毕业论文设计-道路桥梁-小箱梁

1、本科生毕业设计（论文） i 毕业设计论文道路桥梁毕业设计论文道路桥梁-小箱梁小箱梁 摘摘 要要 本文是对福隆大桥进行的初步设计，拟定了三个方案：先简支后连续预应 力混凝土梁桥、混凝土钢构桥、斜拉桥三个桥型方案。结合了实际的情况进行 比选，选定为等截面预应力混凝土连续梁桥，并且将跨径定为 8 个 30m。进而 对等截面预应力混凝土连续梁桥方案进行了详细设计。然后根据相关规定和参 考以建造完成的近似桥梁，拟定主梁结构尺寸。利用桥梁博士进行建模并对成 桥后的内力进行分析并估算结构配筋面积。然后进行配筋，根据配筋结果进行 全桥结构安全验算，根据结果表明主梁结构满足设计要求。在设计过程中，按 照设计要求

2、同时进行工程图绘制。 关键词关键词：预应力混凝土；连续梁桥；初步设计；方案比选 本科生毕业设计（论文） ii abstract this paper is the preliminary design of fulong bridge, there are three scheme：simply supported continuous beam bridge、concrete bridge、cable stayed bridge. combined with the actual situation for comparison,selected for the section of pre

3、stressed concrete continuous girder bridge，and span will be a (30 m). then 8 the equal cross section of prestressed concrete continuous girder bridge scheme was designed in detail，then according to the relevant provisions, and reference to build similar bridge，develop girder structure size.using doc

4、tor bridge modeling and analysis of the stress of the estimation and structural reinforcement area.and then to carry on the reinforcement ，according to the results on the safety checking of the whole bridge structure reinforcement，according to the results show that the main beam structure to meet th

5、e design requirements，in the design process, according to the design requirements for engineering drawing at the same time. keyword: prestressed concrete; simply supported continuous beam bridge; preliminary design; scheme comparison 本科生毕业设计（论文） iii 目录 摘摘 要要.i i abstract.ii 第一章第一章 桥梁博士介绍桥梁博士介绍.1 1 第

6、二章第二章 设计基本资料与主要技术指标设计基本资料与主要技术指标.5 5 2.1 工程概况 .5 2.2 设计技术标准 .5 2.3 有关设计资料 .5 2.4 基本计算数据： .6 第三章第三章 桥型方案比选桥型方案比选.7 7 3.1 比选原则： .7 3.2 桥型方案： .7 3.3 结论： .10 3.4 工作流程： .10 第四章第四章 主梁截面尺寸的拟定主梁截面尺寸的拟定.1111 4.1 设计特点及受力特点： .11 4.1.1 设计特点11 4.1.2 受力特点11 4.2 结构尺寸拟定： .11 4.2.1 主桥箱梁构造11 4.2.2 主梁截面尺寸拟定11 4.3 毛截面几

7、何特性计算 .12 第五章第五章 主梁作用效应计算主梁作用效应计算.1717 5.1 施工过程及各施工过程计算力学图式 .17 5.2 结构自重作用效应计算 .20 5.2.1 结构单元划分20 5.2.2 施工阶段的输入21 5.2.3 横向分布系数计算 22 5.3 汽车荷载作用效应计算 .26 5.3.1 冲击系数和车道折减系数26 5.4 内力组合 .29 本科生毕业设计（论文） iv 第六章第六章 预应力钢束估算及布置预应力钢束估算及布置.4040 6.1 钢束估算 .40 6.2 钢束布置 .41 6.3 非预应力钢筋计算与布置 .43 6.3.1 负弯矩非预应力钢筋计算43 第七

8、章第七章 预应力损失及有效预应力计算预应力损失及有效预应力计算.4545 7.1 基本理论 .45 7.2 预应力损失计算 .45 7.2.1 后张法由预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失45 1s 7.2.2 后张法由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失46 2s 7.2.3 后张法由混凝土弹性压缩引起的应力损失46 4s 7.2.4 后张法由钢筋松弛引起的预应力损失终极值46 5s 7.2.5 后张法由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失47 6s 第八章第八章 截面强度验算截面强度验算.5050 8.1 基本理论 .50 8.2 计算公式 .50 第九章第九章 强度、应力与变形验算

9、强度、应力与变形验算.4242 9.1 强度计算与验算 .42 9.2 应力计算与验算 .45 9.2.1 施工阶段应力计算与验算45 9.2.2 强度计算与验算46 9.2.3 截面承载能力极限状态验算48 第十章第十章 挠度验算挠度验算.5050 参考文献参考文献.5252 致谢致谢.5353 本科生毕业设计（论文） 0 第一章第一章 桥梁博士介绍桥梁博士介绍 本次毕业设计论文运用到 dr.bridge 系统。以下是对桥博介绍； dr.bridge 系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印 与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。系统的编制完全按照 桥梁设计与施工过程

10、进行，密切结合桥梁设计规范，充分利用现代计算机技 术，符合设计人员的习惯。对结构的计算充分考虑了各种结构的复杂组成与 施工情况。计算更精确；同时在数据输入的容错性方面作了大量的工作，提 高了用户的工作效率。 系统功能系统的基本功能 线桥梁 能够计算钢筋混凝土、预应力混凝土、组合梁以及钢结构的各种结构体 系的恒载与活载的各种线性与非线性结构响应。其中非线性的包括内容如下： 1)结构的几何非线性影响； 2)结构混凝土的收缩徐变非线性影响 3)组合构件截面不同材料对收缩徐变的非线性影响； 4)钢筋混凝土、预应力混凝土中普通钢筋对收缩徐变的非线性影响； 5)结构在非线性温度场作用下的结构与截面的非线性

11、影响； 6)受轴力构件的压弯非线性和索构件的垂度引起的非线性影响； 7)对于带索结构可根据用户要求计算各索的一次施工张拉力或考虑活载后 估算拉索的面积和恒载的优化索力； 8)活载的类型包括公路汽车、挂车、人群、特殊活载、特殊车列、铁路中- 活载、高速列车和城市轻轨荷载。 9)可以按照用户的要求对各种构件和预应力钢束进行承载能力极限状态和 正常使用极限状态及施工阶段的配筋计算或应力和强度验算，并根据规范限值 判断是否满足规范。 斜、弯和异型桥梁 1)采用平面梁格系分析各种平面斜、弯和异型结构桥梁的恒载与活载的结 本科生毕业设计（论文） 1 构响应。 2)系统考虑了任意方向的结构边界条件，自动进行

12、影响面加载，并考虑了 多车道线的活载布置情况，用于计算立交桥梁岔道口等处复杂的活载效应； 3)最终可根据用户的要求，对结构进行配筋或各种验算。 基础计算 1)整体基础：进行整体基础的基底应力验算，基础沉降计算及基础稳定性 验算； 2)单桩承载力：计算地面以下各深度处单桩容许承载力。 3)刚性基础：计算刚性基础的变位及基础底面和侧面土应力。 4)弹性基础：计算弹性基础（m 法）的变形，内力及基底和侧面土应力； 对于多排桩基础可分析各桩的受力特征。 截面计算 1)截面特征计算：可以计算任意截面的几何特征，并能同时考虑普通钢筋、 预应力钢筋、以及不同材料对几何特征的影响； 2)荷载组合计算：对本系统

13、定义的各种荷载效应进行承载能力极限状态荷 载组合 i-iii 和正常使用极限状态荷载组合 i-vi 共 9 种组合的计算。 3)截面配筋计算：可以用户提供的混凝土截面描述和荷载描述进行承载能 力极限状态荷载组合 i-iii 和正常使用极限状态荷载组合 i-iii 的荷载组合 计算，并进行 6 种组合状态的普通钢筋或预应力钢筋的配筋计算； 4)应力验算：可根据用户提供的任意截面和截面荷载描述进行承载能力极 限状态荷载组合 i-iii 和正常使用极限状态荷载组合 i-vi 共 9 种组合的计算， 并进行 9 种组合的应力验算及承载能力极限强度验算；其中强度验算根据截 面的受力状态按轴心受压、轴心受

14、拉、上缘受拉偏心受压、下缘受拉偏心受 压、上缘受拉偏心受拉、下缘受拉偏心受拉、上缘受拉受弯、下缘受拉受弯 8 种受力情况分别给出强度验算结果。 横向分布系数计算 能运用杠杆法、刚性横梁法或刚接（铰接）板梁法计算主梁在各种活载作 用下的横向分布系数。 打印与帮助系统 本科生毕业设计（论文） 2 1)系统输出的各种结果，都可以随时在各种 windows 支撑的外围设备上打 印输出，并提供打印预览功能，使用户在正式打印之前能够预览打印效果。 2)dr.bridge 系统提供了几百个条文的帮助，共计十万余汉字，对桥梁博士 系统的各种功能都有相应的帮助系统。桥梁博士系统的帮助系统与 windows 帮助

15、系统严格一致，使用十分方便。 系统的特色功能 材料库 1)材料库根据材料的类型、规范的定义，做了相应的分类，并提供了比较 全的材料数据。用户在此基础上可自定义各种规范的材料类型，建立用户材 料库，方便后续项目的应用。 2)材料在设计运用时可以根据材料库中相应部分内容的调整而变化，从而 使内容更全面、使用更方便、更新、更便捷。 自定义截面 1)可以自己定义一种几何图形以及描述该图形的几何参数。以后，可以在 图形输入时使用它，就如系统提供的一样。 2)对于比较特殊的截面，一经构造，一劳永逸。并且可以交流使用自定义 的截面信息，大大的提高了用户的工作效率。 自定义报告输出 1)新增加一种输出方式，通

16、过指定的数据检索信息读取桥梁博士相对应的 数据，能够指定到所有的桥博原有输出内容。 2)以表格的形式输出，可以对数据、格式、图形进行编排和二次加工。 3)形成固定模式后，可反复使用，可以交换模板，快速的生成计算书 与 autocad 交互 1)一种新的数据输入输出方式，简洁的输入、节约数据处理时间是本功能 的最大特点。 2)可以把原始数据输出后直接引用，方便数据的交换和修改. 调束工具 1)可以在调整钢束的同时，看到预应力混凝土结构由此产生的应力变化的 过程。 本科生毕业设计（论文） 3 2)原来需要反复修改钢束座标、重新计算，并查看效应图的过程大大简化， 从而缩短了设计时间。 调索工具 1)

17、可进一步缩短拉索施工张拉力的确定过程。 2)与配套调束工具使用，完成斜拉桥的设计计算就不再令人感到棘手了。 脚本的输入输出 1)提供了一个方便，简单的输入输出方法。 2)通过脚本可以高效率地修改原始数据，清晰全面地掌握所有的设计数据。 通过脚本，可以方便地进行交流讨论，这是图形界面无法比拟的优点。 本科生毕业设计（论文） 4 第二章第二章 设计基本资料与主要技术指标设计基本资料与主要技术指标 2.12.1 工程概况工程概况 福隆大桥位于四川省西昌市。本桥连接西昌市的德昌县麻栗乡和德昌县阿 月乡，跨越过安宁河。全桥桥长 240.00m。 2.22.2 设计技术标准设计技术标准 设计荷载：公路i

18、级 桥面净空：净-14.3m+20.5m (含栏杆)，全宽 15.3m。 3、通航等级：不通航； 4、地震基本烈度：地震基本烈度度 2.3 有关设计资料有关设计资料 1、地质情况；见指导教师提供地址勘查报告 2、地区气侯：工程所在地属典型的中亚热带湿润季风气候区，具有四川盆 地共同的气候特征：四季分明，冬暖、春早、夏热、秋雨、多云雾。冬夏季风 更替明显，冬季气流来自北部高纬地区，气温较低，降水少，但因北有秦巴山 地阻滞冷空气南下而较温暖。夏季多吹偏南风，气候炎热，降水集中。工程所 在地气温差别不大。霜雪少见，无霜期长达 290-320 天。年降水量在 980- 1150 毫米之间，大致由西南向

19、东北递减，降水季节分配不均。进入盛夏后，常 有旱情发生，秋季受盆地地形影响，多秋雨绵绵天气，云量大，日照少，加之 冬季多雾，属于日照较少的地区。 3、材料：钢材，木材，水泥均能满足供应，砂砾石可以就地取材，块片料 本科生毕业设计（论文） 5 石运距 10 公里。 2.42.4 基本计算数据：基本计算数据： 根据公预规中各条规定，混凝土、钢绞线和钢筋的各项基本数据以及 在各阶段的限值，如表 1-1 所列。 基本计算数据 表 1-1 名称项目符号单位数据 立方体强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 cu f c e ck f tk f cd f t

20、d f mpa mpa mpa mpa mpa mpa 50 4 3.45 10 32.4 2.65 22.4 1.83 短暂状态 压应力限值 拉应力限值 0.7 ck f 1.15 tk f mpa mpa 20.72 2.887主梁混凝土 持久状态 压应力限值： 压应力限值 主压应力限值 拉应力限值： 短期效应组合下拉应力限值 短期效应组合主拉应力限值 长期效应组合拉应力限值 0.5 ck f 0.6 ck f 0.80 stpc 0.4 tk f ltpc mpa mpa mpa mpa mpa 16.2 19.44 0.00 1.06 0.00 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 最大控

21、制应力 con pk f p e pd f 0.75 pk f mpa mpa mpa mpa 1860 4 1.95 10 1260 1395 钢绞线15.2 持久状态应力： 标准荷载组合 0.65 pk f mpa1209 材料重度 钢筋混凝土 沥青混凝土 钢绞线 1 2 3 3 kn m 3 kn m 3 kn m 25.0 23.0 78.5 钢绞线与混凝土的弹性模量比 ep 无量纲5.65 本科生毕业设计（论文） 6 第三章第三章 桥型方案比选桥型方案比选 3.13.1 比选原则：比选原则： 桥梁设计应遵循技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观及利于 环保的原则，还应与当地的社

22、会、经济、文化和人民生活密切相关。桥梁设计 还应满足以下基本要求： 1、结构尺寸和构造上的要求； 2、使用上的要求； 3、经济上的要求； 4、施工上的要求； 5、美学和景观上的要求； 6、环境保护和可持续发展的要求。 3.23.2 桥型方案：桥型方案： 根据福隆大桥桥址处的地形、地貌、工程地址、施工条件，提出了以下三 种初步设计方案： （1）预应力混凝土斜拉桥 桥梁净跨 240m，计算跨径 240m，桥面宽度,15.3m， （600+1200+600） ，采用 1.5的横坡，通过横梁高度调整横坡 本科生毕业设计（论文） 7 图 3-1 预应力混凝土斜拉桥 （2）预应力混凝土先简支后连续箱型梁桥

23、 预应力混凝土连续梁桥，桥全长 240m，每跨 30m，总共八跨。等截面箱型 截面。桥宽 15.3m，无人行道设置。 图 3-2 预应力混凝土先简支后连续箱型梁桥 （3）预应力混凝土 t 型刚构桥 主桥采用三跨预应力混凝土 t 型刚构桥，主跨径为 120m，边跨为 60m，主 梁采用变截面箱型截面，桥墩采用实体式桥墩，它具有坚固耐久、施工简易的 优点，但是工程量较大、自重大。 1 1 1 1 本科生毕业设计（论文） 8 图 3-3 预应力混凝土 t 型刚构桥 方案比较 方案 比较项目 预应力混凝土斜拉桥预应力混凝土连续箱 型梁桥 预应力混凝土 t 型钢 构桥 安全性主桥跨度适中，拉索 是柔性体

24、系，风力作 用下会振动，会影响 桥上行车和桥本身的 安全，横向刚度小。 行车平顺舒适。 满足行车安全和通航 要求； 施工技术先进，施工 安全性高 满足行车安全和通航 要求，桥下净空大， 桥下视野开阔； 施工技术较先进，施 工安全性较高 功能性高次超静定结构，包 含更多设计变量，全 桥中的技术经济合理 性不能简单地由结构 体积小、重量轻或者 满足应力要求等概念 准确表示，给选定桥 型方案和寻求合理设 计带来一定困难 属于超静定结构，受 力较好，主桥桥面连 续，无伸缩缝，行车 条件好，养护也容易 属于静定结构，受力 不如超静定结构好； 桥面平整度易受悬臂 挠度影响，行车条件 较差，主桥每孔有两 道

25、伸缩缝容易损坏 经济性现代感强，可通过索 塔与拉索布置形式 获得满意造型，塔较 高，使桥向纵向和横 向延伸，比例协调， 均匀。需要大量拉索 钢丝，预应力柬，主 塔构造复杂，高空作 业多，斜拉索施工复 杂，工期较长。斜拉 索后期营运养护费用 较高，基础施工复杂， 还需要减震装置 需要的机具少，无需 大型设备，可充分降 低施工成本； 所用材料普通，价格 低，但是支座相对较 多，成桥后的支座维 护费用比较多 工艺要求较严格，主 桥上部构造除用挂蓝 施工外，挂梁需另搞 一套安装设备； 混凝土用量少，但钢 筋的用量较大，基础 的造价也较高 美观性现代感强，可通过索 塔与拉索布置形式 获得满意造型，塔较

26、高，使桥向纵向和横 向延伸，比例协调， 均匀。 没有拱桥那样动人， 但是整体性好，放眼 望去，显得敦厚朴实 外观同连续梁桥差不 多 本科生毕业设计（论文） 9 造价 10000 2 m元3500 2 m元8000 2 m元 缺点它是多次超静定结构， 设计计算复杂；索与 梁或塔的连接构造比 较复杂；施工中高空 作业较多，且施工控 制等技术要求严格. 1.施工要墩梁临时 固结； 2.主墩有支座； 3.顺桥向抗弯刚度 和横桥向抗扭刚 度小； 4.全桥伸缩缝道数 为桥孔数的两倍， 行车舒适性较差； 5.如设计不当，在 跨中特易产生较 大的收缩徐变变 绕度； 3.33.3 结论：结论： 从安全性来讲，三

27、方案均能满足行车安全和通航要求，但是预应力混凝土 连续梁桥的施工技术更加成熟，施工安全性能高。从功能性来讲，且承载能力 好。从经济性来讲，连续梁桥使用的设备少，钢材使用量相对较少，不像拱桥 跟钢构桥那样多，造价上面也较低。从美观性来讲，很显然拱桥更加漂亮。 因为桥梁比选的五个主要标准中安全跟经济放在首要位置，所以尽管拱桥 更加漂亮，我们还是选择外观不是那么耀眼但是安全性跟经济性更加好的预应 力混凝土连续箱型梁桥。 3.43.4 工作流程：工作流程： 方案拟定方案总体布置绘制方案草图方案比选上部结构尺寸拟定 上部结构内力计算预应力筋束的计算主梁截面强度验算绘图整理计 算说明书。 说明 ：本次设计

28、拟借助 auto cad 等软件。 。 本科生毕业设计（论文） 10 第四章第四章 主梁截面尺寸的拟定主梁截面尺寸的拟定 4.14.1 设计特点及受力特点：设计特点及受力特点： 4.1.14.1.1 设计特点设计特点 本桥上部结构为八跨先简支后连续箱型梁桥，采用先简支后连续施工，预 应力混凝土连续梁桥采用先预制在拼接，通过湿接缝连成一个连续梁体系。在 各个阶段，可能具有不同的静力体系，其中包括安装单元、拆除单元、张拉预 应力等工况，因此恒载内力计算时必须精确模拟各个施工阶段。桥梁恒载内力 由各个施工阶段的内力叠加而成，显然对于不同的施工方法，桥梁恒载内力是 有很大区别的。而汽车荷载、人群荷载和

29、温度、墩台沉降等作用在成桥以后才 发生，与施工方法无关。由于先简支后连续施工涉及很多施工工况，且由于体 系发生转换使预加应力和徐变产生的次内力计算变得非常复杂，故设计时必须 借助计算机辅助计算（桥梁博士 v3.0）才能完成的。 4.1.24.1.2 受力特点受力特点 采用先简支后连续施工的连续梁桥，在施工过程中经历箱型受力状态，恒 载产生的内力由各个施工阶段产生的内力叠加而成。由于合龙段较短，其产生 的内力一般较小，故箱型受力状态为主要部分。对先简支后连续施工连续梁桥， 合龙后根部负弯矩很大，而中跨跨中恒载弯矩很小；二期恒载加上去以后，根 部负弯矩增大，中跨跨中承受较小的正弯矩。 4.24.2

30、 结构尺寸拟定：结构尺寸拟定： 4.2.14.2.1 主桥箱梁构造主桥箱梁构造 为了更好地受力和节省材料，本桥选择为等截面箱形梁桥，梁高为 1.6。该 桥为八跨 30m 预应力混凝土连续梁桥，施工方法为先简支后连续施工，考虑伸 缩缝的设置，实际桥跨长度为 240m，即在桥的两头各设的伸缩缝，计算跨5cm 径为 29.5m； 4.2.24.2.2 主梁截面尺寸拟定主梁截面尺寸拟定 主桥为等截面箱形梁桥，梁高 1.6m。 主梁截面尺寸图如图 3-1 和图 3-2 所示。 本科生毕业设计（论文） 11 图 4-1 支点截面尺寸图（单位：cm） 图 4-2 跨中截面尺寸图（单位：cm） 4.34.3

31、毛截面几何特性计算毛截面几何特性计算 毛截面几何特性计算是计算结构内力、配束及变形计算的前提。由于梯形 分块法是目前桥梁电算软件的最常用的方法（即节线法） ，所以本设计方案也采 用梯形分块法计算毛截面几何特性，经过桥梁博士软件计算出的毛截面几何特 性计算结果如下：（表 3-1） 本科生毕业设计（论文） 12 图 4-3 桥梁博士截面设计系统输出 分成 78 个单元，由桥梁博士截面设计系统输出得出 78 个截面的毛截面几 何特征如下： 表 3-1 毛截面几何特性 预制边梁跨中：预制边梁跨中：预制边梁支点：预制边梁支点： 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50 混凝土 基准弹性模

32、量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.41 2 m 换算惯矩: 0.445 4 m 中性轴高度: 0.898 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50 混凝土 基准弹性模量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.5 2 m 换算惯矩: 0.476 4 m 中性轴高度: 0.934 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 本科生毕业设计（论文） 13 点号: 高度(m): 静矩 (m*3): 1 1.6 0.0 2 1.2 0.34 3 0.8 0.36 4 0.4 0.3 5 0

33、.0 0.0 点号: 高度(m): 静矩(m*3): 1 1.6 0.0 2 1.2 0.369 3 0.8 0.382 4 0.4 0.315 5 0.0 0.0 预制中梁跨中：预制中梁跨中：预制中梁支点：预制中梁支点： 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50 混凝土 基准弹性模量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.41 2 m 换算惯矩: 0.445 4 m 中性轴高度: 0.898 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 点号: 高度(m): 静矩 (m*3): 1 1.6 0.0 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50

34、 混凝土 基准弹性模量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.36 2 m 换算惯矩: 0.434 4 m 中性轴高度: 0.908 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 点号: 高度(m): 静矩(m*3): 本科生毕业设计（论文） 14 2 1.2 0.34 3 0.8 0.36 4 0.4 0.3 5 0.0 0.0 1 1.6 0.0 2 1.2 0.331 3 0.8 0.349 4 0.4 0.291 5 0.0 0.0 成桥中梁跨中：成桥中梁跨中：成桥边梁支点：成桥边梁支点： 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50 混凝土 基准弹性

35、模量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.5 2 m 换算惯矩: 0.476 4 m 中性轴高度: 0.934 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 点号: 高度(m): 静矩 (m*3): 1 1.6 0.0 2 1.2 0.369 3 0.8 0.382 4 0.4 0.315 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50 混凝土 基准弹性模量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.5 2 m 换算惯矩: 0.476 4 m 中性轴高度: 0.934 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 点号: 高度(m): 静矩(

36、m*3): 1 1.6 0.0 2 1.2 0.369 3 0.8 0.382 4 0.4 0.315 本科生毕业设计（论文） 15 5 0.0 0.0 5 0.0 0.0 成桥中梁跨中：成桥中梁跨中：成桥中梁支点：成桥中梁支点： 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50 混凝土 基准弹性模量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.36 2 m 换算惯矩: 0.434 4 m 中性轴高度: 0.908 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 点号: 高度(m): 静矩 (m*3): 1 1.6 0.0 2 1.2 0.331 3 0.8 0.349

37、4 0.4 0.291 5 0.0 0.0 截面高度: 1.6 m 基准材料: 中交新混凝土:c50 混凝土 基准弹性模量: 3.45 mpa 4 10 换算面积: 1.36 2 m 换算惯矩: 0.434 4 m 中性轴高度: 0.908 m 沿截面高度方向 5 点换算静矩(自上而下): 主截面: 点号: 高度(m): 静矩(m*3): 1 1.6 0.0 2 1.2 0.331 3 0.8 0.349 4 0.4 0.291 5 0.0 0.0 以上结果为用桥梁博士建模的截面电算得出 本科生毕业设计（论文） 16 第五章第五章 主梁作用效应计算主梁作用效应计算 5.15.1 施工过程及各施

38、工过程计算力学图式施工过程及各施工过程计算力学图式 图 5-1 全桥三维图示 由于本设计方案施工过程复杂，施工过程计算均采用计算机辅助计算，但 为了了解施工过程的受力状态，掌握施工过程内力叠加的过程，在此简要叙述 施工过程的结构计算力学图式。 1、用桥梁博士将本桥节段划分为 78 个单元如图 5-2 所示 图 5-2 桥梁节段划分 2、施工过程及力学图式。 计算过程中不考虑收缩、徐变以及预应力的影响。先简支后连续施工过程 一共分为 6 个阶段。下面借助桥梁博士对每个阶段进行说明。 阶段 1： 1-17 22-37 42-57 62-78 号安装杆件，1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

39、1 12 号钢筋张拉。 边界条件输入，在 1 17 23 37 43 57 63 78 杆件号处安装竖向或横向约束。 ，桥梁博士中的图式如图 5-3 所示。 本科生毕业设计（论文） 17 图 5-3 计算图式 阶段 2： 在 18-21 处安装杆件，并且边界条件去除 17 23 号杆件约束，并在 20 号杆 件加上约束。桥梁博士中的图式如图 5-3 所示。 图 5-4 计算图式 阶段 3： 在 38-41 处安装杆件，并且边界条件去除 37 43 号杆件约束，并在 40 号 杆件加上约束。桥梁博士中的图式如图 5-5 所示。 图 5-5 计算图式 阶段 4： 本科生毕业设计（论文） 18 在

40、58-61 处安装杆件，并且边界条件去除 57 63 号杆件约束，并在 60 号杆 件加上约束。在桥梁博士中的图式如图 5-6 所示。 图 5-6 施工阶段 4 计算图式 阶段 5：加荷载，在 10 30 50 70 号杆件处加上竖向力集中荷载-20kn 桥梁 博士中的图式如图 5-7 所示。 图 5-7 计算图式 阶段 6： 加竖向均布荷载-30kn 桥梁博士中的图式如图 5-8 所示。 本科生毕业设计（论文） 19 图 5-8 图式 第 7 阶段： 图 5-9 5.25.2 结构自重作用效应计算结构自重作用效应计算 5.2.1 结构单元划分 结构自重效应采用桥梁博士计算，单元的划分应尽量与

41、箱梁的阶段划分一 本科生毕业设计（论文） 20 致，即每一个施工节段自然划分为一个单元，另外在支座和一些构造变化的位 置相应地增设几个单元，这样全桥一共划分为 78 个单元和 78 个截面。 5.2.2 施工阶段的输入 简要叙述一下在桥梁博士中施工阶段的输入方法。 （1）节段的安装。在桥梁博士“输入施工信息”界面中的“安装杆件号”中直 接输入需要安装的单元号，程序将自动激活该单元，同时激活单元的自重，如 图 5-9 所示。 图 5-10 节段的安装 （2）除了在新位置施加一个力以外，还需在原位置反向作用一个挂篮的重力， 以模拟该位置挂篮的移除。桥梁博士中点击“永久荷载”弹出对话框如图 5-10

42、 所示，点击“集中荷载”弹出对话框如图 5-11 所示，然后在“竖向力”中输入 挂篮的荷载，输入正值力的方向向上，反之力的方向向下。 图 5-11 施工阶段荷载对话框 图 5-12 集中荷载描述对话框 本科生毕业设计（论文） 21 图 5-13 均布荷载描述对话框 5.2.35.2.3 横向分布系数计算横向分布系数计算 本设计为三跨简支变连续箱梁桥，边跨和中跨之比为 l1/l2=25/25=1,计算 本科生毕业设计（论文） 22 跨径取 30m。借助桥梁博士（v3.0） 。 桥博信息输入如图 5-14、5-15 所示： 图 5-14 结构特征描述 本科生毕业设计（论文） 23 图 5-15 桥

43、面布置信息 经过桥梁博士计算结果如图 5-16 所示： 图 5-16 横向分布结果 桥梁博士数据输出结果见表 5-1、5-2 所示： 表 5-1 影响线数值表 坐标 x1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁 0.0000.4560.2520.1430.0870.063 1.2000.4050.2760.1560.0950.069 2.4000.3540.2990.1690.1030.075 3.6000.2760.2850.2140.1300.095 本科生毕业设计（论文） 24 4.8000.1970.2710.2590.1570.115 6.0000.1560.2140.2590.2140.156

44、 7.2000.1150.1570.2590.2710.197 8.4000.0950.1300.2140.2850.276 9.6000.0750.1030.1690.2990.354 10.8000.0690.0950.1560.2760.405 12.0000.0630.0870.1430.2520.456 表 5-2 横向分布系数计算结果 横向分布系数计算结果 梁号汽车挂车人群满人 特载车列 10.9600.0000.0004.5320.0000.000 20.5660.0000.0003.1030.0000.000 30.5240.0000.0002.6100.0000.000 40

45、.4570.0000.0002.1950.0000.000 50.3910.0000.0001.8410.0000.000 10.9600.0000.0004.5320.0000.000 采用先简支后连续施工的连续梁，其恒载弯矩与采用一次落架的连续梁桥 有很大不同，由于根部负弯矩远大于跨中正弯矩。 图 5-17 最后施工阶段自重作用效应内力图 本科生毕业设计（论文） 25 5.35.3 汽车荷载作用效应计算汽车荷载作用效应计算 5.3.15.3.1 冲击系数和车道折减系数冲击系数和车道折减系数 （1）汽车冲击系数按下法计算 根据通规4.3.2 中的规定，适用于连续梁的结构基频计算公式如下： （

46、式 5-1） 1 2 13.616 2 c c ei f lm （式 5-2） 2 2 23.651 2 c c ei f lm 式中：、基频，hz，计算连续梁冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时， 1 f 2 f 采用；计算连续梁冲击力引起的负弯矩效应时，采用； 1 f 2 f 计算跨径，单位 m；l e混凝土弹性模量，单位 pa； 梁跨中截面惯性矩，单位； c i 4 m 结构跨中处的单位长度质量，单位，当换算为重力计算时， c mkg m 其单位为，； 22 nsm c mg g 结构跨中处延米结构重力，单位；gn m 重力加速度，单位。g 2 9.81gm s 其中边跨跨中截面： 面积

47、2 13.1am 截面惯矩 4 13.7 c im 单位长度质量 13.1 260034060 c mkg m 10 1 22 13.61613.6163.45 1013.7 3.98853 22 3.14 4534060 c c ei fhz lm 本科生毕业设计（论文） 26 10 2 22 23.65123.6513.45 1013.7 6.928 22 3.14 4534060 c c ei fhz lm 冲击系数 （式 5-3） （适用于）0.1767ln0.0157f1.514hzfhz 则： 1 0.1767ln3.988530.01570.229 2 0.1767ln6.928

48、0.01570.326 用于正弯矩效应和剪力效应11 0.2291.229 用于负弯矩效应11 0.3261.326 本设计方案采用桥梁博士计算，为方便起见，在计算中冲击系数偏安全地统一 取较大值，即 1.326。 由桥梁博士计算得出汽车荷载效应内力，如表 5-3、图形输出如图 5-14 所示： 表 5-3 汽车荷载效应内力 汽车 maxm 结果 1 1 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+000 1 2 0.000e+000 -1.371e+003 3.694e+002 2 2 0.000e+000 -4.122e+001 3.694e+002 2 3 0.000e+0

49、00 4.122e+001 3.461e+002 3 3 0.000e+000 -4.122e+001 3.461e+002 3 4 0.000e+000 3.805e+001 2.741e+002 4 4 0.000e+000 -3.816e+001 2.741e+002 4 5 0.000e+000 1.576e+001 2.459e+002 5 5 0.000e+000 -1.587e+001 2.459e+002 5 6 0.000e+000 1.358e+001 3.543e+002 6 6 0.000e+000 -1.364e+001 3.543e+002 6 7 0.000e+0

50、00 -1.767e+002 5.033e+002 7 7 0.000e+000 -1.102e+001 5.033e+002 14 14 0.000e+000 -1.681e+002 7.698e+002 14 15 0.000e+000 4.351e+000 5.804e+002 15 15 0.000e+000 -1.921e+002 5.804e+002 15 16 0.000e+000 1.893e+002 3.596e+002 16 16 0.000e+000 -1.892e+002 3.598e+002 16 17 0.000e+000 -1.985e+000 1.898e+00

51、2 17 17 0.000e+000 1.986e+000 1.898e+002 17 18 0.000e+000 -6.720e+000 1.918e+002 18 18 0.000e+000 6.720e+000 1.918e+002 18 19 0.000e+000 -9.953e+000 1.939e+002 19 19 0.000e+000 9.161e+000 1.939e+002 19 20 0.000e+000 -1.080e+001 1.961e+002 本科生毕业设计（论文） 27 20 20 0.000e+000 -3.241e+001 1.961e+002 20 21

52、0.000e+000 3.113e+001 1.890e+002 21 21 0.000e+000 -3.194e+001 1.890e+002 21 22 0.000e+000 2.955e+001 1.809e+002 25 25 0.000e+000 4.283e+000 4.794e+002 25 26 0.000e+000 -1.174e+001 6.862e+002 26 26 0.000e+000 1.175e+001 6.861e+002 26 27 0.000e+000 8.984e+000 8.898e+002 27 27 0.000e+000 -8.978e+000 8.

53、897e+002 27 28 0.000e+000 3.381e+001 1.044e+003 28 28 0.000e+000 -3.381e+001 1.044e+003 28 29 0.000e+000 5.942e+001 1.144e+003 29 29 0.000e+000 -5.940e+001 1.144e+003 29 30 0.000e+000 -9.909e+001 1.194e+003 30 30 0.000e+000 9.910e+001 1.194e+003 30 31 0.000e+000 -7.306e+001 1.177e+003 31 31 0.000e+0

54、00 7.307e+001 1.177e+003 31 32 0.000e+000 -4.723e+001 1.103e+003 32 32 0.000e+000 4.723e+001 1.103e+003 32 33 0.000e+000 1.633e+002 9.728e+002 33 33 0.000e+000 -1.634e+002 9.728e+002 33 34 0.000e+000 1.914e+000 7.982e+002 34 34 0.000e+000 -1.897e+002 7.982e+002 50 51 0.000e+000 -6.695e+001 1.182e+00

55、3 51 51 0.000e+000 6.700e+001 1.182e+003 51 52 0.000e+000 -4.142e+001 1.094e+003 52 52 0.000e+000 4.142e+001 1.094e+003 52 53 0.000e+000 1.688e+002 9.509e+002 53 53 0.000e+000 -1.688e+002 9.509e+002 53 54 0.000e+000 5.498e+000 7.622e+002 54 54 0.000e+000 -1.932e+002 7.622e+002 54 55 0.000e+000 8.437

56、e+000 5.382e+002 55 55 0.000e+000 -1.961e+002 5.382e+002 55 56 0.000e+000 -6.041e-002 3.306e+002 56 56 0.000e+000 6.563e-002 3.307e+002 56 57 0.000e+000 1.769e+002 1.516e+002 57 57 0.000e+000 7.263e+000 1.516e+002 57 58 0.000e+000 -2.683e+001 1.514e+002 58 58 0.000e+000 2.683e+001 1.514e+002 58 59 0

57、.000e+000 -2.944e+001 1.587e+002 59 59 0.000e+000 2.864e+001 1.587e+002 59 60 0.000e+000 -3.029e+001 1.654e+002 60 60 0.000e+000 -5.928e+000 1.654e+002 本科生毕业设计（论文） 28 60 61 0.000e+000 4.624e+000 1.642e+002 61 61 0.000e+000 -5.426e+000 1.642e+002 61 62 0.000e+000 3.021e+000 1.631e+002 62 62 0.000e+00

58、0 -4.657e+000 1.631e+002 62 63 0.000e+000 -1.209e+000 1.628e+002 63 63 0.000e+000 1.099e+000 1.628e+002 63 64 0.000e+000 -9.540e+000 3.289e+002 64 64 0.000e+000 9.544e+000 3.289e+002 64 65 0.000e+000 -2.491e+001 5.369e+00 70 70 0.000e+000 1.169e+002 1.427e+003 70 71 0.000e+000 -9.167e+001 1.446e+003

59、 71 71 0.000e+000 9.168e+001 1.446e+003 71 72 0.000e+000 -6.592e+001 1.402e+003 72 72 0.000e+000 6.592e+001 1.402e+003 72 73 0.000e+000 -3.970e+001 1.290e+003 73 73 0.000e+000 3.970e+001 1.291e+003 77 78 0.000e+000 2.010e+001 5.326e+002 78 78 0.000e+000 -1.946e+002 5.326e+002 5.45.4 内力组合内力组合 为了进行预应力

60、钢束的计算，在不考虑预加应力引起的结构次内力及混凝 土收缩徐变次内力的前提下，按通规第 4.1.6 条和第 4.1.7 条的规定，根据 可能出现的荷载进行第一次内力组合，用桥梁博士计算时，只需将除结构重力 效应以外的所有荷载效应设为可选，程序将自动进行组合，计算结果见表 4-6。 由桥博导出承载能力极限状态组合： 荷载组合：承载力极限状态效应组合 1.1.2恒载+ 1.4汽车荷载 max(汽车荷载 min) +1.40.7温度次 内力+1.40.7基础沉降次内力+1.40.7徐变次内力 本科生毕业设计（论文） 29 图 5-18 承载能力极限状态荷载组合 i 内力图（cm） 承载能力极限状态荷