【高铁跨河混凝土桥桥梁结构荷载分析计算案例2800字】

高铁跨河混凝土桥桥梁结构荷载分析计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u4898高铁跨河混凝土桥桥梁结构荷载分析计算案例 1306651.1横断面图 1221741.2主梁内力计算 2132971.2.1恒载内力计算 235721.2.2活载内力计算 4193641.3温差次力计算 726461.4基础沉降内力计算 856751.4.1取左支座沉降计算基础的沉降内力 8198081.4.2取左中支座沉降1cm计算基础的沉降内力 9164721.5内力组合 12254931.5.1按承载能力极限状态设计 12295971.5.2按正常使用极限状态设计 131.1横断面图.图3-1跨中和支点截面横断面图1.2主梁内力计算1.2.1恒载内力计算1.第一期恒载按跨中截面进行简化计算，跨中截面面积A=19.415m²,所以q=19.415×25=485.37KN/m。假设两侧支座单位作用力都是1，简支梁弯矩如图: 图3-2弯矩和剪力图（3-1）（3-2）（3-3）（3-4）（3-5）自重作用下弯矩和剪力表3-1截面弯矩和剪力表截面位置剪力(KN)弯矩(KN·m)端部9060.2401/4跨截面4206.54176354.21边跨跨中截面-647.16-261353中跨1/4-17635.11-14501.64中跨1/20.0064872.5第二期恒载二期恒载作用集度是桥面铺装、防撞护栏与人行道板的集度相加之和桥面铺装：7cm沥青混凝土（3-6）12cm防水混凝土（3-7）单侧防撞护栏：A=0.3108m²(容重为25KN/m³）人行道板宽度按标准值4.0KN/㎡均布荷载计算二期作用集度：（3-8）二期荷载作用下弯矩和剪力:表3-2二期荷载弯矩和剪力表截面位置剪力(KN)弯矩(KN·m)端部3041.4401/4跨截面1775.3437246.31边跨跨中截面-507.24-40246.03中跨1/4-1821.01-2661.03中跨1/20.0012378.00永久作用效应为一期恒载内力和二期恒载内力之和表3-3永久作用效应内力和弯矩表类型永久作用效应截面剪力(KN)弯矩(KN·m)左支点12101.680边跨1/44538.88124810.95边跨1/2-3025.92136157.40边跨3/4-10590.7234039.35左中支点（左）-18155.52-181541.20左中支点（右）15129.6-181541.20中跨1/47564.8-11346.45中跨1/2045385.801.2.2活载内力计算1.2.1动力系数确定根据高速铁路规范确定，当列车活载纵向作用时（3-9）是加载的长度（m）,当＜1.61m时，取1.61m，如果桥梁是简支梁，取梁跨径，如果桥梁是n跨连续梁，加载长度是平均跨度乘以下列系数表3-3n跨梁系数表n234≥5K1.201.301.401.50如果小于最大跨径，加载长度是最大跨径，（1+μ）计算出来如果小于1.0，取1.0。对于此座桥梁,n=3,=(60+40×2)/3=46.67≤60,所以=60，代入计算公式1+μ=1.01。1.2.2火车荷载效应计算在主梁内力影响线上的最不利位置进行荷载加载，求得主梁最大活载内力，活载内力计算公式：（3-24）铁路—I级的均布荷载标准值和集中荷载标准值依照ZK取得：=64kN/m计算弯矩时:Pk=220kN；计算剪力时:Pk=220×1.25=275kN梁中各截面弯矩、剪力影响线如下：以下仅列出左支点截面最大、最小剪力，同边跨1/4截面最大、最小弯矩的计算过程，其他截面内力计算过程同理。表3-4车辆荷载作用效应 截面Mmax(KN·m)Mmin(KN·m)Qmax（kN）Qmin(KN)左支点003048.01-309.67边跨1/430241.02-4215.061907.03-815.02边跨1/235098.36-8021.06921.06-1631.02边跨3/421201.06-12032.96410.04-2661.01左中支点（左）5302.01-31201.0295.01-3371.02左中支点（右）5302.01-31201.023401.02-464.83中跨1/419234.56-15031.862304.05-671.23中跨1/229840.32-12031.021405.21-1405.21因为便于之后计算内力短期、长期作用组合，单独列表不计冲击作用车辆荷载表3-5不计冲击作用的车辆荷载作用效应截面Mmax(KN·m)Mmin(KN·m)Qmax（KN）Qmin(KN)左支点002406.65-236.54边跨1/426142.36-3306.811365.21-721.05边跨1/230225.87-7256.040725.06-1305.28边跨3/414592.03-11356.56385.56-2201.54左中支点（左）4721.06-23856.0280.25-2461.81左中支点（右）4721.06-23856.022801.02-338.92中跨1/413886.04-14852.031751.05-542.31中跨1/223596.84-11524.061086.25-1105.62图3-2活载图式31.3温差次力计算桥梁结构处于自然状态，桥跨主要承受均匀温度作用和梯度温度作用，这里只考虑梯度温度作用。桥面铺装竖向温差计算的温差基数如下：℃（3-25）℃（3-26）T3=4.30℃T4=2.15℃T5=0℃温差应力计算公式（3-27），（3-28）按图3-3-1计算：℃℃℃℃e1=1.65me2=1.55me3=1.45me4=1.35mα=0.00001/℃=1.60×104(Mpa)=17727.67kNMtº=-28041.24kN·m由Mtº产生的二次矩Mt'可用力法求得3-4温度次内力计算图（3-29）（3-30）（3-31）(3-32)（3-33）解得：温度次内力：（3-34）;（3-35）表3-6温度作用弯矩和剪力效应截面弯矩（kN·m）剪力（kN）左支点01022.75边跨1/415341.251022.75边跨1/230682.511022.75边跨3/446201.761022.75左中支点（左）61365.011022.75左中支点（右）61365.010中跨1/461365.010中跨1/261365.0101.4基础沉降内力计算1.4.1取左支座沉降计算基础的沉降内力图3-5边支座基础沉降图示图3-6基础沉降次内力计算图力法方程：（3-36）（3-37）（3-38）（3-39）（3-40）X1=-9611.23X2=2401.311.4.2取左中支座沉降1cm计算基础的沉降内力（3-41）（3-42）（3-43）（3-44）（3-45）（3-46）X1=20145.34X2=-13052.67图3-4-2基础沉降次内力计算图基础沉降内力计算公式：（3-47）表3-7左边、左中支座沉降效应截面左边支座沉降次内力右边支座沉降次内力弯矩（KN·m）剪力(KN)弯矩(KN·m)剪力(KN)左支点0-160.220335.76边跨1/4-2401.31-160.225036.34335.76边跨1/2-4806.62-160.2210072.67335.76边跨3/4-7209.93-160.2215109.01335.76左中支点（左）-9611.23-160.2220145.34335.76左中支点（右）-9611.23195.8220145.34-615.56中跨1/4-7209.92195.8211845.84-615.56中跨1/2-4394.68195.823546.34-615.56中跨3/4-1579.44195.82-4751.16-615.56右中支点（左）2401.31195.82-13052.67-615.56右中支点（右）2401.31-35.60-13052.67279.80边跨1/41802.48-35.60-9789.50279.80边跨1/21201.65-35.60-6526.33279.80边跨3/4600.82-35.60-3261.16279.80右边支点0-35.600279.80表3-8右中、右支座沉降效应截面左边支座沉降次内力右边支座沉降次内力弯矩（KN·m）剪力(KN)弯矩(KN·m)剪力(KN)左支点035.600-279.80边跨1/4-600.8235.603261.16-279.80边跨1/2-1201.6535.606526.33-279.80边跨3/4-1802.4835.609789.50-279.80左中支点（左）-2401.3135.6013052.67-279.80左中支点（右）-2401.31-195.8213052.67615.56中跨1/41579.44-195.824751.16615.56中跨1/24394.68-195.82-3546.34615.56中跨3/47209.92-195.82-11845.84615.56右中支点（左）9611.23-195.82-20145.34615.56右中支点（右）9611.23160.22-20145.34-335.76边跨1/47209.93160.22-15109.01-335.76边跨1/24806.62160.22-10072.67-335.76边跨3/42401.31160.22-5036.34-335.76右边支点0160.220-335.761.5内力组合1.5.1按承载能力极限状态设计本高速铁路桥涵设计主要依照承载能力极限状态，忽略偶然作用影响，这里只考虑基本组合，其组合公式：（3-48）根据实际情况：（3-49）1.5.2按正常使用极限状态设计（1）短期效应组合（3-50）根据实际情况：（3-51）长期效应组合（3-52）根据实际情况：）（3-52）计算结果如表：弯矩单位是KN·m，剪力单位是KN表3-9主梁内力承载能力极限状态组合截面内力恒载内力汽车荷载温度应力基础沉降承载能力极限状态组合①②③④⑤左支点0.00.00.00.00.0最大弯矩0.00.00.00.00.0最小弯矩12101.683048.011022.80335.7620105.05最大剪力12101.68-309.671022.80-279.8015096.51最小剪力边跨1/4124810.9530241.0215341.305036.34211811.80最大弯矩124810.95-4215.0615341.30-2401.31159852.56最小弯矩4538.881907.031022.80335.769429.91最大剪力4538.88-815.021022.80-279.805311.26最小剪力边跨1/2136157.4035098.3630682.5010072.67215927.32最大弯矩136157.40-8021.0630682.50-4806.62161651.12最小弯矩-3025.92921.061022.80335.76-1028.20最大剪力-3025.92-1631.021022.80-279.80-4908.90最小剪力边跨3/434039.3521201.0646201.8015109.01125514.27最大弯矩34039.35-12032.9646201.80-7209.9367824.37最小弯矩-10590.72414.041022.80335.76-10815.79最大剪力-10590.72-2661.011022.80-279.80-15431.44最小剪力左中支点（左）-181541.205302.0161365.0020145.34-131627.56最大弯矩-181541.20-31201.0261365.00-9611.23-197611.08最小弯矩-18155.5295.010335.76-21485.73最大剪力-18155.52-3371.020-279.80-26645.95最小剪力左中支点（右）-181541.205302.0161365.0020145.34-131627.56最大弯矩-181541.20-31201.0261365.00-9611.23-197611.08最小弯矩15129.603401.020335.7623084.83最大剪力15129.60-464.830-279.8017364.86最小剪力中跨1/4-11346.4519234.5661365.0011845.8487964.36最大弯矩-11346.45-15031.8661365.00-7209.9230461.50最小弯矩7564.802304.50615.5612611.84最大剪力7564.80-671.230-615.567830.26最小剪力中跨1/245385.8029840.3261365.003546.34166741.38最大弯矩45385.80-12031.0261365.00-4394.68104150.99最小弯矩0.01405.210615.562275.07最大剪力0.0-1405.210-615.56-2275.07最小剪力表3-10主梁内力正常使用极限状态组合截面内力恒载内力车辆荷载温度应力基础沉降短期组合长期组合①②③④⑤⑥左支点0.00.00.00.00.00.0最大弯矩0.00.00.00.00.00.0最小弯矩12101.682406.651022.80335.7615285.2814051.88最大剪力12101.68-236.541022.80-279.8012365.9412114.73最小剪力边跨1/4124810.9526142.3615341.305036.34164568.35149054.99最大弯矩124810.95-3306.8115341.30-2401.31133569.36126890.755最小弯矩4538.881365.211022.80335.766887.335966.365最大剪力4538.88-721.051022.80-279.804602.764307.68最小剪力边跨1/2136157.4030225.8730682.5010072.67198025.02174316.00最大弯矩136157.40-7256.0430682.50-4806.62153160.20139995.76最小弯矩-3025.92725.061022.80335.76-1189.59-1918.51最大剪力-3025.92-1305.281022.80-279.80-3429.42-3549.24最小剪力边跨3/434039.3514592.0346201.8015109.01102405.4071325.89最大弯矩34039.35-11356.0646201.80-7209.9359327.9936032.91最小弯矩-10590.72385.561022.80335.76-9025.99-9651.06最大剪力-10590.72-2201.541022.80-279.80-11712.83-11561.17最小剪力左中支点（左）-181541.204721.0661365.0020145.34-10392.51-13