【《某变截面预应力混凝土连续梁桥内力计算与荷载组合建模分析案例》3900字】

某变截面预应力混凝土连续梁桥内力计算与荷载组合建模分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u10094某变截面预应力混凝土连续梁桥内力计算与荷载组合建模分析案例 129061.1荷载内力计算（Midas建模） 186681.1.1恒载内力计算 167781.1.2活载内力计算 4131541.2荷载组合 121.1荷载内力计算（Midas建模）图4-1计算模型图1.1.1恒载内力计算自重根据初步拟定的结构尺寸，运用桥梁设计软件MIDAS建立一个完整的桥梁模型，以1m为一个单元长度，取边支座点、变截面点1、变截面点2、中支座点、变截面点3、跨中截面为控制截面，分别对应MIDAS模型中1号节点、7号节点、27号节点、35号节点、47号节点、60号节点，且结构关于60号跨中截面对称，此外为了方便后面钢筋计算，第一跨每隔L1/8去一个节点，第二跨每个L2/8取一个节点至跨中，以后每个特殊控制截面取一个节点，由程序自动输出自重内力值VGK1、MGK1，见表4-1-1表4-1-1自重内力值跨数单元号荷载节点剪力-z（kN）弯矩（k）第一跨1自重边支座-1727.0907自重L/8（变截面1）-853.514783.759自重5米处-595.955689.6711自重L/4-80.566535.4615自重3L/8695.745383.7618自重L/21480.31306.7622自重5L/82278.02-5736.1827自重3L/4（变截面2）3095.23-15805.5631自重7L/83957.35-29012.7835自重中支座-5656.56-45742.7续表4-1-1第二跨41自重L/8-3998.12-15743.3746自重L/4（变截面3）-2713.373491.6953自重3L/8-1291.6616988.6559自重跨中021019.2373自重变截面32713.373491.6984自重中支座5656.56-45742.7第三跨92自重变截面2-3095.23-15805.56111自重5米处595.955689.67112自重变截面1853.514783.75118自重边支座1727.090图4-1-1自重剪力图（kN）图4-1-2自重弯矩图（kN·m）铺装桥面铺装根据已有要求为12厘米沥青混凝土，材料容重γ2=24kN/m3,荷载集度p2=0.12×24×13=37.44kN/m3。将p2值输入程序中，定义二期恒载，并对模型进行加载，输出所需截面内力值VGK2、MGK2，见表4-1-2。表4-1-2铺装内力值跨数单元号荷载节点-z（kN）弯矩（kN）第一跨1铺装边支座-296.5107铺装L/8（变截面1）-156.09848.669铺装5米处-109.291011.5211铺装L/4-15.691170.7415铺装3L/8121.71966.3118铺装L/2265.09235.3922铺装5L/8405.44-1022.0427铺装3L/4（变截面2）545.99-2806.1531铺装7L/8681.97-5116.9335铺装中支座-936-7951.241铺装L/8-701.43-2835.4546铺装L/4（变截面3）-486.71582.12续表4-1-2第二跨53铺装3L/8-233.993011.5559铺装跨中03745.873铺装变截面3486.71582.1284铺装中支座936-7951.2第三跨92铺装变截面2-545.99-2806.15111铺装5米处109.291011.52112铺装变截面1156.09848.66118铺装边支座296.510图4-1-3铺装剪力图（kN）图4-1-4铺装弯矩图（kN·m）支座沉降5mm6VGK3、MGK3，数据较多，此处只4-1-3。表4-1-3最大沉降内力值跨数单元号截面号位置剪力-z(kN)弯矩ykN第一跨1支座沉降Max边支座133.207支座沉降MaxL/8（变截面1）133.2499.519支座沉降Max5米处133.2666.0211支座沉降MaxL/4133.2999.0215支座沉降Max3L/8133.21498.5318支座沉降MaxL/2133.191998.0522支座沉降Max5L/8133.182497.5627支座沉降Max3L/4（变截面2）133.22997.0731支座沉降Max7L/8132.923496.5835支座沉降Max中支座159.843996.09第二跨41支座沉降MaxL/8159.712997.0746支座沉降MaxL/4（变截面3）159.842077.9753支座沉降Max3L/8159.841232.8359支座沉降Max跨中159.8454673支座沉降Max变截面3159.842077.97续表4-1-384支座沉降Max中支座159.843996.09第三跨92支座沉降Max变截面2133.22997.07111支座沉降Max5米处133.2666.02112支座沉降Max变截面1133.2499.51118支座沉降Max边支座133.201.1.2活载内力计算移动荷载本项目为高速公路上的一段箱型连续梁桥，不考虑人群荷载作用。利用MIDAS模型做屈曲分析，得到第一振型自振周期T1=0.344，则结构基频f[Hz]=1/T1=2.91＜14Hz,L0=110m<150m,0.78，MIDASchina移动荷载规范由程序自动加载，输出控制VQ1K、MQ1K。表4-1-4移动荷载内力值跨数单元荷载位置剪力-z(kN)弯矩-y(kN·m)最大最小最大最小第一跨1移动荷载边支座408.81-1585.76007移动荷载L/8（变截面1）417.37-1298.644416.56-1381.859移动荷载5米处436.38-1207.395540.93-1846.4711移动荷载L/4576.64-1032.797282.41-2769.715移动荷载3L/8（变截面2）779.23-779.758580.85-4151.5519移动荷载L/21009.75-581.158761.71-5539.422移动荷载5L/81211.8-388.737575.15-6921.2527移动荷载3L/41437.15-246.545597.88-8309.131移动荷载7L/81632.13-113.742861.96-9981.4234移动荷载中支座1843.04-1950.771730.76-12671.8第二跨41移动荷载L/8145.75-1671.713083.29-5318.8547移动荷载L/4（变截面3）296.64-1411.276161.3-3061.0153移动荷载3L/8519.75-1077.749466.88-2321.4460移动荷载跨中793.18-793.1810730.7-1830.2173移动荷载变截面31411.27-296.646161.3-3061.0185移动荷载中支座1950.77-1843.041730.76-12671.8第三跨93移动荷载变截面2246.54-1437.155597.88-8309.1111移动荷载5米处1207.39-436.385540.93-1846.47113移动荷载变截面11298.64-417.374416.56-1381.85118移动荷载边支座1585.76-408.8100图4-1-5移动荷载Fz包络图（kN）图4-1-6移动荷载My包络图（kN·m）图4-1-7边支座剪力影响线及最大剪力加载示意图（kN）图4-1-8首跨边支座剪力影响线及最小剪力加载示意图（kN）图4-1-9首跨弯矩最大处剪力影响线及最大剪力加载示意图（kN）10.510.510.5图4-1-10首跨弯矩最大处剪力影响线及最大剪力加载示意图（kN）图4-1-10首跨弯矩最大处剪力影响线及最小剪力加载示意图（kN）10.510.510.5图4-1-11首跨弯矩最大处弯矩及）图4-1-12首跨弯矩最大处弯矩影响线及最小弯矩加载示意图（kN·m）图4-1-13中支座剪力影响线及最大剪力加载示意图（kN）图4-1-14中支座剪力影响线及最小剪力加载示意图（kN）图4-1-15中支座弯矩影响线及最大弯矩加载示意图（kN·m）图4-1-16中支座弯矩影响线及最小弯矩加载示意图（kN·m）图4-1-17跨中剪力影响线及最大剪力加载示意图（kN）图14-1-18跨中剪力影响线及最小剪力加载示意图（kN）图14-1-19跨中弯矩影响线及最大弯矩加载示意图（kN·m）图14-1-20跨中弯矩影响线及最小弯矩加载示意图（kN·m）温度荷载此处同时考虑系统温度和梯度温度作用。系统温度以苏州地区为参照，高温25℃，低温-15℃。梯度温度根据《桥通规》第1.3.10条，以顶板为参照，分三段计算，如图4-1-19所示。图4-1-19温度梯度分段示意图（单位：mm）第一段：B=13m，H1=0m，H2=0.1m，T1=14℃，T2=5.5℃；第二段：B=13m，H1=0.1m，H2=0.25m，T1=5.5℃，T2=2.75℃；第一段：B=3.93m，H1=0.25m，H2=0.4m，T1=2.75℃，T2=0℃；输入程序后输出温度荷载内力值VQ2K、MQ2K。表4-1-5梯度温度内力值跨数单元荷载位置剪力-z(kN)弯矩-y(kN·m)第一跨1温度梯度边支座-238.707温度梯度L/8（变截面1）-238.7895.139温度梯度5米处-238.71193.511温度梯度L/4-238.71790.2515温度梯度3L/8-238.692685.38续表4-1-5第一跨18温度梯度L/2-238.683580.51 22温度梯度5L/8-238.664475.6427温度梯度3L/4（变截面2）-238.695370.7631温度梯度7L/8-238.26265.8934温度梯度中支座-238.77161.02第二跨41温度梯度L/807161.0247温度梯度L/4（变截面3）07161.0253温度梯度3L/807161.0260温度梯度跨中07161.0273温度梯度变截面307161.0285温度梯度中支座238.77161.02第三跨92温度梯度变截面2238.695370.76111温度梯度5米处238.71193.5112温度梯度变截面1238.7895.13118温度梯度边支座238.70表4-1-6整体升温内力值跨数单元荷载位置剪力-z(kN)弯矩-y(kN·m)第一跨1整体升温边支座0.8507整体升温L/8（变截面1）0.85-3.29整体升温5米处0.85-1.2611整体升温L/40.85-6.3915整体升温3L/80.85-9.5919整体升温L/20.85-12.7922整体升温5L/80.85-15.9827整体升温3L/4（变截面2）0.85-19.1831整体升温7L/80.85-22.3834整体升温中支座0.85-25.5741整体升温L/80-25.57续表4-1-6第二跨47整体升温L/4（变截面3）0-25.5753整体升温3L/80-25.5760整体升温跨中0-25.5773整体升温变截面30-25.5785整体升温中支座-0.85-25.57第三跨93整体升温变截面2-0.85-19.18111整体升温5米处-0.85-1.26113整体升温变截面1-0.85-3.2118整体升温边支座-0.850表4-1-7整体降温内力值跨数单元荷载位置剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)第一跨1整体降温边支座-0.5107整体降温L/8（变截面1）-0.511.929整体降温5米处-0.512.5611整体降温L/4-0.513.8415整体降温3L/8-0.515.7519整体降温L/2-0.517.6722整体降温5L/8-0.519.5927整体降温3L/4（变截面2）-0.5111.5131整体降温7L/8-0.5113.4334整体降温中支座-0.5115.3441整体降温L/8015.34续表4-1-7第二跨47整体降温L/4（变截面3）015.3453整体降温3L/8015.3460整体降温跨中015.3473整体降温变截面3015.3485整体降温中支座0.5115.34第三跨93整体降温变截面20.5111.51111整体降温5米处0.512.56113整体降温变截面10.511.92118整体降温边支座0.510将系统温度与梯度温度组合后取最大值得到温度荷载内力值，见表4-1-8。表4-1-8温度荷载内力最大值跨数单元荷载位置剪力弯矩荷载位置剪力弯矩第一跨1温度荷Max边支座-237.850温度荷Min边支座-239.2107温度荷MaxL/8-237.85897.05温度荷MinL/8-239.21891.939温度荷Max5米处-237.851196.06温度荷Min5米处-239.211189.2411温度荷MaxL/4-237.851791.09温度荷MinL/4-239.211783.8615温度荷Max3L/8-237.842691.13温度荷Min3L/8-239.22675.7919温度荷MaxL/2-237.833588.18温度荷MinL/2-239.193567.7222温度荷Max5L/8-237.814485.23温度荷Min5L/8-239.174459.6627温度荷Max3L/4-237.845382.27温度荷Min3L/4-239.25351.5831温度荷Max7L/8-237.356279.32温度荷Min7L/8-238.716243.5134温度荷Max中支座-237.857176.36温度荷Min中支座-239.217135.4541温度荷MaxL/807176.36温度荷MinL/807135.45续表4-1-8第二跨47温度荷MaxL/407176.36温度荷MinL/407135.4553温度荷Max3L/807176.36温度荷Min3L/807135.4560温度荷Max跨中07176.36温度荷Min跨中07135.4573温度荷Max变截面307176.36温度荷Min变截面307135.451.2荷载组合基本组合（用于承载能力极限状态计算）:（4-2-1）短期组合（用于正常使用极限状态计算）（4-2-2）长期组合（用于正常使用极限状态计算）（4-2-3）查《桥通规》，作用项及各项系数取值，见表4-2-1。表4-2-1作用项及各项系数荷载组合永久作用可变作用恒载支座沉降移动荷载温度荷载自重铺装汽车荷载温度梯度升温荷载降温荷载基本组合1.20.51.41.12长期组合10.40.81短期组合10.70.81表4-2-2荷载组合结果汇总跨数编号截面位置项目基本组合短期组合长期组合弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力kN·mkNkN·mkNkN·mkN第一跨1边支座最大0.00-1651.060.00-1791.340.00-1916.99最小0.00-4849.700.00-3191.900.00-2716.17最大14196.53-625.079941.54-771.358616.57-899.56续表4-2-22L/8最小4942.34-3230.935875.43-1976.926290.88-1587.3335米处最大17471.93-291.1012206.22-456.6810543.94-587.60最小5781.09-2737.957028.22-1608.687582.16-1246.474L/4最大21951.70511.2515238.95250.4913051.2277.50最小6326.05-1762.728192.24-877.479023.15-567.6453L/8最大23396.601875.6816009.251309.0113431.991075.24最小4279.85-472.507079.13216.368325.49450.296L/2最大19138.963308.3412547.582395.319918.162092.39最小-1218.14730.482511.241280.324176.061451.6775L/8最大10119.234721.114632.053476.922359.503112.48最小-11560.211937.96-5543.102353.09-3465.832469.7183L/4最大-3248.006181.69-7388.014590.32-9067.374159.18最小-26471.493091.76-17153.63410.38-14660.93481.3497L/8最大-21337.647656.39-23601.55728.02-24461.05238.38最小-46188.624282.19-32629.84501.55-29635.44538.6710中支座最大-41238.27-4198.78-42745.1-5332.70-43261.4-5885.61最小-72191.29-10830.15-52870-7989.73-49067.5-7401.50第二跨11L/8最大-4726.16-4415.65-7679.29-4437.82-8601.28-4481.54最小-20250.74-7900.00-13601.7-5710.04-12006.0-5208.5212L/4最大22591.50-2701.8616211.85-2832.5914363.46-2921.58最小8817.89-5735.959713.22-4028.1310632.42-3601.75133L/8最大45911.41-718.0833607.00