連續(xù)剛構(gòu)橋畢業(yè)設(shè)計(jì)(1)

1、目錄1 方案擬定及比選 11.1 工程建設(shè)背景介紹 11.2 工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 11.3 設(shè)計(jì)方案介紹 11.3.1 設(shè)計(jì)方案一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 11.3.2 設(shè)計(jì)方案二獨(dú)塔斜拉橋 21.4 比選結(jié)果 22 橋梁結(jié)構(gòu)主要尺寸擬定 32.1 主跨跨徑及截面尺寸的擬定 32.1.1 主跨跨徑擬定 32.1.2 順橋向梁的尺寸擬定 32.1.3 橫橋向的尺寸擬定 32.2 材料規(guī)格 43 模型建立 53.1 結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?53.1.1 劃分原則 53.1.2 劃分結(jié)果 53.2 施工過(guò)程模擬 53.3 毛截面幾何特性計(jì)算 114 全橋內(nèi)力計(jì)算144.1 計(jì)算參數(shù) 144.2 內(nèi)力計(jì)算 144.

2、2.1 自重作用下的內(nèi)力計(jì)算 144.2.2 二期恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算 154.2.3 墩臺(tái)不均勻沉降引起的次內(nèi)力計(jì)算 174.2.4 溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 184.2.5 混凝土徐變、收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 234.2.6 活載內(nèi)力計(jì)算 254.3 作用效應(yīng)組合 314.3.1 作用 314.3.2 組合原理及規(guī)律 314.4 施工階段分析 355 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)及截面特性計(jì)算385.1 按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量 385.2 預(yù)應(yīng)力筋估算結(jié)果 395.3 換算截面幾何特性值計(jì)算 416預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算446.1 預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間摩擦引起的應(yīng)力損失51 錯(cuò)誤！未定義書簽。6.2 .錨具

3、變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失仃12.錯(cuò)誤！未定義書簽。6.3 .混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋和臺(tái)座之間溫差引起的應(yīng)力損失63錯(cuò)誤！未定義書簽6.4 .混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 4 錯(cuò)誤！未定義書簽。6.5 由鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失的終極值 55 錯(cuò)誤！未定義書簽。6.6 由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失叼6 錯(cuò)誤！未定義書簽。6.7 有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 497截面當(dāng)算517.1 承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 517.1.1 使用階段正截面抗彎驗(yàn)算 517.1.2 使用階段斜截面抗剪驗(yàn)算 577.2 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 627.2.1 使用階段正截面壓應(yīng)力驗(yàn)算： 627.2.2 施工階段

4、正截面法向應(yīng)力驗(yàn)算 637.2.3 使用階段正截面抗裂驗(yàn)算 647.2.4 使用階段斜截面抗裂驗(yàn)算 647.2.5 變形驗(yàn)算 64參考文獻(xiàn)65致謝67附表68附件87開(kāi)題報(bào)告 87外文文獻(xiàn)原文及譯文 871方案擬定及比選1.1 工程建設(shè)背景介紹徐家信江特大橋是江西景德鎮(zhèn)至鷹潭高速公路 D3標(biāo)段中一座重要的控制過(guò)程，大橋 全長(zhǎng)1385米,全橋由主橋、副孔及引橋三部分組成，由北至南橋面縱坡分別為1.696%至 2.207%,設(shè)計(jì)為雙幅單向行駛。1.2 工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路等級(jí)：高速公路；設(shè)計(jì)為載：公路-I級(jí)；設(shè)計(jì)車速：100km/h;設(shè)計(jì)車道：每幅單向兩車道；橋面寬：橫橋向分為左右兩幅完全獨(dú)立且對(duì)

5、稱的橋，每幅橋面凈寬 10.75m;1.3 設(shè)計(jì)方案介紹1.3.1 設(shè)計(jì)方案一一一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是連續(xù)梁橋與T形剛構(gòu)橋的組合體系，也稱墩梁固結(jié)的連續(xù)梁橋。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)主要為：梁體連續(xù)，墩、梁、基礎(chǔ)三者固結(jié) 為一個(gè)整體共同受力。在恒載作用下，連續(xù)剛構(gòu)橋與連續(xù)梁橋的跨中彎矩和豎向位移基 本一致；其次，由于墩梁周結(jié)共同參與工作，連續(xù)剛構(gòu)橋由活載引起的跨中正彎矩較連 續(xù)梁要小，因而可以降低跨中區(qū)域的梁高，并使恒載內(nèi)力進(jìn)一步降低。因此，連續(xù)剛構(gòu) 橋的主跨徑可以比連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)大一些。它常用于大跨、高墩的結(jié)構(gòu)中，橋墩縱向剛度較小，在豎向荷載作用下，基本上屬于一

6、種無(wú)推力的結(jié)構(gòu)。(1)孔徑布置：60+90+90+60m,全長(zhǎng) 300m。(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)造：設(shè)計(jì)橫斷面為雙幅單箱單室截面，橫截面布置如圖2-1和圖2-2所示。梁高從根部截面的5.0m變化至跨中截面的2.3m,箱梁頂板寬取11.75m,底板寬6.75m,頂 板厚0.30m,腹板厚：0.55m；底板厚度由根部截面的0.52m變化至跨中截面的0.30m., 箱梁懸臂部分長(zhǎng)2. 5m,箱梁頂板翼緣端部厚度為0.28m。翼緣根部厚度為0.58m。腹板 與頂板相接處做成120cmx 40cm承托，腹板與底板相接處則做成40cm父40cm承托，以利 脫模并減弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。橋墩采用薄壁雙墩結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)采用

7、鉆孔灌注樁；橋臺(tái) 采用U型橋臺(tái)。詳細(xì)布置見(jiàn)附圖。3）施工方案：對(duì)稱懸臂掛籃澆筑法。1.3.1 設(shè)計(jì)方案二獨(dú)塔斜拉橋斜拉橋的基本受力特點(diǎn)是： 受拉的斜索將主梁多點(diǎn)吊起， 并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱，再通過(guò)塔柱基礎(chǔ)傳至地基。因而主梁在斜拉索的各點(diǎn)支承作用下，像多跨彈性支承的連續(xù)梁一樣， 使彎矩值得以大大地降低， 這不但可以使主梁尺寸大大地減小，而且由于結(jié)構(gòu)自重顯著減輕，既節(jié)省了結(jié)構(gòu)材料，又能大幅度地增大橋梁的跨越能力。此外，斜拉索軸力產(chǎn)生的水平分力對(duì)主梁施加了預(yù)壓力，從而可以增強(qiáng)主梁的抗裂性能，節(jié)約主梁中預(yù)應(yīng)力鋼材的用量。（1）孔徑布置：140+160m,全長(zhǎng)300m。（ 2）結(jié)構(gòu)構(gòu)造

8、：設(shè)計(jì)橫斷面為雙幅單箱單室截面，和方案一的截面相同。1.4 比選結(jié)果斜拉橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工費(fèi)用較高，不適合本設(shè)計(jì)。連續(xù)剛構(gòu)橋，它具有連續(xù)梁橋行車平順， 抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有不需設(shè)置大噸位支座、對(duì)地基要求低等優(yōu)點(diǎn)，所以該地段設(shè)計(jì)一座連續(xù)剛構(gòu)橋更為合理。綜上所述，選用方案一更加合理，即預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)橥扑]方案。2橋梁結(jié)構(gòu)主要尺寸擬定2.1 主跨跨徑及截面尺寸的擬定2.1.1 主跨跨徑擬定主跨徑定為90m,邊跨跨徑根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有經(jīng)驗(yàn)，為主跨的 0.50.8倍，采用0.667 倍的中跨徑，即60m,則全聯(lián)跨徑為：60+90+90+60=380(m) 2.1.2 順橋向梁的尺寸擬定(1)支

9、點(diǎn)處梁高：根據(jù)文獻(xiàn)1P67表2-16,梁高為1/161/20L,取L/16,即5.0m。 (2)跨中梁高：根據(jù)文獻(xiàn)1P67表2-16,梁高為1/301/50L,取L/34.78，即2.3m。(3)梁底曲線：根據(jù)文獻(xiàn)1P67表2-16規(guī)定，選用二次拋物線。2.1.3 橫橋向的尺寸擬定根據(jù)規(guī)定車行道每幅兩車道，且為高速公路，時(shí)速為 100km/h,選用分離式箱型截 面，由規(guī)范，取右側(cè)路肩2.5m,左側(cè)路肩0.75m,中央分隔帶寬1.0m,兩橋間隔2m,車 道寬3.75m,單幅橋面凈寬10.75m。設(shè)計(jì)橫斷面為雙幅單箱單室截面，橫截面布置如圖2-1所示。梁高從根部截面的5.0m 變化至跨中截面的2.

10、3m,箱梁頂板寬取11.75m,底板寬6.75m,頂板厚0.30m,腹板厚： 0.6m (根部處)，0.40m (跨中)；底板厚度由根部截面的0.52m變化至跨中截面的0.30m., 箱梁懸臂部分長(zhǎng)2.25m,箱梁頂板翼緣端部厚度為0.15m。翼緣根部厚度為0.58m。腹板 與頂板相接處做成120cmx 40cm承托，腹板與底板相接處則做成40cm父40cm承托，以利 脫模并減弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。主墩墩頂箱梁綜合考慮受力和變形情況箱梁內(nèi)各設(shè)柔性橫隔板2道，厚度取為0.7m;為了滿足施工和管理需要在每道橫隔板處均設(shè)置了過(guò)人洞。同時(shí)為保持箱內(nèi)干燥，在箱 梁根部區(qū)段底板上設(shè)有排水孔。跨中截面,3支點(diǎn)

11、截面圖2-1橫截面布置圖（尺寸單位：國(guó)）2.2 材料規(guī)格主梁及橫隔板：采用50號(hào)混凝土，容重為26kN/m3,彈性模量取3.45 X04MPa；橋面鋪裝：采用防水混凝土，厚度為 10cm,容重為25kN/m3;防撞護(hù)欄：采用20號(hào)混凝土，容重為25kN/m3;橋 墩：采用50號(hào)混凝土，容重為26kN/m3,彈性模量取3.45 X 04MPa3 模型建立3.1 結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?.1.1 劃分原則根據(jù)選用的施工方案（懸臂澆筑）及所用施工機(jī)具（掛籃）的承重、支承點(diǎn)位置及支反 力，對(duì)上部箱梁進(jìn)行施工分段，梁段長(zhǎng)度規(guī)格應(yīng)盡量減少，以利于掛籃施工。梁段長(zhǎng)度 變化處的梁段重量差應(yīng)盡量減少，以利于施工控制。箱梁

12、分段完成后進(jìn)行單元?jiǎng)澐志幪?hào)。 3.1.2 劃分結(jié)果根據(jù)以上原則采用有限元分析軟件Midas建模，計(jì)算模型中上部結(jié)構(gòu)劃分為83個(gè)單 元，其中14單元（左邊跨現(xiàn)澆段）和8083單元（右邊跨現(xiàn)澆段）采用高度為2.3m的 等截面箱梁；615單元、1928單元、3140單元、4453單元、5665單元,69 78單元都是按二次拋物線變化的變截面；1618單元（左零號(hào)塊處）、4143單元（中 零號(hào)塊處）、6668單元（右零號(hào)塊處）采用高度為5m勺等截面箱梁。主梁各個(gè)單元尺 寸見(jiàn)表2-1。表3-1主梁各單元尺寸單兀長(zhǎng)度（m）1243.754615、1928、16、 18、 41、 29、 30、18、 19

13、、3、4、31 40、甲兀勺4、 5、 79、 8043、 54、 55、 66、 6844、4559、604453、5665、69 78卜部結(jié)為雙肢薄壁墩，墩高30m,將其劃分為1個(gè)單元,兩對(duì)雙肢薄壁墩都用實(shí)心矩形截面，橫橋向尺寸為6.75m,順橋向尺寸為2nl全橋結(jié)構(gòu)離散圖如圖3.1所示3.2 施工過(guò)程模擬連續(xù)剛構(gòu)橋由在雙肢薄壁墩施工完成后由托架現(xiàn)澆墩頂0號(hào)梁段、然后由在兩個(gè)主墩上用掛籃分段對(duì)稱懸臂澆筑的梁段、吊架上澆筑的跨中合攏梁段及落地支架上澆筑 的邊跨現(xiàn)澆梁段組成。墩頂 0號(hào)梁段長(zhǎng)16ml 一個(gè)“T”的兩個(gè)懸臂各分為9對(duì)梁段, 一個(gè)梁段長(zhǎng)度為4m,累計(jì)懸臂總長(zhǎng)36ml全橋共有兩個(gè)2m

14、長(zhǎng)的主跨跨中合攏梁段和兩 個(gè)2m長(zhǎng)的邊跨合攏梁段，兩個(gè)14m長(zhǎng)的邊跨滿堂支架現(xiàn)澆梁段。采用Midas軟件模擬主梁的整個(gè)施工過(guò)程，充分考慮施工荷載（掛籃、混凝土濕重）對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，具體施工過(guò)程如下:3.1 全橋結(jié)構(gòu)離散圖第1階段：雙肢薄壁墩及0號(hào)梁段施工圖3.3 第2施工階段第11階段：左、右邊跨14日現(xiàn)澆段施工，拆懸澆掛藍(lán)、換合龍支架，左、右邊跨合攏第12階段：加合攏段混凝土濕重第13階段：拆除合龍支架、作用二期恒載，徐變至 3年;3.3 毛截面幾何特性計(jì)算由Midas自動(dòng)生成梁截面特性表3-2毛截面幾何特性值單元ag面積（m2）izz ( m4 )Czp (m)Czm (m)17i8.597

15、81.33530.90191.39818i8.64981.72940.9171.41649i8.80582.91180.96271.470610i9.065184.88231.04031.559711i9.429287.64111.15151.681812i9.897391.18821.29861.834713i10.469495.52341.48362.016414i11.1456100.64691.70862.224715i11.9258106.55861.97532.45816 19i12.81113.25852.28512.714920i11.9258106.55861.97532.4

16、5821i11.1456100.64691.70862.224722i10.469495.52341.48362.016423i9.897391.18821.29861.834724i9.429287.64111.15151.681825i9.065184.88231.04031.559726I8.80582.91180.96271.470627 33I8.64981.72940.9171.416434I8.80582.91180.96271.470635I9.065184.88231.04031.559736I9.429287.64111.15151.681837I9.897391.1882

17、1.29861.834738I10.469495.52341.48362.016439I11.1456100.64691.70862.224740I11.9258106.55861.97532.45841 44I12.81113.25852.28512.714945I11.9258106.55861.97532.45846I11.1456100.64691.70862.224747I10.469495.52341.48362.016448I9.897391.18821.29861.834749I9.429287.64111.15151.681850I9.065184.88231.04031.5

18、59751I8.80582.91180.96271.470652I8.64981.72940.9171.416453 57I8.59781.33530.90191.398158I8.64981.72940.9171.416459I8.80582.91180.96271.470660I9.065184.88231.04031.559761I9.429287.64111.15151.681862I9.897391.18821.29861.8347續(xù)表3-2單元ag面積（m2）Izz ( m4)Czp (m)Czm (m)63I10.469495.52341.48362.016464I11.1456

19、100.64691.70862.224765I 111.9258106.55861.97532.45866 69I12.81113.25852.28512.714970I11.9258106.55861.97532.45871I11.1456100.64691.70862.224772I:10.469495.52341.48362.016473I9.897391.18821.29861.834774I9.429287.64111.15151.681875I9.065184.88231.04031.559776I8.80582.91180.96271.470677I8.64981.72940.9

20、171.416478 83I8.59781.33530.90191.3981注：上表中Czp:表示單元截面中和軸到截面上邊緣的距離；Czm:表示單元截面中和軸到截面下邊緣的距離；Izz：表示對(duì)Z軸的抗彎慣。4全橋內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算分析按施工階段和成橋使用階段進(jìn)行。施工階段分析模擬施工中每一個(gè)安裝過(guò)程進(jìn)行計(jì)算分析，即將塊件離散成單元桿件從橋墩施工一箱梁懸臂澆筑一全橋合攏 一橋面二期包載施工一成橋混凝土徐變完成的整個(gè)過(guò)程。4.1 計(jì)算參數(shù)(1)主要材料技術(shù)指標(biāo)主梁采用C50混凝土：抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f ck=32.4MPa,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ft k =2.65MPa； 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd=22.4MPq

21、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftd=1.83MPa；線膨脹系 = 1.0父10， 彈性模量 E c=3.45 X 104MPa 容重 Tc=26kN/m3 。(2)施工階段參數(shù)全橋施工共分14個(gè)施工階段，最后一個(gè)階段計(jì)算徐變至3年，二期恒載集度取為 34.68kN/m,掛籃重量取50t,作用位置位于距每個(gè)梁端2 m處，計(jì)算分析模型完全模擬 施工過(guò)程中的受力情況。(3)可變荷載信息可變作用主要考慮汽車荷載，溫度作用。汽車荷載為公路-I級(jí)，2車道布置，不考慮橫向折減，溫度作用考慮四種工況，體系溫升 12.5C,體系溫降-12.5C,日照正溫差， 日照反溫差。體系日照正溫差按頂?shù)装鍦厣?5C,日照反溫差值取正溫差

22、負(fù)值的一半， 兩者溫度均呈非線性變化。4.2 內(nèi)力計(jì)算4.2.1 自重作用下的內(nèi)力計(jì)算自重作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力見(jiàn)表4-1。單元軸力（kN）剪力-z (kN)彎矩-y ( kN m )1I4.66-2717.1607I-14.222474.92431.8118I106.9-12192.8-23901631I121.84490.28-5387.0343I106.9-12654.3-25839954I121.97-490.3-5387.666I106.911819.58-22701078I-2.32-2474.932431.8383I2.741678.988792.32圖4.1 自重作用下的彎矩圖（單位

23、：kN m）4.2.2二期恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM防撞欄桿重：qi=0.25X 2X 0.6X 26=7.8kN/m橋面鋪裝重：q2=10.75 0.1 25= 26.875kN/m合計(jì)：q = qi+q2 =7.8+26.875=34.68 kN/m將橋面系荷載作為二期包載以均布荷載的形式加在主梁上，結(jié)果見(jiàn)表4-2,最大:-27295POST-PROCESSORST:二期PostCS表4-2二期恒載作用下梁產(chǎn)生的內(nèi)力單元a軸力（kN）剪力-z (kN)彎矩-y ( kN m)1I0.60-6320.007I0.106457

24、2418I-37.82-1523-2729531I-35.79114585843I-37.81-1411-2253554I0.0652589566I-141515-2688178I00562983j06260MAX : 54MIN : 18文彳:徐家信江大橋單位：kN*m日期:05/03/2009表示-力問(wèn)X: 0.000Y:-1.000Z: 0.000圖4.3 二期恒載作下的彎矩圖（單位：kN m）最大：1515-z1.51496e+0031.23876e+0039.62557e+0026.86354e+0024.10151e+0020.00000e+000-1.42255e+002-4.1

25、8457e+002-6.94660e+002-9.70863e+002-1.24707e+003-1.52327e+003ST:二期PostCSMAX : 66MIN : 18產(chǎn)位期 文單日kN05/03/2009表示-方向X: 0.000Y:-1.000Z: 0.000圖4.4 二期恒載作下的剪力圖（單位：kN）POST-PROCESSORBEAM DIAGRAM軸力1.10509e+0000.00000e+000-1.41127e+004-2.11697e+004-2.82266e+004-3.52835e+004-4.23404e+004-4.93973e+004-5.64542e+00

26、4-6.35112e+004-7.05681e+004-7.76250e+004PostCSST:二期MAX : 1MIN : 85圖4.5 二期恒載作下的軸力圖（單位：kN）4.2.3 墩臺(tái)不均勻沉降引起的次內(nèi)力計(jì)算支座的均勻沉降不會(huì)產(chǎn)生次內(nèi)力，但是不均勻沉降卻會(huì)產(chǎn)生對(duì)結(jié)構(gòu)不利的次內(nèi)力。在考慮墩臺(tái)和支座不均勻沉降時(shí)， 采用Midas軟件提供的功能來(lái)進(jìn)行計(jì)算，本設(shè)計(jì) 根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范第 3.3.3條規(guī)定：相鄰墩臺(tái)沉降差（不包括施工 中的沉降）小于1.0/L （mm） （L為相鄰墩臺(tái)間的最小跨徑長(zhǎng)度，以 m計(jì)）。本設(shè)計(jì)假 定邊跨支座或中間墩支座下沉 5mm,來(lái)考慮這部分的影響。由于

27、墩臺(tái)的不均勻沉降產(chǎn) 生的梁?jiǎn)卧獜澗厝绫?-3。表4-3 :墩臺(tái)不均勻沉降產(chǎn)生的彎矩單元ag彎矩-1 (kN m)彎矩-2( kN m)1I 0.000.0018I2255259531I-12-5643I -132577.0054I0.001366I6078I0083I00注：上表中的彎矩-1表示橋臺(tái)下沉?xí)r產(chǎn)生的彎矩；彎矩 -2表示橋墩下沉?xí)r產(chǎn)生的彎矩。MIDAS/CiVllPOST-PROCESSOR圖4.7 橋臺(tái)不均勻沉降產(chǎn)生的彎圖 （單位：kN）4.2.4溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響圖4.6邊墩臺(tái)不均勻沉降產(chǎn)生的彎矩圖（單位kN m)Z： 0.000PostCSST：墩沉降MAX:18MIN : 41

28、文件：徐家信江大橋單位:kN*m日期:05/03/2009衣不-舊X： 0.000Y：-1.000MIDAS/CiVllPOST-PROCESSOR最大：-2255PostCSST：墩臺(tái)沉降MAX : 88MIN : 16文件：馀家信江大橋單位:kN*m日期:05/03/2009表示一方向X: 0.000Y:-1.00OZ： 0.000與其他物體一樣，熱脹冷縮也是橋梁結(jié)構(gòu)的固有屬性之一。橋梁是置于大氣環(huán)境的 結(jié)構(gòu)，溫度毫不例外地對(duì)橋梁要產(chǎn)生影響。溫度影響包括年溫差與局部溫差影響。年溫 差影響指氣溫隨季節(jié)發(fā)生周期性變化對(duì)結(jié)構(gòu)所起的作用，一般假定溫度沿結(jié)構(gòu)截面高度方向均勻變化。對(duì)于無(wú)水平約束的連續(xù)

29、梁橋，年溫差只引起結(jié)構(gòu)的均勻伸縮，并不產(chǎn)生 溫度次內(nèi)力。局部溫差一般指日照溫差或混凝土水化熱影響。水化熱影響較為復(fù)雜，且 在施工中可采用溫度控制予以調(diào)節(jié)，因此橋梁溫度應(yīng)力計(jì)算一般不包括此項(xiàng)。日照因輻 射強(qiáng)度、橋梁方位、日照時(shí)間、地理位置、地形地貌等因素影響，使橋面與內(nèi)部因?qū)α?和傳導(dǎo)方式形成不均勻分布，即產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)。顯然，溫度場(chǎng)的確定是計(jì)算結(jié)構(gòu)溫 度效應(yīng)的關(guān)鍵。橋梁設(shè)計(jì)中通常分溫度沿梁高線性變化和非線性變化兩大類。在線性變 化情況下，梁式結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生撓曲變形，且梁在變形后仍然服從平截面假定。因此，在靜 定梁式結(jié)構(gòu)中，線性變化的溫度梯度只引起結(jié)構(gòu)的位移而不產(chǎn)生溫度次內(nèi)力，而在連續(xù) 梁式結(jié)構(gòu)中

30、，它不但引起結(jié)構(gòu)的位移，且因多余約束的存在，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)溫度次內(nèi)力。溫度應(yīng)力對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土的橋梁的危害在近二十年來(lái)越來(lái)越受到重視和研究。理 論分析和試驗(yàn)研究均已證明，在大跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋中，特別是超靜定結(jié)構(gòu)體系 （例如連續(xù)梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超過(guò)活載應(yīng)力），已被認(rèn)為是預(yù)應(yīng)力混凝土橋 梁產(chǎn)生裂縫的主要原因。我國(guó)公路混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG62-04）附錄B規(guī)定：A.簡(jiǎn)支梁溫差應(yīng)力Nt 八 Ayty： cEc（4-1）Mt0Ayty： cEcey（4-2）1） 正溫差應(yīng)力-Nt Mt0二t-y ty： cEc（4-3）A0I 02）反溫差應(yīng)力，（4-1）、（4-2）、（

31、4-3）內(nèi)ty取負(fù)值，按（4-3）式計(jì)算。式中：Ay 截面內(nèi)的單元面積；ty 單元面積Ay內(nèi)溫差梯度平均值，均以正值代入；：c 混凝土線膨脹系數(shù)；Ec 混凝土彈性模量；y計(jì)算應(yīng)力點(diǎn)至換算截面重心軸的距離，重心軸以上取正，以下取負(fù)；ey單元面積Ay重心至換算截面重心軸的距離;I。、Ao 換算截面面積和慣性矩;B.連續(xù)梁溫差應(yīng)力尚應(yīng)計(jì)入溫度作用次彎矩M；,此時(shí)公式（4-3）右邊第二項(xiàng)內(nèi)彎矩Mt0應(yīng)改為Mt = M； +M0代之。由公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD-602004）知江西屬于溫?zé)岬貐^(qū)，溫度作用考慮四種工況，體系溫升15C,體系溫降-15C,日照正溫差，日照反溫差。日照正溫 差按頂?shù)装鍦厣?/p>

32、5C,日照反溫差值取正溫差負(fù)值的一半，兩者溫度呈非線性變化。采用 Midas軟件計(jì)算結(jié)果如下。1）體系升降、溫時(shí)產(chǎn)生的梁?jiǎn)卧獌?nèi)力表4-4 體系升、降溫產(chǎn)生的內(nèi)力單元a升溫降溫剪力-z (kN)彎矩-y(kN m)剪力-z (kN)彎矩-y(kN m)1i:63-2526325217ir -419831614198-316128i-40-119040119043i1278069-127-806968ir 33312719-3331-271983i-71-28371283POST-PROCESSORBEAM DIAGRAM-w-y-.1.42592e+0041.18250e+004.9.39075

33、e+003.6.95654e+0034.52233e+003.2.08812e+003.0.00000e+000.-2.78030e+003.-5.21450e+003.-7.64871e+003 -1.00829e+004_ -1.25171e+004PostCSST:體系并溫MAX:17MIN : 88文件：徐家信江大橋單位：kN*m 日期:05/03/2009表示一方向X: 0.000Y:-1.000Z: 0.000圖4.8 體系升溫下的彎矩圖（單位：kN m）MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM-z3.33108e+0032.64665e+0031

34、.96221e+0031.27777e+0035.93336e+0020.00000e+000-7.75538e+002-1.45998e+003-2.14441e+003-2.82885e+003-3.51329e+003-4.19772e+003PostCSST:體系升溫MAX:67MIN : 17產(chǎn)位期 文單日kN05/03/2009表示-方向X: 0.000Y:-1.000Z: 0.000圖4.9 體系升溫下的剪力圖（單位：kN）POST-PROCESSORBEAM DIAGRAM彎矩-y1.25171e+0041.00829e+0047.64871e+0035.21450e+0032

35、.78030e+0030.00000e+000-2.08812e+003-4.52233e+003-6.95654e+003-9.39075e+003-1.18250e+004-1.42592e+004PostCSST:體系降溫MAX : 88MIN : 17乂 14:江豕佰江天橋單位：kN*m日期:05/03/2009表示一無(wú)向圖4.10 體系降溫時(shí)的彎矩圖（單位：kN m）MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM圖4.12日照升溫時(shí)的彎矩圖（單位：kN m）最大:41984.19772e+0033.51329e+0032.82885e+0032.14441

36、e+0031.45998e+0037.75538e+0020.00000e+000-5.93336e+002-1.27777e+003-1.96221e+003-2.64665e+003-3.33108e+003PostCSST:體系降溫MAX:17MIN : 67產(chǎn)位期文單日kN05/03/2009X： 0.000Y:-1.000Z: 0.000圖4.11體系降溫時(shí)的剪力圖（單位：kN）2）日照升溫引起的梁?jiǎn)卧獌?nèi)力表4-5日照升溫產(chǎn)生的內(nèi)力單元ag剪力-z (kN)彎矩-y ( kN m)1I-2250.0017j78014314.0028I4655543I9621568I-60212445

37、83I2180MIDAS/CiVilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM1.28147e+0041.15582e+0041.03017e+0049.04522e+0037.78874e+0036.53226e+0035.27577e+0034.01929e+0032.76281e+0031.50632e+0030.00000e+000-1.00664e+003彎矩-yPostCSST:日照MAX:“16MIN : 86文件：徐家信江大橋單位：kN*m日期:05/03/2009表示-萬(wàn)向4.2.5 混凝土徐變、收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響（1）混凝土徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，由于冗余力

38、的存在，混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起 徐變次內(nèi)力，徐變次內(nèi)力的存在使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。實(shí)際上，徐變次內(nèi)力是由于體系轉(zhuǎn)換（即從靜定結(jié)構(gòu)到超靜定結(jié)構(gòu)）而產(chǎn)生的，因此在施工時(shí)應(yīng)盡量避免反復(fù)的體系轉(zhuǎn)換次數(shù)。由于徐變理論的復(fù)雜性，徐變次內(nèi)力計(jì)算方法并不完善，規(guī)范采用基于老化理論的計(jì)算式。由公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）的公式：Mgt = Mig+ （ M2g- Mig）1-e “）&.（4-4）式中，Mgt在先期結(jié)構(gòu)上由結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的彎矩，經(jīng)過(guò)重分配后在后期結(jié)構(gòu)中的彎矩（至t時(shí)）；Mig在先期結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)重力，按先期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彎矩；M2g在先期結(jié)構(gòu)上的

39、結(jié)構(gòu)重力，按后期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彎矩；?。╰,o）從先期結(jié)構(gòu)加載齡期 均至后期結(jié)構(gòu)計(jì)算所考慮時(shí)間t時(shí)的徐變系數(shù), 可按本規(guī)范附錄F計(jì)算。?。ㄒ粡南绕诮Y(jié)構(gòu)加載齡期 p至一寸轉(zhuǎn)換為后期結(jié)構(gòu)的徐變系數(shù)。恒載徐變次內(nèi)力為M次=（M2g- Mig）（1 -e -人加叫（4-5）根據(jù)本規(guī)范附錄F,徐變系數(shù)?。╰,o）的計(jì)算公式如下：?。╰0）= 8 - c（t-t o）（4-6）(t-ttl3(4-7)(4-8)以t-t0)和+(t-t0)/tl 出=1501+(1.2黜)18 hh +250式中，to加載時(shí)的混凝土齡期(d)；t計(jì)算考慮時(shí)刻的混凝土齡期(d)；4(t0)加載齡期為to,計(jì)算考慮齡期為t時(shí)的

40、混凝土徐變系數(shù)；m名義徐變系數(shù)；建一一加載后徐變隨時(shí)間發(fā)展的系數(shù)；3 一一-所要求的徐變系數(shù)的混凝土齡期和混凝土加載齡期。(2)混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響同樣，對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土的收縮對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生次內(nèi)力，混凝土收縮應(yīng)變也 是隨時(shí)間變化的，它的增長(zhǎng)速度受空氣溫度及濕度等條件的影響。具體計(jì)算方法可根據(jù)橋規(guī)(JTG D62-2004)附錄F中的F.1條計(jì)算。根據(jù)橋規(guī)(JTG D62-2004)監(jiān)J錄F中的第F.1、F.2條規(guī)定，Midas軟件計(jì)算參 數(shù)設(shè)定如下：水泥種類系數(shù)(Bsc): 5 (5 代表普通硅酸鹽水泥)28大齡期混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,即標(biāo)號(hào)強(qiáng)度:50000 KN / m2長(zhǎng)期荷載

41、作用時(shí)混凝土的材齡：t= 5天混凝土與大氣接觸時(shí)的材齡：ts = 3大相對(duì)濕度：RH =70%構(gòu)件理論厚度：h=2A/u(程序計(jì)算)徐變系數(shù)：程序計(jì)算混凝土收縮變形率：程序計(jì)算圖4.14 混凝土收縮影響下的結(jié)本彎矩圖（單位：kN m）圖4.15 混凝土徐變影響下的結(jié)本彎矩圖（單位：kN m）4.2.6 活載內(nèi)力計(jì)算活載內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)主要考慮汽車荷載在橋梁使用階段所產(chǎn)生的內(nèi)力計(jì)算。很顯 然，不管采用何種施工方法，這時(shí)結(jié)構(gòu)已成為最終體系一一連續(xù)剛構(gòu)橋，因此力學(xué)計(jì)算 圖式已十分明確。當(dāng)采用T形或箱形截面且肋數(shù)較多時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)空間受力特點(diǎn)進(jìn)行活載內(nèi)力計(jì)算；當(dāng)采用單箱單室截面時(shí)，可直接按平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)

42、行活載內(nèi)力分析。在 本設(shè)計(jì)中采用的是單箱單室截面，故只需按平面桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算。連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，活載內(nèi)力計(jì)算以影響線為基礎(chǔ)。先計(jì)算繪制影響線,然后進(jìn)行影響線加載；如進(jìn)行手工計(jì)算，一般將車輛荷載的最大輪載質(zhì)量置于影響線的 最大豎向坐標(biāo)處即可求的最大活載內(nèi)力直接在影響線上加載時(shí)：S汽=(1)mi(qk,| pkyi)(4-9)式中：S汽一一汽車荷載下主梁最大活載內(nèi)力；汽車沖擊系數(shù)；公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG60-2004)規(guī)定沖擊系數(shù)的 計(jì)算采 用以結(jié)構(gòu)基頻 為指標(biāo) 的方法：當(dāng)f 14Hz時(shí)，=0.45 ;對(duì)于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)當(dāng)計(jì)算沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時(shí)基頻可以按f =13626 牡 進(jìn)行估算，

43、經(jīng)計(jì)算f =3.675Hz,最終計(jì)算2 二lmc得=0.2143一一汽車荷載橫向折減系數(shù)，根據(jù)規(guī)范取 1為1;E一荷載橫向分布系數(shù)，對(duì)于箱梁可以不考慮此項(xiàng)；qk汽車車道荷載中，每延米均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：公路-I級(jí)，取qk=10.5KN/m11一一彎矩、剪力影響線面積；Pk 一車道荷載中的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)規(guī)范，計(jì)算跨徑大于或等于50m時(shí)，取360KNyi 主梁內(nèi)力影響線坐標(biāo)。根據(jù)以上原理，利用有限元軟件Midas求出影響線，然后將移動(dòng)荷載作用在最大處， 由此來(lái)計(jì)算出汽車荷載在最不利位置而產(chǎn)生的梁體的內(nèi)力。各典型截面的影響線如下：圖4.17 邊跨1/2截面彎矩影響線（單位：kN m）圖4.19中跨

44、跨中截面彎矩影響線 （單位：kN m）算。第一種情況是將車道進(jìn)行正載布載（見(jiàn)圖 4.22）;第二種情況是將車道進(jìn)行偏載布 載（見(jiàn)圖4.23）。汽車荷載按照正載布置和偏載布置組合取最不利情況進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算 結(jié)果見(jiàn)表4-9。1 口 4m.-Hhd11 .9-11.75圖4.21 正載布置1萬(wàn) 13 j-e11. 75圖4.22偏載布置最大：4070最大：4045MIDAS/CiVilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM剪力-z4.07047e+003 3.33422e+003 2.59796e+003 1.86170e+003 , 1.12545e+003 3.89190e+002

45、, 0.00000e+000 -1.08332e+003-1.81958e+003, -2.55584e+003-,-3.29209e+003-4.02835e+003I4口 |11湎|山心闔L最大：28PostCSMVall: 車輛MAX ,MIN : 42文件：保冢信。大林單位：kN日期：05/03/2009表示-萬(wàn)問(wèn)X: 0.000/Y:-1.000l_ UZ: 0.000圖4.22汽車荷載作用下的剪力包絡(luò)圖（單位：kN）表4-6 汽車荷載作用下的彎矩、剪力值截回剪力kN彎矩（kN m）MaxMinMaxMin1I20.36-1256.66008I785.22-344.158825.73

46、-450.2217I4007.45-3836.87637.6-23053.330I593.95-593.369128.62-261.0942I3981.97-4028.35686.92-25315.155I590.58-622.459340.15-466.7767I2733.89-2976.74661.57-23208.876I276.14-909.128290.47-1330.2483I1085.37-139.363984.07-190.034.3 作用效應(yīng)組合4.3.1 作用作用的種類、形式和大小與橋梁結(jié)構(gòu)的安全及建設(shè)費(fèi)用密切相關(guān)。我國(guó)現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范將作用分為永久作用、可變作用和偶然

47、作用。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各類作用又有各自的具體內(nèi)容。永久作用是指在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)，其值隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的作用，具體包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、土的重力、土側(cè)壓力、混凝土收縮及徐變作用、水的浮力和基礎(chǔ)變位作用七種?？勺冏饔檬侵冈诮Y(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比不可忽略的作用。 這些作用包括有汽車荷載的沖擊力、 離心力、 制動(dòng)力及其引起的土側(cè)壓力，人群荷載，風(fēng)荷載，流水壓力，冰壓力，溫度作用和支座摩阻力十一種。偶然作用是指在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大，且持續(xù)時(shí)間很短的荷載，具體可包括地震作用、船舶或漂流物的撞擊作用、

48、汽車撞擊作用。4.3.2 組合原理及規(guī)律公路橋涵結(jié)構(gòu)采用以可靠度理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)體系規(guī)定了橋涵結(jié)構(gòu)的兩種極限狀態(tài)： 承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)體現(xiàn)著重體現(xiàn)橋涵結(jié)構(gòu)的安全性， 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)則體現(xiàn)實(shí)用性和耐久性。對(duì)于這兩種極限狀態(tài)，應(yīng)按相應(yīng)的作用效應(yīng)組合規(guī)律進(jìn)行組合： 1) 只有在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用， 才進(jìn)行其效應(yīng)組合， 當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗(yàn)算時(shí)，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合； 2) 當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時(shí)，該作用不應(yīng)參與組合； 3) 施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計(jì)算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定， 結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機(jī)具設(shè)備均應(yīng)作為臨時(shí)荷載加以考慮； 4) 多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD622004)第4.1.6 、 4.1.7 條規(guī)定組合如下：(1) 承載能力極限狀設(shè)計(jì)時(shí)作用效應(yīng)的基本組合基本組合是承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合，其基本表達(dá)式為：(4-10)mn0sud =0.二 Gi SGiK Q1sQ1k，C .二Qj SQjkJj 式中： 橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.1；Sud 作用效應(yīng)（其中汽車計(jì)入沖擊系數(shù)）基本組合設(shè)計(jì)值;y-Qi 第i個(gè)永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)