土木工程桥梁方向毕业设计计算书范本

161/180目录TOC\o"1-4"\h\u327651设计差不多资料 11.1技术标准16111 11.2桥梁线形布置20316 1146481.3材料规格 1249371.4设计计算依据 1209861.5通航水位 2137071.6支座强迫位移及温度阻碍 2227841.7差不多计算数据 2313212方案设计与比选 3206272.1工程概况 3181162.2方案设计 4170312.3方案比较 636653截面尺寸拟定 746363.1设计特点及受力特点 788733.1.1设计特点 7171293.1.2受力特点 7152043.2结构尺寸拟定 765143.2.1主梁箱梁构造 7284743.2.2主梁截面尺寸拟定 727453.3毛截面几何特性计算 9234654主梁作用效应计算 11206694.1结构自重作用效应计算 118404.1.1结构单元划分 1166644.1.2施工时期的模拟 11244704.2汽车荷载作用效应计算 14293604.2.1汽车冲击系数和箱梁横向分布系数 14190764.2.2温度应力及基础沉降内力计算 1967354.3内力组合 26176744.3.1按承载能力极限状态设计 26222014.3.2按正常使用极限状态设计 2729374.3.3计算结果 2844825预应力钢束估算及布置 36116405.1计算原理 36160175.3预应力筋布置原则 40201705.4调束以及预应力钢束布置情况 41154306预应力损失计算及有效预应力计算 4480086.1预应力损失计算 4487216.1.1预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失 44193876.1.2锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失 45226236.1.3钢筋与台座间的温差引起的损失 45303306.1.4混凝土弹性压缩引起的应力损失 45279756.1.5预应力钢筋松弛引起的损失 46322436.1.6混凝土收缩徐变引起的应力损失 46295436.2有效预应力计算 47185737配束后主梁内力计算及内力组合 51258017.1配筋后结构重力效应 51185617.2预应力效应 5345507.3徐变和收缩效应 54162877.4内力组合效应 5792898一般钢筋的设计计算 61189729截面强度验算 63168629.1差不多理论 63125019.2计算公式 631809510抗裂验算 682855010.1《公预规》要求 682918110.2计算 681147410.2.1正截面抗裂验算 681896510.2.2斜截面抗裂验算 69300211持久状况构件的应力验算 791291411.1正截面混凝土压应力验算 79499211.2混凝土主压应力验算 792665611.3预应力钢筋拉应力验算 842369612短暂状态应力验算 852336013挠度验算 912928013.1挠度的计算与验算 911584113.1.1预加力引起的上拱度 91241413.1.2使用荷载作用下的挠度 921498513.2预拱度的设置 932102114施工图绘制 94617914.1概述 941420314.2总体布置图 943229614.3主梁一般构造图 94440714.4主梁预应力钢束构造图 9525401参考文献 9619027总结 9716787致谢 98附件1开题报告（文献综述）附件2原文影印件及译文

长滩桥施工图设计摘要依照设计任务书提供的设计资料和要求，进行了长滩桥施工图设计。本桥采纳现行公路桥涵设计规范,恪守“安全、经济、适用、美观”的差不多原则，并兼顾了建桥桥位地址地形条件及可持续进展的要求，力求提高行车服务水平，选用全无缝三跨等截面连续刚构桥方案。设计的要紧内容有：设计资料、方案设计与比选、上部结构计算，其中内力计算及验算采纳桥梁博士3.0进行电算。计算结果表明，方案合理，计算结果正确可靠。依照计算结果绘制了施工图，并完成了专业文献的翻译关键字：全无缝三跨等截面连续刚构桥；桥梁博士；合理；施工图；

ConstructionDrawingDesignforChangtanBridgeABSTRACTAccordingtothedesigninformationandrequirementsdesignplanprovided.Thedesignofthebridgeisbasedonthepresentspecificationsofdesigningthehighwaybridge,consideringthegeologicalandtopographicalconditions,complyingwiththebasicprinciplesofsafe,economic,suitable,aesthetic,andtakingfullaccountofthesustainabledevelopmentsimultaneously,soasstriveingtoimprovethetrafficlevelofservice.Selectedallseamlessthree-spanuniformsectioncontinuousrigidframebridge.Themaintaskincludes:designdata,schemecomparisonanddesign,designandcalculationoftheupstructureoftherecommendationscheme.StructuralanalyseandCheckingtheinternalforcewashelpwiththecommericalsoftwares,namedasBridgeDr.Theconstructiondrawinghasbeenconductedaccordingtotheresultofcalculation.Keywords:allseamlessthree-spanuniformsectioncontinuousrigidframebridge，BridgeDr，constructiondrawing， 1设计差不多资料1.1技术标准桥跨布置：27m+50m+27m，施工方法为满堂支架现浇施工；设计荷载：公路-Ⅱ级，不计人群荷载；桥面组成：0.5m(护栏)+11.5m(机动车道)+0.5m(护栏)=12.5m；桥面横坡：双向1.5%；设计洪水频率：100年一遇结构重要性系数：1.0。1.2桥梁线形设计平曲线半径：无平曲线；竖曲线半径：无竖曲线，无桥面纵坡。1.3材料规格混凝土：主梁采纳C60高强混凝土，墩身、承台、基桩采纳C40混凝土预应力钢绞线：采纳《公预规》(JTG-D622004)中的d=15.24mm钢绞线，公称面积为140mm2，标准强度fpk=1860MPa,弹性模量Ep=3.6x105MPa。一般钢筋：R235、HRB335钢筋标准营符合GB13013-1991和GB1499-1998的规定。凡钢筋直径大于等于12mm者，均采纳HRB335热轧带肋钢筋；凡钢筋直径小于等于12mm者，均采纳R235热轧带肋钢筋，钢板应符合GB700-88规定的Q235钢板。锚具：预应力锚具采纳符合国际后张法预应力混凝土协会FIP标准的I类锚具，其锚固效率系数大于95%。预应力管道：采纳预埋圆形塑料波浪管成型。支座：主桥边跨支座采纳GPZ(II)系列支座。桥面铺装：采纳10cm沥青混凝土+1cm防水层+1.5%横坡C40混凝土三角垫层。1.4设计计算依据《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)(以下均简称为《通规》)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)(以下均简称为《公预规》)1.5通航水位无通航要求1.6支座强迫位移及温度阻碍依照《公路桥涵地基与基础设计规范》要求，考虑桥主墩及桥台分不下沉5mm，主梁上下缘温差依照中国气象局统计得到。1.7差不多计算数据依照《公预规》中各条规定，混凝土、钢绞线和钢筋的各项差不多数据以及在各时期的限值。如表1-1所列。表1-1差不多计算数据名称项目符号单位数据主梁混凝土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MPaMPaMPaMPaMPa603.6×10438.52.8526.51.96短暂状态压应力限制拉应力限制MPaMPa26.93.28持久状态压应力限制:压应力限制主压应力限制拉应力限制：短期效应组合下拉应力限值短期效应组合下主拉应力限值长期效应组合拉应力限值MPaMPaMPaMPaMPa19.323.10.001.140.00名称项目符号单位数据Φ15.24钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大操纵应力σconMPaMPaMPaMPa18601.95×10512601395持久状态应力标准荷载组合MPa1209材料重度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线kN/m3kN/m3kN/m325.023.078.5钢绞线与混凝土的弹性模量比无量纲5.33注：分不为钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉强度标准值，本例考虑混凝土强度达到设计强度的90%时考试张拉预应力钢束，即混凝土强度等级为C55时开始张拉钢束，因此，2方案设计与比选2.1工程概况该桥桥下净空及桥面高程限定。桥下为宽71.65米南北走向河道，无通航要求。桥面高程与设计水位相差3.02～3.42m，扣除桥下净空0.5米，同意的建筑高度只有2.52～2.92m.这对桥梁的主梁高度就提出了严格的要求。全桥总长104.5m。可采纳预应力装配式T梁简支梁桥，但跨径不宜过大，一般设置4～5跨。然而随着高等级公路的迅速进展，对行车平顺舒适提出了更高的要求。而具有伸缩缝多特点的简支梁桥因伸缩缝装置维护更换苦恼，行车不顺，导致桥头跳车现象而备受诟病。而连续梁桥以其结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而得到了迅速进展。在近年来的中小跨径桥型设计中，备受业主方及设计方青睐。若采纳三跨变截面连续箱梁桥，一方面墩柱截面的主梁高度须满足(1/16～1/18)，而边跨与中跨比值一般取（0.5～0.7）。故主梁截面高度必不满足建筑高度要求。同时，因变截面连续梁桥适用于主跨跨径达到70m及以上，这势必造成边中跨比小于0.5，同时需要给边跨压重或设置能抵抗拉力的支座以消除端支点的负反力。给设计和施工带来诸多不便，增加工程施工难度及造价，得不偿失。因此，关于本次设计，应该寻求一种更加适用、经济、耐久的桥型。该桥位于湖北通城至湖南平江黄泥的公路上，作为湘鄂交界的又一交通要道，其关于两地的经济进展将起到推动作用。设计荷载为公路-1级。桥梁全宽12.5m，净宽11.5m，两侧各设50cm宽防撞护栏。严格的荷载等级和连接线路的重要性对桥梁的结构形式、行车舒适性、抗震性能提出特不要求。特不是随着近年区域经济的飞速进展，两地商贸往来紧密，交通量的急剧扩大对桥梁的安全、耐久性能都提出了突出要求。这也是本次设计的要点。桥梁所在桥位处地质情况良好。最上面是1.08m左右的粗砂层。河道东侧受水流冲刷阻碍大，粗砂层下为强风化钙泥质粉沙岩。在设计的时候应尽量幸免在此处设墩。其余地带均为弱风化钙泥质粉沙岩。若设置为嵌岩桩，宜深入岩层下3m以上。若设计成扩大基础，则宜嵌入岩层下不小于0.5m。河道旱季水流量十分细微，为桩基的施工带来了便利。2.2方案设计通过查阅大量资料，综合各方因素，初步拟定如下两个方案。分不是3×33m三跨先简支后连续预应力混凝土连续T梁桥、27m+50m+27m三跨预应力等截面全无缝连续刚构桥。分不综述如下：（1）3×33m三跨先简支后连续预应力混凝土T梁桥方案。此桥型因其建设速度快、工期短、模板支架少等优点，在桥梁进展史上得到了广泛的应用，是国内外高等级公路上常见的桥型。T形截面的主梁形式受力明确，构造简单。等跨布置使得大规模的预置成为可能，减少了模板的费用及施工难度，从而直接降低了工程造价。同时，预应力的进展及T梁桥设计施工技术以及后期病害防治技术的成熟，让桥梁的耐久性得到了保证。另外，先简支后连续的体系转换在施工上相对易于完成，同时也提供了行车的舒适性。而相关于简支梁来讲，减小了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并操纵桥面横向裂缝额的产生。相关于传统意义上的连续梁桥而言，却拥有地基要求不苛刻的优势。因此先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体系及连续体系的优点。下图为此方案桥型布置图及主梁截面图。图2.1方案一桥跨立面图图2.2方案一主梁截面图（2）27m+50m+27m三跨预应力等截面全无缝连续刚构桥。全桥连续，无一处伸缩缝，极好的解决了行车平顺的问题。墩梁固结，减小了跨中弯矩，提高了跨越能力。边中跨比取0.54，提高了主跨的结构刚度。中间两墩采纳柔性墩结合嵌岩桩基础，桥台采纳桩柱式整体桥台结合嵌岩桩基础，边跨与桥台固结，温度、徐变等引起的变形量则依靠桥台后的专门构造和在一定范围内的路面变形来汲取。主梁截面采纳等截面单箱单室截面，构造简单，受力明确，自重较轻。同时，在桥梁的横向及竖向分不施加预应力，提高承载能力，减小挠曲。全桥整洁，美观大方。但全无缝连续刚构桥因墩梁固结，而不能幸免对地基要求较高的弊端。因此全桥均采纳嵌岩桩。这在一定程度上增加了工程造价。如下为方案二桥型布置图及主梁截面形式图。图2.3方案二桥型布置立面图2.4方案二主梁截面2.3方案比较如上桥型设计方案，均满足设计要求。现分不从经济、适用、美观、耐用、施工等方面进行比较。结果见下表：表2-1方案比较表桥型方案先简支后连续预应力混凝土T梁桥（方案一）预应力等截面全无缝连续刚构桥(方案二)经济性上部结构采纳简明的T梁结构，易于预制安装，模板少，造价低；下部结构采纳扩大基础，成本较低。后期维护较多，伸缩缝装置更换难度大而昂贵。上部结构为等截面单箱单室，施工简单，模板少造价低；下部结构因采纳嵌岩桩，增加大部分费用。全桥全寿命成本相对较低适用受力明确，构造简单，适用于中小跨径及矮墩结构，对地基无特不要求。行车舒适性明显，构造受力相对复杂，适用于量大面广的中小桥，对地基要求较高。美观全桥简单明了，无新意。全桥整洁，美观大方耐用设计、施工、维护技术十分成熟，耐久性好，但后期维护频繁。桥台太后处理相关技术有待进一步研究，但已建桥型运营状况十分突出。施工 上部结构采纳预制吊装施工；下部结构采纳人工开挖，施工难度小。上部结构采纳满堂支架现浇，支架繁多；下部结构采纳冲击钻钻孔，施工难度较大。表2-2材料用量估算方案混凝土量(m3)一般钢筋使用量（t）预应力筋用量(kg)方案一1452.9645.629.5方案二100023.447.1综上分析所述，方案二尽管在先期投入较高施工复杂，但后期维护较少，且适用我国快速进展的要求，具有不可替代的竞争优势。因此拟定方案二为本次设计的桥型。注：本桥设计之初考虑采纳三跨四墩墩梁固结的全无缝等截面连续刚构方案，但通过数次桥博程序计算发觉，桥梁本身的跨径布置和等截面的截面形式，以及墩梁固结的体系，到满堂支架的施工方案选择诸多因素相结合使得墩顶处产生了较大的内力突变，预应力的布置难以兼顾各处受力条件，应力及强度验算始终难以满足要求。经反复考虑，在后续计算中松开墩梁固结，按等截面连续梁桥进行计算。3截面尺寸拟定3.1设计特点及受力特点3.1.1设计特点本桥上部结构为三跨等截面预应力混凝土连续梁桥，采纳满堂支架现浇的方法施工，预应力混凝土连续梁桥采纳满堂支架现浇法不需要在施工中进行体系转换，一次落架让施工过程简单，易于操作，且便于软件对其施工过程进行模拟。因其结构体系相对简单，模拟过程精确度较高。但由于预应力束的布置依照施工方法宜选择通束，且其布置在纵桥向各截面不一，同时，考虑桥梁的墩台沉降、温度变化、收缩徐变等因素对桥梁受力的阻碍，其受力变得相当复杂。故设计时必须借助计算机辅助计算才能完成，本设计采纳桥梁博士V3.01软件进行桥梁电算。3.1.2受力特点采纳满堂支架施工的连续梁桥，其受力相对简单，施工过程一步到位。由于其跨径布置为边中跨比为0.54，作为等截面连续梁桥，边跨对中跨的刚度提升有限。支点负弯矩到跨中正弯矩变化剧烈，因此，中跨跨中及两支点的受力相对需要重视。在配筋上，尽可能减少跨中正弯距和跨中支点的负弯矩。同时，截面的尺寸的拟定和材料的选取必须兼顾如上受力特点。3.2结构尺寸拟定3.2.1主梁箱梁构造主梁采纳等截面箱形连续梁桥，梁高为2.5m。该桥为27+50+27m预应力连续梁桥，施工方法为满堂支架一次落架，全桥无伸缩缝装置，实际桥跨长度为105.2m,即在桥的两端各设8cm的伸缩缝，主梁立面一般构造图详见附图。边跨计算跨径为27m,中跨计算跨径为50m。3.2.2主梁截面尺寸拟定（1）截面形式及梁高采纳等高度箱形截面。边跨高跨比为H1/L2=/10.8；中跨高跨比H2/L2=1/20。选用箱形截面出于如此几点考虑：首先，箱形截面整体性好，结构刚度大；其次，箱梁的顶、底板能够提供足够的面积来设置预应力钢束以承受正、负弯矩；另外，抗扭能力强，同时箱形截面能够提供较大的顶板翼缘悬臂，底板宽度较窄，可大幅度减小下部结构工程量。（2）横截面尺寸桥面全宽12.5m,故取单箱单室截面为构造断面。箱梁顶板采纳钢筋混凝土，为满足悬臂端翼缘与箱型顶板部分之比在1：（2.5-3.0）的合理范围，箱梁腹板外侧距离采纳7.5为宜，顶板翼缘外悬2.5m，则箱梁底板宽度为7.5。考虑布置预应力钢束、一般钢筋及承受轮载的需要，兼顾等截面的在各截面受力差异的特点，本设计为30cm。依照设计经验资料，设置护栏时，箱梁顶板翼缘厚度一般为15～20cm左右，本设计采纳20cm。翼缘根部厚度为50cm。腹板与顶、底板相接处做成30x90cm的承托，在底板与腹板相接处做成30x30cm承托，以利脱模并减弱转角处的应力集中。主截面尺寸如图：图3.1主梁截面尺寸图（3）箱梁底板厚度及腹板宽度设置由于边中跨跨径不一从而导致受力较大的差异，在等截面的尺寸选择上应该尽量兼顾最不利和受力最小的断面，由桥梁工程介绍可知，底板厚度与主跨之比宜取1/140--1/170，本桥选取中跨的1/167,即30cm。从受力方面来讲，连续梁支点附近承受剪力较大，腹板宜增高加宽；各孔跨中区段承受剪力较小，腹板可适当降低减薄。那个地点同样兼顾边中跨受力差异，选择35cm。同时，也便于在腹板内布置预应力束锚固头。（4）横隔板设置本设计下部结构采纳矩形薄壁桥墩，因此，需要在箱梁支承处内设横隔板，在中跨墩支承处设置厚为1.5m的横隔板，在边墩支承处设置厚1.2m的横隔板，跨中段不设置横隔板。3.3毛截面几何特性计算毛截面几何特性是计算结构内力、配筋及变形计算的前提。本设计采纳桥梁博士软件，从其导入主梁截面的CAD文件，得到主梁截面几何特性计算表：表3-1主梁各截面的毛截面几何特征节点号截面高度(m)截面面积(m2)截面抗弯惯距(m4)截面中性轴高度(m)12.52111.84221.3622.52111.84221.3632.57.749957.565881.5142.57.749957.565881.5152.57.749957.565881.5162.57.749957.565881.5172.57.749957.565881.5182.57.749957.565881.5192.57.749957.565881.51102.57.749957.565881.51112.57.749957.565881.51122.57.749957.565881.51132.57.749957.565881.51142.57.749957.565881.51152.57.749957.565881.51162.57.749957.565881.51172.57.749957.565881.51182.57.749957.565881.51192.517.6811.35561.36202.517.6811.35561.36212.517.6811.35561.36222.57.749957.565881.51232.57.749957.565881.51242.57.749957.565881.51252.57.749957.565881.51262.57.749957.565881.51272.57.749957.565881.51282.57.749957.565881.51292.57.749957.565881.51302.57.749957.565881.51312.57.749957.565881.51322.57.749957.565881.51续表3-1332.57.749957.565881.51342.57.749957.565881.51352.57.749957.565881.51362.57.749957.565881.51372.57.749957.565881.51382.57.749957.565881.51392.57.749957.565881.51402.57.749957.565881.51412.57.749957.565881.51422.57.749957.565881.51432.57.749957.565881.51442.57.749957.565881.51452.517.6811.35561.36462.517.6811.35561.36472.517.6811.35561.36482.57.749957.565881.51492.57.749957.565881.51502.57.749957.565881.51512.57.749957.565881.51522.57.749957.565881.51532.57.749957.565881.51542.57.749957.565881.51552.57.749957.565881.51562.57.749957.565881.51572.57.749957.565881.51582.57.749957.565881.51592.57.749957.565881.51602.57.749957.565881.51612.57.749957.565881.51622.57.749957.565881.51632.520.511.60291.34642.52111.84221.36

4主梁作用效应计算4.1结构自重作用效应计算4.1.1结构单元划分结构自重效应应采纳桥梁博士计算，单元的划分应尽量考虑关键截面，另外在支座和一些构造变化的位置相应地增设几个单元，如此全桥一共划分为64个单元和65个截面，如下图所示：其中支点单元从左至右分不为：1、2、19、20、45、46、63、64。图4.1桥梁博士单元划分图4.1.2施工时期的模拟1施工方法只考虑满堂支架现浇施工，具体的施工周期应按施工时刻确定，一般：第一时期浇全桥混凝土并张拉预应力束，时刻可按混凝土28天龄期，取28天；第二时期浇混凝土三角垫层、沥青铺装及防撞栏杆，时刻为1年（考虑路基施工与路面施工的间隔）。第三时期为桥博建议的按规范10年的徐变时刻。图4.2桥梁博士施工过程输入窗口2施工时期过程(1)由于采纳满堂支架施工，施工相对简单，混凝土达到0.8倍强度即可进行预应力束的张拉。(2)施加二期恒载，采纳均布恒载的形式施加，大小为65.99kN/m。其中，二期恒载的计算为：拟采纳10cm沥青混凝土C40混凝土三角垫层及防撞栏杆，截面横坡为人字坡，两侧各1.5%。C40混凝土重度为25kN/m3，沥青混凝土重度为24kN/m3，故桥面铺装每沿米荷载集度为：防撞栏杆重：q21=13.59KN/m三角垫层重：q22=11.5×0.08625×25=24.80kN/m桥面铺装重：q23=11.5×0.1×24=27.60kN/m合计：q2=q21+q22=13.59+24.80+27.60=65.99kN/m总集度：Q=q2=65.99KN/m内力计算结构如下表所示，从表中能够看出，采纳一次落架的连续梁，其恒载弯矩与采纳悬臂施工的连续梁有专门大不同，由于在施工过程中不存在体系转换，幸免了支点处产生过大的负弯矩。这也是满堂现浇的优越性之一。表4-1成桥状态结构自重效应节点号剪力弯矩1-1.27E-11-5.76E-1221.92E+03-1.06E+0231.57E+039.40E+0241.31E+032.38E+0358.48E+024.29E+0364.91E+025.21E+037-2.88E+015.68E+038-3.86E+025.39E+039-9.05E+024.10E+0310-1.26E+032.61E+0311-1.78E+03-4.37E+0212-2.30E+03-4.52E+0313-2.66E+03-7.93E+0314-3.18E+03-1.38E+0415-3.54E+03-1.84E+0416-4.06E+03-2.60E+0417-4.41E+03-3.18E+0418-4.83E+03-3.93E+0419-5.22E+03-4.43E+04续表4-1206.80E+03-4.84E+04216.42E+03-4.34E+04226.04E+03-3.72E+04235.52E+03-2.56E+04244.87E+03-1.27E+04254.55E+03-6.77E+03263.90E+033.78E+03273.25E+031.27E+04282.92E+031.66E+04292.27E+032.31E+04301.62E+032.79E+04311.30E+032.97E+04326.49E+023.22E+0433-8.54E-013.30E+0434-6.50E+023.22E+0435-1.30E+032.97E+0436-1.62E+032.79E+0437-2.27E+032.30E+0438-2.92E+031.65E+0439-3.25E+031.27E+0440-3.90E+033.75E+0341-4.55E+03-6.80E+0342-4.87E+03-1.27E+0443-5.52E+03-2.57E+0444-6.04E+03-3.72E+0445-6.42E+03-4.35E+04465.60E+03-4.84E+04475.22E+03-4.44E+04484.84E+03-3.94E+04494.41E+03-3.18E+04504.06E+03-2.60E+04513.54E+03-1.84E+04523.18E+03-1.38E+04532.66E+03-7.96E+03542.30E+03-4.55E+03551.78E+03-4.58E+02561.26E+032.59E+03579.07E+024.08E+03583.88E+025.38E+03593.03E+015.66E+0360-4.89E+025.21E+0361-8.46E+024.29E+0362-1.31E+032.38E+03续表4-163-1.57E+039.39E+02643.55E+02-1.06E+02图4.3结构自重效应弯矩图图4.4结构自重效应剪力图4.2汽车荷载作用效应计算4.2.1汽车冲击系数和箱梁横向分布系数1汽车冲击系数依照《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：正弯矩结构基频计算公式：（4-1）负弯矩结构基频计算公式：（4-2）现取边跨跨中截面计算，全桥偏安全考虑采纳边跨跨中截面的汽车冲击系数。Ec为混凝土弹性模量，C60混凝土为3.6x1010MPaIc为边跨中跨截面的惯性矩，为7.57m4mc为结构跨中处的单位长度质量，mc=G/g=19730kg/m计算得到：冲击系数，适用于则：用于正弯矩效应和剪力效应：用于负弯矩效应：2箱梁横向分布效应系数在桥梁博士中，不能通过简单的计算得到其分布调整系数。在桥梁博士中设置为其所承受的汽车总列数，考虑纵横向折减、偏载后的修正值。例如，关于一个跨度为105.2米的桥面3车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为3x0.78（三车道的横向折减系数）x1.15（经计算而得的偏载系数）x1（大跨径的纵向折减系数）=2.691。汽车的横向分布效应系数差不多包含了汽车车道数的阻碍。偏载系数是个经验值，是考虑了约束扭转贡献的计算系数。在单梁分析中，桥博无法考虑约束扭转产生的正应力，但依照经验，约束扭转产生的正应力一般占竖向扰曲正应力的15％，这确实是1.15系数的由来，具体计算那个系数，能够通过建立梁格模型，实体模型等方法来分析。本设计采纳1.15的偏载系数，则横向分布调整系数为：m=3x0.78（三车道的横向折减系数）×1.15（偏载系数取经验值）×1.0（大跨径的纵向折减系数）=2.691输入框如下图所示：图4.5桥博活载输入相关信息表4-2汽车荷载内力节点号剪力弯矩10.00E+000.00E+002（边跨支点）0.00E+000.00E+0031.08E+035.72E+0241.02E+031.46E+0359.34E+022.85E+0368.46E+023.72E+0377.28E+024.71E+03续表4-28-2.13E+025.21E+039-3.29E+025.69E+0310-4.14E+025.88E+0311-5.26E+025.84E+0312-6.34E+025.52E+03131.69E+025.10E+03146.60E+014.36E+0315-8.67E+023.72E+0316-9.67E+022.65E+0317-6.88E+011.82E+0318-8.93E+021.03E+03194.95E+007.38E+0220（中跨支点）-6.80E+017.49E+0221-6.52E+017.08E+0222-9.42E+007.38E+02237.16E+001.38E+03249.04E+022.35E+03254.82E+013.00E+03267.81E+014.23E+03277.40E+015.55E+03289.04E+026.12E+03298.02E+027.23E+03306.97E+028.07E+0331-2.28E+028.47E+0332-3.34E+028.91E+0333（跨中）-4.41E+029.05E+0334-5.49E+028.91E+0335-6.44E+028.39E+0336-7.08E+028.15E+0337-8.12E+027.30E+0338-9.14E+026.19E+0339-9.57E+025.55E+0340-9.58E+024.21E+0341-5.26E+012.95E+0342-9.13E+022.43E+0343-7.18E+001.38E+03449.42E+007.38E+02455.67E+017.07E+0246（中跨支点）-3.09E+017.49E+0247-4.93E+007.38E+02488.93E+021.03E+03499.39E+021.86E+03509.62E+022.63E+03续表4-2518.66E+023.72E+0352-6.61E+014.36E+0353-1.69E+025.10E+0354-2.48E+025.52E+0355-3.57E+025.84E+0356-4.68E+025.88E+03573.29E+025.69E+03582.13E+025.21E+0359-7.28E+024.71E+0360-8.45E+023.72E+0361-9.34E+022.85E+0362-1.02E+031.46E+0363（边跨支点）-1.08E+035.72E+02640.00E+000.00E+00图4.6汽车荷载弯矩包络图图4.7汽车荷载剪力包络图4.2.2温度应力及基础沉降内力计算1温度应力计算(1)年平均温差该桥位位于我国温热地区，由《通规》得该地区最高气温为34°，最低为-3°，取施工均温为室温25°故结构年平均温度升温为：34°-25°=9°结构年平均温度降温为：25°-(-3°)=28°(2)梯度温差：按《通规》4.3.10条规定，桥面采纳10cm沥青混凝土的温差梯度基数：T1=14°，T2=5.5°，T3=0°，竖向日照温差反温差为正温差乘以-0.5。具体各截面弯矩和剪力值见下表。温差应力按《公预规》附录B计算：（4-3）（4-4）式中：——截面内的单元面积；——单元面积内温差梯度平均值，均以正值代入：——混凝土线膨胀系数，——混凝土弹性模量，——单元面积重心至截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，以下取负值。在桥博中得到竖向日照正温差次内力的计算结果，见下表（结构对称取半桥截面）。表4-3竖向日照正温差引起的次内力节点号剪力(KN)弯矩(KN.M)12.33E-10-1.82E-112（边跨支点）3.02E+02-7.64E-1133.02E+021.81E+0243.02E+024.84E+0253.02E+021.02E+03续表4-363.02E+021.44E+0373.02E+022.04E+0383.02E+022.46E+0393.02E+023.06E+03103.02E+023.48E+03113.02E+024.08E+03123.02E+024.68E+03133.02E+025.10E+03143.02E+025.70E+03153.02E+026.12E+03163.02E+026.72E+03173.02E+027.14E+03183.02E+027.63E+03193.02E+027.93E+0320（主墩支点）7.57E-028.16E+03217.57E-028.16E+03227.57E-028.16E+03237.57E-028.16E+03247.57E-028.16E+03257.57E-028.16E+03267.57E-028.16E+03277.57E-028.16E+03287.57E-028.16E+03297.57E-028.16E+03307.57E-028.16E+03317.57E-028.16E+03327.57E-028.16E+0333（中跨跨中）7.57E-028.16E+03 表4-4竖向日照负温差引起的次内力节点号剪力(KN)弯矩(KN.M)1-1.16E-109.10E-122（边跨支点）-1.51E+023.82E-113-1.51E+02-9.07E+014-1.51E+02-2.42E+025-1.51E+02-5.10E+026-1.51E+02-7.18E+027-1.51E+02-1.02E+038-1.51E+02-1.23E+039-1.51E+02-1.53E+0310-1.51E+02-1.74E+0311-1.51E+02-2.04E+0312-1.51E+02-2.34E+03续表4-413-1.51E+02-2.55E+0314-1.51E+02-2.85E+0315-1.51E+02-3.06E+0316-1.51E+02-3.36E+0317-1.51E+02-3.57E+0318-1.51E+02-3.82E+0319-1.51E+02-3.97E+0320（主墩支点）-3.78E-02-4.08E+0321-3.78E-02-4.08E+0322-3.78E-02-4.08E+0323-3.78E-02-4.08E+0324-3.78E-02-4.08E+0325-3.78E-02-4.08E+0326-3.78E-02-4.08E+0327-3.78E-02-4.08E+0328-3.78E-02-4.08E+0329-3.78E-02-4.08E+0330-3.78E-02-4.08E+0331-3.78E-02-4.08E+0332-3.78E-02-4.08E+0333（中跨跨中）-3.78E-02-4.08E+03表4-5结构整体升温温差引起的次内力表节点号剪力(KN)弯矩(KN.M)11.14E-130.00E+002（边跨支点）-1.72E-021.16E-103-1.72E-02-1.03E-024-1.72E-02-2.76E-025-1.72E-02-5.81E-026-1.72E-02-8.18E-027-1.72E-02-1.16E-018-1.72E-02-1.40E-019-1.72E-02-1.74E-0110-1.72E-02-1.98E-0111-1.72E-02-2.32E-0112-1.72E-02-2.67E-0113-1.72E-02-2.91E-0114-1.72E-02-3.25E-0115-1.72E-02-3.49E-0116-1.72E-02-3.83E-0117-1.72E-02-4.07E-0118-1.72E-02-4.35E-0119-1.72E-02-4.52E-01续表4-520（主墩支点）-4.34E-06-4.65E-0121-4.34E-06-4.65E-0122-4.34E-06-4.65E-0123-4.34E-06-4.65E-0124-4.34E-06-4.65E-0125-4.34E-06-4.65E-0126-4.34E-06-4.65E-0127-4.34E-06-4.65E-0128-4.34E-06-4.65E-0129-4.34E-06-4.65E-0130-4.34E-06-4.65E-0131-4.34E-06-4.65E-0132-4.34E-06-4.65E-0133（中跨跨中）-4.34E-06-4.65E-01表4-6结构整体降温温差引起的次内力表节点号剪力(KN)弯矩(KN.M)10.00E+000.00E+002（边跨支点）5.36E-024.66E-1035.36E-023.21E-0245.36E-028.57E-0255.36E-021.81E-0165.36E-022.54E-0175.36E-023.62E-0185.36E-024.35E-0195.36E-025.42E-01105.36E-026.16E-01115.36E-027.23E-01125.36E-028.30E-01135.36E-029.04E-01145.36E-021.01E+00155.36E-021.09E+00165.36E-021.19E+00175.36E-021.27E+00185.36E-021.35E+00195.36E-021.41E+0020（主墩支点）1.35E-051.45E+00211.35E-051.45E+00221.35E-051.45E+00231.35E-051.45E+00241.35E-051.45E+00251.35E-051.45E+00261.35E-051.45E+00续表4-6271.35E-051.45E+00281.35E-051.45E+00291.35E-051.45E+00301.35E-051.45E+00311.35E-051.45E+00321.35E-051.45E+0033（中跨跨中）1.35E-051.45E+002基础沉降内力计算基础沉降计算时应考虑多种沉降工况，但本桥高强混凝土桥梁上部结构柔性小，因此地质条件基础要求高，故采纳嵌岩桩，按《公路桥涵地基与基础设计规范》中建议，考虑一侧主墩台沉降5mm，在桥博中得到基础的沉降次内力计算结果，见下表（只考虑一侧沉降故考虑全桥阻碍）。表4-7基础沉降变位次内力单元号剪力弯矩1-4.66E-105.82E-112（边跨支点）1.49E+022.33E-1031.49E+028.92E+0141.49E+022.38E+0251.49E+025.02E+0261.49E+027.06E+0271.49E+021.00E+0381.49E+021.21E+0391.49E+021.51E+03101.49E+021.71E+03111.49E+022.01E+03121.49E+022.30E+03131.49E+022.51E+03141.49E+022.81E+03151.49E+023.01E+03161.49E+023.31E+03171.49E+023.51E+03181.49E+023.75E+03191.49E+023.90E+0320（主墩支点）-1.29E+024.01E+0321-1.29E+023.92E+0322-1.29E+023.79E+0323-1.29E+023.53E+0324-1.29E+023.21E+0325-1.29E+023.04E+0326-1.29E+022.72E+03续表4-727-1.29E+022.40E+0328-1.29E+022.24E+0329-1.29E+021.91E+0330-1.29E+021.59E+0331-1.29E+021.43E+0332-1.29E+021.11E+0333（中跨跨中）-1.29E+027.83E+0234-1.29E+024.60E+0235-1.29E+021.37E+0236-1.29E+02-2.47E+0137-1.29E+02-3.48E+0238-1.29E+02-6.71E+0239-1.29E+02-8.32E+0240-1.29E+02-1.16E+0341-1.29E+02-1.48E+0342-1.29E+02-1.64E+0343-1.29E+02-1.96E+0344-1.29E+02-2.22E+0345-1.29E+02-2.35E+0346（主墩支点）9.07E+01-2.45E+03479.07E+01-2.38E+03489.07E+01-2.29E+03499.07E+01-2.14E+03509.07E+01-2.02E+03519.07E+01-1.84E+03529.07E+01-1.71E+03539.07E+01-1.53E+03549.07E+01-1.41E+03559.07E+01-1.22E+03569.07E+01-1.04E+03579.07E+01-9.18E+02589.07E+01-7.37E+02599.07E+01-6.12E+02609.07E+01-4.31E+02619.07E+01-3.06E+02629.07E+01-1.45E+02639.07E+01-5.44E+0164（边跨支点）0.00E+000.00E+00图4.8左侧主墩沉降5mm引起的结构位移图4.9左侧主墩沉降5mm引起的弯矩图4.10左侧主墩沉降5mm引起的剪力4.3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的前提下，按《通规》第4.1.6条和第4.1.7条规定，依照可能出现的荷载进行第一次内力组合。但本设计依据桥梁博士讲明文件建议，在内力组合中考虑了10年的收缩和徐变作用，如此更有利于桥梁的耐久性。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，才进行其效应组合。当结构或结构构件需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。（2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利阻碍时，该作用不应参与组合。（3）施工时期作用效应的组合，应按计算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。（4）多个偶然作用不同时参与组合。依照以上的内力计算结果，参照桥规（JTJ023--04）第4.1.2条即可进行内力组合。4.3.1按承载能力极限状态设计公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采纳以下两种作用效应组合：差不多组合和偶然组合，由于本设计不考虑偶然作用的阻碍，故只采纳差不多组合。永久作用的设计值效应和可变作用设计值效应组合，其效应组合表达式为：（4-5）式中：—承载能力极限状态下作用差不多组合的效应组合设计值；—结构重要性系数，安全等级一级、二级、三级分不为1.1、1.0、0.9；—第i个永久作用效应的分项系数；—第i个永久作用效应的标准值和设计值；—汽车荷载效应的分项系数，取1.4；—汽车荷载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、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取1.4，风荷载的为1.1；—在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其他第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外的其他可变作用效应的组合系数；依照《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(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温度作用效应的分项系数其他可变作用效应的组合系数则承载能力极限状态组合为：对结构承载力不利时对结构承载力有利时4.3.2按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，应依照不同的设计要求，采纳以下两种效应组合。1作用短期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值组合，其效应组合表达式为：（4-6）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；—第j个可变作用效应的频遇值。依照《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）效应的频遇值系数温度作用效应的频遇值系数则作用短期效应组合为：（4-7）2作用长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用永久值组合，其效应组合表达式为：（4-8）式中：—作用短期效应组合设计值；—第j个可变作用效应的准永久值系数；—第j个可变作用效应的准永久值。依照《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）效应的频遇值系数温度作用效应的频遇值系数则作用短期效应组合为：4.3.3计算结果依照上述的组合要求，进行承载能力极限状态内力组合和正常使用极限状态内力组合，在使用桥梁博士软件时，只需要将荷载输入便可自动进行组合，其结果见表4-8。表4-8正常使用极限状态长期效应组合内力节点号最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩10.00E+00-3.49E+020.00E+000.00E+0022.78E+031.70E+03-1.06E+02-2.82E+0232.42E+031.35E+031.41E+036.78E+0242.13E+031.09E+033.62E+031.98E+0351.64E+036.30E+026.82E+033.60E+0361.24E+032.67E+028.65E+034.24E+0376.75E+02-2.85E+021.03E+044.29E+03续表4-882.90E+02-6.66E+021.08E+043.73E+039-2.69E+02-1.23E+031.05E+042.02E+0310-6.51E+02-1.61E+039.67E+032.52E+0211-1.21E+03-2.17E+037.43E+03-3.20E+0312-1.76E+03-2.72E+034.04E+03-7.70E+0313-2.14E+03-3.10E+031.02E+03-1.14E+0414-2.68E+03-3.66E+03-4.29E+03-1.76E+0415-3.06E+03-4.04E+03-8.60E+03-2.25E+0416-3.60E+03-4.60E+03-1.58E+04-3.05E+0417-3.97E+03-4.98E+03-2.14E+04-3.67E+0418-4.41E+03-5.43E+03-2.86E+04-4.46E+0419-4.67E+03-5.70E+03-3.32E+04-4.99E+04207.22E+036.49E+03-3.69E+04-5.41E+04216.85E+036.14E+03-3.21E+04-4.89E+04226.58E+035.88E+03-2.61E+04-4.24E+04236.04E+035.36E+03-1.45E+04-3.01E+04245.35E+034.70E+03-1.47E+03-1.65E+04255.01E+034.37E+034.51E+03-1.04E+04264.33E+033.70E+031.52E+043.26E+02273.64E+033.03E+032.44E+049.35E+03283.30E+032.70E+032.83E+041.32E+04292.61E+032.02E+033.49E+041.98E+04301.93E+031.34E+033.98E+042.47E+04311.59E+031.00E+034.16E+042.65E+04329.05E+023.22E+024.39E+042.90E+04332.23E+02-3.59E+024.44E+042.98E+0434-4.58E+02-1.04E+034.32E+042.90E+0435-1.14E+03-1.73E+034.03E+042.65E+0436-1.48E+03-2.06E+033.82E+042.46E+0437-2.15E+03-2.75E+033.30E+041.94E+0438-2.83E+03-3.43E+032.61E+041.25E+0439-3.16E+03-3.78E+032.19E+048.49E+0340-3.83E+03-4.46E+031.25E+04-8.62E+0241-4.50E+03-5.15E+031.41E+03-1.19E+0442-4.83E+03-5.49E+03-4.68E+03-1.81E+0443-5.49E+03-6.17E+03-1.81E+04-3.21E+0444-6.01E+03-6.72E+03-2.99E+04-4.46E+0445-6.27E+03-6.99E+03-3.61E+04-5.13E+04466.16E+035.18E+03-4.09E+04-5.66E+04475.79E+034.82E+03-3.72E+04-5.23E+04485.52E+034.56E+03-3.24E+04-4.69E+04495.07E+034.12E+03-2.49E+04-3.89E+04504.68E+033.75E+03-1.92E+04-3.26E+04514.13E+033.21E+03-1.17E+04-2.44E+04续表4-8523.75E+032.83E+03-7.13E+03-1.94E+04533.19E+032.28E+03-1.52E+03-1.30E+04542.81E+031.90E+031.71E+03-9.13E+03552.25E+031.35E+035.40E+03-4.46E+03561.70E+037.94E+027.94E+03-8.15E+02571.31E+034.18E+029.00E+031.09E+03587.59E+02-1.41E+029.58E+032.97E+03593.78E+02-5.29E+029.31E+033.67E+0360-1.74E+02-1.09E+037.93E+033.80E+0361-5.37E+02-1.48E+036.31E+033.29E+0362-1.00E+03-1.98E+033.38E+031.84E+0363-1.26E+03-2.26E+031.32E+036.31E+02647.09E+023.55E+02-1.06E+02-2.82E+02表4-9正常使用极限状态短期效应组合内力节点号最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩10.00E+00-6.10E+020.00E+000.00E+0023.11E+031.62E+03-1.06E+02-4.14E+0232.74E+031.27E+031.59E+035.28E+0242.44E+031.01E+034.05E+031.79E+0351.92E+035.43E+027.67E+033.34E+0361.49E+031.75E+029.76E+033.87E+0378.96E+02-4.00E+021.17E+043.77E+0384.90E+02-8.00E+021.24E+043.10E+039-9.81E+01-1.39E+031.22E+041.24E+0310-5.00E+02-1.80E+031.14E+04-6.38E+0211-1.08E+03-2.38E+039.18E+03-4.25E+0312-1.66E+03-2.96E+035.70E+03-8.90E+0313-2.05E+03-3.35E+032.55E+03-1.27E+0414-2.62E+03-3.94E+03-2.99E+03-1.91E+0415-3.01E+03-4.34E+03-7.49E+03-2.41E+0416-3.56E+03-4.93E+03-1.50E+04-3.23E+0417-3.95E+03-5.33E+03-2.08E+04-3.85E+0418-4.39E+03-5.80E+03-2.82E+04-4.67E+0419-4.66E+03-6.09E+03-3.30E+04-5.21E+04207.64E+036.47E+03-3.66E+04-5.64E+04217.26E+036.12E+03-3.19E+04-5.10E+04226.99E+035.86E+03-2.59E+04-4.42E+04236.42E+035.34E+03-1.41E+04-3.14E+04245.72E+034.68E+03-7.63E+02-1.73E+04255.36E+034.34E+035.41E+03-1.11E+04264.65E+033.65E+031.65E+04-2.00E+02273.94E+032.96E+032.60E+048.89E+03283.58E+032.62E+033.01E+041.28E+04续表4-9292.87E+031.93E+033.71E+041.93E+04302.16E+031.23E+034.22E+042.43E+04311.81E+038.76E+024.41E+042.61E+04321.10E+031.74E+024.66E+042.86E+04333.90E+02-5.31E+024.72E+042.95E+0434-3.14E+02-1.24E+034.59E+042.86E+0435-1.02E+03-1.95E+034.28E+042.61E+0436-1.37E+03-2.30E+034.07E+042.42E+0437-2.06E+03-3.01E+033.52E+041.90E+0438-2.76E+03-3.72E+032.79E+041.21E+0439-3.10E+03-4.08E+032.36E+048.03E+0340-3.79E+03-4.79E+031.37E+04-1.39E+0341-4.47E+03-5.50E+032.30E+03-1.26E+0442-4.81E+03-5.86E+03-3.95E+03-1.89E+0443-5.47E+03-6.57E+03-1.77E+04-3.34E+0444-5.99E+03-7.13E+03-2.97E+04-4.64E+0445-6.25E+03-7.41E+03-3.59E+04-5.34E+04466.55E+035.17E+03-4.07E+04-5.89E+04476.17E+034.81E+03-3.70E+04-5.45E+04485.88E+034.54E+03-3.20E+04-4.90E+04495.41E+034.10E+03-2.44E+04-4.07E+04505.01E+033.72E+03-1.84E+04-3.43E+04