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毕业设计(论文)
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年 月 日
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作者签名: 年 月 日
导师签名: 年 月 日
目 录
摘要……………………………………………………………………………………………
I
Abstract…………………………………………………………………………………………
II
绪论………………………………………………………………………………………………
1
1 桥跨总体布置及结构尺寸拟定………………………………………………………
4
1.1 设计资料………………………………………………………………………………
4
1.2 尺寸拟定………………………………………………………………………………
5
1.3主梁分段与施工阶段的划分…………………………………………………………
9
1.4毛截面几何特性………………………………………………………………………
11
2 荷载内力计算………………………………………………………………………………
13
2.1 恒载内力计算………………………………………………………………………
13
2.2 活载内力计算………………………………………………………………………
15
2.3 温度及墩台基础沉降次内力计算…………………………………………………
19
2.4 承载能力极限状态下的效应组合……………………………………………………
24
2.5 正常使用极限状态下的效应组合……………………………………………………
29
2.6 绘制内力包络图………………………………………………………………………
33
3 预应力钢束的估算与布置…………………………………………………………………
36
3.1预应力钢束估算………………………………………………………………………
36
3.2预应力钢束布置………………………………………………………………………
38
4 预应力损失及有效应力的计算……………………………………………………………
41
4.1预应力损失的计算……………………………………………………………………
41
4.2 有效预应力的计算……………………………………………………………………
46
5 非预应力钢筋的计算与布置………………………………………………………………
47
5.1桥面板计算……………………………………………………………………………
47
5.2箱梁截面普通钢筋设计………………………………………………………………
48
6 主梁截面验算………………………………………………………………………………
49
6.1正截面强度计算与验算………………………………………………………………
49
6.2截面正应力的计算与验算…………………………………………………………
52
7 桥墩盖梁的计算……………………………………………………………………………
63
7.1设计资料……………………………………………………………………………
63
7.2 盖梁计算……………………………………………………………………………
63
8 墩柱和桩基的计算…………………………………………………………………………
70
8.1 设计资料………………………………………………………………………………
70
8.2 桥墩墩柱…………………………………………………………………………
71
8.3 钻孔灌注桩计算………………………………………………………………………
73
结束语……………………………………………………………………………………
80
致谢…………………………………………………………………………………………
81
参考文献……………………………………………………………………………………
82
83
摘 要
根据设计任务书要求和设计规范的规定,毕业设计主要是关于小跨度预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本着“安全、经济、美观、实用”八字原则,对平南高速公路化龙互通B匝道桥第九联进行了设计。该桥分为四跨,每跨28m,上部结构为连续梁。桥墩分为两种,一种为薄壁墩,在该联的两端,另一种为柱式墩。施工方法选为满堂支架就地浇筑施工。
第一部分进行上部结构的计算。拟定箱梁截面,对428m跨径进行了很详细的单元划分,计算恒载内力和活载内力,全桥均采用桥梁博士软件进行了预应力筋束配筋和应力验算,且按新规范进行了预应力损失的计算。
第二部分进行下部结构的计算。主要包括了桥墩盖梁,桥墩墩柱的计算。盖梁活载横向分布系数在荷载对称布置时采用杠杆法,非对称布置时采用偏心受压法进行计算。桩基础采用“m法”,墩柱采用偏心受压构件进行了计算。
关键词: 预应力混凝土连续梁桥 桩基础 墩柱 满堂支架施工
Abstract
According to the requirements and the standards of the design assignment, the graduate design is mainly about the design of superstructure of short-span pre-stressed concrete continuous box Girder Bridge . Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dint function with the structure good, having the small defomation, few of control joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on. And on the basis of the four principles of “safety, economy, aesthetics and utility”, I have designed for the ninth join of Hua Long Hu Tong circuit B on the Pingnan Highway. There are four spans, with each span 28m and successive beam in the superstructure. Two piers are adopted. One is with thin walls on each side of the join, while the other one is with poles. The construction takes the method of all moulding at the support site.
The calculation of the superstructure is carried out in Chapter 1. With a supposed section of the box beam, unit division is done in detail on the 428m span to calculate the internal force of live loads and dead loads. The soft-Doctor Bridge has been applied during the calculation of the prestressing steel and the force, and the prestressing loss has been calculated referred to the new standards.
The calculation of the understructure is done in Chapter 2, which mainly calculates the pier coping and the poles of the pier. The live-load lateral distribution coefficient of the coping adopts the law of lever method when loads are distributed symmetrically, while the law of eccentric-compressing method is used when loads are distributed dissymmetrically. The calculation of the piles under the abutment adopts the law of m-method, and the piers are calculated as the eccentric-compressing members
Keywords: grade separated pre-stressed concrete continuous girder bridge pile pier full scaffold construction
绪 论
预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展:
由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。
为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。
预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的,当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下,为节省钢材,各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代,预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100m。
我国的预应力混凝土结构起步晚,但近年来得到了飞速发展。现在,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。
虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展,预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。
连续梁和悬臂梁作比较:在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩与同跨悬臂梁相差不大;但是,在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点,但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者,因为限于当时施工主要采用满堂支架法,采用连续梁费工费时。到后来,由于悬臂施工方法的应用,连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中,应用了逐跨架设法与顶推法;在较大跨连续梁中,则应用更完善的悬臂施工方法,这就使连续梁方案重新获得了竞争力,并逐步在40—120 m范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥,还是跨河大桥,预应力混凝土连续梁都发挥了其优势,成为优胜方案。目前,连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。
然而,当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续—刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。
另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。
在我国,预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展,然而,想要在本世纪末赶超国际先进水平,就必须解决好下面几个课题:
1. 发展大吨位的锚固张拉体系,避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,否则混凝土保护层难以保证,密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。
2. 在一切适宜的桥址,设计与修建墩梁固结的连续—刚构体系,尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。
3. 充分发挥三向预应力的优点,采用长悬臂顶板的单箱截面,既可节约材料减轻结构自重,又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。
另外,在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也是一个很关键的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志。目前,各国都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,例如:桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时,一座桥的设计方案完成后,造价指针不能仅仅反应了投资额的大小,而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续—刚构等箱形截面上部结构的比较可见:连续—刚构体系的技术经济指针较高。因此,从这个角度来看,连续—刚构也是未来连续体系的发展方向。
总而言之,一座桥的设计包含许多考虑因素,在具体设计中,要求设计人员综合各种因素,作分析、判断,得出可行的最佳方案。
本次设计为428m预应力砼连续梁,桥宽为12m,设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱双室箱型截面,全梁共分40个单元一般单元长度分为3.5m左右,以控制截面作为分界点。顶板、底板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点,靠近中间支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。
由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构,手算工作量比较大,且准确性难以保证,所以桥梁博士进行,这样不仅提高了效率,而且准确度也得以提高。
本次设计的预应力混凝土连续梁采用满堂支架法施工。
由于本人水平有限,且又是第一次从事这方面的设计,难免出现错误,恳请各位老师批评指正。
1 桥跨总体布置及结构尺寸拟定
1.1 设计资料
1.1.1设计荷载
本桥设计荷载等级确定为汽车荷载(公路-I级)。
1.1.2 主要技术标准
标准跨径:428 m
桥面净空:12m
主梁全长:112m
1.1.3 主要材料
1.1.3.1 混凝土
预应力混凝土箱梁采用C50混凝土,桥墩及承台混凝土采用C30混凝土,桩基混凝土采用C25水下混凝土,孔道压浆C40水泥砂浆。
1.1.3.2 钢筋
预应力钢绞线采用fpk=1860MPa、符合ASTM416—2003的规定,单根钢绞线直径 φs15.24mm,截面面积A=140mm2,弹性模量Ep=1.95X105MPa。
1.1.3.3 普通钢筋
R235、HRB335钢筋应分别符合GB13013-91和GB1499-98的规定,钢筋直径≥12mm采用HRB335(20MnSi)热扎螺纹钢,钢筋直径<12mm采用R235(A3)钢。
1.1.3.4 钢箱梁
钢箱梁采用Q345C钢板。
1.1.3.5支座
采用盆式橡胶支座。
1.1.3.6伸缩缝
伸缩缝采用毛肋或型钢伸缩缝。
1.1.3.7预应力管道
预应力管道均采用镀锌金属波纹管。
1.1.3.8锚具
锚具采用群锚体系YM锚或YM锚。建议钢绞线规格采用7Φ5,以下为常用锚具尺寸供设计时选用。
表1-1 锚具尺寸表
锚具型号
锚垫板寸mm
波纹管径
外/内mm
螺旋筋
圈径mm
圈数
千斤顶
型号
锚具最小布
置间距mm
YM15-5
180
62/55
170
4
Ycw100
200
YM15-7
200
77/70
240
6
Ycw150
230
YM15-9
230
87/80
270
6
Ycw250
260
VM15-12
270
97/90
330
7
Ycw250
290
YM15-19
320
107/100
400
8
Ycw400
420
YM15-27
370
127/120
470
8
Ycw650
490
YM15-5
165
67/60
170
5
YDC1500
210
YM15-7
190
77/70
190
5
YDC1500
230
YM15-9
215
87/80
210
6
YDC2000
270
YM15-12
250
92/85
250
6
YDC2500
320
YM15-15
290
102/95
320
6
YDC3200
370
YM15-17
300
107/100
340
7
YDC4200
400
YM15-19
300
107/100
350
7
YDC4200
420
YM15-24
320
117/110
400
7
YDC5200
460
1.1.4桥面铺装
桥面铺装采用10cm沥青混凝土,与黄埔大桥引桥一致。对于钢箱梁,其桥面铺装采用10cm厚钢筋混凝土(剪力钉)+5cm厚沥青混凝土。
1.1.5主桥箱梁施工
箱梁均采用满堂支架、泵送现浇砼施工。
1.1.6支座强迫位移
边支座:下沉1cm;
中支座:下沉1.5cm。
1.1.7设计依据
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004),以下简称《通用规范》
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)
《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)
1.1.8工程概况
该项目起于广珠西线南海平洲互通立交,路线向东跨陈村水道进入番禺区,沿现有南大路(南大干线规划走廊)由西向东经过钟村,经大石、南村、新造、化龙镇;在化龙与黄埔珠江大桥连接线(东二环)相交,然后路线转由北转南(番禺规划东部干线走廊),经石楼镇的莲花港、跨市桥水道、沙湾水道到东涌镇东部,于南沙区北部顺接东部干线,全线50.026公里。全线共设互通立交14处,特大桥、大桥、高架桥61座。
1.2 尺寸拟定
本设计方案采用四跨一联预应力混凝土等截面连续梁结构,全长112m。
1.2.1 桥孔分跨
连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的,也有做成多跨一联的,但一般不超过六跨。对于桥孔分跨,往往要受到如下因素的影响:桥址地形、地质与水文条件,通航要求以及墩台、基础及支座构造,力学要求,美学要求等。若采用三跨不等的桥孔布置,一般边跨长度可取为中跨的0.5-0.8倍,这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩,此外,边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系,对于采用现场浇筑的桥梁,边跨长度取为中跨长度的0.8倍是经济合理的。但是若采用悬臂施工法,则不然。本设计跨度,主要根据设计任务书来确定,其跨度为:428m。基本符合以上原理要求。
1.2.2 截面形式
1.2.2.1 纵截面
从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析,连续梁的立面应采取等高度布置为宜;在恒、活载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看,支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩,等高度梁的优点是:结构构造简单、线形简洁美观、预制定型、施工方便。一般用于如下情况:
1. 桥梁为中等跨径,以28米为主。采用等截面布置使桥梁构造简单,施工迅速。由于跨径不大,梁的各截面内力差异不大,可采用构造措施予以调节。
2. 等截面布置以等跨布置为宜,由于各种原因需要对个别跨径改变跨长时,也以等截面为宜。
3. 采用有支架施工,逐跨架设施工、移动模架法和顶推法施工的连续梁桥较多采用等截面布置。
双层桥梁在无需做大跨径的情况下,选用等截面布置可使结构构造简化。
结合以上的叙述,所以本设计中采用满堂支架施工方法,等截面的梁。
1.2.2.1 横截面
梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式,包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸;它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。
当横截面的核心距较大时,轴向压力的偏心可以愈大,也就是预应力钢筋合力的力臂愈大,可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外,箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大,对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利;同时,因其都具有较大的面积,所以能够有效地抵抗正负弯矩,并满足配筋要求;箱形截面具有良好的动力特性;再者它收缩变形数值较小,因而也受到了人们的重视。总之,箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。
常见的箱形截面形式有:单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱单室截面的优点是受力明确,施工方便,节省材料用量。拿单箱单室和单箱双室比较,两者对截面底板的尺寸影响都不大,对腹板的影响也不致改变对方案的取舍;但是,由框架分析可知:两者对顶板厚度的影响显著不同,双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少70%和50%。由于双室式腹板总厚度增加,主拉应力和剪应力数值不大,且布束容易,这是单箱双室的优点;但是双室式也存在一些缺点:施工比较困难,腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。本设计是一座公路连续箱形梁,采用的横截面形式为单箱双室。
1.2.3 梁高
根据经验确定,预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/15-1/25之间,而跨中梁高与主跨之比一般为1/40—1/50之间。当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因为增大梁高只是增加腹板高度,而混凝土用量增加不多,却能显著节省预应力钢束用量。
连续梁在支点和跨中的梁估算值:
等高度梁: H=(~)l,常用H=(~)l
变高度(曲线)梁:支点处:H=(~)l,跨中H=(~)l
变高度(直线)梁:支点处:H=(~)l,跨中H=(~)l
而此设计采用等高度的直线梁,支点处梁高为1.8m,跨中梁高为1.8m。
1.2.4 细部尺寸
1.2.4.1 顶板与底板
箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底版还要承受很大的压应力,一般来讲:变截面的底版厚度也随梁高变化,墩顶处底板为梁高的1/10-1/12,跨中处底板一般为200-250。底板厚最小应有120。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。
本设计中采用双面配筋,且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。底板在支点处设计为实心箱型截面,在跨中厚20cm,顶板厚22cm。
1.2.4.1 腹板和其它细部结构
1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中,因为弯束对外剪力的抵消作用,所以剪应力和主拉应力的值比较小,腹板不必设得太大;同时,腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求,其设计经验为:
(1) 腹板内无预应力筋时,采用200mm。
(2) 腹板内有预应力筋管道时,采用250-300mm。
(3) 腹板内有锚头时,采用250-300mm。
大跨度预应力混凝土箱梁桥,腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽,以承受支点处交大的剪力,一般采用300-600mm,甚至可达到1m左右。
本设计支座处腹板厚取45cm,跨中腹板厚取45cm。
2. 横隔梁
横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布,同时还可以限制畸变;支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大,一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁,甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。因此本设计没有加以考虑,而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小,在内力计算中也可不作考虑。截面示意图如图1-2所示:
图1-1 箱梁截面(单位为cm)
图1-2 横隔板设置(单位为cm)
1.3 主梁分段与施工阶段的划分
1.3.1 分段原则
主梁的分段应该考虑有限元在分析杆件时,分段越细,计算结果的内力越接近真实值,并且兼顾施工中的实施。但也要考虑桥梁博士的不足及限制的地方,所以本设计分为40个单元。
1.3.2 具体分段
本桥全长112m,全梁共分40个梁段,一般梁段长度分成3.5m。
1.3.3 单元划分
拆分单元时,以将支点和《桥规》(JTJ023---04)规定的验算界面位于单元的节点处,同时在截面构造尺寸变化点处布置节点为原则。考虑到本设计桥跨较小(4×28m),将每孔计算跨径的8等分作为一个单元,另外,为便于中支点剪力计算,在B、C、D支点两边及边支点以外分别增加0.75m的小单元(即10、11、20、21、30、31六个小单元),全桥共计40个单元,41个节点。具体如下图所示:
图1-3 单元划分
表1-2 节点号与截面号对应关系
节点号
2
3
4
5
6
7
8
9
截面
A
L1/8
L1/4
3L1/8
L1/2
5L1/8
3L1/4
7L1/8
节点号
11
13
14
15
16
17
18
19
截面
B
L/8
L/4
3L/8
L/2
5L/8
3L/4
7L/8
表1-3 节点坐标表
节点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
坐标
-56
-55.5
-52.063
-48.625
-45.188
-41.75
-38.313
-34.875
-31.438
-28.75
-28
节点号
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
坐标
-27.25
-24.5
-21
-17.5
-14
-10.5
-7
-3.5
-0.75
0
0.75
节点号
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
坐标
3.5
7
10.5
14
17.5
21
24.5
27.25
28
28.75
31.438
节点号
34
35
36
37
38
39
40
41
坐标
34.875
38.313
41.75
45.188
48.625
52.063
55.5
56
1.3.4 主梁施工方法
主梁施工方法:主梁采用满堂支架法施工,箱梁均采用满堂支架、泵送现浇砼施工。
1.4 毛截面几何特性计算
1.4.1 毛截面面积
毛截面尺寸见图
1.4.2 毛截面几何特性
全截面对顶板板高处的静矩,计算结果见下表:
表1-4 毛截面几何特性
分块号
分块面积
Ai(cm2)
Yi
(cm)
Si=Ai*Yi
(cm3)
(Ys-Yi)
(cm)
Ix=Ai(Ys-Yi)2
(cm4)
Ii(cm4)
1
224015=7200
7.5
54000
66.4
31744512
2240153/12=135000
2
25240=6000
23.3
140000
50.6
15362160
2240253/36=208333.3
3
218045=16200
90
145800
-16.1
4199202
2451803/12=43740000
4
2282.522=12430
11
136730
62.9
49178176.3
2*282.5*223/12=501343.3
5
2282.520=11300
170
1921000
-96.1
104357873
2*282.5*203/12=376666.7
6
26020=2400
28.7
68800
45.2
4903296
460203/36=53333.3
7
25025=2500
151.7
379250
-77.8
15132100
450253/36=48828.1
8
18045=8100
90
729000
-16.1
2099601
451803/12=21870000
合计
=
66130
Ys=
=73.9
=
4886660
/
=
226976920.3
=
66933504.7
293910425
具体分块信息见下图所示:
图1-4 截面分块示意图
2 荷载内力计算
2.1 恒载内力计算
计算按全桥宽进行。
1. 一期恒载集度
一期恒载集度包括横梁及横隔板的集度,也可只考虑箱梁集度而将横隔板作为集中力加在节点。本设计将箱梁及横隔板一起处理成分段均布集度作用在相应的单元上,计算公式为:= 6.613025=165.3kN/m
其中: i——单元号
——i单元号一期恒载集度
——i号单元的毛截面,等于该单元两端节点截面积的平均值。
按上式计算的各单元一期恒载集度见下表:
表2-1 一期横载集度表(kN/m)
单元号
1
2
3
4
5
6
7
8
集度
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
单元号
9
10
11
12
13
14
15
16
集度
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
单元号
17
18
19
20
21
22
23
24
集度
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
单元号
25
26
27
28
29
30
31
32
集度
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
单元号
33
34
35
36
37
38
39
40
集度
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
165.3
2.二期恒载集度为桥面铺装集度和防撞护栏集度之和,即:
=桥面铺装集度+防撞护栏集度
= (0.111)25+0.30125
= 35.025(KN/M)
上式中桥面铺装厚按10cm计算,普装层宽为15cm;护栏以每10米3.01混凝土计,混凝土容重按25kN/计。
主梁恒载内力,包括自重引起的主梁自重(一期恒载)内力Sg1和二期恒载(如铺装、栏杆等)引起的主梁后期恒载内力Sg2。主梁的自重内力计算方法可分为两类:在施工过程中结构不发生体系转换,如在满堂支架现浇等,如果主梁为等截面,可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算;在施工过程中有结构体系转换时,应该分阶段计算内力。本设计采用满堂支架法,二期恒载(又称后期恒载)集度为:Q=35.025kN/m
根据单元划分、各单元(节点)几何特性及相应的恒载集度,可方便地求出一期恒载内力和一、二期恒载内力,其中恒载弯矩分别如下图所示,剪力将在以后的内力组合一并给出。
图2-1 施工阶段弯矩图(单位:kNm)
图2-2 使用阶段恒载弯矩图(单位: kNm)
图2-3 恒载弯矩包络图(单位: kNm)
图2-4 恒载剪力图(单位:kN)
2.2 活载内力计算
活载内力计算为基本可变荷载(公路I级)在桥梁使用阶段所产生的结构内力。
2.2.1 横向分布系数的考虑
荷载横向分布指的是作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配,或者说各主梁如何分担车辆荷载。
单箱双室,桥面净宽度W=12.0m,车辆单向行驶,,桥涵的设计车道数为3车道。该桥设有刚度强大的横隔梁,且承重结构的垮宽比为:
故可按偏心压力法来计算横向分布系数mc,其步骤如下:
(1)求荷载横向分布系数影响线竖标
本桥各根主梁的恒截面均相等,梁数n=3,梁间距为3.275m,则:
1号梁在两个边主梁处的横向分布系数的横向影响线的
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