重庆长沙一级公路新田湾大桥（连续梁桥）设计 毕业设计.doc

1 摘摘 要要 本设计为本科学士学位毕业论文，对重庆-长沙一级公路大桥新田湾大桥进行方案比选 和设计。根据“安全、经济、美观、实用”的设计原则，本论文提出三种不同的桥型方案 进行比选择：方案一为预应力混凝土简支梁桥，方案二为预应力混凝土连续梁桥、方案三 为预应力混凝土先简支后连续梁桥。经充分考虑桥址控制因素，施工条件,通航等多方面实 际因素，最终比较采用全桥长 335m，桥宽为 12.25m，主桥跨径为 840m 预应力先简 支后连续 t 梁桥方案。下部结构采用矩形实体、实心墩、双柱墩、嵌岩桩和群桩基础，采 用盆式橡胶支座。 本设计采用 midas 程序进行桥梁建模及施工、荷载情况的模拟。在设计中，桥梁上 部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用，采用整体的体积以及自 重系数，荷载集度进行恒载内力，活载内力的计算，并进行了荷载的组合。进行了梁的配 筋计算，估算了预应力钢绞线的各种损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度、 变形验算和全桥应力的验算。下部结构采用矩形实体、实心墩、双柱墩、嵌岩桩和群桩基 础，采用盆式橡胶支座。 本设计是根据设计任务书的要求和新公路桥规相关规定进行设计的,设计中桥梁上 下部结构合理严谨，方法准确，并且设计中得出的数据精确到了小数点后四位。本设计全 部设计图纸采用 cad 辅助设计绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。 关键词：自重系数 荷载集度 预应力 实心墩 2 abstract this design for undergraduate course bachelor degree graduation thesis . for the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides three different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concrete beam bridge ; the second one is pre-stressed concrete continuous girder bridge and the third one is simply following the continuous girder bridge .after the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, entire bridge long 335m, the bridge width is 12.25m, the840m simply following the continuous girder bridge is selected. substructure rectangular entity, a solid pier, double-column pier, in the rock piles and piles, using pots of rubber bearings. midas the design process using modeling and bridge construction, load simulation. in the design, the bridge superstructure calculated focused on analysis of the bridge project in the use of dead load and live load role used and the size of the overall respect factor, load set conduct constant load and live load calculation, and the load combination. the beam reinforcement, estimated the various strands loss and the use of pre-stressed stage and the stage of the main beam intensity, deformation and checking the entire bridge stress checking. substructure rectangular entity, a solid pier, double-column pier, in the rock piles and piles, using pots of rubber bearings. the design is based on the design requirements of the mandate and the new “road and bridge“ the relevant provisions of the design, the next bridge design a rational structure of the department of rigorous method is accurate, and the design drawn to the accuracy of the data after the decimal point four. the design of all design drawings using cad drawing, computer archiving, typesetting, printing out maps and papers. keywords : respect coefficient set degrees load pre-stressed solid pier 1 设计任务书设计任务书 一一题目题目：重庆长沙一级公路新田湾大桥（连续梁桥）设：重庆长沙一级公路新田湾大桥（连续梁桥）设 计。计。 二设计标准设计标准： 1 1主要技术指标：主要技术指标： 1）设计荷载：公路一级 2）桥面宽度：2净 10m，单幅桥面宽 10.25m 3）中央分隔带宽度 1.5m 4）设计洪水频率：q1/100 5）基本地震烈度：vi 6）桥高由线路标高控制。 2 2采用的设计规范采用的设计规范 （1）公路工程技术标准 （jtj001-97） （2）公路桥涵设计通用规范 （jtg d60- 2004） （3）公路桥位勘测设计规范 （ jtj062-91） （4）公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范 （jtg d62- 2004） （5）公路桥涵地基与基础设计规范 （jtj024-85） （6）公路桥涵刚结构及木结构设计规范 （jtj025-86） （7）公路勘测规范 （jtj061-99） （8）公路工程地质勘察规范 （jtj064-98） （9）公路工程基本建设项目设计文件编制方法 （1996 年） （10）qsb/hbcpdi 质量体系程序文件 三设计资料：三设计资料： 1 1地质资料地质资料 给出桥址平面图和桥轴纵断面地质图、钻孔位置和地质资料表 1； 根据各土岩层的成因特征、室内土岩样有关指标、标准贯入及重型圆锥动 力触探测试，依照 jtj064-98 规范、jtj024-85 规范及工程地质手册 （第三 版）相关的内容，得出各土岩层的容许承载力 、抗剪强度（c、） 0 及变形指标（es、eo）,并结合本地区岩土工程勘察经验提出各土岩层力学强度 及变形参数的综合建议值，见下表 2 给出，水文资料：q1/100=93.4/s 3 m 地质资料（参见地形平面图和桥轴纵断面地质图） 2 （1） 块石土 =0.250mpa plal h q 0 （2） 低液限粘土 =0.180mpa eldl q 40 （3） 中粗沙粒页岩及砂岩 w3 =0.400 mpa )3(2 5 0 w2 =0.600 mpa 0 w4 =0.250 mpa 0 土岩层力学强度及变形指标综合建议值 表 1 综合建议值 5 . 63 n 0 eo 0 eseoc 分层号及土 岩名称 低液限粘土 417025121801225 1201023 130 块石土 72603118.52601831 强风化页岩 2501813030 3 中风化页岩 4002515036 微风化页岩 60018040 四设计内容：四设计内容： 熟悉设计资料：包括该桥所在地地区的地形、地貌、地震烈度、水文（设计 水位、常水位、地下水位及水质，洪水期等）与气象情况，是否通航（跨河、 跨谷和排洪） ，该桥所处路段的地形（直线、曲线） 、里程线路坡度桥址河床横 断面、钻孔位置对应里程及地质资料（土层厚度及物理力学性质） 。 水文及分孔计算； 桥跨结构及基础形式选择，上下细部尺寸的确定； 方案技术、经济比较 。 参考方案： 第一方案：840m 预应力混凝土简支梁桥，桩基础； 第二方案：840m 预应力混凝土连续梁桥，柱式墩台，明挖基础； 第三方案：840m 预应力混凝土先简支后连续梁桥； 上部桥梁结构内力分析及配筋计算； 下部基础工程设计分析； 绘制桥梁构造及配筋图（施工图设计） ； 桥梁施工组织设计（重点施工方法） ； 技术经济分析及编制桥梁设计概算或施工预算 4 1 目目 录录 第一章 绪 论2 一、毕业设计的目的2 二、毕业设计思路2 第二章 桥梁设计、施工方案选择3 一、拟定桥梁图式3 二、技术经济比较和最优方案的选定3 三、施工方法选择5 第三章 梁桥纵、横断面设计6 一、 设计基本资料.6 二、 梁桥纵、横断面设计.6 第四章 主梁内力计算9 一、全桥结构计算图式的确定9 二、全桥施工阶段的划分9 三、恒载内力计算.11 四、活载内力计算.14 五、荷载组合.22 第五章 配筋设计.41 一、钢束估算.41 二、预应力索的布置.44 三、预应力损失计算.45 第六章 全桥应力验算.47 一、应力验算.47 二、强度验算.50 总结.52 致谢.53 参考文献.54 附录.55 2 第一章第一章 绪绪 论论 一、毕业设计的目的一、毕业设计的目的 毕业设计（论文）是教学计划中最后一个重要的教学环节，是培养学生综 合应用所学的土木工程基础理论、基本理论和基本技能，进行工程设计或科学 研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养我们综合 素质和工程实践能力的重要阶段。 桥梁工程专业的毕业设计是在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课 及各类必修和选修专业课程之后，较为集中和专一地培养我们综合运用所学基 础理论、基本理论和基本技能，分析和解决实际问题能力。要求我们在教师指 导下，独立地、系统地完成一个桥梁工程设计，以期能够掌握一个桥梁工程设 计的全过程，学会考虑问题，分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新 的专业知识，有所创新。 二、毕业设计思路二、毕业设计思路 此次毕业设计我主要承担上部结构的设计任务。我把设计分成三个主要阶 段。 其一，方案比选阶段。方案比选是桥梁设计过程中的一个极其重要的内容。 只有通过详细的优选，才能产生出一个良好、完美的设计方案。但是由于设计 的侧重点不在于此，因而这一阶段不作详细设计。 其二，结构设计阶段。结构设计是根据方案评比后的推荐方案进行设计计 算，这一阶段的设计主要任务是：拟定结构尺寸，进行上部结构的力学分析、 构件的截面设计和配筋设计，最后进行全桥的整体刚度与稳定性验算。这一阶 段量大面广，是整个设计的重点部分。 其三，施工方法设计阶段。由于仅限于施工方法和施工顺序的宏观考虑， 其深度不要求做施工组织设计、施工进度表、场地布置等工作，对工程概预算 也只作一般性了解，因此这一阶段只画出施工方法示意图。 3 第二章第二章 桥梁设计、施工方案选择桥梁设计、施工方案选择 一、拟定桥梁图式一、拟定桥梁图式 为了获得经济、使用、美观的桥梁设计，设计者需要运用丰富的桥梁建筑 理论和实践知识，进行深入细致地分析研究工作。对于一定的建桥条件，尽可 能做出基本满足要求的多种不同的设计方案，只有通过技术经济等方面的综合 比较，才能科学地得出完美的最有设计。本设计拟定了下面三个方案。 （一）预应力混凝土简支梁桥（一）预应力混凝土简支梁桥方方案案 图（1.1） （二）预应力混凝土连续梁桥方案（二）预应力混凝土连续梁桥方案 图（1.2） （三）预应力混凝土简支转连续梁桥方案（三）预应力混凝土简支转连续梁桥方案 二、技术经济比较和最优方案的选定二、技术经济比较和最优方案的选定 选定桥梁方案主要依据中选图式的技术经济指标，这些指标包括：主要材 料（钢、木、水泥）用量、劳动力（包括专业技术工种）数量、全桥总造价、 工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、是否要特种机具、美观等。由于 本设计只是教学的一个环节，并且受时间限制，因而这一阶段不作详细设计。 表 2 将以上三个方案作简单比较。该桥的关键问题之一是如何在美观和经 济之间找一个平衡点。 4 方 案 比 较 表 表 2 第一方案第二方案第三方案 序 号 预应力混凝土 简支梁（8*40m） 预应力混凝土连 续 梁 桥（8*40m) 预应力混凝土简 支转连续梁 （8*40m） 1 桥宽（m） 12.25 12.25 12.25 2 桥长（m） 335335335 3 工艺技术要求 已有成熟的 工艺技术经验， 占用施工场地较 大，需用劳动力 多。 技术先进，工 艺要求较严格。所 需设备较少。占用 施工场地较少（悬 臂施工法）。 施工方法简单可 行，施工质量可 靠，实现了桥梁 施工的工厂化， 标准化。 因此，我在设计中选用第三种方案（先简支后连续） 。该种方法的设计特点 是： 简支转连续是连续梁桥施工中较为常见的一种方法。一般先架设预制主梁 ，形成简支梁状态；进而再将主梁在墩顶形成连续梁体系。该施工方法的主要 特点是施工方法简单可行，施工质量可靠，实现了桥梁施工的工厂化，标准化 和装配化。概括的讲简支转连续施工法是采用简支梁的施工工艺，却达到建造 连续梁桥的目的。目前随着高等级公路的发展，为改善桥梁行车的舒适性，简 支转连续梁桥在中，小跨径的连续梁桥中得到了广泛的应用。 在简支转连续梁桥中由简支状态转换为连续梁桥状态的常见方法有以下几 种： 1将主梁内的普通钢筋在墩顶连续； 2将主梁内纵向预应力钢束在墩顶采用特殊的连接器进行连接； 3在墩顶两侧一定范围内的主梁上部布设局部预应力短束来实现连接 第一种方法虽然简单易行，但常在墩顶负弯矩区发生横向裂缝，影响桥梁 的正常使用。方法二的效果最好，但施工困难，故一般不采用。第三种方法不 仅施工可行，并且具有方法二的优点，同时又克服了仅采用普通钢筋连续的开 裂问题。所以一般简支转连续梁桥多采用墩顶短束与普通钢筋连续这样的构造 来实现简支转连续。 由于简支转连续梁桥在施工过程中常存在体系转换，那么必须依据具体的 比较 项目 方案 类别 5 施工过程来分析结构的受力。施工的第一阶段是形成简支梁，此阶段主梁承受 一期恒载自重产生的内力及在简支梁上施加的预加力；第二阶段首先浇筑墩顶 连续段混凝土，待混凝土达到要求的强度张拉后张拉墩顶负弯距束（局部短束） ， 最终形成连续梁。连续梁成桥状态主要承受二期恒载，活载，温度，支座沉降 产生的内力以及负弯矩短束的预加力，预加力的二次矩，徐变的二次矩等。由 上面的分析可知，简支转连续梁桥跨中正弯矩要比现浇一次落架大，而支点负 弯距要比现浇一次落架小。因此，在主梁内要配置足够数量的正弯矩束筋，以 满足连续梁状态的承载要求和简支状态下的承受结构自重和施工荷载的需要。 简支转连续梁桥施工程序对结构内力也有一定的影响。目前施工有两种做 法：一种是先将每片简支梁转换为连续梁后，再进行横向整体化；另外一种做 法是先将简支梁横向整体化后，再进行结构的体系转换。前者按平面结构进行 计算分析较为合理；而后者体系转换后已属空间结构，要进行较为精确分析， 比较复杂。因此，后面介绍的设计实例采用第一种施工工序，以便同所采用的 结构分析软件的基本模式相吻合，提高计算分析的可靠性。 采用简支转连续施工的预应力混凝土连续梁桥一般采用等高度的主梁。主 梁截面型式可为箱形，t 形，工字形等，主梁的高跨比一般为 h/l=1/16 1/25。简支转连续梁桥常采用跨径为 20-50m，国外最大跨径也有达 80m。此外， 为使连续梁的内力分布更加合理，边中跨径之比为 0.6-0.8，但考虑预制，安 装的方便也可采用等跨度。主梁横断面构造，钢束构造及计算结果等设计内容 详见设计实例。 三、施工方法选择三、施工方法选择 选定方案后，对预应力混凝土连续梁桥来说，接下来就进行施工方法的选 择。因为施工方法不同，其设计思路、涉及内容以及设计步骤都不相同。 本设计首选的施工方法是悬臂施工法。悬臂施工方法分为悬臂浇注施工和 悬臂拼装。悬臂施工方法具有很大的优越性：不需大量施工机械和临时设备； 不影响桥下通航和通车；施工受季节、河道水位影响小；施工时可以采用多工 作面施工，缩短总工期。因此在本设计中决定采用悬臂浇注施工。 6 第三章第三章 梁桥纵、横断面设计梁桥纵、横断面设计 一、一、 设计基本资料设计基本资料 （一）主要技术标准（一）主要技术标准 设计荷载：公路一级 桥面宽度：2净 10m，单幅桥面宽 10.25m 中央分隔带宽度 1.5m 设计洪水频率：q1/100 基本地震烈度：vi 桥高由线路标高控制。 （二）主要材料（二）主要材料 1.混凝土：预应力混凝土主梁采用 50 号混凝土 mpa,mpa。 0 . 35 b a r0 . 3 b l r 2.预应力钢绞线： 采用符合 gb224-85 的钢绞线，其公称直径为 15.24mm, 3.标准强度为：1860mpa，弹性模量mpa。 5 109 . 1e 4.锚具：采用 ovm15-12 型锚具。 5.预应力管道：采用波纹管成型。 6.钢板：锚垫板等预埋钢板采用低碳钢 7.支座：采用 gpz（）2.0dx 型和 3.0 型盆式橡胶支座，gpz（） 3.5gd 型盆式橡胶支座 8.伸缩缝：采用 gqf-c40 和 gqf-mzl160 型伸缩缝 （三）桥面铺装（三）桥面铺装 采用 9cm 水泥混凝土。 （四）施工方式（四）施工方式 采用先简支后连续法施工 二、二、 梁桥纵、横断面设计梁桥纵、横断面设计 7 （一）梁桥立面布置（一）梁桥立面布置 梁桥的立面布置在初步设计中占有十分重要的地位。布置的是否合理将直 接影响桥梁的实用、经济和美观。立面布置通常是指选定了桥梁体系后，确定 桥长及分跨、梁高及梁底曲线。本设计不涉及下部结构。 该桥梁采用的跨径为 840m 的先简支后连续梁桥，实际桥长为 335m。在 两端桥台处均设 8 米长搭板。 桥梁结构计算图示见图 2： 图 2(单位：m) （二）截面形式及截面尺寸拟定（二）截面形式及截面尺寸拟定 1.1.截面形式及梁高截面形式及梁高 本设计采用 t 梁截面 连续梁在支点和跨中梁高估算值 表 3.1 桥型支点梁高（m）跨中梁高（m） 等高度连续梁h=（1/151/30）l常用（1/181/20）l 变高度（折线形）连续梁h=（1/161/20）lh=（1/221/28）l 变高度（曲线形）连续梁h=（1/161/20）lh=（1/301/50）l 本设计中的 t 梁高度为 250cm 2.2.横截面尺寸横截面尺寸 主梁横截面构造如图 3； 8 图 3(单位：cm) 该设计中翼缘板宽度为 190cm，翼缘板厚度为 8cm，腹板宽度为 20cm，t 梁高度为 250cm，马蹄宽度为 60cm，马蹄高度随变截面变化而变化。 截面几何特征 表 4 面积 asyaszixxiyyizzcypcym 单 位 2 m 2 m 2 m 4 m 4 m 4 mmm 10.9380.34770.47160.02630.78620.07460.950.95 21.310.47450.88010.0670.89660.08580.950.95 31.30630.47250.87620.06640.89550.08570.950.95 9 第四章第四章 主梁内力计算主梁内力计算 一、全桥结构计算图式的确定一、全桥结构计算图式的确定 按照杆系程序分析的原理，遵循结构离散化的原则。全桥以下原则在适当 位置划分节点：1）杆件的转折点和截面的变化点；2）施工分界点、边界处及 支座处；3）需验算或求位移的截面处；4）当出现位移不连续的情况时，例如 相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续） ，可在铰接处设置两个节点，利用主 从约束考虑该连接方式。 本设计的单元划分，每一个施工阶段自然划分为一个单元。这样便于模拟 施工过程，而且这些截面正是需要验算的截面。另外，在墩顶、跨中和一些构 造变化位置相应增设了几个单元。这样整个主桥划分成 174 单元，175 截面， 结构离散如图 4 和图 5。 图 4：第一跨单元图 图 5：第八跨单元图 二、全桥施工阶段的划分二、全桥施工阶段的划分 （一）（一） 桥面铺装每米重量计算桥面铺装每米重量计算 q=0.5（在 0.15+0.21）11.2525+0.5（0.09+0.15） 11.2521=57.35kn/m （二）（二） 主跨施工分段主跨施工分段 10 本桥为先简支后连续法施工，全过程主要分三个过程：cs1，cs2，cs3 cs1 阶段为现场浇铸 40m 的 t 梁，并在两端设置支座，一端为固定支座， 一端为滑动支座。如图 6.1 和 6.2 示： 图 6.1：cs1 阶段现浇图 图 6.2：cs1 阶段支座图 cs2 阶段为连接两个 40 的 t 梁，在此阶段中要设置临时支座为了便于两 个 t 梁的连接。如图 7.1 和 7.2 示： 图 7.1：cs2 阶段现浇图 图 7.2：cs2 阶段支座图 cs3 阶段为两个简支的 t 梁转化为连续的 t 梁， ；连接处只留一个支座， 另外两个去掉。如图 8.1 和 8.2 示： 11 图 8.2：cs3 阶段合拢图 图 8.2：cs3 阶段支座图 三、恒载内力计算三、恒载内力计算 主梁恒载内力，包括主梁自重（前期恒载）引起的主梁自重内力和后期 1g s 恒载（如桥面铺装、人行道、栏杆、灯柱等）引起的主梁后期恒载内力， 2g s 总称为主梁恒载内力。 g s （一）（一）. .主梁自重内力计算主梁自重内力计算 主梁自重是在结构逐步形成的过程中作用于桥上的，因而它的计算与施工 方法有密切关系。特别在大、中跨预应力混凝土超静定梁桥的施工中不断有体 系转换过程，在计算主梁自重内力时必须分阶段进行，有一定的复杂性。所有 静定结构（简支梁、悬臂梁、带挂孔的 t 形刚构）及整体浇筑一此落架的超静 定结构，主梁自重内力可根据沿跨长变化的自重集度按下式计算： 1g s)(xg = （41） 1g sdxxyxg l )()( 式中：主梁自重内力（弯矩活剪力） ； 1g s 主梁自重集度；)(xg 相应的主梁内力影响线坐标。)(xy 本设计只选了前 20 个单元分析 ，各单元内力值如下表 5 所示： 12 内力计算结果 表 5 单元荷载轴力（tonf）剪力(tonf)弯矩(tonf) 1clcb10.02-76.080.02 1clcb10.02-65.17141.28 2clcb10.13-65.17141.28 2clcb10.11-54.23260.68 3clcb10.13-54.23260.68 3clcb10.11-45.56360.48 4clcb10.07-45.56360.48 4clcb10.06-36.89442.93 5clcb10.02-36.89442.93 5clcb10.01-28.22508.04 6clcb1-0.01-28.22508.04 6clcb1-0.02-19.55555.81 7clcb1-0.03-19.55555.81 7clcb1-0.03-10.88586.24 8clcb1-0.04-10.88586.24 8clcb1-0.04-2.21599.33 9clcb1-0.05-2.21599.33 9clcb1-0.056.46595.07 10clcb1-0.056.46595.07 10clcb1-0.0515.13573.48 11clcb1-0.0515.13573.48 11clcb1-0.0523.8534.55 12clcb1-0.0423.8534.55 12clcb1-0.0332.47478.27 13clcb1-0.0232.47478.27 13clcb1-0.0241.14404.66 14clcb1-0.0141.14404.66 14clcb1-0.0149.81313.7 15clcb10.0249.81313.7 15clcb10.0258.48205.41 16clcb10.0558.48205.41 16clcb10.0667.1579.77 17clcb10.1167.1577.12 17clcb10.1275.88-65.91 18clcb10.275.88-65.91 18clcb10.2284.62-226.41 19clcb10.1884.62-225.61 19clcb10.1995.62-405.86 20clcb10.295.62-405.85 20clcb10.21103.87-555.47 13 主梁主要施工阶段弯矩图如下图所示 图 9.1 ：cs1 阶段的弯矩图 图 9.2：cs2 阶段的弯矩图 14 图 9.3: cs3 阶段的弯矩图 图 9 9.4: cs4 阶段的弯矩图 四、活载内力计算四、活载内力计算 活载内力由基本可变荷载中的车辆荷载（包括汽车、履带车、挂车、人群） 产生。在使用阶段，结构已成为最终体系，其纵向的力学计算图式是明确的。 主梁活载内力计算分为两部分：第一部求某一主梁的最不利荷载横向分布系数 m ；第二部，应用主梁内力影响线，给荷载乘以横向分布系数，m p ，在纵向 iii 满足桥规规定的车轮轮距限制条件下，使m p 最大，确定车辆的最不利 iii y 15 位置，相应求得主梁的最大活载内力。对汽车车列必须比较正向和逆向行驶两 种布置情况，取其大者。对于三角形或抛物线形的内力影响线，可直接使用等 代荷载表计算活载内力。一般情况下，将车列轴重力最大的车轮置于影响线的 最大纵坐标上即可求得最大活载内力。根据规范要求，对汽车活载还必须考虑 冲击力的影响，因此，主梁活载内力计算公式为： 直接在内力影响线上布置荷载： s =（1+） （44） p iii ypm 应用等代荷载时： s =（1+） （45） p km 式中：s 主梁最大活载内力（弯矩或剪力） ； p （1+）汽车荷载的冲击系数，它与跨径（对于简支梁）或影响线 荷载长度（对于悬臂梁或连续梁等）l 有关：对于验算荷载与人群荷载， 则不计冲击影响，对钢筋混凝土桥荷预应力混凝土桥， （1+）=1+0.3 ，并1.30；本设计，故； 40 45l ml450 汽车荷载的折减系数，规范规定，当横向布置的车队数大于 2 时， 应考虑计算荷载的横向折减，但折减后的效应不得小于用两行车队布载 的计算结果，对于验算荷载和人群荷载均不予折减，即=1.0。本设计 横向布置的车队数为 4，故取 0.67； m荷载横向分系数，计算主梁弯矩可用跨中荷载横向分布系数 m 代 c 替全跨各点上的 m ，在计算主梁剪力时，应考虑 m 在跨内的变化，本 ii 设计中主梁采用单箱单室截面箱梁，所以不考虑横向分布系数； p 汽车车列的车轴重力； i y 主梁内力影响线的纵坐标； i k 主梁内力影响线的等代荷载； 相应的主梁内力影响线面积。 16 在横向上布载一列车队，加上考虑到动力放大系数，所以最终最大活载内 力为： s =p （46） p dn iiy 式中：n横向上布载车队数，本设计取 n=4； d动力放大系数，本设计取 d=1.15。 即 s =3.082p piiy （一）影响线的计算（一）影响线的计算 将单位荷载 p=1 作用在各桥面的节点上，求得结构的变形及内力，可得位 移影响线和内力影响线。 为了简化计算，本设计只对几个控制截面进行影响线的计算，即第一跨的 左端支点处 1 单元、变截面处的 3 单元、1/4 处的 5 单元、跨中的 10 单元、3/4 处的 15 单元、变截面处的 17 单元、右端支点初的 20 单元绘制出剪力和弯矩影 响线的图形如下所示： 图 10.1:1 单元处剪力影响线(单位：tonf) 图 10.2:3 单元处剪力影响线(单位：tonf) 17 图 10.3:5 单元处剪力影响线(单位：tonf) 图 10.4:10 单元处剪力影响线(单位：tonf) 图 10.5:15 单元处剪力影响线(单位：tonf) 图 10.6: 17 单元处剪力影响线(单位：tonf) 18 图 10.7: 20 单元处剪力影响线(单位：tonf) 图 10.8：1 单元处弯矩影响线（单位：tonf*m） 图 10.9: 3 单元处弯矩影响线（单位：tonf*m） 图 10.10: 5 单元处弯矩影响线（单位：tonf*m） 图 10.11:10 单元处弯矩影响线（单位：tonf*m） 19 图 10.12: 15 单元处弯矩影响线（单位：tonf*m） 图 10.13: 17 单元处弯矩影响线（单位：tonf*m） 图 10.14: 20 单元处弯矩影响线（单位：tonf*m） （二）人群、履带车、挂车加载（二）人群、履带车、挂车加载 人群加载只需求出影响的正、负区段面积；履带车离散为若干集 中力；挂车按集中荷载加载。 （三）汽车加载（三）汽车加载 挂车、履带车全桥只考虑一辆。汽车荷载是由主车和重车组成的 车队，车距又受到约束，求其最大、最小效应是个较复杂的问题。这 种情况下，车辆数和车距都是未知参数，随具体影响线而变化，问题 归结为求具有多个变量的函数在约束条件下的极值。此问题的解决借 助于计算机程序完成。 20 1汽车最大、最小弯矩和剪力如下表 6 所示 汽车最大结果 表 6.1 单元号结点号轴力(tonf)剪力(tonf)弯矩(tonf*m) 110.004.760.00 110.014.8184.54 220.074.8184.54 220.076.57158.15 330.096.57158.15 330.099.02220.89 440.069.02220.89 440.0611.56272.87 550.0411.56272.87 550.0414.19314.26 660.0314.19314.26 660.0316.9345.28 770.0116.9345.28 770.0119.68366.18 880.0119.68366.18 880.0122.51377.28 990.0122.51377.28 990.0125.4378.92 10100.0025.4378.92 10100.0028.33371.5 11110.0028.33371.5 11110.0031.28355.46 12120.0131.28355.46 12120.0134.26331.3 13130.0234.26331.3 13130.0237.24299.56 14140.0237.24299.56 14140.0240.21260.83 15150.0440.21260.83 15150.0443.17215.76 16160.0543.17215.76 16160.0546.09165.69 17170.0846.09165.69 17170.0848.98120.48 18180.1248.98120.48 18180.1251.882.09 19190.0951.882.09 19190.0954.5649.46 21 20200.1054.5649.46 20200.0956.5945.99 汽车最小结果 表 6.2 单元号结点号轴力剪力弯矩 110.00-50.690.00 110.00-46.72-8.60 22-0.01-46.72-8.60 22-0.01-42.87-17.19 33-0.01-42.87-17.19 33-0.01-39.15-25.79 44-0.02-39.15-25.79 44-0.02-35.57-34.38 55-0.01-35.57-34.38 55-0.01-32.13-42.98 66-0.01-32.13-42.98 66-0.01-28.85-51.57 77-0.01-28.85-51.57 77-0.01-25.72-60.17 88-0.01-25.72-60.17 88-0.01-22.74-68.76 99-0.01-22.74-68.76 99-0.01-19.93-77.36 1010-0.01-19.93-77.36 1010-0.01-17.29-85.95 11110.00-17.29-85.95 11110.00-14.82-94.55 1212-0.01-14.82-94.55 1212-0.01-12.52-103.14 1313-0.01-12.52-103.14 1313-0.01-10.39-111.74 14140.00-10.39-111.74 14140.00-8.44-120.33 1515-0.01-8.44-120.33 1515-0.01-6.68-128.93 1616-0.01-6.68-128.93 1616-0.01-5.09-138.17 1717-0.01-5.09-138.17 1717-0.01-3.69-157.22 1818-0.01-3.69-157.22 1818-0.01-2.46-187.32 22 19190.00-2.46-187.32 1919-0.01-1.42-226.69 20200.00-1.42-226.69 20200.00-1.29-281.44 2汽车最大、最小弯矩和剪力的图 11 示 图 11.1:汽车最大剪力(单位：tonf) 图 11.2:汽车最小剪力(单位：tonf) 图 11.3:汽车最大弯矩(单位：tonf*m) 23 图 11.4:汽车最小弯矩(单位：tonf*m) 五、荷载组合五、荷载组合 根据大桥的施工程序，按照我国现行公路，桥涵设计规范，对全桥形成和 营运各阶段的内力和应力进行荷载组合，取其中最为不利者。 （一）（一） 、正常使用极限状态的内力组合、正常使用极限状态的内力组合 考虑三种组合： 组合 i 基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种，与永久 荷载的一种或几种组合。 组合 ii 基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种，与永久 荷载的一种或 几种，与其他可变荷载的一种或几种组合。 组合 iii 平板挂车或履带车与结构重力、预应力、土的重力及土侧压力 中的一种或几种相组合。 同时考虑 t 梁抗扭提高系数，本桥的上部 t 梁在墩顶都有强大的横隔板， 且刚构墩处墩梁固结，当 t 梁承受偏载作用而使 t 梁扭转时，t 梁截面的自由 扭转受到约束，而是纵向纤维受到拉伸或压缩，从而产生约束扭转正应力与约 束扭转剪应力。按上述规定进行荷载组合，得到内力值见下表 7； 承载能力极限状态荷载组合内力结果 表 7.1 单元截面工况位置 轴力 (tonf) 剪力 (tonf) 弯矩 +z(tonf*m) 弯矩 -z(tonf*m) 15clcb1i0.0186-102.722-0.03030.0362 j1.4308-87.5307-178.537213.6815 24clcb1i0.0972-87.3612-178.521213.6608 j0.2181-72.4972-329.65392.4811 31clcb1i0.1332-135.196-384.89437.8878 j0.1179-113.246-532.178601.46 41clcb1i0.0696-113.078-532.167600.5241 24 j0.0578-91.2795-653.35733.6595 51clcb1i0.0217-91.1592-653.201732.4939 j0.0131-69.5476-748.323836.223 61clcb1i-0.0096-69.4589-748.059835.0596 j-0.0158-47.9778-817.057909.7899 71clcb1i-0.0312-47.9335-816.657908.661 j-0.035-26.6345-860.427955.8617 81clcb1i-0.0408-26.6087-860.147955.1024 j-0.0446-5.4169-878.135973.5598 91clcb1i-0.0499-5.3876-877.761972.6777 j-0.052415.7166-870.693963.8678 101clcb1i-0.054715.7259-870.425963.2599 j-0.056436.7721-838.261927.0352 111clcb1i-0.051836.7771-838.065926.6063 j-0.051357.8697-781.308863.9942 121clcb1i-0.039257.8713-781.359864.1036 j-0.036479.1092-699.847774.7702 131clcb1i-0.024779.1328-700.158775.4509 j-0.0207100.5336-593.152657.8681 141clcb1i-0.0148100.565-593.525658.7373 j-0.0108122.0476-460.532511.7795 151clcb1i0.0166122.075-460.806512.5141 j0.0228143.8072-302.029336.4239 161clcb1i0.0501143.8904-302.394337.4447 j0.058165.7555-117.405130.9086 171clcb1i2.6928169.362-186.831147.8602 j2.7054192.252131.6237-90.092 181clcb1i2.7871192.408831.8186-91.2027 j2.8046215.5256277.7537-362.138 192clcb1i1.4605115.0145247.2658-324.355 j0.8911130.7964481.9476-600.274 202clcb1i1.4824130.3575481.3046-601.089 j0.9096142.1418675.2477-830.978 212clcb1i1.3671135.7196679.106-834.02 j1.0289140.1177743.6998-913.572 228clcb1i1.3933-124.806743.9661-913.844 j1.4352-120.942687.0556-843.538 237clcb1i2.1862-126.796678.9332-840.108 j2.3939-115.336506.8545-636.407 246clcb1i2.1585-115.323507.3753-635.934 j2.4352-99.8436301.7435-394.281 251clcb1i4.1191-187.249340.8072-441.839 j4.1023-164.295128.4127-207.893 261clcb1i4.0401-164.158128.3239-206.572 25 j4.0272-141.362-56.8835-5.1767 271clcb1i0.0488-137.47718.2416-20.456 j0.0402-115.679-133.108149.41 281clcb1i0.0096-115.594-132.857148.3087 j0.0034-93.9337-258.224287.9646 291clcb1i-0.0194-93.8911-257.845286.8936 j-0.0233-72.4768-357.397397.2779 301clcb1i-0.029-72.452-357.13396.5551 j-0.0329-51.1272-430.915477.9584 311clcb1i-0.0424-51.099-430.558477.1158 j-0.0449-29.9043-478.881530.2551 321clcb1i-0.0498-29.8953-478.625529.672 j-0.0515-8.785-501.599554.7974 331clcb1i-0.0538-8.7801-501.41554.3842 j-0.053412.296-499.369552.2008 341clcb1i-0.048912.2976-499.419552.3069 j-0.046133.4316-472.369522.8368 351clcb1i-0.038333.4548-472.672523.5017 j-0.034354.7179-420.222465.945 361clcb1i-0.028454.7489-420.588466.7995 j-0.024476.1124-342.406380.4037 371clcb1i-0.00476.1396-342.677381.1301 j0.002397.6952-238.833265.9102 381clcb1i0.023597.7789-239.202266.9378 j0.0314119.4718-109.385121.9274 391clcb1i4.0089123.8936-178.014136.918