯矩 y kN m 上缘应力 Mpa 下缘应力 Mpa 100000 000 00 1 20 56 110 4 210 000 00 20 56 11 0 81 4 210 000 00 2 30 306 4 0 81 76 710 01 0 01 301487 77 8 34 76 710 01 0 01 3 401237 47 8 34468 34 0 040 05 4 82 021234 75 25 02468 38 0 050 05 4 5 40 81607 79 25 022276 18 0 290 43 5 0 62609 16 28 872276 13 0 280 43 5 6 0 62 29 46 28 873000 27 0 380 60 60 01 29 46 28 743000 27 0 380 60 6 70 01 411 93 28 742669 23 0 340 54 7 0 35 411 93 28 682669 23 0 340 54 7 8 0 7 794 48 28 681764 45 0 230 38 8 3 38 794 47 28 741764 45 0 220 36 8 9 8 11 1941 27 28 74 4389 060 52 0 80 9 17 54 1941 2 29 02 4389 060 52 0 80 9 10 27 89 3092 22 29 02 15710 671 76 2 73 10 42 01 3092 06 29 67 15710 671 75 2 73 10 11 56 12 4122 94 29 67 30137 773 09 4 86 11 75 33 4122 63 30 26 30137 773 08 4 86 11 12 94 42 5169 28 30 26 48719 144 51 7 16 12 119 3 5168 77 32 03 48719 144 49 7 16 12 13 143 67 6230 7 32 03 71517 245 87 9 43 西南交通大学本科毕业设计 第 12 页 单 元 截 面 轴向 kN 剪力 z kN 扭矩 kN m 弯矩 y kN m 上缘应力 Mpa 下缘应力 Mpa 13 374 43 6221 14 09 71517 245 84 9 45 13 14 433 34 7213 494 09 95036 946 70 9 57 14 480 96 7210 47 15 15 95036 946 68 9 57 14 15 552 81 8322 73 15 15 122241 537 41 9 51 15 595 88 8319 76 34 04 122241 537 39 9 51 15 16 683 08 9569 91 34 04 153584 478 01 9 39 16 483 47 9582 07 83 15 153584 458 00 9 37 16 17 539 29 10733 67 83 15 184088 278 65 10 10 17 591 26 10730 93 86 65 184088 278 62 10 10 17 18 653 91 11914 71 86 65 218098 959 21 10 80 18 700 25 11912 08 88 03 218098 959 19 10 80 18 19 770 19 13130 21 88 03 255717 69 72 11 40 19 1345 1 13083 82 225 01 255717 529 66 11 40 19 20 1469 9 14264 15 225 01 288629 428 17 8 93 20 0 16 14339 6866 13 288629 55 81 6 33 20 21 0 16 15124 6366 13 297468 85 98 6 53 21 0 1514667 1 93 05 297468 85 98 6 53 21 22 0 1513882 16 93 05 288904 025 81 6 34 22 1423 113809 02197 68 288903 968 18 8 93 22 23 1298 212628 7197 68 257090 129 71 11 50 23 743 3812673 4759 53 257090 199 77 11 40 23 24 673 4311455 3459 53 220844 119 29 10 90 24 628 7711457 8858 13 220844 119 31 10 90 24 25 566 1210274 158 13 188206 018 80 10 30 25 520 2910276 5255 73 188206 018 82 10 30 25 26 464 59125 2855 73 159074 418 26 9 69 26 654 29113 645 19 159074 428 27 9 71 26 27 567 097864 715 19 129329 687 78 10 10 27 526 47867 53 14 63 129329 687 80 10 10 27 28 454 676757 32 14 63 103717 547 24 10 50 28 416 236759 79 34 08 103717 547 26 10 50 28 29 357 535771 08 34 08 81780 746 62 10 90 29 138 855780 486 81 81780 756 66 10 90 29 30 114 644725 576 81 60770 375 52 9 01 30 85 494726 193 56 60770 375 55 9 01 30 31 66 553687 973 56 43944 884 38 7 04 31 50 183688 232 27 43944 884 39 7 04 31 32 36 142662 962 27 31245 563 33 5 25 32 23 642663 11 34 31245 563 34 5 25 32 33 13 351519 461 34 21838 462 42 3 70 3333 6 311519 510 72 21838 462 43 3 70 西南交通大学本科毕业设计 第 13 页 单 元 截 面 轴向 kN 剪力 z kN 扭矩 kN m 弯矩 y kN m 上缘应力 Mpa 下缘应力 Mpa 34 1 61380 090 72 17566 281 96 2 89 34 0 33380 10 48 17566 281 96 2 84 34 350 0200 48 17281 231 93 2 79 图 3 3 一期恒载弯矩分布图示 单位 kN m 3 一期 二期恒载计算结果见表 3 3 表 3 3 一期 二期恒载计算表格 单 元 截 面 轴向 kN 剪力 z kN 扭矩 kN m 弯矩 y kN m 上缘应力 Mpa 下缘应力 Mpa 100000 00 0 00 1 20 61 990 4 650 00 0 00 20 61 99 0 89 4 650 00 0 00 2 30 327 99 0 89 82 650 01 0 01 301898 56 1 65 82 650 01 0 01 3 401632 56 1 65623 58 0 06 0 06 4 108 281628 97 23 69623 62 0 07 0 07 4 5 61 92923 67 23 693143 11 0 39 0 58 5 1 19925 75 28 943143 07 0 39 0 59 5 6 1 19189 01 28 944536 02 0 56 0 87 60189 01 28 744536 02 0 56 0 87 6 70 252 33 28 744488 53 0 56 0 87 7 0 21 252 33 28 634488 53 0 56 0 87 7 8 0 61 693 76 28 633778 98 0 47 0 74 8 2 96 693 76 28 673778 98 0 46 0 72 8 9 8 42 2017 17 28 67 2318 710 28 0 43 9 18 23 2017 11 28 91 2318 710 28 0 43 9 10 30 17 3344 74 28 91 14379 321 61 2 50 1010 45 44 3344 57 29 55 14379 321 60 2 50 西南交通大学本科毕业设计 第 14 页 单 元 截 面 轴向 kN 剪力 z kN 扭矩 kN m 弯矩 y kN m 上缘应力 Mpa 下缘应力 Mpa 11 61 7 4532 44 29 55 30130 553 08 4 85 11 82 81 4532 1 30 13 30130 553 07 4 85 11 12 104 77 5735 72 30 13 50664 064 67 7 41 12 132 38 5735 15 32 50664 064 65 7 41 12 13 160 34 6954 04 32 76042 296 22 9 97 13 417 91 6943 336 42 76042 296 18 10 00 13 14 484 96 8072 866 42 102334 777 18 10 30 14 538 26 8069 48 14 33 102334 777 16 10 20 14 15 618 98 9318 84 14 33 132793 018 01 10 30 15 667 2 9315 52 34 87 1327937 99 10 30 15 16 763 95 10702 73 34 87 167870 468 71 10 20 16 540 69 10716 33 88 57 167870 448 70 10 20 16 17 602 2 11985 55 88 57 2019589 44 11 00 17 660 2 11982 5 92 42 2019589 41 11 00 17 18 729 07 13283 88 92 42 239905 710 10 11 80 18 780 71 13280 94 93 95 239905 710 10 11 80 18 19 857 4 14616 64 93 95 281814 6710 70 12 50 19 1497 4 14565 244 88 281814 5710 60 12 50 19 20 1632 14 15838 97 244 88 318413 048 97 9 82 20 0 17 15922 8476 56 318413 136 39 6 97 20 21 0 17 16731 3376 56 328209 386 59 7 19 21 0 1716433 43 104 85 328209 386 59 7 19 21 22 0 1715624 93 104 85 318591 886 39 6 98 22 1601 6415542 63216 75 318591 818 98 9 82 22 23 1466 914268 66216 75 282708 3210 60 12 60 23 839 9414319 2464 87 282708 3910 70 12 50 23 24 763 2412983 5564 87 241693 1510 10 11 90 24 712 6912986 4263 32 241693 1510 10 11 90 24 25 643 8211685 0463 32 204639 169 52 11 20 25 591 7911687 7960 67 204639 169 54 11 20 25 26 530 310418 9260 67 171444 978 86 10 40 26 746 9910405 626 14 171444 988 87 10 40 26 27 650 329019 636 14 137407 078 23 10 60 27 603 739022 87 14 96 137407 078 25 10 60 27 28 523 157775 54 14 96 107982 657 51 10 80 28 478 967778 39 35 26 107982 657 53 10 80 28 29 412 136652 52 35 26 82714 466 68 11 00 29 160 066663 366 07 82714 476 72 11 00 29 30 132 255451 486 07 58485 595 31 8 68 30 98 625452 192 86 58485 595 33 8 68 30 31 76 8242572 86 39069 63 89 6 31 西南交通大学本科毕业设计 第 15 页 单 元 截 面 轴向 kN 剪力 z kN 扭矩 kN m 弯矩 y kN m 上缘应力 Mpa 下缘应力 Mpa 31 57 924257 31 67 39069 63 90 6 31 31 32 41 733075 051 67 24407 782 59 4 15 32 27 293075 210 86 24407 782 60 4 15 32 33 15 421754 960 86 13543 521 46 2 30 33 7 291755 010 39 13543 521 46 2 29 33 34 1 86438 970 39 86090 88 1 33 34 0 38438 970 23 86090 88 1 28 34 350 0200 23 8279 790 84 1 22 图 3 4 一期 二期恒载弯矩分布图示 单位 kN m 3 2 活载内力计算 3 2 1 移动荷载 活载内力 为在桥梁使用阶段中基本可变荷载所产生的结构内力 公路标准活载图式 公路 级 其中 均布荷载qk 10 5kN m 集中荷载 Pk 360kN 图 a 车道荷载 西南交通大学本科毕业设计 第 16 页 图 b 车辆荷载立面图 图 c 车辆荷载平面图 图中尺寸单位为 m 力单位为 kN 图 3 5 车道荷载及车辆荷载立面和平面布置示意图 荷载横向分布系数是指各主梁之间如何分担作用在桥上的车辆荷载 而对于本 设计采用的是单箱单室梁截面 因此 无须考虑横向分布系数 3 2 2 冲击系数的计算 桥梁结构的基频直接反映了桥梁结构和冲击系数之间的关系 无论桥梁的结构 类型或建筑材料是否有差别 也无论跨径或者结构尺寸是否不同 只要当桥梁结构 拥有相同的基频 在相同条件的汽车荷载作用下 就可以得到大体相同的冲击系数 桥梁的基频依据 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 可采用下列公式估 算 3 1 2 13 616 2 c c EI f lm 1 3 2 2 23 651 2 c c EI f lm 西南交通大学本科毕业设计 第 17 页 2 3 c mG g 3 式中 桥跨结构计算跨径 lm 结构材料的弹性模量 E 2 N m 桥跨结构跨中截面惯性矩 c I 4 m 桥跨结构跨中区段的单位长度质量 c m kg m 桥跨结构跨中区段的单位长度重量 G N m 重力加速度 g 2 9 81 gm s 当计算连续梁所受的冲击力所引起的截面剪力效应及正弯矩效应时 采用 1 f 负弯矩效应时 采用 2 f 取 90m 查得 Ic 8 7444m4l 防撞墙 护栏荷载 q 4kN m 铺装层荷载 q 35 25kN m 中跨单元 Ac 9 719 q 9 7190 25 242 975 kN m mc 4 35 25 242 975 9 81 282225 kg m 10 1 13 6163 45 108 7444 0 2766 290 90282225 f 10 2 23 6513 45 108 7444 0 4805 290 90282225 f 值可按下式计算 当 1 5Hz 时 0 05f 当 1 5Hz 14Hz 时 0 1767 0 0157fln f 当 14Hz 时 0 45f 式中 结构基频 Hz f 求得 正弯矩效应 0 05 1 西南交通大学本科毕业设计 第 18 页 负弯矩效应 0 05 2 3 2 3 活载内力计算结果 活载内力计算结果如表 3 4 所示 表 3 4 活载内力计算表格 弯矩 y kN m 剪力 z kN 单元截面 最大最小最小最大 10000 1 20 132 97 1065 290 20 132 97 1065 290 2 30 490 39 1075 610 30 490 39 615 761676 76 3 4594 14 622 31 615 811655 41 4597 78 622 3 614 531651 89 4 53394 35 1372 2 616 431546 45 53390 87 1372 2