桥梁工程毕业设计

第 1 页 共 103 页目录1 方案拟定与比选 .31.1 概述 .31.2 方案比选 .32 主梁内力计算 .82.1 主要技术指 .82.1.1 材料规格 .82.2 梁截面尺寸拟定 .82.2.1 主梁梁高 .82.2.2 顶板和底板 .92.2.3 腹板 .92.2.4 桥面铺装及栏杆 .92.2.5 下部结构尺寸拟定 .92.2.6 主梁分段及施工过程 .92.3 内力计算 .102.3.1 截面特性计算 .102.4 结构内力计算 .112.4.1 结构自重 .112.4.2 可变作用效应 .152.5 作用效应组合 .192.5.1 承载能力极限状态下的效应组合 .193 预应力钢束设计 .273.1 钢束估算 .273.2 预应力筋束的布置原则 283.3 主梁净截面及换算截面特性值 .293.4 预应力损失及有效预应力 .313.4.1 控制应力及有关参数的确定 .313.4.2 预应力筋钢与管道壁间摩擦引起的应力损失 l1 的计算 .31第 2 页 共 103 页3.4.3 锚具变形、钢束回缩和接缝压缩一起的应力损失 l3 啦的计算 .323.4.4 混凝土的弹性压缩引起的应力损失 l4 咯的计算 .333.4.5 预应力筋束松弛引起的应力损失 l5 计算 .343.4.6 混凝土收缩和徐变引起的应力损失 l6 的计算 .343.4.7 预应力损失组合及有效预应计算 .354 主梁验算 .374.1 强度验算 .374.1.1 正截面抗弯承载能力 .374.1.2 斜截面抗剪验算 .474.2 应力验算 .474.2.1 预应力筋拉应力验算 .474.2.2 施工阶段法向压应力验算 504.2.3 使用阶段正截面压应力验算 .594.2.4 斜截面主压应力验算 .634.2.5 使用阶段正截面压应力的验算 .684.2.6 使用阶段斜截面主压应力验算 734.3 抗裂满足要求验算 .784.3.1 使用阶段正截面抗裂验算 .784.3.2 使用阶段混凝土抗裂验算 .835 主梁主梁变形（挠度）计算 .895.1 挠度计算 .896 设计总结 .90参考文献 .91致谢 .92第 3 页 共 103 页1 方案拟定与比选1.1 概述本次的毕业设计为洞庭大道新河渠南过渡孔号桥施工图设计。在设计中我们必须考虑其与周围的环境相协调，虽然该桥无通航要求，但桥下要有足够的净空保证桥下行船安全。1.2 方案比选根据安全、适用、经济、美观的设计原则，我初步拟定了三个方案。方案一：等截面预应力筋钢混凝土箱型梁桥（452.5m）箱梁顶板宽 17.5 米，底板宽 9.9 米，梁高 2.6 米，腹板厚度为 40 厘米底板厚 40 厘米，顶板厚 20 厘米，翼缘长 3.8米，混凝土采用 C50 的，如图所示。图 1.1 等截面等跨连续梁桥第 4 页 共 103 页图 1.2 等截面连续梁桥截面图采用桥面连续的方式，解决行车顺适的问题；桥墩横桥向两侧设防震挡块，防止主梁在地震时跌落；采用等截面主梁，梁高 2.6m，三跨等跨径布置，同一跨主梁尺寸相同，可以一套模板重复使用；主梁预制场后张法预制、采用整体顶推施工，可避免对桥下匝道的通行运输；下部采用双柱式桩基、双柱式桥墩、带悬臂盖梁的结构形式，克服基础开挖的一系列弊端。方案二：采用变截面连续刚构桥，孔径组合为 55m+100m+55m，全桥长 210 米，整体布置如下图所示，主梁采用 C50 的单箱单室变截面连续梁，箱梁顶板宽 17.5 米，底板宽 9.9 米，腹板厚 40 厘米。下部构造桥墩为竖直双支薄壁式桥墩。三跨变截面连续刚构具有 T 形刚构桥的优点。但与同类桥（如连续梁桥、 T 形刚构桥）相比：多跨刚构桥保持了上部构造连续梁的属性，跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低。多跨连续-刚构桥则在主跨跨中设铰，两侧跨径为连续体系，可利用边第 5 页 共 103 页跨连续梁的重量使 T 构做成不等长悬臂，以加大主跨的跨径。全桥采用悬臂挂篮施工方法施工。桥面形状与梁截面尺寸如下图所示。图 1.3 变截面连续刚构桥图 1.4 变截面连续刚构桥截面尺寸方案三：55m+100m+55m 三跨变截面预应力混凝土连续梁方案。主梁采用 C50 的单箱单室变截面连续梁，箱梁顶板宽 17.5 米，底板宽 9.5 米，腹板厚 40 厘米。箱梁及第 6 页 共 103 页全桥尺寸如图所示。图 1.4 变截面连续梁桥图 1.5 变截面连续梁桥截面尺寸全桥连续，行车顺适；整体型好，利于抗震，桥梁支座采用滑动盆式橡胶支座和固定盆式橡胶支座，其中固定支座可以将主梁与桥墩相连，防止主梁在地震时变形、移动、破坏；。主梁采用梁底搭设龙门支架，可避免对桥下匝道的通行运输，铺设模板，绑扎普通筋钢，预留预应力管道（采用锌铁皮波纹管成孔） ，浇筑 C50 混凝土（先底板、后腹板和桥面板） ，预应力筋钢采用后张法超张拉，两端张拉，并通过梁顶板下缘、腹板侧壁、底板上缘设置齿板锚固；全桥采用用挂篮悬臂方法施工。根据三个比选方案，我们分别从经济、适用、安全、美观这几个方面进行必选，选出最优的方案来。第 7 页 共 103 页表 1-1 方案比选方案一 方案二 方案三经济性桥梁上部结构比较经济，下部敦也较少，综合整体经济性一般桥梁上部结构比较经济，下部敦虽较多但直径较小预算也较少，综合整体经济性一般桥梁上部结构预算很大，敦虽数量少但直径较大故预算也较多，综合整经济性较好适用性受力明确，由于下面较高不能采用满堂支架整体现浇施工，施工不方便。中孔 100 米主跨跨越主航道，与航道适应性好，通航净空大，防撞要求低；采用宽梁设计，在同等跨径中，具有经济优势。中孔 100 米主跨跨越主航道，与航道适应性好，通航净空大，防撞要求低；河床压缩少,有利于汛期泄洪。安全性主桥跨度较大，采用等跨等截面时边跨的正弯矩远大于中跨，造成预应力浪费。行车平顺舒适采用对称悬臂浇筑施工，施工条件好，制约因素不多，采用双支薄壁墩有效的分担了支座处的负弯矩，使成桥状态更合理。 行车平顺舒 适采用对称悬臂浇筑施工，施工条件好，制约因素不多，然而支座处负弯矩较大。行车平顺舒适。美观性 线条平直桥梁主桥线条简洁明快，与周围环境相协调，综合整体美观性较好桥型线性变化柔和，与环境搭配和谐。结论 弃用 首选 弃用最后综合各方面因素，我选择了方案二，采用 55m100m 55m 三跨变截面连续刚构桥。第 8 页 共 103 页2 主梁内力计算2.1 主要技术指2.1.1 材料规格1、荷载等级：公路级2、设计速度：6080km/h；3、通航要求：无；4、桥面净宽：1m（防护栏）+7.5m（车行道）+0.5m（中央分隔带）+7.5m （车行道）+1m （防护栏） =17.5m：5、桥面衡坡为双向 2%；6、不考虑地震作用；混凝土：主梁采用 C50 混凝土；1、桥墩桩基础等构件采用C30混凝土；2、桥面铺装为7cm沥青混凝土，由两层组成，上层为6cm沥青混凝土，下层为6cm C40防水混凝土。预应力筋钢：根据公路筋钢混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG_D62-2004)中 d=15.24mm 的钢绞线，公称面积为 139mm2，标准强度 fpk=1860MPa，弹性模量 Ep=1.95105Mpa。普通筋钢：采用 R235 和 HTB335 两种筋钢，其中 R235 筋钢应符合筋钢混凝土用热轧光圆筋钢 （GB13013-1991） 、HRB335 筋钢应符合筋钢混凝土用热轧带肋筋钢 （GB1499-1998）标准中的各项规定。凡筋钢直径大于或等于 10mm 者，均采用HRB335 筋钢；直径小于 10mm 者，均采用 R235 筋钢。2.2 梁截面尺寸拟定2.2.1 主梁梁高根据经验确定，预应力混凝土连续刚构桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/161/20之间，而跨中梁高与支点梁高之比一般为1/1.51/2.5之间。本桥在支点和跨中的梁高拟定值：支点处梁高：(L为中跨跨径，本设计为100m) ，取5.8m；跨中梁高：2.5m；梁底曲线：二次抛物线变化。第 9 页 共 103 页2.2.2 顶板和底板顶板采用20cm；底板在支点处采用40cm从跨中到根部保持厚度不变。2.2.3 腹板箱梁腹板的主要功能是承受结构的弯曲剪应力和扭曲剪应力所效应下主拉应力，腹板的最小厚度应考虑钢束管道布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度采用20cm；腹板内有预应力束筋管道布置时，采用15到20cm；腹板内有锚头时，采用25cm。本设计保持全桥主梁腹板厚度为40cm不变。图2.1 主梁横截面 2.2.4 桥面铺装及栏杆桥面铺装为7cm沥青混凝土，由两层组成，上层为3cm沥青混凝土，下层为4cm C40防水混凝土。防撞栏杆为墙式混凝土防撞栏杆，采用C30混凝土。中间带护栏采用C30混凝土，细部尺寸见施工图设计之筋钢混凝土墙式护栏构造图。2.2.5 下部结构尺寸拟定主桥桥墩墩采用重力式双支薄壁墩，墩身高度为34m 和37m 。2.2.6 主梁分段及施工过程全桥共长210m，分为86（不包括桥墩单元）个单元。其中 0号块为（2+2+2+2 ）m，桥段1- 桥段15为（153m） ，边跨满堂支架段共6m ，分为（21+4）m，合拢段均为（21m ） ，如图 2.2所示。第 10 页 共 103 页图2.2 电算模型图施工过程如下：墩梁固结，桥墩与0号块一起分节段浇筑；安装挂篮，施工1号块；挂篮前移，施工2号块，重复前移，直到施工完15号块；边跨满堂支架施工；挂篮继续前移，添加配重，边跨合拢，同时去掉配重使桥墩两端平衡；拆除满堂支架，同时边跨支座转换成型。中跨合拢与边跨施工方式一样。2.3 内力计算2.3.1 截面特性计算由于中跨跨中两侧毛截面特性完全对称，故只给出左半部分控制截面的毛截面特性值。表2-1 截面特性值单元 截面面积（m 2） 截面抗弯惯矩（m 4） 截面中性轴高（m）根部 15.6992 89.9332 2.4438跨中 13.0593 13.0575 1.1058桥墩 9.9 0.825 0.5跨中到根部 13.0593 13.0575 1.1058根部 跨中 15.6992 89.9332 2.4438根部 跨中1 13.0604 13.0751 1.1063根部 跨中2 13.0776 13.3401 1.1146根部 跨中3 13.1154 13.9332 1.1329根部 跨中4 13.1738 14.8771 1.1612根部 跨中5 13.2529 16.2074 1.1997根部 跨中6 13.3526 17.9725 1.2483根部 跨中7 13.4729 20.2344 1.3073根部 跨中8 13.6138 23.0691 1.3768根部 跨中9 13.7754 26.5674 1.4569根部 跨中10 13.9576 30.8353 1.5478根部 跨中11 14.1604 35.9955 1.6497根部 跨中12 14.3838 42.1879 1.7628根部 跨中13 14.6279 49.5707 1.8872第 11 页 共 103 页续上表2-1单元 截面面积（m 2） 截面抗弯惯矩（m 4） 截面中性轴高（m）根部 跨中14 14.8926 58.3221 2.0232根部 跨中15 15.1779 68.6408 2.1709根部 跨中16 15.4838 80.7481 2.3306根部 跨中17 15.6992 89.9332 2.4438根部 跨中18 15.6992 89.9332 2.4438根部 跨中19 15.4838 80.7481 2.3306根部 跨中20 15.1779 68.6408 2.1709根部 跨中21 14.8926 58.3221 2.0232根部 跨中22 14.6279 49.5707 1.8872根部 跨中23 14.3838 42.1879 1.7628根部 跨中24 14.1604 35.9955 1.6497根部 跨中25 13.9576 30.8353 1.5478根部 跨中26 13.7754 26.5674 1.4569根部 跨中27 13.6138 23.0691 1.3768根部 跨中28 13.4729 20.2344 1.3073根部 跨中29 13.3526 17.9725 1.2483根部 跨中30 13.2529 16.2074 1.1997根部 跨中31 13.1738 14.8771 1.1612根部 跨中32 13.1154 13.9332 1.1329根部 跨中33 13.0776 13.3401 1.1146根部 跨中34 13.0604 13.0751 1.10632.4 结构内力计算2.4.1 结构自重在迈达斯软件中当你建立好模型再把模型单元节点分好后，然后在那些单元的特性值中就可以看到单元的的自重了。在程序中二期恒载以均布荷载的形式表达，在中跨合拢后加入即可。本桥二期 恒载由桥面铺装、防撞栏杆和中间带防护栏组成。1、桥面铺装：g 1=0.0617.525+0.0317.524=30.1kN；2、防撞栏杆：g 2=0.32587525=8.15kN；3、中间防护栏：g 3=0.067525=1.69kN。4、二期恒载g=g 1+g2+g3=30.1+8.15+1.69=39.94kN。4、挂篮挂篮自重为630kN，该荷载作用并非作用在节点处，将其移至节点处时，需 加一个弯矩，其大小为945kN，方向根据荷载移动的方向定。在相应的施工阶段激活或钝化。5、配重第 12 页 共 103 页其大小为合拢段重量的一半，在迈达斯软件中在单元特性值中找到合拢段单元重1306kN取其一半即653kN。根据施工需求进行激活与钝化。6、支座沉降本设计考虑1-4号桥墩处沉降为1.6cm，对其进行最不利 组合。各永久作用效应下结构内力图如图所示。-4.3545 -4.3545 图2.1 墩处最大悬臂阶段结构弯矩图（单位：10 5kNm）17588.2 17588.2-17569.6 -17569.6图2.2 墩最大悬臂阶段结构剪力图（单位：kN）-4.29124 -4.26857图2.3 全桥合拢（一期恒载）弯矩图（单位：10 5kNm）17469 17469-17248 -17248图2.4 全桥合拢（一期恒载）剪力图（单位：kN）第 13 页 共 103 页-4.38173 -4.8137图2.5 二期恒载弯矩图（单位：10 5kNm）18571.6 18571.6-18469.5 -18469.5图2.6 二期恒载剪力图（单位：kN）-18047 -1804717998 17998图2.7 支座沉降弯矩包络图（单位：kNm）342.3 1825.9 342.3 1825.9-342.3 -1825.9 -342.3 -1825.9图2.8 支座沉降剪力包络图（单位：kN）永久作用效应下结构内力表格由与在二期恒载阶段，结构弯矩图以中跨跨中完全对称，结构剪力图以中跨跨中中心对称，故只列出左半部分结构内力表格。全桥各截面内力见附表。第 14 页 共 103 页表2.2 二期恒载阶段内力控制截面 弯矩（ kNm） 剪力（kN）边跨支点处 0 -1716.4边跨L/2 -6382.4 7050.7边跨3L/4 -211807.5 12716.8边跨7L/8 -342310.2 16279.31号墩支点左 -438173.4 18571.61号墩支点右 -433440.8 -18464.8第二跨L/8 -342312.3 -16279.2第二跨L/4 -211807.5 -12716.8第二跨L/2 0 -7050.7由于支座沉降效应下结构弯矩包络图以中跨跨中完全对称，结构剪力包络图以中跨跨中中心对称，故只列出左半部分结构内力表格。表2-3 支座沉降效应下结构内力单元弯矩max（kNm ）弯矩min（ kNm）剪力max（kN） 剪力min（kN ）173 0 0 341.1 -341.1174 682.19 -682.19 341.1 -341.1175 1364.39 -1364.39 341.1 -341.1176 1705.49 -1705.49 341.1 -341.1177 2046.58 -2046.58 341.1 -341.1178 3069.87 -3069.87 341.09 -341.09179 4093.17 -4093.17 341.08 -341.08180 5116.46 -5116.46 341.07 -341.07181 6139.75 -6139.75 341.05 -341.05182 7163.04 -7163.04 341.03 -341.03183 8186.33 -8186.33 341.01 -341.01184 9209.62 -9209.62 340.98 -340.98185 10232.92 -10232.92 340.94 -340.94186 11256.21 -11256.21 340.9 -340.9187 12279.5 -12279.5 340.86 -340.86188 13302.79 -13302.79 340.8 -340.8189 14326.08 -14326.08 340.75 -340.75190 15349.37 -15349.37 340.68 -340.68191 16372.67 -16372.66 340.62 -340.62第 15 页 共 103 页192 17395.96 -17395.96 340.55 -340.55第 16 页 共 103 页续上表2-3单元弯矩max（kNm ）弯矩min（ kNm）剪力max（kN） 剪力min（kN ）193 18078.15 -18078.15 341.1 -341.1194 18183.52 -18183.52 1833.2 -1833.2195 17951.6 -17951.6 1833.2 -1833.2196 17487.75 -17487.75 1833.2 -1833.2197 17023.9 -17023.9 1833.2 -1833.2198 16802.73 -16802.73 346.55 -346.55199 16629.45 -16629.45 345.97 -345.97200 15936.41 -15936.41 346.03 -346.03201 14896.84 -14896.84 346.11 -346.11202 13857.26 -13857.26 346.17 -346.17203 12817.68 -12817.68 346.23 -346.23204 11778.09 -11778.09 346.29 -346.29205 10738.5 -10738.5 346.33 -346.33206 9698.9 -9698.9 346.38 -346.38207 8659.29 -8659.29 346.41 -346.41208 7619.68 -7619.68 346.45 -346.45209 6580.06 -6580.06 346.47 -346.47210 5540.44 -5540.44 346.5 -346.5211 4608.3 -4608.3 346.52 -346.52212 3855.01 -3855.01 346.53 -346.53213 3102.01 -3102.01 346.54 -346.54214 2682.78 -2682.78 346.55 -346.55215 2686.55 -2686.55 346.55 -346.552.4.2 可变作用效应1、温差作用效应由公路桥涵通用规范(JTG D60-2004)表4.3.10-3中查得混凝土铺装竖向温差计算的温差基数：沥青混凝土铺装层厚度为10cm时T1=14，T2=5.5；沥青混凝土铺装层厚度为5cm时T1=20 ，T2=6.7。本设计沥青混凝土铺装层厚度为 7cm，采用内插法得温差取10.9、5.45，A=300mm。输入软件可得内力图如图 2.5所示。24039.9 24039.9 图2.9 顶板升温弯矩图（单位：kNm）第 17 页 共 103 页1127.6 453.6-453.6 -33.5 1127.6图2.10 顶板升温剪力图（单位：kN）-24039.9 -24.39.9图2.11 顶板降温弯矩图（单位：kNm）453.6 33.5 -1127.6-1127.6 -453.6图2.12 顶板降温弯矩图 （单位：kNm）由于温差效应下弯矩以中跨跨中完全对称，剪力以中跨跨中完全中心对称，故在此只列出左半部分内力表格，温差效应下内力表格如表。表2-4 温差效应下结构内力单元 温升弯（kNm） 温升剪力（kN） 温降弯矩（ kNm） 温降剪力（kN）173 -706.65 0 353.32 0174 -706.65 1413.3 353.32 -706.65175 -706.65 2826.6 353.32 -1413.3176 -706.65 3533.25 353.32 -1766.62177 -706.65 4239.9 353.32 -2119.95178 -706.64 6359.84 353.32 -3179.92179 -706.62 8479.79 353.31 -4239.9180 -706.59 10599.74 353.3 -5299.87181 -706.56 12719.69 353.28 -6359.84第 18 页 共 103 页续上表2-4单元 温升弯（kNm） 温升剪力（kN） 温降弯矩（ kNm） 温降剪力（kN）182 -706.51 14839.63 353.26 -7419.82183 -706.46 16959.58 353.23 -8479.79184 -706.4 19079.53 353.2 -9539.76185 -706.32 21199.48 353.16 -10599.74186 -706.24 23319.42 353.12 -11659.71187 -706.15 25439.37 353.07 -12719.69188 -706.04 27559.32 353.02 -13779.66189 -705.92 29679.27 352.96 -14839.63190 -705.79 31799.21 352.9 -15899.61191 -705.65 33919.16 352.83 -16959.58192 -705.52 36039.11 352.76 -18019.55193 -706.65 37452.41 353.32 -18726.2194 2267.23 36898.06 -1133.62 -18449.03195 2267.23 35764.44 -1133.62 -17882.22196 2267.23 33497.21 -1133.62 -16748.6197 2267.23 31229.98 -1133.62 -15614.99198 -1.88 29088.32 0.94 -14544.16199 2.4 29089.26 -1.2 -14544.63200 2.15 29084.45 -1.08 -14542.22201 1.85 29077.99 -0.92 -14538.99202 1.55 29072.43 -0.78 -14536.22203 1.26 29067.77 -0.63 -14533.88204 0.98 29063.98 -0.49 -14531.99205 0.69 29061.05 -0.35 -14530.52206 0.42 29058.97 -0.21 -14529.48207 0.14 29057.72 -0.07 -14528.86208 -0.12 29057.28 0.06 -14528.64209 -0.39 29057.66 0.19 -14528.83210 -0.65 29058.83 0.33 -14529.41211 -0.91 29060.78 0.45 -14530.39212 -1.16 29063.5 0.58 -14531.75213 -1.42 29066.99 0.71 -14533.5214 -1.67 29071.24 0.83 -14535.62215 -1.84 29076.25 0.92 -14538.122、汽车荷载本设计移动荷载根据任务书要求采用公路I级，由于桥梁跨径大于50m ，公路I级车道荷载的均布荷载的标准值为qk=10.5kN/m ，集中荷载的标准值为pk=360kN 。其中基频可以由软件计算直接得到f=1.414，根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)，可得到汽车冲击系数=0.05。移动荷载效应下结构内力包络图如图所示。第 19 页 共 103 页-32377.3 -32377.316553.2 17855.2 16553.2 图2.13 汽车荷载弯矩包络图（单位kNm）5207.44 3201.23201.2 5207.44图2.14 汽车荷载剪力包络图（单位：kN）由于由移动荷载效应下弯矩包络图以中跨跨中完全对称，剪力包络图以中跨跨中完全中心对称，故在此只列出左半部分内力表格，移动荷载效应下结构内力见表2-5。表2-5 移动荷载效应下结构内力（公路-I级）单元弯矩max（kNm ）弯矩min（ kNm）剪力max（kN） 剪力min（kN）173 0 0 475.21 -1749.5174 2969.06 -883.09 476.69 -1635.78175 5627.82 -1766.18 481.1 -1525.26176 6841.59 -2207.73 484.4 -1471.29177 7978.92 -2649.27 488.43 -1418.2178 10938.94 -3973.91 571.69 -1264.57179 13239.38 -5298.54 679.86 -1119.93180 14909.68 -6623.18 790.7 -984.83181 15984.63 -7947.82 903.33 -859.59182 16501.76 -9272.45 1017.01 -744.33183 16499.08 -10597.09 1131.18 -638.94184 16013.38 -11921.73 1245.4 -543.17185 15078.65 -13246.36 1359.4 -456.59186 13725.59 -14571 1473 -378.71187 11981.27 -15895.63 1586.09 -308.98188 9968.75 -17320.2 1698.65 -246.82189 8031.79 -19168.86 1810.69 -191.65190 6205.35 -21460.31 1922.25 -142.89第 20 页 共 103 页续上表2-5单元弯矩max（kNm ）弯矩min（ kNm）剪力max（kN） 剪力min（kN）191 4505.62 -24197.39 2033.4 -100192 2949.49 -27385.95 2144.28 -62.49193 2391.44 -29766.02 2221.88 -49.16194 2798.53 -31464.59 3644.07 -2024.3195 2988.08 -32746.29 3648.68 -2015.26196 3356.61 -35319.6 3660.59 -1999.87197 3708.74 -37903.8 3676.09 -1988.07198 4295.83 -40426.96 138.8 -2505.17199 4241.32 -39441.96 136.37 -2481.7200 4055.74 -35610.34 137.28 -2417.14201 3942.3 -30221.17 139.67 -2319.71202 4850.21 -25251.73 143.47 -2221.8203 5848.09 -20712.21 157.41 -2123.36204 6929.94 -16617.5 188.94 -2024.38205 8088.58 -12973.06 224.71 -1924.84206 9315.56 -9794.69 265.06 -1824.76207 10601.52 -7214 310.31 -1724.21208 11936.18 -5759.52 360.76 -1623.28209 13308.82 -4640.31 416.66 -1522.14210 14708.54 -3856.2 478.17 -1421.04211 16180.99 -3464.03 545.34 -1320.32212 17531.83 -3280.55 618.11 -1220.41213 18542.82 -3097.78 696.25 -1121.87214 19205.23 -2915.56 779.39 -1025.33215 19513.24 -2733.89 867.08 -931.392.5 作用效应组合2.5.1 承载能力极限状态下的效应组合根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）第4.1.6规定：公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：合组本基和偶然组合。由于本设计不考虑偶然作用的影响，故只采用合组本基。合组本基是永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：0Sud=0（ ） (2-1)QjknjjckQGikmii SSS 211 第 21 页 共 103 页或 0Sud=0（ ） (2-njQjdcdQmiGid SS2112)式中 S ud承载能力极限状态下作用合组本基的效应组合设计值；0结构重要性系数，按 通规JTG D60-2004 表1.0.9 规定的结构设计安全等级采用，对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0 和0.9；Gik第i 个永久作用效应的分项系数，应按公路桥涵通用规范JTG D60-2004表4.1.6 的规定采用；S Gik、S Gid 第i 个永久作用效应的标准值和设计值；Q1汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取 Q1 =1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载，其分项系数也与汽车荷载取同值；SQ1k 、S Q1d 汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；Qj 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力） 、风荷载外的其他第j 个可变作用效应的分项系数，取 Qj =1.4，但风荷载的分项系数取Qj =1.1；SQjk 、S Qjd 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值；c 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取 c =0.80；当除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取c=0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取 c =0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取 c=0.50。 恒载作用的分项系数 Gik取1.2；基础沉降作用效应的分项系数取0.5；汽车荷载效应的分项系数 Q1取1.4；温度作用效应的分项系数 Qj取1.4；其他可变作用效用的组合系数c 取0.8。则承载能力极限状态效应组合为：第 22 页 共 103 页0Sud=1.0（1.2S 恒 +1.4S汽 +0.81.4S温差 +0.5S沉降 ） 根据上述效应组合要求，可得承载能力极限状态效应组合的弯矩包络图和剪力包络图，如图所示。-6.11585 -6.115850.39876图2.15 承载能力极限状态效应组合弯矩包络图（单位：10 5kNm）26442.4 26442.4 26222.5 26222.5 图2.16 承载能力极限状态效应组合剪力包络图（单位：kN）承载能力极限状态效应组合的弯矩和剪力可参照表2-6。表2-6 承载能力极限状态效应下的结构内力单元 弯矩max（kNm） 弯矩min （kNm） 剪力max（kN ） 剪力min（kN）173 0 0 -438.91 -5483.87174 9170.06 -9170.06 292.46 -4449.49175 8685.07 -8685.07 1027.96 -3419.59176 8441.12 -8441.12 1451.8 -2960.99177 8193.13 -8193.13 1895.04 -2522178 7462.3 -7462.3 3325.2 -1212.23179 6734.57 -6734.57 4792.62 86.96180 6009.3 -6009.3 6267.99 1376.32181 5286.49 -5286.49 7751.87 2656.9182 4582.44 -4582.44 9245.05 3930.05183 3907.45 -3907.45 10748.51 5197.4184 3267.92 -3267.92 12263.46 6460.82185 2669.94 -2669.94 13791.3 7722.38186 2115.47 -2115.47 15333.55 8984.28187 1730.78 -1730.78 16891.86 10248.75188 1624.49 -1624.49 18467.95 11518.09189 1947.31 -1947.31 20063.6 12794.58190 2351.83 -2351.83 21680.62 14071.43第 23 页 共 103 页191 2776.57 -2776.57 23320.86 15308.99第 24 页 共 103 页续表2-6单元 弯矩max（kNm） 弯矩min （kNm） 剪力max（kN ） 剪力min（kN）192 3324.5 -3324.5 24987.11 16568.49193 3968.39 -3968.39 26158.04 17450.92194 4067.49 -4067.49 9321.23 -7131.89195 4102.06 -4102.06 9543.01 -6860.84196 4171.47 -4171.47 9990.34 -6322.51197 4266.73 -4266.73 10442.69 -5789.21198 4301.22 -4301.22 -18395.62 -26227.48199 3981.61 -3981.61 -18145.58 -25907.6200 3906.26 -3906.26 -17293.68 -24795.06201 3785.65 -3785.65 -16031.91 -23146.92202 3662.45 -3662.45 -14789.52 -21523.72203 3536.97 -3536.97 -13552.82 -19923.68204 3409.74 -3409.74 -12309.92 -18345.01205 3281.74 -3281.74 -11078.06 -16785.94206 3155.93 -3155.93 -9855.27 -15244.72207 3105.86 -3105.86 -8639.63 -13719.67208 3076.03 -3076.03 -7429.02 -12209.34209 3043.31 -3043.31 -6221.59 -10712.23210 3007.78 -3007.78 -5015.85 -9226.62211 2969.5 -2969.5 -3810.24 -7751.21212 2928.53 -2928.53 -2603.33 -6284.79213 2884.91 -2884.91 -1393.95 -4826.34214 2838.67 -2838.67 -181.11 -3374.93215 2789.82 -2789.82 1036.17 -1929.662.5.2 正常使用极限状态下的效应组合公路桥规规定按正常使用极限状态设计时，应根据不同结构不同的设计要求，选用以下两种效应组合：1、作用短期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用频率值效应相组合，其基本表达式为：(2-3) QjknjmiGiksdSS11式中 Ssd作用短期效应组合设计值；第j 个可变作用效应的频率值系数，汽车荷载（不计冲击力） 1 =0.7，人群荷载1=1.0，风荷载 1=0.75，温度梯度作用 1=0.8，其他作用 1 =1.0；1jSQjk第 j个可变作用效应的频率值。则作用短期效应组合表达式为：Ssd=1S恒 +0.7S汽 +0.8S温差 +1S沉降 (2-第 25 页 共 103 页4)2、作用长期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其基本表达式为：（2-QjknjmiGikldSS1215）式中 Sld 作用长期效应组合设计值；2j第j 个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力） 2=0.4，人群荷载 2=0.4，风荷载 2=0.75，温度梯度作用 2=0.8，其他作用 2=1.0；2jSQjk第 j个可变作用效应的准永久值。则作用长期效应组合表达式为：Sld=1S恒 +0.4S汽 +0.8S温差 +1S沉降 （2-6）根据上述组合要求，正常使用极限状态的效应组合弯矩包络图和剪力包络图，如图所示。-4.191814 -4.1918140.399231图2.17 作用短期效应组合弯矩包络图（不计汽车冲击力） （单位：10 5kNm）21116.7 21116.7-20889.9 -20889.9图2.18 作用短期效应组合剪力包络图（不计汽车冲击力） （单位：kN）-4.911268 -4.911268第 26 页 共 103 页0.340621图2.19 作用长期效应组合弯矩包络图（不计汽车冲击力） （单位：10 5kNm）20444.6 20444.6-20138.7 -20138.7图2.30 作用长期效应组合剪力包络图（不计汽车冲击力） （单位：kN）作用短期效应组合和作用长期效应组合下的结构内力表格分别参照表2-7和表2-8。表2-7 作用短期效应组合下的结构内力（不计汽车冲击力）单元弯矩max（kNm ）弯矩min（ kNm）剪力max （kN ） 剪力min（kN ）173 0 0 -719 -3888.62174 6676.97 755.83 11.34 -3079.7175 11678.09 53.04 743.74 -2273.03176 13550.75 -845.34 1110.71 -1870.59177 15005.23 -2108.38 1478.2 -1468.75178 16863.56 -8086.25 2631.14 -266.52179 14973.38 -17350.92 3803.51 931.42180 9346.8 -29910.9 4981.26 2126.21181 -5 -45779.34 6165.26 3319.12182 -13073.51 -64974.04 7356.51 4511.57183 -29854.57 -87517.41 8556.11 5705.15184 -50349.5 -113436.54 9765.26 6901.52185 -74566.22 -142763.12 10985.24 8102.48186 -102519.57 -175533.52 12217.43 9309.85187 -134231.61 -211788.72 13463.22 10525.5188 -169661.82 -251644.31 14724.08 11751.32189 -208619.86 -295377.48 16001.48 12989.18190 -251136.16 -343056.22 17296.92 14240.95191 -297258.94 -394742.09 18611.89 15508.47192 -347040.58 -450503.36 19948.66 16794.19193 -382015.07 -489977.9 20888.42 17686.38第 27 页 共 103 页194 -389193.53 -500566.2 6823.46 -5831.44195 -390566.31 -499994.68 7042.02 -5609.78196