长安预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业论文.doc

长安预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业论文目录摘 要10 绪论31 设计基本资料51.1.工程概况51.2.设计标准51.3.桥梁设计52 设计要点及结构尺寸拟定72.1设计要点72.2结构尺寸的拟定83 主梁作用效应的计算113.1 自重作用效应的计算113.2汽车荷载的效应173.3温差应力的计算263.4支座沉降的计算283.5内力组合284 预应力钢筋的估算与布置364.1钢束的估算364.2钢束的布置374.3主梁净、换算截面几何特性计算385 预应力损失及有效预应力计算405.1 基本理论405.2预应力损失计算406 配束后主梁内力计算及内力组合497 截面强度验算527.1基本理论527.2计算公式528 抗裂验算568.1公预规要求568.2抗裂计算569 持久状况构件的应力验算659.1正截面混凝土压应力验算659.2预应力筋拉应力验算679.3混凝土主压应力验算6810 短暂状况构件的应力验算7510.1预加应力阶段的应力验算7510.2吊装应力验算76致谢78参考文献79外文文献翻译80930 绪论0.1 预应力混凝土连续梁桥概述预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展：由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米，到80年代则达到440米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。 我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。 虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。连续梁和悬臂梁作比较：在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在40200米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。 然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。 另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：（1）发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。（2）在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。（3）充分利用时间的时间价值，采用先简支后连续的施工方法，可以大大的加快工程的施工进度。另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见：连续刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未来连续体系的发展方向。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。0.2 毕业设计的目的与意义毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。本次设计为(330)m预应力砼连续梁，桥面净宽10.5m，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用由四片梁组成的单箱单室箱型截面，由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以结合有限元分析软件MIDAS进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。1 设计基本资料1.1.工程概况本设计为河南省洛阳市国道3利新区新建公路工程K2+825处实际大桥，本工程全线采用路基宽26米双向四车道一级公路标准，设计时速为80公里/小时。为了便于施工，上部结构为采用通用跨径30m装配式预应力混凝土连续箱梁。1.2.设计标准设计荷载：公路级 设计洪水频率：1/100桥面净宽：210.5米；1.3.桥梁设计1.3.1桥梁方案的确定1.3.1.1桥孔设计大桥设计以适用、安全、经济、协调和美观为原则，在选择孔径时还根据本地区在自然条件、材料供应和地质情况以及施工要求的使用效果、与自然景观是否协调等综合考虑，做到技术可行经济合理，并尽量做到标准化、系列化和施工机械化。本项目山区段桥梁密度很大桥孔布置时，通盘考虑桥孔附近的其他建筑物，防止个建筑物之间的距离太近，避免造成路基压实时作业面过小、近距离多处桥头跳车现象。1.3.1.2桥梁结构形式本段内桥梁上部结构形式装配式部分预应力混凝土连续箱梁，先简支后连续；下部结构根据不同情况采用柱式墩，桥台采用桩柱式或肋板式台，钻孔灌注桩基础。根据墩高桥梁的桩径尺寸类型尽量一致，以方便施工。1.3.2主要材料1.3.2.1 混凝土预制箱梁、现浇接头、湿接缝、调平层均采用C50号混凝土桥墩桥台中除承台、系梁、肋身、桩基础采用C25混凝土外，其余均采用C30混凝土。1.3.2.2 钢材1）低松弛高强度预应力钢绞线采用符合GB/T5224-2003规定，单根钢绞线直径15.2mm，公称面积140，标准强度=1860，弹性模量。2）一般钢筋直径d12mm者为HRB335热轧螺纹钢，直径d12mm者采用R235钢筋，R235,HRB335钢筋其规格和技术标准分别符合GB1310-91和GB1499-89之规定。3）钢板采用符合GB700-98规定的Q235钢板。4）锚具及管道成孔：预制箱梁及顶板负弯矩钢束锚具采用OVM型或其他型号锚具及其配套张拉设备、管道成型采用钢波纹管。5）支座：箱梁采用符合交通部行业标准JT/T4-2004公路桥梁板式橡胶支座之规定的和系列产品。6）伸缩缝：采用D80型钢缝及D160型模数式伸缩缝装置。7）防水层：桥面防水层采用路桥用水性沥青防水涂料。8）桥梁两侧均采用钢筋混凝土墙式护栏。1.3.3设计要点1) 平面布置：桥墩采用径向布置（设计线长为标准跨径），桥台背墙线平行梁端布置，对于同一跨桥尽量采用同一预制梁长，通过梁染之间的现浇接缝在长度变化解决径向布置内弧外弧不等长的问题，设计保证梁梁之间地现浇接头最小长度20mm左右。2) 弦弧差在调整：同一跨内预制梁为平行布置，梁边缘与曲线之间存在着差值（弦弧弓形高），调整外缘的距离形成平面线形。3) 墩顶湿接着的处理：由于径向布设桥墩及同一孔内预制梁长相同，形成桥墩处相邻孔预制梁端梯形开口，造成墩顶湿接着的长度不等，设计时逐墩逐梁详细提供现浇接头在长度，并给出由此引起变化的图纸，如：临时支座布置图、墩顶现浇接头配筋图等。由于同样的原因，各片梁下临时支座距盖梁边缘的距离不等，设计时已根据不同情况对个别墩盖梁的宽度予以调整。4) 桥面横坡的形成：由于桥梁处于不同的平曲线上，各墩台盖梁顶的横坡不同，有的还可能相差很大，但同一跨内梁的横坡必须为一定值，设计时取该孔梁相邻墩台横坡的平均值。30跨径箱梁通用图在设计时按底板平坡、顶板横坡为2%设计，为了形成桥面横坡，通过梁底预埋钢板、支座垫石现浇调平层（控制原则：最薄10cm高）共同调整来形成桥面横坡，设计时保证支座顶面底面水平。各桥在设计时均考虑了路线纵坡横坡的影响给出了梁底板的具体尺寸及厚度、垫石顶面标高及临时支座位置。5) 在墩、台挡块内侧、背墙与预制梁对应位置及可能发生构件刚性碰撞的位置设置橡胶缓冲块。6) 位于超高段上有梁应注意泄水管位置的改变。7) 为减少桥头跳车，桥台后均设钢筋混凝土搭板。当台背填土高度6m时，搭板长8m；填土高度6m时，搭板长度6m。2 设计要点及结构尺寸拟定2.1设计要点上部结构为3跨预应力混凝土连续箱梁，采用先简支后连续的施工方法，即采用如下施工方法：1) 预制简支箱梁，吊装到位。2) 浇筑墩顶连续段接着混凝土，达到强度后张拉负弯矩区预应力刚束并压注水泥浆。3) 再拆除临时支座完成体系转换。4) 完成主梁横向接缝浇注。5) 时行护栏和桥面铺装的施工。表2-1 基本数据名称项目符号单位数值主梁混凝土立方体强度标准值50弹性模量轴心抗压强度标准值32.4轴心抗拉强度标准值2.65轴心抗压强度设计值22.4轴心抗拉强度设计值1.83短暂状态极限压应力20.72极限拉应力1.757持久状态压应力极限值：极限压应力16.2极限主压应力19.44拉应力极限值1.855短期效应组合极限主拉应力1.855长期效应组合极限拉应力0钢绞线标准强度1860弹性模量抗拉设计强度1260最大张拉控制应力1395持久状态应力标准荷载组合1209材料重度钢筋混凝土25.0沥青混凝土23.0钢绞线78.5钢弹性模量与混凝土弹性模量之比5.562.2结构尺寸的拟定2.2.1结构的横向尺寸由于本项目采用的是通用30跨径，使用较高的截面会使整个工程比较经济，所以单向桥面采用四片箱梁，从左至右分别编号1、2、3、4，另分别在跨中、端截面、1/4跨处设横梁，梁的内截面从1/4跨处至端截面线性渐变，桥面横断面及具体尺寸如图2-1：图2-1 主梁横断面布置图（单位尺寸：cm）2.2.2结构的纵向尺寸设计由于采用先简支后连续的施工方法，须在第一阶段简支梁桥施工时在桥梁的两端设置临时支座，设临时支座距离桥墩中心线70cm，则简支梁桥时，桥的设计跨径为28.60m。当连接成连续桥时中跨的为30m，边跨为29.30m2.2.3截面的几何特性计算截面的具体尺寸如下图所示：图2-2 箱型梁横断面尺寸利用AutoCAD及Midas软件能较为精确的计算出截面的几何特性值，如表2-1所示：表2-2 截面几何特性计算结果截面位置截面积A()截面惯矩I()中性轴高度()预制中梁跨中1.103900.3491600.97626支点1.405100.4103580.92914预制边梁跨中1.208290.3722481.01618支点1.501850.4499340.96172成桥中梁跨中1.222700.3799941.02845支点1.509020.4449560.97026成桥边梁跨中1.267690.3876421.06837支点1.561250.4672381.002843 主梁作用效应的计算3.1 自重作用效应的计算本桥使用的是先简支后连续的施工方法，施工主要有以下几个步骤：1) 第一施工阶段，为主梁的预制阶段，待混凝土达到设计强度的90%后张拉正弯矩区的预应力钢束，并压注水泥浆，再将各跨预制梁安装到位，形成由临时支座支撑的简支体系。2) 第二施工阶段，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) 第三施工阶段，拆除全部临时支座，主梁支撑在永久支座上，完成体系转换，再完成主梁横向现浇接缝，最终形成三跨连续梁的空间结构体系。4) 第四施工阶段，完成护栏和桥面铺装的施工。由施工阶段可知，结构的自重是分阶段进行的，主要包括第一施工阶段结构自重的荷载集度，成桥后第一施工阶段自重的增量结构的二期作用自重。针对桥面的特点将空间结构简化为平面结构进行计算，只考虑单片梁的结构体系转换，把结构自重效应平均分到每片梁上，而在进行汽车作用效应计算时考虑荷载的横向分布系数。3.1.1结构自重作用荷载集度计算3.1.1.1 预制箱梁一期结构自重作用荷载集度：中梁：边梁：3.1.1.2 成桥后箱型一期结构自重作用荷载集度增量预制梁计入每片梁间现浇桥面板及横隔梁湿接缝混凝土后的自重作用荷载集度即为成桥后箱型梁一期结构自重作用荷载集度增量。中梁边梁3.1.1.3 二期结构自重作用荷载集度桥面铺装采用10cm沥青混凝土铺装，且铺装成宽11m，沥青混凝土重度为24kN/m3,8cm厚C40混凝土调平层，桥面横坡已通过主梁和桥墩调整成2%，另外一侧护栏按每米延长0.30 m3混凝土计，混凝土重度按25kN/m3,因桥横向由4片梁组成，则每片梁承担的全部二期永久作用的1/5。3.1.2 内力计算本桥为先简支后连续的连续梁，施工过程中包含了结构体系转换，所以结构自重内力计算过程必须首先将各施工阶段产生的阶段内力计算出来然后进行内力叠加。第一施工阶段，结构体系为简支梁结构，自重作用荷载为第二施工阶段，由于两跨接头较短，混凝土重量较小，其产生的内力较小，且会减小跨中弯矩，姑忽略不计第三施工阶段，结构体系以及那个转变为连续梁，因临时支座间距较小，故忽略临时支座移除产生的效应，自重作用荷载仅为翼缘板和横隔梁接头重力，即第四施工阶段，结构体系为连续梁，自重作用荷载为桥梁二期自重作用荷载，即3.1.2.1第一施工阶段结构自重作用效应内力计算简图如右：由结构力学知识可以计算出跨中、1/4截面、端截面的内力，各截面从左至右分别编号0，1/4，1/2，3/4，1，内力如下表3-1：图3-1 第一施工阶段计算模型表3-1 第一阶段施工内力中梁截面01/41/23/41弯矩()02558.9073411.8772558.9070剪力()461.064230.5320230.532461.064边梁截面01/41/23/41弯矩()02782.5753710.1002782.5750剪力()501.365250.6820250.682501.365注：该表格内计算数据有结构力学求解器所求3.1.2.2 第三施工阶段的效应第三施工阶段通过浇湿接缝完成桥面的横向连接，此期荷载增量假定均匀分配给四片梁，计算模型如图3-2图3-2 第三施工阶段计算模型此阶段中跨梁的计算跨径为30m，边跨的计算跨径为29.86m， 长度相差不大，都取为30m计算。通过结构力学求解器软件可方便的求得第三施工阶段外力作用下结构产生的弯矩图和剪力图如3-3：图3.3.1边梁弯矩图图3.3. 边梁剪力图图3.3.3 中梁弯矩图图3.3.4 中梁剪力图图3-3 第三施工阶段内力图第三施工阶段自重作用效应引起内力结果如表3-2：表3-2 第三施工阶段自重作用效应阶段内力边 梁中 梁截面剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）017.7040.00035.3960.0001/46.49190.73312.979181.4051/24.72197.372-9.439194.6783/415.93419.917-31.85639.8211（左）-27.146-141.632-54.274-283.1681（右）23.605-141.63247.195-283.1685/412.392-6.63924.777-13.2733/21.18044.2602.36088.4903.1.2.3 第四施工阶段自重作用效应内力第四施工阶段结构体系与第三阶段相同，作用为二期自重作用荷载，通过结构力学求解器，得弯矩图和剪力图如图3-4：（第四施工阶段边梁和中梁受力相同）图3.4.1 弯矩图图3.4.2 剪力图图3-4 第四施工阶段内力图第四施工阶段自重作用效应引起的内力如下表3-3：表3-3 第四施工阶段自重作用效应阶段内力截面剪力（kN）弯矩（kNm）截面剪力（kN）弯矩（kNm）0150.1580.0001（左）-230.242-1201.2631/455.057769.5591（右）200.211-1201.2631/2-40.042825.8685/4105.111-56.3093/4-135.142168.9283/210.011375.3953.1.2.4 结构自重作用效应总应力上述3个阶段内力均为阶段内力，每个施工阶段的累计内力需要内力叠加得到，具体叠加结果边梁如表3-4，中梁如表3-5：表3-4 结构自重作用效应边梁内力叠加截面第一施工阶段第三施工阶段第四施工阶段结构自重作用叠加剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）1支点（右）501.365017.7040.000150.1580.000669.230.001跨1/4250.6822782.5756.49190.73355.057769.559312.233642.871跨1/20.0003710.1004.72197.372-40.042825.868-35.324633.341跨3/4250.6822782.57515.93419.917-135.142168.928131.472971.422支点（左）501.3650-27.146-141.632-230.242-1201.263243.98-1342.902支点（右）501.365023.605-141.632200.211-1201.263725.18-1342.902跨1/4250.6822782.57512.392-6.639105.111-56.309368.192719.632跨1/20.0003710.1001.18044.26010.011375.39511.194129.76表3-5 结构自重作用效应中梁内力叠加截面第一施工阶段第三施工阶段第四施工阶段结构自重作用叠加剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）1支点（右）461.064035.3960.000150.1580.000646.620.001跨1/4230.5322558.90712.979181.40555.057769.5592982573509.871跨1/20.0003411.877-9.439194.678-40.042825.868-49.484432.421跨3/4-230.5322558.907-31.85639.821-135.142168.928-397.532767.662支点（左）-461.0640.000-54.274-283.168-230.242-1201.263-745.58-1484.432支点（右）461.0640.00047.195-283.168200.211-1201.263708.47-1484.432跨1/4230.5322558.90724.777-13.273105.111-56.309360.422489.332跨1/20.0003411.8772.36088.49010.011375.39512.373875.76表3-13.2汽车荷载的效应3.2.1冲击系数和车道折减系数根据通规4.3.2规定，适用于连续梁桥的结构基频计算如下： (3.1)(3.2)式中：、基频，Hz，计算连续梁冲击力引起的效应和剪力引起的效应时用，计算连续梁冲击力引起的负弯矩效应时，采用。计算跨径，m。混凝土的弹性，。梁跨中截面惯性矩，。结构跨中的单位长度质量，。所以， Hz Hz由于1.5 Hz14 Hz，应使用计算冲击系数。所以，用于正弯矩和剪力的冲击系数：用于负弯矩的冲击系数：而根据通规4.3.1-4规定，行车道为两车道时折减系数为，为三车道时。3.2.2主梁荷载的横向分布系数连续梁桥的横向分布简化计算方法是采用等刚度原则，将连续梁的某一跨等代为等跨径等截面简支梁来计算荷载的横向分布系数。本四跨连续梁桥四跨跨径基本相同，边跨29.3m中跨30m，每一跨不同截面的刚度变化较小，可以忽略其变化的影响，并取中梁跨中截面刚度做为计算刚度。根据相关资料等跨等截面连续梁桥的等效简支梁抗弯惯性矩为：边跨，中跨，而抗扭惯性矩换算系数为。3.2.2.1跨中荷载的横向分布系数。(1)边跨踦中的荷载分布系数。 本梁桥有强大的横向连接，并且承重结构长宽之比：所以适宜采用刚性横梁法计算横向分布系数。 将结构等效为简支梁桥计算时结构的等效惯性矩为： 式中：为换算后的等效抗弯惯性矩，为换算后的等效抗扭惯性矩。抗弯惯性矩已在前面的计算中给出，抗扭惯性矩同样可以用Midas中的截面特性计算器计算出来，。所以抗扭修正系数：(3.3)其中：， 所以，按修正偏心压力法横向影响线的坚标值：式中：=4， 。号梁的横向分布系数： 所以号梁的横向影响线如下图：图3.6 荷载横向分布图， ，当行车道为两车道时只布置到：当行车道为三车道时： 所以号梁的横向分布系数应取。号梁的横向分布系数： 车辆荷载布置与求号梁横向分布系数时相同，所以：，当行车道为两车道时：当行车道为三车道时： 所以号梁的横向分布系数应取为：。(2)中跨踦中的荷载分布系数。同边跨跨中荷载横向分布系数相同，抗扭折减系数其中：，。所以。对于号梁： 车辆布置与之前亦相同，则同理：行边道为两边道时：，三车道时：对于号梁： 车辆布置同前，则：行边道为两边道时：，三车道时：由于舍去误差，用Excel软件可方便计算得到个截面处的影响线值，计算及选用结果如下表所示：表3-2 梁跨中横向分布系数计算表 两车道三车道取值边跨1号梁0.5497-0.04970.59210.47470.38990.27250.18770.07030.86460.77500.8646边跨2号梁0.34970.15300.36360.32510.29730.25870.23090.19240.62230.65050.6505中跨1号梁0.5664-0.06640.61120.48720.39770.27380.18420.06030.88490.78560.8849中跨2号梁0.35520.14480.37010.32890.29910.25790.22810.18690.62800.65170.65173.2.2.2支点荷载的横向分布系数。利用杠杆原理法计算支点处的荷载的影响线，由于箱梁的底部梁的宽度较大，在箱梁上的汽车荷载可以认为全部由此根箱梁承担，其影响线如下图所示，并按最不利位置布置荷载。则号梁、号梁的横向分布系数可计算如下：图3.7 支点处荷载横向分布显然号梁、号梁的分布系数都为：。综上所述，桥梁各截面的横向分布系数如下表所示：表3-3 梁横向分布系数表边跨跨中中跨跨中支点号梁0.8645970.8849251号梁0.6505020.6517241 为了方便计算，在计算弯矩效应时，对于号梁取中跨跨中的分布系数即，对于号梁取中跨跨中的分布系数。在计算剪力时，较安全的选用支点处的分布系数，即。3.2.3汽车荷载效应的计算主梁汽车荷载的横向分布系数确定之后，将汽车效应乘以相应的分布系数后，在主梁的内力影响线上最不利布载，可得主梁最大汽车荷载效应内力，计算公式为：(3.4)式中：主梁最大汽车荷载内力（弯矩或剪力）；汽车荷载的冲击系数；荷载的横向分布系数（此处已经计入车道折减系数）；车道集中荷载的标准值；主梁内力影响线竖标值；车道荷载的均布标准值；主梁内力影响线中均布荷载所在的面积。由于，在进行移动荷载分析时可以近似的看成等跨连续梁进行分析计算，这样就可以用公路桥涵设计手册 基本资料，查得影响线的最大值和各跨影响线的面积，从而根据以上工式计算汽车荷载的效应。3.3.2各控制点处移动荷载的效应计算下面以号梁第一跨跨中为例，说明移动荷载的计算方法。查公路桥涵设计手册 基本资料表3-37(P308)可得，第一跨跨中的面积，同样查表3-27(P278)得： 由通规4.3.1知，计算弯矩效应时，计算剪力效应时。求弯矩最大值时均布荷载布置于(1)、(3)两跨，最大处；求最小弯矩时荷载布置于(2)、(4)两跨，集中荷载布置于影响线数值最小处，所以：用同样的方法可以求得：用上面的方法我们可以得到每个控制截面的内力最大值与最小值，但是由于截面较多计算过程比较繁琐，这里我们同样用Midas软件来计算，计算时设置车道个数为1，这样的计算结果没有考虑横向分布系数，计算结果记入基本数据一栏中。把计算结果乘以相应的冲击系数和横向分布系数后即可得设计用的计算值了。计算的结果由于精度的原因可能会与手算的结果有出入，但相差不大，在允许范围之内。表3-4 汽车荷载内力（madis） 边梁（中梁）截面最大剪力（kN）最小剪力（kN）最大弯矩（kNm）最小弯矩（kNm）0481.71-36.948001/4201.56-36.9481343.5-245.661/2170.01-260.392686.9-491.333/412.103-307.59749.13-736.991(左)12.103-520.95321.88-1658.31(右)513.02-61.153321.88-1658.35/4210.56-36.9481343.5-245.663/2170.01-260.392686.9-491.33考虑荷载横向分布系数后的汽车荷载内力如表3-5：表3-5 汽车荷载内力（边梁）截面最大剪力（kN）最小剪力（kN）最大弯矩（kNm）最小弯矩（kNm）0481.71-36.948001/4201.56-36.9481188.863-217.3851/2170.01-260.392377.638-434.7783/412.103-307.59662.9051-652.1621(左)12.103-520.95284.8316-1467.431(右)513.02-61.153284.8316-1467.435/4210.56-36.9481188.863-217.3853/2170.01-260.392377.638-434.778 3-6 汽车荷载内力（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大弯矩（kgm）最小弯矩（kgm）0481.71-36.948001/4201.56-36.948875.559-160.0971/2170.01-260.391751.053-320.23/412.103-307.59488.208-480.2961(左)12.103-520.95209.7692-1080.711(右)513.02-61.153209.7692-1080.715/4210.56-36.948875.559-160.0973/2170.01-260.391751.053-320.23.3温差应力的计算根据通规4.3.10规定，混凝土上部结构竖向温差反温差为正温差乘以-0.5的系数，所以这里我们只用计算正温差的应力，反温差引起的内力在正应力的基础上乘以-0.5即可。本桥桥面采用10cm沥青混凝土铺装。根据通规4.3.10-3规定差基数为：，14度到5.5度线性变化阶段厚10cm，5.5度到0度的线性变化阶段厚30cm，计算简图如下，取跨中截面进行计算把截面单元划分为四份：图3.9 温度效应计算图温差应力可以根据公预规附录B计算：(3.5)(3.6)式中：截面内的单元面积；单元面积内温差应力的平均值，均以正值代入；混凝土线膨胀系数，；混凝土弹性模量，；单元面积截面重心至中性轴的距离，中性轴以上取正，以下取负。表3-7 温差应力计算单元编号单元面积温差()单元面积至截面重心的距离(m)10.30609.7500.5211520.24484.7670.4315530.05463.4520.3598440.03682.0700.2844550.02520.6420.20655 用Midas软件可以方便的计算得结构的温度内力为：表3-8 温度内力截面位置弯矩剪力截面位置弯矩剪力00371右1110.11-12.041/4277.53375/41019.84-12.042/4555.06373/2929.57-12.04结构受反温差影响时，只需将上表中数值乘以的系数即可得到，结果如下表所示：表3-9 温度荷载内力边梁（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大弯矩（kgm）最小弯矩（kgm）033.64-16.820.0001/433.64-16.82252.26-126.131/233.64-16.82504.53-252.2653/433.64-16.82756.79-378.3951(左)33.64-16.821009.05-504.5251(右)0.0001009.05-504.5255/40.0001009.05-504.5253/20.0001009.05-504.5253.4支座沉降的计算支座沉降应考虑的荷载工况较多，一个支座的沉降有4种可能，两个支座的沉降有6种可能，三个支座的沉降有6种可能，四个支座的沉降同样也有1种可能，也就是说结构的支座沉降一共有17种可能，用结构力学的的知识可以分别对第一种情况求解其内力，利用对称性可以简化计算，求出各种情况的内力后即可得到结构因支座位移产生的包络图。但是，由于时间有限，不再列出具体的计算过程，用Midas即可方便的计算出结构沉降产生的各控制截面的内力包络值。如下表所示：表3-10 基础沉降内力边梁（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大弯矩（kgm）最小弯矩（kgm）012.34-18.570.000.001/412.34-18.5792.59-139.281/212.34-18.57185.17-278.573/412.34-18.57277.76-417.851(左)12.34-18.57370.35-557.141(右)30.92-30.92370.35-557.145/430.92-30.92170.69-325.273/230.92-30.9293.40-93.403.5内力组合为了进行预应力钢束的计算，在不考虑预加力引起的结构次内力及混凝土收缩徐变次内力的前提下，按桥规通规第4.1.6条和第4.1.7条规定，根据可能出现的荷载进行第一次内力组合。3.5.1按承载能力极限状态设计基本组合。永久作用的设计值效应和可变作用设计值效应相结合，其效应组合表达式为： （3.7） 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的重要性系数，按通规表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、09；第i个永久作用效应的分项系数，当永久作用效应对结构承载力不利时取，对结构的承载能力有利时，其分项系数取，其他永久作用效应分享系数见通规；第i个永久作用的标准值；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值；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，但风荷载的分项系数取；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；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，取值见通规第4.1.6条。根据通规第4.1.6条规定，各种作用的分项系数取值如下结构重要性系数恒载作用效应的分项系数取（对结构承载力不利），或（对结构承载力有利）基础变位作用效应的分项系数汽车荷载效应的分项系数取温度作用效应的分项系数取人群荷载作用效应分项系数和其他可变作用组合的组合系数均取则承载能力极限状态组合为： 对结构承载不利时 对结构承载有利时3.5.2按正常使用极限状态设计3.5.2.1作用短期效应组合永久作用标准值效应与可变荷载作用频遇值效应相组合，其效应表达式为： (3.8) 式中 短期作用组合设计值 第j个可变作用效应的频遇值系数。汽车荷载（不计冲击力）；人群荷载；风荷载；温度梯度作用；其他作用 第j个可变作用效应的频遇值； 其他符合意义同前。3.5.2.2作用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： （3.9）式中 短期作用组合设计值第j个可变作用效应的准永久值系数。汽车荷载（不计冲击力）；人群荷载；风荷载；温度梯度作用；其他作用 第j个可变作用效应的准永久值；其他符合意义同前。根据通规第4.1.7条规定，各种作用的分项系数取值如下：汽车荷载（不计冲击力）效应的准永久值系数取温度作用效应的准永久值系数取则长期作用效应组合为： （3.10）3.5.3计算结果根据上述要求进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的内力组合。3-11 内力组合（边梁）截面内力分量荷载组合结构自重基础沉降汽车荷载温度荷载承载能力极限状态 （不利）承载能力极限状态 （有利）短期效应组合长期效应组合0最大弯矩0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 最小弯矩0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 最大剪力715.450 12.340 481.710 33.640 1576.781 1091.899 947.386 最小剪力715.450 -18.570 -36.948 -16.820 778.689 657.560 668.645 1/4最大弯矩3928.440 92.590 1188.863 252.260 6707.362 5055.042 4698.383 最小弯矩3928.440 -139.280 -217.385 -126.130 4198.883 3536.087 3601.302 最大剪力332.130 12.340 201.560