1、石家庄铁道大学毕业设计公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计Design of Simply Supported for ContinuousPrestressed Concrete Girder on the Highway完成日期 2014 年 6 月毕 业 设 计 成 绩 单学生姓名 学号 班级 专业 土木工程毕业设计题目 公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计指导教师姓名指导教师职称评 定 成 绩指导教师 得分 评阅人 得分答辩小组组长 得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕 业 设 计 任 务 书题 目 公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计专 业 土木工程 班 级
2、学生姓名承担指导任务单位 土木工程学院 导师姓名 导师职称一、设计（论文）内容运用大型有限元软件 Midas/Civil，设计一座跨度为 430m 的先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥的上部结构和下部结构（桥墩） 。上部结构按部分预应力 A 类构件设计。二、基本要求熟悉公路桥梁设计规范、设计原则，掌握先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计的全过程。主要包括截面选择、恒载、活载内力计算、预应力钢束的估算、布置及调整、混凝土的收缩徐变计算及各项应力检算、桥墩抗震设计等几个方面的内容。并学会运用大型有限元软件Midas/Civil 进行结构计算及设计。完成 1 万字以上的设计说明书一份，不少于 6
3、张（手工 3 张） ，翻译与本设计相关的外文文献不少于 3000 字。三、主要技术指标（或研究方向）1、设计荷载：公路级2、桥梁宽度：12m3、地震基本烈度为 8 度，地震动峰值加速度为 0.2g。4、场地类型：中硬土四、应收集的资料及参考文献1、 预应力混凝土连续梁桥范立础 主编，人民交通出版社。2、 钢筋 混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理张树仁 主编，人民交通出版社。3、 预应力混凝土连续梁桥设计徐岳,王亚君,万振江 编著，人民交通出版社。4、 桥梁抗震叶爱君 主编，人民交通出版社。5、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交
4、通出版社。6、 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。7、 公路桥梁抗震设计细则JTGT B02-01-2008，中华人民共和国交通运输部发布，人民交通出版社。五、进度计划1、 第 12 周 熟悉 Midas/Civil 软件，查阅有关资料，翻译与课题有关的外文资料，完成开题报告。2、 第 34 周 实习。3、 第 56 周 完成截面选择，计算恒载、活载内力计算，初步估算预应力钢束总数。 4、 第 79 周 根据施工过程对每个阶段进行配筋。进行截面验算，调整预应力钢束直到满足规范要求。5、 第 1013 周 对桥墩进行抗震设计，满足规范要求。6
5、、 第 14 周 论文整理与撰写。7、第 15 周 毕业设计答辩。教研室主任签字 时 间 2014 年 2 月 17 日毕 业 设 计 开 题 报 告题 目 公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计学生姓名 田小杰 学号 20100347 班级 土 1001-10 专业 土木工程一、设计背景与应用现状在现代化的交通网中，桥梁建设有着非常重要的地位。桥梁的发展与运输业的发展密不可分，每逢运输工具有所重大变化，就会对桥梁在承载能力、结构布局以及跨越能力等方面提出新的要求。连续梁桥是一种应用比较广泛的结构体系，它具有一系列的优点，比如变形小，结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，养护简单
6、等等。预应力混凝土早在 20 世纪 30 年代就被用于建桥。在对预应力混凝土性能和张拉、锚固工艺深入研究的基础上，预应力混凝土连续梁等等被迅速推广应用于梁桥。虽然预应力混凝土简支梁桥由于构造简单，预制和安装方便，在桥梁建设中得到了广泛使用。然而当这种简支体系跨径超过 4050m 时，跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，这样不但材料耗用量大，并且也给施工带来困难。简支转连续的施工方法恰能解决这一问题，这也使得这一施工方法得以广泛应用。二、设计进行的主要工作和任务（1）运用大型有限元软件 Midas/Civil 对简支转连续的预应力混凝土连续梁桥上部结构进行结构计算
7、及设计；（2）对桥墩进行抗震设计及检算；（3）进一步熟悉公路桥梁设计规范以及公路工程抗震设计规范；（4）绘图，完成计算书。三、设计所采用的方法和手段（1）采用预应力混凝土箱梁的结构形式；（2）采用先简支后连续的施工方法；（3）依据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范以及公路桥涵设计基本规范确定桥梁上部结构的结构计算；（4）依据公路工程抗震设计规范进行桥墩的抗震设计；（5）运用大型有限元软件 Midas/Civil 进行上部结构的。四、设计（研究）进度计划第 1-2 周 外文文献翻译、熟悉软件、书写开题报告、熟悉各种规范；第 3-4 周 截面选取、外荷载计算、初步估算预应力钢束；第 5-
8、7 周 根据施工过程对每个阶段进行配筋、进行截面验算、调整至符合；第 8-10 周 对桥墩及墩台设计并验算；第 11-12 周 图纸绘制、效果图绘制；第 13-14 周 论文整理与撰写；第 15 周 论文答辩；五、预期结果和目的（1）进一步熟练的掌握预应力混凝土连续梁桥简支转连续施工设计以及桥墩抗震设计的全过程；指导教师签字 时 间 年 月 日毕 业 设 计 开 题 报 告题 目 公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计学生姓名 学号 班级 专业 土木工程（2）能够熟练运用 Midas/Civil 进行桥梁结构的分析；（3）明确公路桥梁规范中的相关设计原则及要求；（4）通过毕业设计，对本专业
9、相关课程形成一个全面系统的认识与总结。六、参考文献1、 预应力混凝土连续梁桥范立础 主编，人民交通出版社。2、 钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理张树仁 主编，人民交通出版社。3、 预应力混凝土连续梁桥设计徐岳,王亚君,万振江 编著，人民交通出版社。4、 桥梁抗震叶爱君 主编，人民交通出版社。5、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004，中华人民共和国交 通部发布，人民交通出版社。6、 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。7、 公路桥梁抗震设计细则JTGT B02-01-2008，中华人民共和国交通运输部发布，
10、人民交通出版社。指导教师签字 时 间 年 月 日摘 要先简支后连续梁桥在实际运用中集合了简支梁桥和连续梁桥的优点，同时避免了简支梁桥桥面容易开裂和现浇连续梁施工的复杂繁琐。梁用批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度，以省去繁琐的支模工序，所以该桥型在桥梁建设中被广泛运用。本文首先介绍了本毕业设计的工程背景，然后依据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范等规范对简支转连续施工的预应力混凝土连续梁桥进行初步设计，选取计算截面，接着通过软件 Midas/Civil 建模，并依据施工过程划分施工阶段，进行预应力筋的估算，最后进行整个结构的正截面抗弯、正截面抗裂以及混凝土压应力的验算并进行调整以
11、满足要求。此外，依据公路工程抗震设计规范对桥墩进行抗震设计。关键词：预应力混凝土；连续梁桥；简支转连续； ；抗震设计Midas/CviAbstractPrestressed concrete simply-supported to continuous beam bridge combine the advantages of simply supported girder bridge and continuous girder bridge,and avoid the simply supported girder bridges deck cracking easily and the
12、complex construction of continuous girder bridge,so accelerate the construction speed and construction is easy,In a word prestressed concrete simply-supported to continuous beam bridge is widely used in bridge construction.This article first introduce the engineering background of the design. Then,
13、based on “codes of Highway bridges and culverts reinforced concrete and prestressed concrete structural design “ and other norms, the preliminary design of prestressed concrete continuous beam bridge of simply supported continuous construction is conducted. Selects cross-section of calculation. Foll
14、owed by modeling through software of Midas / Civil and classifying construction phase according to the construction process, finally, we conduct a check on the resistance of flexural of normal section, the resistance of crack of normal section ,and concrete compressive stress and adjust in order to
15、meet the requirement. In addition, based on “Codes of Highway Engineering Seismic Design“, the seismic design of pier is conducted.Key words: Prestressed concrete continuous beam bridges；Simply supportedcontinuous； Midas/Civil；Seismic design 目 录第 1 章 绪论 11.1 选题背景 .11.2 先简支后连续箱梁的优势 .11.3 设计基本资料 .21.3
16、.1 桥梁线性布置 21.3.2 主要技术标准 21.3.3 主要材料 21.3.4 桥面布置及铺装 21.3.5 施工方式 31.3.6 设计规范 31.3.7 温度影响 31.4 截面形式及截面尺寸拟定 .41.4.1 截面形式的确定 41.4.2 截面尺寸的拟定 41.5 桥跨布置及孔径分配 .51.6 毛截面几何特性计算 .5第 2 章 上部结构计算 62.1 单元划分 .62.2 恒载内力计算 .62.2.1 恒载集度计算 72.3 活载内力计算 .102.3.1 冲击系数和车道折减系数 112.3.3 活载内力计算 122.4 温度内力计算 .142.5 支座沉降计算 .152.6
17、 荷载组合计算 .162.6.1 正常使用极限状态组合 162.6.2 承载能力极限状态组合 19第 3 章 预应力钢束的估算与布置 223.1 预应力钢束的估算 .223.1.2 按正常使用极限状态截面压应力要求估算 263.1.3 按承载能力极限时正截面强度强度要求 303.2 预应力的布置 .32第 4 章 预应力损失 35第 5 章 主梁强度验算 46第 6 章 法向压应力验算 49第 7 章 下部结构计算 .527.1 墩身截面尺寸的拟定 .527.1.1 钢筋和混凝土的选取 527.1.2 盖梁截面尺寸的拟定 527.1.3 墩身截面及纵向尺寸的拟定 527.2 墩身钢筋的布置及抗
18、震验算 .527.2.1 设计地震力计算 527.2.2 依据 地震作用进行墩内配筋计算 .541E7.2.3 2地震作用下墩身截 面抗剪承载力和墩顶位验算 .56第 8 章 结论和展望 628.1 结论 .628.2 展望 .62设计绘图 63 参考文献 64致 谢 65附 录 66石家庄铁道大学毕业设计0第 1 章 绪论1.1 选题背景随着生活节奏的加快，各地区人与人的交流、物与物的交流变得更加频繁，这也就要求了承载它的交通网的建设与完善，大力发展交通运输事业，对于加强全国各民族的团结，发展国民经济，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建
19、设中，为了跨越各种障碍，必须修建各种类型的桥梁和涵洞，因此桥涵成为了交通线中的重要组成部分。桥梁是交通运输的命脉，其形式不一而同，各有优劣。1.2 先简支后连续箱梁的优势 6先简支后连续箱梁是国内外公路上常用的一种桥梁结构新形势，具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。它克服了简支梁整体条件差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言，降低了施工难度，同时一定程度上达到了结构连续的目的。而相对简支梁来说，减小跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝的产生。因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥
20、型，兼备了简支体型及连续体系的优点。先简支后连续梁桥相比简支梁桥有如下优势：(1) 改善了结构受力状况，采用连续设计比简支设计可减少预应力筋5%-15%；(2) 预应力和初始上拱度相对较小，有利于桥面铺装施工；(3) 先在现场预制，现场吊装，形成一般简支体系，然后通过现场浇筑连续接头段，张拉负弯矩区域的预应力梁，减少桥面伸缩缝，增强了结构的整体性和行车的舒适性，改善了桥面养护维修。(4) 先简支后连续箱梁比简支箱梁结构刚度大，梁高低，用料少，结构中的刚才和混凝土数量少，且施工简便，不用搭脚手架，施工质量容易控制，经济效益和社会效益为可取。(5) 由于主体结构采用预制构件，因此混凝土的收缩和徐变
21、对梁的挠度和次内力影响不大。石家庄铁道大学毕业设计1先简支后连续结构的受力情况先简支后连续结构的受力情况明显分为两个不同的阶段：(1) 在简支阶段，结构所承受的是本身自重、前期预加力及施工荷载等前期荷载，结构为静定结构，混凝土收缩徐变引起的结构变形较大，但在结构内并不产生次内力。 (2) 形成连续结构后，结构还要承受后期恒载。后期预加力、车辆荷载及其他后期荷载，结构也变成了超静定结构，混凝土收缩徐变将引起结构次内力。随时间的推移，结构中的内力是在不断变化的，将引起结构内力重分布。1.3 设计基本资料1.3.1 桥梁线性布置(1) 平曲线半径：无平曲线(2) 竖曲线半径：无竖曲线1.3.2 主要
22、技术标准(1) 设计荷载：公路 I级(2) 桥梁宽度： 12m(3) 地震基本烈度为 8度，地震动峰值加速度为0.2g。(4) 场地类型： 中硬土 51.3.3 主要材料 1(1) 预应力混凝土主梁采用C50号混凝土(2) 预应力钢绞线：采用低松弛高强钢绞线，直径为15.24mm，截面积为140mm标准强度 ，弹性模量 。MPa1860RbyMPa109.E5y(3) 预应力管道：采用铁皮波纹管圆、扁管成型1.3.4 桥面布置及铺装(1) 桥面横向布置： 公路I级：桥面宽12 m（三车道） ，无人行道；(2) 桥面铺装层：采用平均厚度为9.5cm 防水混凝土1.3.5 施工方式石家庄铁道大学毕
23、业设计24跨30m简支转连续施工 。41.3.6 设计规范(1)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。(2)公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004，中华人民共和国交通部发布，人民交通出版社。(3)公路桥梁抗震设计细则JTGT B02-01-2008，中华人民共和国交通运输部发布，人民交通出版社。(4)公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007，中华人民共和国交通运输部发布，人民交通出版社。1.3.7 温度影响考虑结构因均匀温度作用引起的外加变形或约束变形，采用整体升温 、降Co20温 模拟，同时考虑非线性梯度温
24、度的影响。根据公路桥涵设计通用规范Co20JTG D60-2004 ，计算桥梁结构由于温度引起的效应时，可采用图1-1 所示的竖向1温度梯度曲线，其桥面板的最高温度T1查表得： ；对于混凝土结构，梁高CTo251大于400mm时， =300mm。A图 1-1 竖向梯度温度（尺寸单位：mm）1.4 截面形式及截面尺寸拟定1.4.1 截面形式的确定石家庄铁道大学毕业设计3由于箱型截面是闭合薄壁形式，具有抗扭刚度大的特点，且顶板和底板都具有比较大的面积，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，在这它的收缩徐变数值较小。故本设计采用箱形截面。1.4.2 截面尺寸的拟定
25、简支梁桥主梁尺寸根据经验选取，预应力混凝土简支梁桥20m 50m ，主梁L7间距1.8m2.5m 。主梁高度在(1/251/14) 。主梁梁高若不受高度限制选用高一些L7的梁可以节省配筋，一般而言合理的梁高与荷载大小、主梁片数、跨径大小等因素有关。主梁肋宽必须满足截面抗剪、抗主拉应力强度要求，同时应考虑梁肋稳定性。目前肋宽常用15cm18cm，当主梁间距小于2m 时梁肋为全长等肋宽，大于2m时通常在梁端2m5m 范围内肋逐步加宽。综上所述，本设计桥面宽度12m，由四个小箱形组成，梁高 =1.5m，高跨比为h20。其中，预支中梁顶板宽210cm，底板宽100cm；预制边梁顶板宽255cm，底板宽
26、100cm；预支主梁采用90cm的湿接缝，从而减少主梁的吊运质量。边、中梁均采用斜腹板，以减轻主梁自重。为了满足顶板负弯矩钢束、普通钢筋的布置以及轮载的局部作用，箱梁顶板取等厚度15cm。为了防止应力集中和便于脱模，在腹板与顶板交界处设置20cmx10cm的承托。主梁横断面构造如图1-2所示。图1-2 主梁横断面构造图（单位:mm）箱梁底板变化和腹板变化 ：15简支转连续施工的连续梁桥中正弯矩较大，因此底板不宜过厚；同时支点处存在负弯矩，需要底板要有一定的厚度来提供受压面积。从而将底板厚底在跨内大部分区域设为15cm ，仅在支点处加厚为25cm，且腹板也逐渐加厚到25cm，这样的构造处理同时为
27、锚固底板预应力提供了空间。箱梁底板厚底变化如图1-3所示。石家庄铁道大学毕业设计4图1-3 箱梁底板厚度变化示意图（单位:mm）1.5 桥跨布置及孔径分配跨径为430m, 采用先简支后连续的施工方法。考虑伸缩缝的设置，实际桥长为119.84m，即在桥的两头各设8cm的伸缩缝。计算简图见图 1-4。图中两边跨计算跨径为29.42m,中跨计算跨径为30m。连续梁两端至边支座中心线之间的距离为50cm。图 1-4 桥梁结构计算简图 (单位：cm)1.6 毛截面几何特性计算本设计主梁变化不大，选取有代表性的截面，汇于表1-1。表1-1 截面特性截面位置 截面面积 （ ）2m截面惯性矩（ ）4m中性轴至
28、梁底的距离（ ）m跨中 0.869429 0.250929 0.901预制中梁支点 1.16744 0.308624 0.835跨中 0.936929 0.268267 0.9386预制边梁支点 1.23494 0.330962 0.867跨中 1004429 0.491289 0.971成桥支点 1.302435 0.5407196 0.896石家庄铁道大学毕业设计5第 2 章 上部结构计算2.1 单元划分本设计采用有限元软件Midas进行上部结构的计算，结合具体的施工方法以及结构的受力特点，将梁进行单元划分，共分166个单元，167个节点，由于建立的单元关于整联对称，现给出左半联结构的单元
29、划分情况，如图2-1所示：图2-1 单元划分示意图（单位：mm）节点与控制截面对应关系如表2-1所示 表2-1 节点与控制截面对应表节点号 控制截面 节点号 控制截面3 永久支点 88 临时支点7 变化点 92 变化点13 L1/4 97 L3/421 L1/2 105 L3/229 3L1/4 113 3L3/434 变化点 118 变化点38 临时支点 122 临时支点42 永久支点 126 永久支点46 临时支点 130 临时支点50 变化点 134 变化点55 L2/4 139 L4/463 L2/2 147 L4/271 3L2/4 155 3L4/476 变化点 161 变化点80
30、 临时支点 165 永久支点84 永久支点2.2 恒载内力计算石家庄铁道大学毕业设计6在进行恒载内力计算之前必须清楚各施工阶段，以便明了的进行内力计算。施工过程可以分为5个施工阶段，第一个施工阶段为预制主梁，待混凝土达到设计强度时，张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆，将各跨预制箱梁安装就位，形成临时支座支承的简支梁状态。第二施工阶段浇注1、2和3、4跨连续段接头混凝土，待达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆。第三节段施工浇筑2、3跨连续段接头混凝土，待达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆，此时形成连续梁。第四个施工阶段拆除临时支座，完成体系转换。再完成横向接缝，成桥。
31、第五个施工阶段完成护栏及桥面铺装等工作。具体施工阶段图见图2-2。图2-2 施工阶段图简图2.2.1 恒载集度计算2.2.1.1 预制箱梁一期恒载集度( )g1由预制箱梁构造可知横隔梁均位于支承处，横隔梁自重对于主梁不产生恒载弯矩，因此计算中将横隔梁作为集中力作用在支点上。则仅为预制箱梁自重集度，计算公式为： ，故具体计算结果见表 2-2、2-3。KN/m251Ag表2-2 预制中梁一期恒载集度( )kN/m单元 荷载集度 单元 荷载集度1 33.93 86-89 34.85 2-4 34.55 90 31.66 5 31.61 91 28.83 6 28.69 92-94 27.27 7-3
32、0 27.10 95-114 27.10 石家庄铁道大学毕业设计7续表 2-2单元 荷载集度 单元 荷载集度31-34 27.27 115-118 27.27 35 28.96 119 28.96 36 31.79 120 31.79 37-39 34.85 121-123 34.85 40-43 34.24 124-127 34.24 44-47 34.85 128 34.85 48 31.79 131 34.85 49 28.83 132 31.79 50-53 27.27 133 28.83 54-72 27.10 134-136 27.27 73-76 27.27 137 27.10
33、77 28.83 161 27.10 78 31.79 162 28.69 79-81 34.85 163 31.61 82-85 34.24 164-166 34.55 表2-3 预制边梁一期恒载集度（ ）kN/m2.2.1.2 成桥后一期恒载集度（ ）1g制梁计入每片梁现浇湿接缝混凝土后的恒载集度即为成桥后箱梁一期恒载集度。单元 集度 单元 集度1 38.14 82-85 38.14 2-4 38.76 86-89 38.76 5 33.33 90 33.06 6 27.43 91 27.33 7-34 24.04 92-118 24.04 35 27.33 119 27.33 36 33
34、.06 120 33.06 37-39 38.76 121-123 38.76 40-43 38.14 124-127 38.14 44-47 38.76 128-131 38.76 48 33.06 132 33.06 49 27.33 133 27.33 50-76 24.04 134-161 24.04 77 27.33 162 27.43 78 33.06 163 33.33 79-81 38.76 164-166 38.76 石家庄铁道大学毕业设计8成桥后忽略横隔梁产生的结构内力，仅计及产生的支反力，并且中、边箱梁的构造尺寸完全相同，因此成桥后中、边箱梁一期恒载集度相同，记为 ，计算
35、公式为： 1g，计算成桥后箱各单元一期恒载集度见表2-4。31kN/m25iiAg表2-4 成桥一期恒载集度（ ）kN/m2.2.1.3 二期恒载集度( )2g1二期恒载集度为桥面铺装与护栏恒载集度之和。本设计桥面铺装采用坡度为2%，桥面中心为11cm 厚的防水混凝土铺装层，最外缘为8 cm厚的防水混凝土铺装层，桥面铺装平均厚度为9.5cm厚；混凝土自重按23 计；护栏一侧按每延米3m/kN0.301m3混凝土计，因桥梁横断面布置四片箱梁，故按每片承担全部二期恒载的 1/4计。其值为 =1/4(0.09512)23+0.3012 30=11.07( )。2g/2.2.1.4 计算结果单元 集度
36、 单元 集度1 33.11 82-85 33.47 2-3 33.73 86-88 34.08 4 33.18 89 33.54 5 30.25 90 30.34 6 27.33 91 27.51 7-30 26.28 92-94 26.50 31-33 26.50 95-114 26.28 34 25.96 115-117 26.32 35 27.67 118 25.78 36 30.50 119 27.49 37-39 34.12 120 30.32 40-43 33.50 121-124 33.94 44-46 34.12 124-127 33.32 47 33.57 128-130 3
37、3.94 48 30.50 131 33.39 49 27.51 132 30.32 50-53 26.50 133 27.33 54-72 26.28 134-136 26.32 73-75 26.50 137-160 26.28 76 25.96 161 25.73 77 27.51 162 27.33 78 30.47 163 30.25 79-81 34.08 164-166 33.73 石家庄铁道大学毕业设计9由 Midas 中可读取恒载作用下各施工阶段的弯矩、剪力包络图，详见图 2-3 至图 2-6。图2-3 简支阶段弯矩图（单位： ）mkN图2-4 简支阶段剪力图（单位： ）kN
38、图2-5 二期阶段弯矩图（单位： ）mkN图2-6 二期阶段剪力图（单位： ）kN2.3 活载内力计算石家庄铁道大学毕业设计10考虑到本设计桥梁由四个小箱梁组成，活载内力计算时应考虑横向分布，并采用刚接梁法进行计算。2.3.1 冲击系数和车道折减系数 12.3.1.1 冲击系数由公路通规，连续梁桥的自振频率：(2-1)(2-2) 式中, ：计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时采用；1f：计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时采用；2：结构计算跨径（m） ；l：结构材料的弹性模量（ ） ；E2N/m：结构跨中截面的截面惯性矩（ ） ；cI 4：结构跨中截面单位长度质量（ ） ， ， 为结
39、构跨中截面/kgg/Gc每 延米结构重力，g为重力加速度取9.8（ ）2s按成桥的截面图计算，如图2-7所示：图2-7 成桥截面尺寸（单位：mm）c2163mEIl.fc225Il.f石家庄铁道大学毕业设计11ml3010453.E2m/N491280c.I4m解得：=5.438 =9.466 1f2f冲击系数 可按下式计算：当 时，Hz5.fz140157ln1760.f.801382.用于正弯矩效应或剪力效应时： ：用于负弯矩效应时：28. 381.2.3.1.2 车道折减系数按照桥规三车道折减系数采用 70.2.3.2 计算主梁荷载横向分布系数使用专门计算横向分布系数的软件计算，得：边梁
40、 m=0.739 ，中梁 m=0.6372.3.3 活载内力计算2.3.3.1 车道荷载计算本设计活载内力计算采用基本可变荷载(公路级)即移动荷载在结构使用阶段产生的结构内力。车道荷载布置图如图2-8。图2-8 车道荷载布置图根据公路桥涵设计通用规范4.31规定，公路级车道荷载的均布荷载标准值为 。集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于kN/m510.q23c N/10.5kg/3589. .gA/G石家庄铁道大学毕业设计125m 时， =180 ；桥梁计算跨径等于或大于 50m 时， =360 ；当桥梁计算kPNkPN跨径在5m50m之间时， 值采用直线内插法计算。该桥为4x3
41、0m 简支转连续桥梁，kP计算跨径为30m。即 /m51028,5)-(3051860k.q2.3.3.2 车辆荷载计算车辆荷载布置如图2-9、2-10。图2-9 车辆立面布置图（单位：m）图2-10 车辆荷载横向布置图（单位：m）2.3.3.3 计算结果在Midas中读取由车辆荷载引起的弯矩和剪力，如图2-11、2-12所示，弯矩最大值为2014.19 ，最小值为1534.96 ，剪力最大值为410.618 。kN kN kN石家庄铁道大学毕业设计13图2-11 活载弯矩内力图（单位： ）mkN图2-12 活载剪力内力图（单位： ）kN2.4 温度内力计算本设计考虑的系统温度为整体升温20
42、，整,体降温20 ，同时并考虑梁截面温CoCo度影响。经由Midas计算得温度产生的内力。由于整体升温、降温对结构内力影响甚小（接近于0） ，故此处仅将梁截面温度（非线性梯度温度）产生的内力列出，如图2-13、表 2-5 所示图2-13 梁截面温度引起的弯矩图（单位： ）mkN表2-5 温度次内力节点号 控制截面 弯矩( )mkN节点号 控制截面 弯矩( )kN3 永久支点 0 88 临时支点 560.517 变化点 56.19 92 变化点 578.7213 L1/4 196.1 97 L3/4 621.4521 L1/2 406.26 105 L3/2 689.7121 L1/2 406.
43、26 105 L3/2 689.71石家庄铁道大学毕业设计14续表 2-5节点号 控制截面 弯矩( )mkN节点号 控制截面 弯矩( )mkN29 3L1/4 616.41 113 3L3/4 757.9834 变化点 747.75 118 变化点 800.7138 临时支点 803.94 122 临时支点 818.9242 永久支点 826.56 126 永久支点 826.2446 临时支点 819.22 130 临时支点 803.6450 变化点 801 134 变化点 747.4755 L2/4 758.22 139 L4/4 616.1763 L2/2 689.87 147 L4/2
44、406.171 3L2/4 621.53 155 3L4/4 196.0376 变化点 578.75 161 变化点 56.1780 临时支点 560.52 165 永久支点 084 永久支点 553.192.5 支座沉降计算连续梁是一种对支座沉降特别敏感的结构，很小的位移可能会引起很大的内力致使桥梁的使用状态受到影响，由于不确定具体哪个支座发生沉降，故通过Midas定义支座沉降分析数据来分析支座沉降产生的内力，每个支座赋予0.5cm 的可能位移沉降，让程序自动选择最不利的荷载组合形式。支座沉降引起结构弯矩见图2-14、表2-6。图2-14 支座沉降引起的弯矩包络图（单位： ）mkN表2-6
45、支座引起的结构次内力节点号 控制截面 弯矩 节点号 控制截面 弯矩3 永久支点 0 88 临时支点 294.187 变化点 17.69 92 变化点 255.3713 L1/4 61.72 97 L3/4 171.421 L1/2 127.86 105 L3/2 93.8229 3L1/4 194.01 113 3L3/4 128.5834 变化点 235.35 118 变化点 206.42石家庄铁道大学毕业设计15续表 2-6节点号 控制截面 弯矩 节点号 控制截面 弯矩38 临时支点 253.03 122 临时支点 244.2942 永久支点 250.58 126 永久支点 259.534
46、6 临时支点 244.89 130 临时支点 252.4350 变化点 206.98 134 变化点 234.7955 L2/4 128.97 139 L4/4 193.5463 L2/2 93.85 147 L4/2 127.5671 3L2/4 157.41 155 3L4/4 61.5776 变化点 255.31 161 变化点 17.6480 临时支点 293.22 165 永久支点 084 永久支点 308.472.6 荷载组合计算 1为了计算桥梁需要配置的预应力钢束数量，需要桥梁成桥在正常使用极限状态和承载能力极限状态下各截面所受弯矩值，进而进行预应力束的估算。2.6.1 正常使用
47、极限状态组合公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组：(1)短期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频率值效应相组合，其效应组合表达式为：(2-3) kQ11kGsdjnjmi SSi式中： 作用短期效应组合设计值； sdS第 个可变作用效应的频率值系数，汽车荷载(不计冲击力) j1j= 0.7，人群荷载 =1.0，风荷载 =0.75，温度梯度作用 =111 10.8，其他作用 =1.0；第 个可变作用效应的频率值。kQ1jSj经过比选决定采用使用状态下的cLCB17 组合作为正常使用状态短期效应的荷载组合，即为：恒荷载 (1.0) +支座沉降(1.0)
48、+汽车荷载(0.7) +整体升温(1.0) +收缩二石家庄铁道大学毕业设计16次(1.0)+ 徐变二次 (1.0)。内力值如表2-7、2-8。表2-7 中梁短期效应组合表2-8 边梁短期效应组合节点号 控制截面 剪力( )kN弯矩( )m节点号 控制截面 剪力 ( )kN弯矩 ( )m3 永久支点 -393.91 -5.26 88 临时支点 -397.49 -446.17 变化点 -316.08 1134.74 92 变化点 -321.41 398.0313 L1/4 -112.93 3117.23 97 L3/4 -148.5 2047.4421 L1/2 197.47 3872.83 10
49、5 L3/2 157.38 299029 3L1/4 509.47 2092.5 113 3L3/4 473.56 1612.9734 变化点 702.31 -114.16 118 变化点 671.69 -291.2238 临时支点 792.48 -1206.7 122 临时支点 763.86 -1271.2542 永久支点 -487.84 -1651.66 126 永久支点 -570.65 -1651.6446 临时支点 -449.59 -1271.27 130 临时支点 -532.4 -1206.6850 变化点 -373.48 -291.26 134 变化点 -452.4 -114.1555 L2/4 -196.08 1612.95 139 L4/4 -276.07 2092.5163 L2/2 110.64 2989.99 14
