主跨100m公路鋼管混凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN主跨100m公路鋼管混凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄TOC\h\z\t"摘要,1,英文摘要,1,一級(jí)標(biāo)題,1,二級(jí)標(biāo)題,2,三級(jí)標(biāo)題,3,四級(jí)標(biāo)題,4"摘要 IAbstract II1.引言 12.設(shè)計(jì)資料與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2設(shè)計(jì)規(guī)范 23.結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) 3結(jié)構(gòu)總體布置擬定 3拱肋 3橫向聯(lián)系 3立柱 4懸掛結(jié)構(gòu) 4吊桿 4橋面系 4橫梁 5加勁縱梁 5橋面板 5截面尺寸擬定 6拱肋 6立柱 7吊桿 7橫梁 7加勁縱梁 8橋面板 84.結(jié)構(gòu)計(jì)算 9建立坐標(biāo)系 9單元?jiǎng)澐?9單元材料特性 12主拱圈 12吊桿單元 12橫梁、立柱、加勁縱梁、橋面板 12結(jié)構(gòu)邊界條件 13生成模型 13內(nèi)力計(jì)算 14恒載內(nèi)力計(jì)算 14活載內(nèi)力計(jì)算 15荷載效應(yīng)組合 18應(yīng)力輸出 20各施工階段關(guān)鍵截面應(yīng)力 20使用極限狀態(tài)各工況關(guān)鍵截面應(yīng)力 21位移輸出 21施工階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)計(jì)算累計(jì)豎向位移 21使用階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)豎向位移 21支承反力 22施工階段支承反力 22使用階段支承反力 22吊桿初張力 225.主拱驗(yàn)算 24拱圈承載力驗(yàn)算 24拱肋整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 25縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算 25橫向穩(wěn)定性驗(yàn)算 26主拱圈變形驗(yàn)算 26正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 26長(zhǎng)期效應(yīng)組合撓度驗(yàn)算 26短期效應(yīng)組合撓度驗(yàn)算 26短暫狀況驗(yàn)算 26主拱圈應(yīng)力驗(yàn)算 27持久狀況驗(yàn)算 27短暫狀況驗(yàn)算 276.吊桿復(fù)核 297.加勁縱梁分析 317．1計(jì)算結(jié)果 317．4．1承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 327．4．2加勁縱梁正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算 338.橫梁分析 368．1計(jì)算模型 368．2橫梁計(jì)算 368．3橫梁驗(yàn)算 37施工階段應(yīng)力驗(yàn)算 37持久狀況下正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算 37長(zhǎng)期效應(yīng)組合 38正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算 39承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算 409.橋面板分析 42施工階段應(yīng)力驗(yàn)算 42正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算 42短期效應(yīng)組合 42長(zhǎng)期效應(yīng)組合 43正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算 44正常使用極限狀態(tài)撓度驗(yàn)算 45承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算 45結(jié)束語 47參考文獻(xiàn) 49致謝 50摘要鋼管混凝土拱橋由于具有承載力高、塑性和韌性好、施工方便、經(jīng)濟(jì)效果好和地基適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)展前景廣闊的一種組合橋梁結(jié)構(gòu)。目前鋼管混凝土拱橋在我國已經(jīng)歷了十余年的發(fā)展，無論是其應(yīng)用規(guī)模還是跨徑增長(zhǎng)的速度都是驚人的。相對(duì)而言我國建設(shè)鋼管混凝士拱橋的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，我國對(duì)鋼管混凝十拱橋的理論研究也取得了很多成果。本設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)計(jì)一中承式鋼管混凝土拱橋。中承式鋼管混凝土拱橋美觀且受力合理,但該種橋型設(shè)計(jì)參數(shù)較多,各參數(shù)相互關(guān)聯(lián),給設(shè)計(jì)工作帶來了困難。首先進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，即擬定所選方案橋型的具體尺寸以及相關(guān)參數(shù)。主拱拱肋采用中承式拋物線無鉸拱，主孔計(jì)算跨徑100m，計(jì)算矢高25m，矢跨比1/4。最重要的是主拱肋的截面尺寸，都是根據(jù)根據(jù)規(guī)范和相關(guān)的參考資料來擬定。[8,9]第二步就要進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，這其中最為關(guān)鍵的便是建模，最后的計(jì)算是否正確，在很大程度上取決于模型建得是否正確。本設(shè)計(jì)利用“橋梁博士”軟件計(jì)算，將建好的模型圖導(dǎo)入軟件，并將計(jì)算好的模型參數(shù)賦給模型結(jié)構(gòu)單元。添加約束后模型就宣告建立完成，進(jìn)入計(jì)算階段。利用軟件就可計(jì)算出結(jié)構(gòu)各控制截面的內(nèi)力。完成上述工作后，便要進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，對(duì)于拱橋最重要的就是要驗(yàn)算拱圈截面承載力與拱圈的整體穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱橋；中承式；有推力；結(jié)構(gòu)計(jì)算AbstractBecauseofitsmeritsofhighcarryingcapacity,upstandingplasticityandtoughness,constructionconcenience,bettereconomiceffectandbetterfoundatiaonadaptability,theconcrete-filledsteeltube(CFST)archbridgesisoneofthebridgestructuresthathavebroadprospectsfordevelopmenthistoryoftheconcrete-filledsteeltubarchbridgeismorethantenyearsinourcountry,weareallsurprisedtoitsapplicationrangeorincreaseinandspeechourcountrybuildthearchbridgetechniqueofthesteelpipeconcretehavealreadyattainedinternationaladvancedlevel,ourcountrytothetheoryofthesteelpipeconcretearchbridgetheresearchalsoobtainedanequalresult.Thisdesignaccordingtothespecificationrequirementstodesignahalf-throughconcretearchbridge.Half-throughconcretearchbridge,beautifulandstressisreasonable,butthebridgedesignparameters,theparametersarerelatedtodesignwork,bringsdifficulties.First，startingpreliminarydesign,namelytheelaborationoftheselectedprogrammesbridgethespecificsizeandtherelevantparameters.TheBridgearch-archribsforuseintheparabolalineswithouthingearch,themainholecalculationSpan100m,calculatedvectorhigh25m,vector-than1/4.UltimatelytotheArchBridgeisthemainsectionsize,areinaccordancewiththenormsandrelevantreferencematerialstodevelop.Thesecondsteptocarryoutstructuralterms,thisisthemostcrucialmodeling,thefinalcalculationiscorrect,largelydependsonthemodelbuiltiniscorrect.Thedesignofthe"DoctorBridge"software,willbebuiltintoagoodmodelofsoftwareandcomputingmodelparametersassignagoodmodelunit.Addabindingdeclarationonthemodelestablishedafterthecompletionofphaseintothecalculation.Calculatetheimpactofusingsoftwarecancalculatetheinternalstructureofthecontrolsection.Afterthecompletionofthework,theywillhavetocarryoutstructuralchecked,thearchbridgethemostimportantthingistobecheckedArchArchsectionofultimatebearingcapacityandstability.Keywords:steelpipeconcretearchbridge;half-through;havethrust;structuralcalculations1.引言拱橋是人類最早也是最廣泛使用的橋型之一。世界各文明古國，都有建造拱橋的悠久歷史，其中以中國和古羅馬的成就最高。如建于隋唐時(shí)期的趙州石拱橋，已有1300多年歷史，至今依然完好。保留至今的古代名橋大多數(shù)為拱橋，說明拱橋是一種最為堅(jiān)固耐用的橋型。[8,9]拱橋是主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋，拱結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺(tái)將承受水平推力。墩臺(tái)向拱圈或拱肋提供一對(duì)水平反力，這種水平反力將大大抵消在拱圈（或拱肋）內(nèi)由荷載所引起的彎矩。因此，與同跨徑的梁相比，拱的彎矩、剪力和變形都要小得多，鑒于拱橋的承重結(jié)構(gòu)以受壓為主，通常用抗壓能力強(qiáng)的圬工材料和鋼筋混泥土等來建造。所以我國山區(qū)道路上的中、小跨徑橋通常都是石拱橋。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國公路橋梁60%為拱橋。拱橋不僅跨越能力很大，而且外形美觀，在條件許可的情況下，修建拱橋往往是經(jīng)濟(jì)合理的。在200～600m跨徑范圍內(nèi)拱橋都有相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在城市橋梁和平原地區(qū)通航河流上，中承拱往往頗受青睞，因?yàn)樗山档蜆蚋撸缚绫却?，可減少推力；橋面建筑高度小，可縮短橋長(zhǎng)；造型美觀，為城鎮(zhèn)增添景色；造價(jià)也較低。因此這種橋型應(yīng)當(dāng)有著十分廣闊的發(fā)展前景。其中，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國的興建方興未艾，跨徑在不斷突破，型式在不斷創(chuàng)新，技術(shù)在不斷提高。[8,9,13,14]“鋼管混凝土"是“鋼管套箍混凝土”(SteelTube．ConfinedConcrete)的簡(jiǎn)稱，英文縮寫為STCC，其應(yīng)用最廣的是圓鋼管混凝土。鋼管的套箍作用大大提高了混凝土的塑性性能，使得混凝土，特別是高強(qiáng)混凝土脆性的弱點(diǎn)得到克服。另一方面，混凝土填充于鋼管之內(nèi)，增強(qiáng)了鋼管的管壁穩(wěn)定性，剛度也遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)，使其整體穩(wěn)定性也有了極大的提高。因此，鋼管混凝土材料應(yīng)用于以受壓為主的構(gòu)件中，較之鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)有著極大的優(yōu)越性。其中，中承式有推力鋼管混凝土拱橋，典型代表為重慶巫山長(zhǎng)江大橋，它不僅是鋼管混凝土中承式拱橋中跨徑最大，而且也是鋼管混凝土拱橋和鋼筋混凝土拱橋跨徑最大的。主跨跨徑460m，凈矢跨比1/，拱軸線為懸鏈線，拱軸系數(shù)m=。橋面行車道凈寬15m。拱肋采用四管桁式變截面斷面，拱頂高7m，拱腳截面徑向高14m。主拱肋弦管采用中1220×22mm的鋼管，內(nèi)填C60混凝土。設(shè)計(jì)的施工方案為纜索吊裝。[8]本課題設(shè)計(jì)目的是綜合學(xué)習(xí)橋梁結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技能和方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用橋梁設(shè)計(jì)軟件（橋梁博士）進(jìn)行一中承式鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)資料與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）公路等級(jí)：雙向四車道一級(jí)公路2）設(shè)計(jì)速度：80Km/h3）設(shè)計(jì)荷載：公路—I級(jí)，人群m24）橋梁凈寬：凈－15m＋2×；5）欄桿高度：；6）設(shè)計(jì)洪水頻率：1／100；7）地震基本烈度：7度；8）通航標(biāo)準(zhǔn)：Ⅳ級(jí)航道（通航凈高8m，凈寬50m）；9）橋面橫披：％，雙向設(shè)置；10）設(shè)計(jì)計(jì)算的溫度荷載，升溫按20°C考慮，降溫按-20°C考慮；收縮徐變計(jì)算的終止時(shí)間按成橋后3650天計(jì)算；其他另見相關(guān)資料。設(shè)計(jì)規(guī)范1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTGB01-2003；2）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）；3）《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD61—2005）；4）《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》（JTGD62—2004）；5）《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（CECS28：90）；6）《鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范》（校審稿）；7）《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)程》（福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿）；8）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017—2003）；9）《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG／TB02-01—2008）10）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000）3.結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)總體布置擬定[5,6,7,8,9,22]為保證其剛度，中承式拱橋的拱肋一般采用無鉸拱。中承式拱橋的橋跨結(jié)構(gòu)一般由拱肋、橫向聯(lián)系、立柱、吊桿和橋面系等組成。3.1.1拱肋拱肋截面初擬參考相關(guān)規(guī)范和已建鋼管混凝土拱橋。由于拱肋的恒載分布比較均勻，因此拱軸線一般采用二次拋物線，也可以采用低拱軸系數(shù)的懸鏈線。鋼管混凝土拱常用的矢跨比，中承式為1/5。已建同類型拱橋多采用1/4。中承式拱橋的橋道系位置fl/f（f1為橋道系以上拱肋的矢高，f為拱肋的總矢高）一般宜在之間；從協(xié)調(diào)美觀的角度出發(fā)，宜優(yōu)先考慮的黃金分割比例。可以為等截面或變截面。當(dāng)跨徑小于120m時(shí)，宜選用單圓式或啞鈴式。拱肋鋼管直徑一般隨主拱跨徑增大而增大，常用直徑為600mm-1200mm。拱肋鋼管的壁厚不宜小于12mm，鋼管的外直徑與壁厚之比宜在35≤D/t≤90（235/fy）范圍內(nèi)選用，約束效應(yīng)系數(shù)設(shè)計(jì)值不宜小于，常用的截面含鋼率αs宜在之間。啞鈴形鋼管混凝土肋拱的鋼管直徑D一般為50-150cm，以75-110cm最多；D/L為1/200-1/60；高度H為140-375cm，以180-250cm為多；H/L=1/72-1/30；D/H=1/2,以1/居多；鋼板厚在8-24mm之間，常用的有10mm、12mm、14mm、16mm。拱肋截面高度尺寸可按式進(jìn)行初步估算：（3-1）式中：H ——拱肋高度（m）；L0 ——拱肋凈跨徑（m）；k1 ——荷載系數(shù)，對(duì)公路II級(jí)為，對(duì)公路I級(jí)為。k2 ——行車道系數(shù)，當(dāng)設(shè)計(jì)車道為2或3行車道時(shí)可取，當(dāng)設(shè)計(jì)車道為4行車道時(shí)可?。划?dāng)設(shè)計(jì)車道為6行車道時(shí)可取。拱肋截面的寬度與拱肋截面形式有關(guān)，一般可取其高度H的～倍，此寬高比值隨拱肋高度的增大而取用低值。3.1.2橫向聯(lián)系除了無風(fēng)撐拱和單肋拱，拱肋間宜設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的橫撐，以保證拱的橫向穩(wěn)定性。橫撐一般采用空鋼管結(jié)構(gòu)，當(dāng)拱肋為腹腔內(nèi)填有混凝土的傳統(tǒng)啞鈴形截面時(shí)，橫撐通常采用單圓管，管的直徑與壁厚可以與拱肋鋼管相同。常用的橫撐有一字式、K式、X式、米字式等。橫撐的構(gòu)造與拱肋截面相適應(yīng)，常用的有單圓管、啞鈴形、單片桁式或空間桁式，橫撐的寬度≥1/15橫撐長(zhǎng)度。中承式拱橋，拱腳段拱肋橫向之間可設(shè)置剪刀撐，以加強(qiáng)橫向穩(wěn)定性，同時(shí)降低結(jié)構(gòu)重心，減小橫向地震力作用。中承式拱的橋面與拱肋交界處風(fēng)撐，可采用該處的橫梁，也可以單獨(dú)設(shè)立。3.1.3立柱中、上承式鋼管混凝土拱橋的立柱，可采用鋼管混凝土構(gòu)件或鋼筋混凝土構(gòu)件。立柱與鋼管混凝土拱肋與立柱蓋梁要有可靠的聯(lián)接。對(duì)于鋼管混凝土立柱，其下端可接與拱肋鋼管焊接固結(jié)，為便于安裝可設(shè)置柱腳。上端可焊接于預(yù)埋在蓋梁底的鋼板。對(duì)于鋼筋混凝土立柱，可通過鋼筋伸入柱腳和蓋梁的鋼筋來錨固，鋼筋伸入長(zhǎng)度應(yīng)滿足錨固長(zhǎng)度要求，鋼筋截面積不應(yīng)小于立柱混凝土計(jì)算截面積的%。對(duì)于鋼筋混凝土立柱，其下端應(yīng)通過其主筋與焊接于主拱肋上的鋼板焊接，形成固結(jié)，上端與蓋梁的連接可按一般鋼筋混凝土構(gòu)件處理。3.1.4懸掛結(jié)構(gòu)懸掛結(jié)構(gòu)包括吊桿和橋面系等。中下承式拱橋的懸吊部分的橋面系與懸索橋的橋面系有相似之處，因此設(shè)計(jì)中可以借鑒懸索橋橋面系的構(gòu)造，比如橋面系與拱肋相交處設(shè)置可以沿縱向伸縮、但在橫向限位的支座。3.1.4.1吊桿吊桿根據(jù)其構(gòu)造分為剛性吊桿和柔性吊桿兩類。吊桿的間距一般根據(jù)構(gòu)造要求和經(jīng)濟(jì)美觀等因素決定,一般取為4m～10m，通常吊桿取等間距。剛性吊桿可以增強(qiáng)拱肋的橫向剛度，但用鋼量大，施工程序多，工藝復(fù)雜。柔性吊桿采用圓鋼、高強(qiáng)鋼絲或鋼絞線制作。高強(qiáng)鋼絲做的吊桿通常采用鐓頭錨，粗鋼筋則采用軋絲錨與拱肋、橫梁相連，鋼絞線索采用φ7平行或半平行鋼絞線配夾片群錨。鋼管混凝土中承式拱橋一般采用柔性吊桿。3.1.4.2橋面系橋面系由橫梁、縱梁、橋面板組成。鋼管混凝土拱橋橋道系以橫梁支承橋面板（梁）為主，常見的橋面板（梁）有簡(jiǎn)支體系、連續(xù)體系和先簡(jiǎn)支后連續(xù)體系。中下承式鋼管混凝土拱橋的懸吊橋道系橋，不宜采用簡(jiǎn)支體系，宜采用連續(xù)體系或先簡(jiǎn)支后連續(xù)體系，且應(yīng)設(shè)加勁縱梁；或采用縱橫梁組成的整體結(jié)構(gòu)。中承式拱的懸吊部分的橋道系，宜采取橫向限位措施。中下承式鋼管混凝土拱橋的懸掛橋道系部分，橋面板與橫梁之間除伸縮縫處設(shè)支座外，其余以不設(shè)支座為宜。3.1.4.3橫梁中承式拱橋橋面橫梁可分為固定橫梁(肋間橫梁)、普通橫梁（吊桿橫梁）及剛架橫梁（立柱橫梁）三類。對(duì)中承式拱橋，主拱跨徑在60-80m時(shí)，橫梁間距在5m附近；而跨徑在80-250m時(shí)，橫梁間距在5-8m之間。橫梁的高度可取拱肋間距（橫梁跨徑）的1/10～1/15,上緣寬度≥60cm。橫梁跨徑在10m附近時(shí)，通常采用鋼筋混凝土構(gòu)造；在20m附近時(shí)，則應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力構(gòu)造。立柱橫梁一般采用矩形截面，吊桿橫來那個(gè)在小跨徑時(shí)采用矩形截面，跨徑稍大后可采用工字形或土字形。固定橫梁：橋面系與拱肋相交處的橫梁，一般與拱肋剛性聯(lián)結(jié)，其截面尺寸與剛度遠(yuǎn)比其他橫梁大。普通橫梁：通過吊桿懸掛在拱肋下的橫梁。剛架橫梁：通過立柱支承在拱肋上的橫梁。其受力計(jì)算可根據(jù)橫梁與立柱的剛度之比，參照柱式墩臺(tái)蓋梁的計(jì)算方法確定計(jì)算圖式。當(dāng)雙立柱式的橫梁與立柱的剛度比大于5時(shí)，橫梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，否則按框架計(jì)算。橫向力加大時(shí)，拱上建筑橫向驗(yàn)算應(yīng)將橫梁視為剛架的一部分，進(jìn)行剛架計(jì)算時(shí)不考慮拱肋變形對(duì)剛架受力的影響。3.1.4.4加勁縱梁以橫梁受力為主的橋面系，其整體性較差，剛度也較小，因此應(yīng)加強(qiáng)橋面系整體性與剛度的設(shè)計(jì)構(gòu)造措施。在橋面系的結(jié)構(gòu)體系中，如果采用以縱梁為主的結(jié)構(gòu)，則將能從根本上改變目前這種以橫梁為主橋面系的許多弊端。如果還是采用以橫梁為主的橋面系，在橋面系中加設(shè)加勁縱梁是有效的措施之一。當(dāng)橫梁為鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)r，縱梁與橫梁的連接構(gòu)造較難處理一些。較常見的做法是橫梁預(yù)制時(shí)留有接頭，加勁縱梁也采用預(yù)制，通過干接或濕接與橫梁連接起來。加勁縱梁截面尺寸參考相關(guān)已建拱橋。3.1.4.5橋面板橋面板可與縱梁連成整體，形成T梁或H梁，也可在預(yù)制的縱梁上現(xiàn)澆橋面板形成組合梁。也可采用在橫梁上密鋪預(yù)制空心板或?qū)嵭陌鍋砣〈鷺蛎姘搴涂v梁兩者的作用。中承式的懸吊結(jié)構(gòu)，橋面動(dòng)力特性較差，因此應(yīng)注意橋面板之間和橋面板與橫梁之間的連接，以提高整體性和抗震防落梁的能力。為減少伸縮縫，縱設(shè)的橋面板可做成成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)或是結(jié)構(gòu)連續(xù)（先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁）。先簡(jiǎn)支后連續(xù)的做法，比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支橋面連續(xù)要好。先簡(jiǎn)支后連續(xù)的連續(xù)長(zhǎng)度，一般中承式以固定橫梁為界。在活載作用下的設(shè)計(jì)計(jì)算中，立柱橫梁上支承德橋面板可不計(jì)拱肋的變形按連續(xù)梁計(jì)算，在吊桿橫梁處則視為彈性支撐連續(xù)梁。為減小橫梁和橫向聯(lián)系的跨度，通常將人行道布置在吊桿的外側(cè)。在布置行車道時(shí)，必須注意在適當(dāng)位置設(shè)橫向斷縫，以避免由于拱肋的變形而導(dǎo)致橋面被拉壞。行車道的斷縫可設(shè)于跨度中部，也可設(shè)于邊上。截面尺寸擬定[5,6,7,8,9,22]3.2.1拱肋主橋?yàn)榭鐝綖?00m中承式鋼管混凝土拱橋。主拱兩片拱肋，采用中承式二次拋物線無鉸拱，主孔計(jì)算跨徑100m，計(jì)算矢高25m，矢跨比1/4,拱肋全高2m，為啞鈴形截面，上下圓管各為兩根Φ800mm×12mm的Q345qC鋼管。上下圓管為兩根并列鋼管間用12mm厚Q345qC腹板連接，圓管與腹板中均灌注C50微膨脹混凝土。拱肋截面高度為2m，寬度兩肋中心距離為16m，共設(shè)5道一字橫撐。橫撐為直徑Φ500mm、厚12mm的單圓鋼管。拱肋采用自架設(shè)施工，鋼管分5段安裝。在拱肋內(nèi)部砼達(dá)到強(qiáng)度后再進(jìn)行立柱蓋梁施工，立柱蓋梁采用現(xiàn)澆法施工。橋面板為預(yù)制空心板，根據(jù)不同施工段采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的方法施工。橋面板上采用6cm厚瀝青砼鋪裝層。在鋼管拱肋和高立柱施工階段，采用扣索和橫向纜風(fēng)索增強(qiáng)其穩(wěn)定性。支座采用板式橡膠支座。在橋面板與兩岸路堤連接處設(shè)置伸縮裝置，橋面板與橫梁之間除伸縮縫處設(shè)支座外，其余不設(shè)支座。主拱肋橫斷面圖如下：圖3-1主拱肋橫斷面圖（單位：mm）主拱肋橫撐斷面圖：圖3-2主拱肋橫撐斷面圖（單位：mm）3.2.2立柱立柱采用鋼筋混凝土立柱，立柱截面為800mm×600mm。斷面圖如下：圖3-3立柱截面圖（單位：cm）3.2.3吊桿吊桿采用φ7平行鋼絞線，吊桿鋼索均采用高密度聚乙烯（PE護(hù)套）保護(hù)。兩端配置夾片群錨，上端為張拉端，錨于拱肋頂端，下端為固頂端，錨于橫梁內(nèi)，每5米設(shè)一對(duì)吊桿，共15對(duì)。擬截面面積A=。3.2.4橫梁本橋拱肋橫向中心距為16m，此即為吊桿的橫向間距，因此橫梁計(jì)算跨徑亦為16m，橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁全長(zhǎng)18m，端部梁高1m，跨中梁高。橫梁端部截面尺寸如圖所示：圖3-4橫梁端部截面（單位：cm）橫梁跨中截面尺寸如圖所示：圖3-5橫梁端部截面（單位：cm）橫梁外形尺寸如圖所示：圖3-6橫梁外形尺寸圖（單位：cm）3.2.5加勁縱梁加勁縱梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件。鋼束為OVM鋼絞線，每束7Φ5mmOVM15—7低松弛鋼絞線。鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為Ryb=1860MPa.縱梁在主拱肋處斷開，與拱肋搭接。上承式部分加勁縱梁與端橫梁搭接。圖3-7加勁縱梁截面（單位：cm）3.2.6橋面板橋面系由橋面板、橋面鋪裝組成，橋面板為跨徑5m混凝土空心板，高45cm，先簡(jiǎn)支后連續(xù)支承于橫梁上。橋面鋪裝共厚16cm,包括10cm厚C30水泥混凝土現(xiàn)澆層及6cm厚的瀝青混凝土層。橋面橫坡取%。橋面板截面尺寸如圖：圖3-8橋面板截面（單位：cm）4.結(jié)構(gòu)計(jì)算對(duì)上部結(jié)構(gòu)的靜力平面計(jì)算，采用橋梁博士程序進(jìn)行平面建模。模型包括拱肋、立柱、加勁縱梁、吊桿，橋面板、橋面鋪裝、管線欄桿等二期恒載換算為荷載，加載在結(jié)構(gòu)上。平面模型如圖所示。作用于平面結(jié)構(gòu)上的豎向荷載，按杠桿法進(jìn)行分配。在結(jié)構(gòu)的靜力分析中不考慮非線性因素的影響。橋梁主要構(gòu)件的計(jì)算中，拱肋、立柱、加勁縱梁等均采用平面梁?jiǎn)卧?，?個(gè)施工階段進(jìn)行受力分析。首先建立坐標(biāo)系，然后進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，輸入單元的材料特性值與截面特性值后賦給相應(yīng)的單元，最后添加約束，模型就創(chuàng)建完畢。對(duì)實(shí)體拱肋，采用一根桿單元來模擬拱肋；橫梁、橫撐、縱梁、橋面板、立柱等也可模擬為桿單元；吊桿、系桿截面抗彎剛度較小，可模擬為鏈桿。建立坐標(biāo)系圖4-1模型坐標(biāo)系如上圖，以水平向右為X軸方向，以豎直向上為Y軸方向，左沿拱腳為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系。確定拱軸線方程。主橋?yàn)閽佄锞€拱橋，根據(jù)已確定的的信息計(jì)算得拱軸線方程為：（4-1）4.1.1單元?jiǎng)澐种鞴袄邽榈湫偷钠矫娼Y(jié)構(gòu)，采用橋梁博士程序進(jìn)行平面建模型。將拱肋、拱上立柱、吊桿、縱梁等結(jié)構(gòu)劃分為單元。模型中采用了189個(gè)單元，186個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào)。各構(gòu)件截面單元號(hào)見下表。表4-1平面模型各構(gòu)件截面單元號(hào)匯總表控制截面加勁縱梁拱肋長(zhǎng)立柱短立柱蓋梁吊桿單元號(hào)1-6061-160161-164165-170171-174175-189各單元節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)如下表：表4-2單元節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)X(m)Y(m)單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)X(m)Y(m)單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)X(m)Y(m)單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)X(m)Y(m)11049498097983613145146842150819937147852215050819899371461478534518410038148863345151849910038147148864552851013914987445525285100101391481498756538610240141508855653538610110240141491508869548910341151896695454891021034115015189710182901044215290-17181105555901031044215115290-18115691105431539188115656911041054315215391914579410644154929914575794105106441531549210155895107451559310101558589510610745154155931116599610846156941111165959961071084615515694121960991094715795121219606099108109471561579513206110011048151589613132061620-1010911048151571589614216311114915159971414216263111011149151581599715246421125015160981515246364211111250151591609816256531135115161991616256465311211351151601619917266641145215162100-101717266566411311452151611830-101829675115531630-618182966675114115531621630-61930686116541640-21919306768611511654163184100-10203169711755165100-62020316869711611755164165100-6213470811856166100-221213469708117118561651855-52235719119571675-422223570719118119571661675-423367210-1120581685-3232336717210-1119120581671685-324397311121591695-22424397273111201215916817095-425407412122601418695-5252540737412121122601416917195-3264175131236117095-42626417475131221236117017295-2274476141246217195-3272744757614123124621711730-22845771512563174028284576771512412563172176100294678161266413175100-229294677781612512664131731775-2304979171276517853030497879171261276517417995-23150801812866180953131507980181271286617510153251811912967771532325180811912812967176132033548220613068822063333548182206129130681771625345583211316987253434558283211301316917819303556842213270119230113535568384221311327011179223536598523133719735363659848523132133711802540376086241347210240143737608586241331347218128453861872513573107453838618687251341357318231503964882613674112501539396487882613513674183345540658927137751175540406588892713613775184376041669028138761226014414166899028137138761854065426991291397712765424269909129138139771864370437092301114078132701143437091923011139140781874675447193311417913775444471929331140141791884980457494321428061428064545749394321411428061895285467595331438114785464675949533142143814776963414482474776959634143144824879973514583484879969735144145834980983613146844.1.2單元材料特性整個(gè)模型共有5種材料。4.1.2.1主拱圈主拱肋為Q345qC鋼和C50混凝土的混合材料，需進(jìn)行如下?lián)Q算：材料和截面特性為：D=800mm，t=12mm，r=388mm，As=，Ac=，Ec=×104Mpa，Es=×105Mpa,Gs=×104Mpa，Asc=As+Ac=，Isc=，Ic=，Is=；等效彈性模量：；泊松比μc=，μs=，溫度膨脹系數(shù)為×10-54.1.2.2吊桿單元吊桿材料為鋼絞線，查規(guī)范可得吊桿單元的材料特性為：容重γg=m3，彈性模量為E=×1011Pa，泊松比ν=，溫度膨脹系數(shù)為×10-5。預(yù)應(yīng)力鋼束的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度；張拉控制應(yīng)力；鋼束錨固時(shí)彈性回縮合計(jì)總變形（一端）：。4.1.2.3橫梁、立柱、加勁縱梁、橋面板橋面系，立柱，邊跨拱圈，橋墩的材料都為C50混凝土，查規(guī)范可得這些單元的材料特性為：γc=25KN/m3，泊松比μc=，μs=，溫度膨脹系數(shù)為×10-5，彈性模量Ec=×104Mpa鋼筋采用HRB335，各項(xiàng)值按《橋規(guī)》取用。預(yù)應(yīng)力鋼筋均采用低松弛鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度R=1860Mpa，張拉控制應(yīng)力==1395Mpa，兩端“雙控”張拉（鋼束錨固時(shí)彈性回縮合計(jì)總變形為），張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度要達(dá)到80%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。4.1.3結(jié)構(gòu)邊界條件本結(jié)構(gòu)在拱腳62、162節(jié)點(diǎn)處有水平、豎直和轉(zhuǎn)角約束。如下表：表4-3結(jié)構(gòu)支座約束節(jié)點(diǎn)號(hào)水平方向豎直方向轉(zhuǎn)角方向62有有有162有有有在164、166、169、172、174、178、176、180、72、152、62、162、67、157節(jié)點(diǎn)處有主從約束，如下表：表4-4主從約束主節(jié)點(diǎn)號(hào)從節(jié)點(diǎn)號(hào)水平方向豎直方向轉(zhuǎn)角方向164173有有有166175有有有169177有有有172179有有有1741有有無1784無有無17661有有無18058無有無727無有無15255無有無72171有有無152182無有無62183有有有162184有有有67185有有有157186有有有4.1.4生成模型將計(jì)算好的各單元的材料特性值與截面特性值賦給各單元，添加約束后即可生如下模型。圖4-2平面模型圖內(nèi)力計(jì)算以下計(jì)算得的軸力都是以壓力為正，彎矩與剪力同材料力學(xué)。4.2.1恒載內(nèi)力計(jì)算恒載內(nèi)力為結(jié)構(gòu)自重所引起的內(nèi)力，恒載內(nèi)力包括一期恒載內(nèi)力和二期恒載內(nèi)力。恒載產(chǎn)生的拱肋彎矩、軸力呈對(duì)稱分布，剪力呈反對(duì)稱分布，拱腳、拱頂承受負(fù)彎矩。（1）一期恒載內(nèi)力計(jì)算利用橋博軟件通過靜力計(jì)算即可計(jì)算出結(jié)構(gòu)一期恒載內(nèi)力。計(jì)算結(jié)構(gòu)各控制截面一期恒載內(nèi)力值如下表：表4-5一期恒載內(nèi)力截面截面內(nèi)力(單位)N(KN)M(KN?m)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）11400-1730146拱肋1/4截面（取87截面）8860621-219拱肋3/8截面（取99截面）8300拱肋拱頂（取112截面）8050293-234（2）二期恒載內(nèi)力計(jì)算二期恒載為橋面鋪裝、管線和欄桿，橋面鋪裝構(gòu)成有：瀝青表面磨耗層、防水混凝土墊層。6cm厚瀝青表面磨耗層重力密度為23KN/m3；10cm厚防水混凝土墊層重力密度為24KN/m3；防撞護(hù)欄管線沿縱橋向重度計(jì)10KN/m；橋面鋪裝和防撞護(hù)欄沿橋縱向每米重量計(jì)算：，則每片拱肋上的二期恒載為2=m將二期恒載作為均布荷載加載到模型上計(jì)算二期恒載內(nèi)力。加載圖形如下圖：圖4-3二期恒載加載圖軟件計(jì)算得結(jié)構(gòu)各控制截面的二期恒載布設(shè)并調(diào)整吊桿索力后綜合作用階段內(nèi)力值如下表：表4-6二期恒載內(nèi)力截面截面內(nèi)力(單位)N(KN)M(KN?m)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）270060-33拱肋1/4截面(取87截面)2140-17-52拱肋3/8截面(取99截面)2000拱肋拱頂(取112截面)1950362-83（3）恒載內(nèi)力調(diào)索之后各截面的恒載內(nèi)力值如下表：表4-7恒載內(nèi)力截面截面內(nèi)力(單位)N(KN)M(KM?m)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）14100-1670113拱肋1/4截面(取87截面)11000604-271拱肋3/8截面(取99截面)10300160拱肋拱頂(取112截面)10000658-3174.2.2活載內(nèi)力計(jì)算活載也稱基本可變活載包括汽車荷載、汽車沖擊力、人群荷載等。活載內(nèi)力即為上述載荷在橋梁使用階段對(duì)橋梁所產(chǎn)生的內(nèi)力。中承式鋼管系桿拱橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，活載內(nèi)力計(jì)算采用影響線直接加載法，并考慮多車道的折減系數(shù)。（1）橫向分布系數(shù)計(jì)算橫向分布系數(shù)表示某根主梁所承擔(dān)的最大荷載是各個(gè)軸重的倍數(shù)。采用杠桿原理法計(jì)算拱肋的活載橫向分布系數(shù)杠桿法基本理論：當(dāng)荷載p=1分別作用在1號(hào)梁，2號(hào)梁，…n號(hào)梁時(shí)，該號(hào)梁影響線坐標(biāo)為1，與該號(hào)梁相鄰梁的影響線坐標(biāo)為0，其余梁的影響線坐標(biāo)也為0。梁與梁之間的影響線坐標(biāo)以直線形式變化。如此就可繪出諸梁的反力影響線，在影響線上移動(dòng)車輛或人群荷載，尋求到的最大值即為所求的荷載橫向分布系數(shù)。這里利用橋博橫向分布設(shè)計(jì)計(jì)算工具進(jìn)行橫向分布系數(shù)的計(jì)算。表4-8拱肋活載橫向分布影響線拱肋汽車人群滿人12加載后計(jì)算得：（2）影響線計(jì)算將單位荷載P=1作用在各橋面的節(jié)點(diǎn)上，求得結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力，可得位移影響線和內(nèi)力影響線。（3）計(jì)算沖擊系數(shù)《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》拱橋沖擊系數(shù)的計(jì)算采用以結(jié)構(gòu)基頻為指標(biāo)的方法。結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建造材料等動(dòng)力特征內(nèi)容，它直接體現(xiàn)了沖擊效應(yīng)和橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。按結(jié)構(gòu)不同的基頻，汽車引起的沖擊系數(shù)在之間變化，其計(jì)算方法為：當(dāng)f<時(shí)，μ=當(dāng)≤f≤14Hz時(shí)，μ=（4-2）當(dāng)f>14Hz時(shí)，μ=按《橋規(guī)》條文說明拱橋計(jì)算公式計(jì)算，拱橋結(jié)構(gòu)基頻=。此橋的沖擊系數(shù)取。《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)程》中鋼管混凝土拱橋汽車荷載的沖擊系數(shù)，采用下式計(jì)算：。則μ=。偏安全考慮，取μ=。（4）汽車、人群作用效應(yīng)計(jì)算利用橋博軟件直接在影響上加載計(jì)算各控制截面的汽車、人群作用效應(yīng)值（4-3）上述式中：——所示截面的彎矩或剪力；——汽車荷載的沖擊系數(shù)；——汽車荷載橫向折減系數(shù)；——跨中橫向分布系數(shù)；——汽車車道荷載中，每延米均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；——彎矩、剪力影響線的面積；——沿橋跨縱向與集中荷載位置對(duì)應(yīng)的橫向分布系數(shù)；——車道荷載的集中載標(biāo)準(zhǔn)值；——沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)值。（4-4）——人群荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值——人群荷載橫向分布系數(shù)拱肋間距為16m，人群集度按規(guī)范內(nèi)插為m2，本橋?qū)儆诠芬患?jí)，拱是偏心受壓構(gòu)件，最大應(yīng)力由彎矩M和軸力N共同決定,但布載往往不能使M、N同時(shí)達(dá)到最大，一般按最大（最?。澗夭驾d，求出最大彎矩及其相應(yīng)軸力及剪力等。以最大正（負(fù)）彎矩控制設(shè)計(jì)。布載時(shí)分別以最大正彎矩和最大負(fù)彎矩進(jìn)行控制。利用橋博軟件計(jì)算時(shí)，求結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線并直接布載求出內(nèi)力，考慮了彈性壓縮的影響，故計(jì)算結(jié)果為最終活載內(nèi)力。計(jì)算得各截面最大活載內(nèi)力如下表：表4-9汽車荷載內(nèi)力匯總截面截面內(nèi)力(單位)Mmax(KN?m)相應(yīng)N(KN)相應(yīng)Q(KN)拱肋左拱腳(取63截面)4270896-457拱肋1/4截面(取87截面)4130580-126拱肋3/8截面(取99截面)3460833-142拱肋拱頂(取112截面)3150990-196截面截面內(nèi)力(單位)Mmin(KN?m)相應(yīng)N(KN)相應(yīng)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）-53901090571拱肋1/4截面(取87截面)-26801030拱肋3/8截面(取99截面)-2570804拱肋拱頂(取112截面)-1480658表4-10人群荷載內(nèi)力匯總截面截面內(nèi)力(單位)Mmax(KN?m)相應(yīng)N(KN)相應(yīng)Q(KN)拱肋左拱腳(取63截面)556133拱肋1/4截面(取87截面)358拱肋3/8截面(取99截面)309101拱肋拱頂(取112截面)228101截面截面內(nèi)力(單位)Mmin(KN?m)相應(yīng)N(KN)相應(yīng)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）-576148拱肋1/4截面(取87截面)-348147拱肋3/8截面(取99截面)-305106拱肋拱頂(取112截面)-209102在車道荷載引起的拱圈正彎矩參與組合時(shí)，根據(jù)《橋規(guī)》4.3.1應(yīng)適當(dāng)折減，拱頂，拱跨L/4折減系數(shù)為，拱腳折減系數(shù)為，中間各個(gè)截面的正彎矩折減系數(shù)可用直線插入法確定。以最大負(fù)彎矩進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，折減后的各截面最大活載內(nèi)力如下表：表4-11折減后汽車荷載內(nèi)力匯總截面截面內(nèi)力(單位)M(KN?m)N(KN)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）-48501090571拱肋1/4截面(取87截面)-18801030拱肋3/8截面(取99截面)-1800804拱肋拱頂(取112截面)-10406584.2.3荷載效應(yīng)組合公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)內(nèi)力是荷載效應(yīng)的必然組合。在設(shè)計(jì)過程中共有兩種內(nèi)力組合，即按正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)組合?，F(xiàn)以單肋為對(duì)象計(jì)算各截面的荷載效應(yīng)組合。1）按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)：（4-5）（4-6）（4-7）表4-12單肋荷載效應(yīng)組合截面截面內(nèi)力(單位)M(KN?m)N(KN)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）拱肋1/4截面(取87截面)拱肋3/8截面(取99截面)拱肋拱頂(取112截面)2）按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)：作用短期效應(yīng)組合：（4-8）（4-9）（4-10）表4-13單肋荷載效應(yīng)組合截面截面內(nèi)力(單位)M(KN?m)N(KN)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）15011拱肋1/4截面(取87截面)12268拱肋3/8截面(取99截面)拱肋拱頂(取112截面)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，相應(yīng)的荷載組合為：作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合：（4-11）（4-12）（4-13）表4-14單肋荷載效應(yīng)組合截面截面內(nèi)力(單位)M(KN?m)N(KN)Q(KN)拱肋左拱腳（取63截面）拱肋1/4截面(取87截面)拱肋3/8截面（取99截面）10764拱肋拱頂（取112截面）10304利用橋博計(jì)算時(shí)，由于橋博不能識(shí)別橋型對(duì)拱橋的彎矩進(jìn)行折減，只對(duì)所計(jì)算的各組合軸力和剪力進(jìn)行復(fù)核檢查。與以上計(jì)算所得效應(yīng)組合相符。按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。圖4-4承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力圖應(yīng)力輸出利用橋博進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，輸出拱腳截面、拱肋1/4截面、拱肋3/8截面、拱肋拱頂截面各關(guān)鍵截面應(yīng)力值。4.3.1各施工階段關(guān)鍵截面應(yīng)力表4-15第1施工階段累計(jì)應(yīng)力（單位：Mpa）截面上緣下緣638799112表4-16第2施工階段累計(jì)應(yīng)力截面上緣下緣638799112表4-17第3施工階段累計(jì)應(yīng)力截面上緣下緣638799112表4-18第4施工階段累計(jì)應(yīng)力截面上緣下緣638799112表4-19第5施工階段累計(jì)應(yīng)力截面上緣下緣631028799112表4-20第6施工階段累計(jì)應(yīng)力截面上緣下緣6310487991124.3.2使用極限狀態(tài)各工況關(guān)鍵截面應(yīng)力使用階段荷載組合1（長(zhǎng)期效應(yīng)組合）應(yīng)力：表4-22長(zhǎng)期效應(yīng)組合應(yīng)力（單位：Mpa）節(jié)點(diǎn)號(hào)上緣正應(yīng)力下緣正應(yīng)力最大主應(yīng)力最大最小最大最小主壓應(yīng)力主拉應(yīng)力63132132876599112使用階段荷載組合2（短期效應(yīng)組合）應(yīng)力：表4-21短期效應(yīng)組合應(yīng)力（單位：Mpa）節(jié)點(diǎn)號(hào)上緣正應(yīng)力下緣正應(yīng)力最大主應(yīng)力最大最小最大最小主壓應(yīng)力主拉應(yīng)力6310316316387111801119986112位移輸出4.4.1施工階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)計(jì)算累計(jì)豎向位移表4-22施工階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)計(jì)算累計(jì)豎向位移（向上為+，向下為-，單位：mm）節(jié)點(diǎn)號(hào)第一施工階段第六施工階段87991124.4.2使用階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)豎向位移使用階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)豎向位移（向上為+，向下為-），單位：mm表4-23長(zhǎng)期效應(yīng)組合變形計(jì)算節(jié)點(diǎn)號(hào)豎向最大豎向最小8799112表4-24短期效應(yīng)組合變形計(jì)算節(jié)點(diǎn)號(hào)豎向最大豎向最小8799112支承反力4.5.1施工階段支承反力表4-25第1施工階段累計(jì)結(jié)構(gòu)效應(yīng)（單位：KN）節(jié)點(diǎn)號(hào)水平力豎向力彎矩6217701910835162-17701910-835表4-26第6施工階段累計(jì)結(jié)構(gòu)效應(yīng)（單位：KN）節(jié)點(diǎn)號(hào)水平力豎向力彎矩629970105002380162-997010500-23804.5.2使用階段支承反力表4-26長(zhǎng)期效應(yīng)組合支承反力組合（單位：KN、KN?m）節(jié)點(diǎn)號(hào)支撐反力水平最大水平最小豎向最大豎向最小最大彎矩最小彎矩62水平力1060099101040099701010010500豎向力111001050011200105001110010700彎矩8443310241023806010-748162水平力-9910-10600-10400-9970-10500-10100豎向力105001110011200105001070011100彎矩-3310-947-2600-2380740-6020表4-27短期效應(yīng)組合支承反力組合（單位：KN、KN?m）節(jié)點(diǎn)號(hào)支撐反力水平最大水平最小豎向最大豎向最小最大彎矩最小彎矩62水平力N1110099101070099701030010800豎向力Q115001050011700105001150010900彎矩M3953310244023808230-2590162水平力N-9910-11100-10700-9970-10800-10300豎向力Q105001150011700105001090011500彎矩M-3310-569-2780-23802580-8240吊桿初張力利用剛性支承連續(xù)梁法確定拉索初張力，把拉索與加勁縱梁錨固點(diǎn)作為剛性支點(diǎn)，在施工上做到縱梁最終達(dá)到剛性支承連續(xù)梁的位置，即縱梁的彈性支承點(diǎn)處于零位移狀態(tài)。此時(shí)豎向支點(diǎn)反力即為拉索初張力的豎向分離。（JTJ027-1996公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)）建模時(shí)，在第三施工階段給各個(gè)吊點(diǎn)處設(shè)剛性支承。此階段支承的豎向力即可近似為吊桿初張力。吊桿初張力如下表：表4-28吊桿初張力（單位：KN）吊桿初張力吊桿初張力吊桿初張力1759771808251858221769381818271868261777821828281877881788261838271889321798221848251899775.主拱驗(yàn)算拱肋的最大軸力、最大剪力和最大彎矩都在拱腳處，選取拱腳截面處的內(nèi)力為驗(yàn)算內(nèi)力。拱圈承載力驗(yàn)算按《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)程》（福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿），對(duì)鋼管混凝土拱肋進(jìn)行持久狀況下承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算。鋼管混凝土由于鋼管核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土強(qiáng)度得到提高。從組合后的表中選出鋼管混凝土單肋所承受的最大軸力計(jì)算拱肋所承受的最大軸力進(jìn)行鋼管混凝土拱肋的承載力驗(yàn)算。啞鈴形截面鋼管混凝土構(gòu)件承受壓力、彎矩共同作用時(shí)的承載力應(yīng)按式（7.3.3）計(jì)算：（5-1）式中：ND——啞鈴形鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的極限承載力計(jì)算值，可按式——啞鈴形軸壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，可按式計(jì)算；L0——構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度；L0==；——截面回轉(zhuǎn)半徑；；則；——單管鋼管混凝土軸心受壓短柱的極限承載力，可取=計(jì)算；鋼管混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)設(shè)計(jì)值，，——腹板的極限承載力——鋼腹板面積；——鋼管的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，=315MPa（Q345qC鋼）；（5-2）——啞鈴形截面的偏心率折減系數(shù)，（5-3）,則，則滿足強(qiáng)度要求。拱肋整體穩(wěn)定性驗(yàn)算5.2.1縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算按《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算。鋼管混凝土無鉸拱的極限承載力可通過等效梁柱法進(jìn)行計(jì)算，等效梁柱的長(zhǎng)細(xì)比可按下式進(jìn)行計(jì)算：（5-4）其中：；（5-5）；（5-6）Lo==；（5-7）則有。啞鈴形拱肋采用格構(gòu)式計(jì)算方法進(jìn)行縱向整體穩(wěn)定驗(yàn)算。格構(gòu)式鋼管混凝土構(gòu)件承受壓力、彎矩、剪力共同作用時(shí)，平面內(nèi)的整體穩(wěn)定承載力應(yīng)按下式驗(yàn)算：（5-8）式中：—換算長(zhǎng)細(xì)比取驗(yàn)算平面內(nèi)軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，由表給出；；（5-9）；（5-10）；（5-11），；（5-12）——?dú)W拉臨界力，（5-13） —單管截面抗剪塑發(fā)展系數(shù)（5-14）m——等效彎矩系數(shù)，可按表7.3.1采用；mAsc，Wsc——格構(gòu)式構(gòu)件截面總面積和總抵抗矩。，故縱向穩(wěn)定性滿足要求。5.2.2橫向穩(wěn)定性驗(yàn)算主拱圈寬度為16m＞L/20=5m。故根據(jù)規(guī)范此拱橋不需驗(yàn)算的橫向穩(wěn)定性。在兩拱肋間布設(shè)5根一字橫撐。主拱圈變形驗(yàn)算5.3.1正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算對(duì)主拱圈進(jìn)行持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰?yàn)算。鋼管混凝土拱橋按持久狀況正常使用極限狀態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的應(yīng)力和變形進(jìn)行計(jì)算，并使各項(xiàng)計(jì)算值不超過規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)限值。鋼管混凝土拱橋拱肋在車道荷載作用下的最大豎向撓度（一個(gè)橋跨范圍內(nèi)的正負(fù)撓度絕對(duì)值之和）不應(yīng)大于L/650=100/650=5.3.1.1長(zhǎng)期效應(yīng)組合撓度驗(yàn)算豎向最大位移＜，豎向最小位移＜，滿足規(guī)范。5.3.1.2短期效應(yīng)組合撓度驗(yàn)算豎向最大位移＜，豎向最小位移＜，滿足規(guī)范。5.3.2短暫狀況驗(yàn)算施工階段撓度驗(yàn)算：豎向最小位移為＜，滿足規(guī)范要求。主拱圈應(yīng)力驗(yàn)算利用橋梁博士對(duì)主拱圈進(jìn)行持久狀況和短暫狀況應(yīng)力驗(yàn)算。5.4.1持久狀況驗(yàn)算持久狀況下鋼管混凝土拱肋的鋼管應(yīng)力不應(yīng)大于。表5-1單肋短期效應(yīng)組合應(yīng)力驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)號(hào)應(yīng)力上緣正應(yīng)力下緣正應(yīng)力最大主應(yīng)力最大最小最大最小主壓應(yīng)力主拉應(yīng)力63應(yīng)力屬性103163163容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是87應(yīng)力屬性11180111容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是99應(yīng)力屬性86容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是112應(yīng)力屬性容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是表5-2單肋長(zhǎng)期效應(yīng)組合應(yīng)力驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)號(hào)應(yīng)力上緣正應(yīng)力下緣正應(yīng)力最大主應(yīng)力最大最小最大最小主壓應(yīng)力主拉應(yīng)力63應(yīng)力屬性132132容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是87應(yīng)力屬性65容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是99應(yīng)力屬性容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是112應(yīng)力屬性容許值228-228228-228228-228是否滿足是是是是是是應(yīng)力滿足要求。短暫狀況驗(yàn)算短暫狀況下鋼管混凝土拱肋的鋼管應(yīng)力不應(yīng)大于。表5-3第一施工階段應(yīng)力驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)號(hào)應(yīng)力上緣正應(yīng)力下緣正應(yīng)力最大主應(yīng)力最大最小最大最小主壓主拉63應(yīng)力屬性容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是87應(yīng)力屬性容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是99應(yīng)力屬性容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是112應(yīng)力屬性容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是表5-4第六施工階段應(yīng)力驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)號(hào)應(yīng)力上緣正應(yīng)力下緣正應(yīng)力最大主應(yīng)力最大最小最大最小主壓主拉63應(yīng)力屬性162162162容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是87應(yīng)力屬性112112112容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是99應(yīng)力屬性1011018989101容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是112應(yīng)力屬性109109109容許值228-228228-228228-228是否滿足是是1是是是應(yīng)力滿足要求。6.吊桿復(fù)核吊桿外荷載計(jì)算包括橋面系恒載重量、活載產(chǎn)生的相關(guān)效應(yīng)以及人群荷載效應(yīng)，外荷載通過引起橋面系變形從而對(duì)吊桿產(chǎn)生張拉力，其內(nèi)力強(qiáng)度符合按線彈性理論進(jìn)行。利用橋博進(jìn)行一側(cè)吊桿單元內(nèi)力計(jì)算。吊桿內(nèi)力左右對(duì)稱，取一半進(jìn)行計(jì)算。如下表：表5-5正常使用長(zhǎng)期效應(yīng)組合單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)屬性最大軸力最小軸力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩17510軸力-832-1040-850-850-850-85077軸力-832-1040-851-851-851-85117613軸力-823-983-830-830-830-83082軸力-824-984-831-831-831-83117716軸力-830-983-837-837-837-83787軸力-832-985-839-839-839-83917819軸力-813-963-819-819-819-81992軸力-815-966-821-821-821-82117922軸力-823-974-829-829-829-82997軸力-826-977-832-832-832-83218025軸力-824-980-829-829-829-829102軸力-828-984-833-833-833-83318128軸力-825-985-830-830-830-830107軸力-828-988-833-833-833-83318231軸力-825-984-830-830-830-830112軸力-829-988-833-833-833-833表5-6正常使用短期效應(yīng)組合單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)屬性最大軸力最小軸力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩17510軸力-821-1190-850-850-850-85077軸力-822-1190-851-851-851-85117613軸力-817-1100-830-830-830-83082軸力-818-1100-831-831-831-83117716軸力-825-1100-837-837-837-83787軸力-827-1100-839-839-839-83917819軸力-808-1080-819-819-819-81992軸力-811-1080-821-821-821-82117922軸力-819-1090-829-829-829-82997軸力-822-1090-832-832-832-83218025軸力-821-1100-829-829-829-829102軸力-824-1100-833-833-833-83318128軸力-822-1110-830-830-830-830107軸力-825-1110-833-833-833-83318231軸力-822-1110-830-830-830-830112軸力-825-1110-833-833-833-833表5-7承載能力極限組合單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)屬性最大軸力最小軸力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩17510軸力-795-1670-1020-847-847-84777軸力-796-1670-1020-848-848-84817613軸力-808-1530-1000-834-834-83482軸力-810-1530-1000-835-835-83517716軸力-805-1500-993-828-828-82887軸力-807-1500-996-830-830-83017819軸力-814-1490-1000-833-833-83392軸力-816-1500-1000-836-836-83617922軸力-818-1500-1000-836-836-83697軸力-821-1510-1010-839-839-83918025軸力-814-1520-997-831-831-831102軸力-817-1520-1000-834-834-83418128軸力-813-1530-995-829-829-829107軸力-817-1530-999-833-833-83318231軸力-814-1530-995-829-829-829112軸力-817-1530-999-833-833-833由橋梁博士軟件計(jì)算結(jié)果可以得到：荷載按承載能力極限狀態(tài)最小軸力組合后吊桿最大張拉力為1670KN。本橋設(shè)計(jì)采用φ7平行鋼絞線，截面面積3220,吊桿滿足《公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范》（試行，JTJ027-96）對(duì)斜拉索設(shè)計(jì)的要求。吊桿的安全系數(shù)為1860×103×1670=>3。滿足要求。7.加勁縱梁分析加勁縱梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，可簡(jiǎn)化采用平面桿系通用有限元軟件橋梁博士進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，與拱肋一起建模。加勁縱梁位于兩拱肋下，車輛活載按杠桿原理計(jì)算分配系數(shù)，與拱肋橫向分布系數(shù)相同?？梢钥闯墒且詸M梁為支點(diǎn)的彈性支承連續(xù)梁。7．1計(jì)算結(jié)果取控制截面配筋結(jié)果輸出如下表：表7-1控制截面估算配筋結(jié)果單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)配筋單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)配筋上緣下緣上緣下緣113131232663636737111141411242161646461747212151512252262656562757303060603161上緣最大配筋面積為，下緣最大配筋面積為。選用鋼筋：HRB335鋼筋；選用預(yù)應(yīng)力筋：270k鋼絞線（）。配筋后進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。7．4．1承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算利用橋博對(duì)加勁縱梁進(jìn)行持久狀況下的承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算。表7-2承載能力極限狀態(tài)基本組合正截面強(qiáng)度驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)號(hào)內(nèi)力屬性Mj極限抗力受力類型抗力是否滿足受壓區(qū)高度是否滿足最小配筋率是否滿足1最大彎矩01350下拉受彎是是是最小彎矩01350下拉受彎是是是最大軸力01350下拉受彎是是是最小軸力01350下拉受彎是是是6最大彎矩7171350下拉受彎是是是最小彎矩-87-1350上拉受彎是是是最大軸力01350下拉受彎是是是最小軸力01350下拉受彎是是是11最大彎矩10101920下拉受彎是是是最小彎矩-518-1120上拉受彎是是是最大軸力0-1120上拉受彎是是是最小軸力0-1120上拉受彎是是是16最大彎矩7132080下拉受彎是是是最小彎矩-780-1040上拉受彎