华东交大毕业设计-先简支后连续梁桥.doc

华东交通大学毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 桥梁在交通事业中的地位建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，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设中，为了跨越各种障碍（如江河、谷沟其他线路等），必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分，而且往往是保证各线早日通车的关键。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般来说平均占总造价的10%20%。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度速度，机动的现代战争中，它具有非常重要的地位。此外。为了保证已有的公路正常运营，桥梁维护，养护与维护工作也十分重要。20世纪50年代以来，由于科技技术的进步，工业水平的提高，社会生产力的高速发展，人们对桥梁建筑提高了更高的要求。现代高速公路上迂回交叉的立交桥，高架桥和城市高架道路，几十公里的海湾，海峡大桥，新发展的城郊高速公路，铁路桥与轻轨运输高架桥等。这些新型桥梁不但是规模巨大的工程实体。而且犹如一条地上“彩虹”，将城市妆扮得格外美丽。纵观世界各国的大城市，常以工程雄伟的大桥作为城市的标志与骄傲。因而桥梁建筑已不单纯作为交通线上的重要的工程实体，而且作为一种空间艺术结构的，常存在于社会中。梁氏体系桥梁是古老的结构体系。梁作为承重结构，是以它的抗弯能力来承受荷载的，梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等，悬臂梁，固端梁和连续梁都是利用支座上的卸载弯矩去减少跨中弯矩使梁跨内的内力分配更合理，以同等抗弯能力的构件断面就可建成重大跨径的桥梁。预应力混凝土梁氏体系的桥梁应用甚广，简支梁的最大跨径已经达到76m，连续梁的最大跨径已近200m。1.2 桥梁设计介绍一、设计题目430m 预应力混凝土先简支后连续（T梁）梁桥二、设计资料（一）、主要技术指标1. 道路等级：一级公路； 2. 孔跨布置：330m；430m；340m；440m；540m3. 设计荷载：公路-I级；公路-级；单侧防撞栏线荷载为7.5kN/m。4. 通航等级：无通航要求；5. 桥面坡度：不设纵坡；单幅车行道设有2的单向横坡。6. 桥面横向布置：桥面宽14米：（7根主梁，高1.90，宽1.64）0.5m（防撞栏）+13m（行车道）+0.5（防撞栏）（序号为3）7. 桥面铺装层： 10cm C30防水砼。8. 桥轴平面线型：直线;9. 温度影响：考虑竖向梯度温度效应；年平均温度变化；10. 地震烈度区为度区，地震动峰值加速度为0.05g；11. 施工方法：先简支后连续。先预制箱梁，待主梁架设完毕后，连续钢束纵向由边跨向中间合拢，横向由两边向中间合拢；12. 水文及工程地质：承台底面中心高出最大冲刷线的距离为(2.36m)，基岩埋置在最大冲刷线以下25 m，基岩的天然湿度极限抗压强度为10000Kpa；基岩以上为砾粘土，比例系数；桩身与土的极限摩阻力为50kPa；清底系数0.75；竖向容许承载力为400kPa；考虑桩入土深度影响的修正系数0.75；土的内摩擦角；深度修正系数=2.5；土的浮容重9。（二）、材料规格1 混凝土：（1） 预制主梁：C50碎石砼.（2） 伸缩缝槽口：C50碎石砼.（3） 横向和纵向湿接缝：C50微膨胀碎石砼.（4） 桥面铺装： 10厘米C30防水砼.（5） 支座垫石：C40碎石砼.（6） 桥墩及柱式、肋式桥台扩大基础：C20砾石砼（7） 桥墩桥台钻孔桩：C25 水下砼强度等级弹性模量MPa容重轴心抗压设计强度MPa轴心抗拉设计强度MPa轴心抗压标准强度MPa轴心抗拉标准强度MPa252611.51.2316.71.78302613.81.3920.12.01402618.41.6526.82.40502622.41.8332.42.652 钢材：（1） 预应力钢绞线：普通预应力钢绞线，符合标准预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224-1995）,公称直径15.2mm，公称面积为140.0，其抗拉强度标准值fpk=1860Mpa，抗拉强度设计值fpd=1260MPa,松弛率为3%。高强度低松弛预应力钢绞线，应符合美国ASTM A416-99标准，270级，其抗拉强度标准值fpk=1860Mpa，公称直径，公称截面积139。预应力钢束由5根、7根、9根及12根15.2mm钢绞线组成，其锚下控制张应力为1395Mpa，钢束张拉力分别为976.5KN、1367.1KN、1757.7KN及2343.6KN。（2） HRB335级钢筋：钢筋砼构件主筋，骨架及架立筋，抗拉强度标准值335Mpa。（3） R235级钢筋：非受力钢筋，抗拉强度标准值235Mpa。（4） A3钢板：支座及构件中连接使用 钢筋种类抗拉强度标准值MPa抗拉强度设计值MPa抗压强度设计值MPaR235 235195195HRB335 3352802803其他（1） 锚具及管道成孔：箱梁锚具设计采用OVM型锚具及其配套的设备，管道成孔采用波纹管，卷制钢纹管的钢带厚度不小于0.35mm；（2） 支座：采用橡胶支座GYZ和GYZF4系列产品，其性能应符合交通部行业标准JT/T4-2004的规定；（3） 防水层：桥梁防水层采用三涂FYT-1改进型防水材料；（4） 伸缩缝：采用毛勒伸缩缝。（三）、设计有关参量1、梁体结构特征及主要尺寸上部结构为4跨一联30m先简支后连续预应力分离式T梁桥，每跨由7片T梁组成；T梁梁高为1.90m，桥面板顶宽1.64m，预制T梁的翼板厚度取用150mm,翼板根部加厚到210mm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。跨中腹板交接处作三角过渡，高度200mm，以减小局部应力。支点腹板厚520mm。桥梁横向通过横隔板及翼缘板的湿接缝连接成整体，横隔板厚度200mm，高度1.55m。2、下部结构特征及主要尺寸桥墩：采用双柱式桥墩，柱径为1.0m。墩高为8m。桥台：肋式桥台，桩径为1.0m三、设计方法主桥结构计算方法和设计基本原理，主要参考梁桥设计规范。1、 针对任务书提供的原始资料，提出三个方案，然后进行施工技术经济性进行分析比较，选出最佳方案。并论证方案的优点。2、 针对选定方案，进行结构设计计算和验算。对于桥梁上部结构，主要采用“桥梁博士”进行成桥状态下恒载，活载内力，混凝土收缩徐变（按100天计算）内力，温度升降温度变化16日温差影响内力计算。支座位移内力。计算中按有关规定规范对各种荷载进行不同的组合。对结构的强度，刚度进行验算。3、 主要完成的计算内容有：桥博模型建立的参数计算，桥面板计算，上部结构内力计算及荷载组合，主梁纵向预应力束的估束及配束，预应力损失计算，主梁截面应力验算，盖梁内力计算，桥墩配筋计算及验算。四、施工要点本桥是采用先简支后连续的施工方法，对于预应力混凝土连续梁桥需要在施工中进行体系转换，即在简支支座处浇筑混凝土施工时，结构受力状态为简支体系，待主梁合拢后体系转换为连续梁。1、 预制主梁架设2、 现浇主梁合拢段，纵向由边跨向中跨合拢3、 桥面铺装层，10cm C30防水砼。1.3 设计预计完成结果本次设计初步完成估计有以下内容：方案比选设计书，桥面板计算书，桥博参数计算书，内力计算及组合计算书，预应力束的估束与配束计算书，各种状况下应力验算计算书，预应力损失计算书，下部结构内力计算书；各类设计图纸等。第二章 桥型方案比选及设计资料2.1 方案比选原则一、 设计气象资料南昌地区气候属于北半球亚热带季风气候区。市区内热量丰富，雨水充沛，光照充足。但是由于每年季风强弱和进退迟早不同，气温变化较大，降水分布不均，高温干旱，低温冷害和暴雨洪涝等气象灾害发生较频繁。有春秋短，夏冬长的显著特点：春季温暖湿润，夏季炎热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雨。历年平均气温在10.119.8，气温变幅大，盛夏极端高温气温达到40以上，隆冬极端气温最低低于-5；历年平均降雨量1578.71694.7mm，降水分布不均匀，汛期4-6月雨量约占全年降水量的一半。二、 桥梁设计原则1. 适用性原则桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要，桥下应满足通航等要求，建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。2. 舒适与安全性原则桥梁的竖向与横向振幅要求得到严格控制，避免车辆在桥上振动与冲击，整个桥跨结构及各种部件构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。3. 经济性原则综合考虑并发展远景及将来的养护与维修等费用。设计的经济性原则一般占据方案比选的首位。4. 先进性原则设计应体现建造的新技术，尽量采用先进工艺和施工机械设备，便于制造和架设，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程的质量和施工安全。5. 美观坐落于城市的桥梁应具有有没的外观，与周围景致相协调，合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素。2.2 设计方案2.2.1 下承式拱桥与连续梁组合桥图2-1 下承式拱桥与连续梁组合桥一、 结构特点拱桥的建造需采用大吨位预应力筋承担拱的水平推力，预应力筋的寄体是加劲纵梁，从而以梁氏桥力机体。按各种梁桥的弯矩包络图用拱来以加强，这样可以使桥梁结构轻型化，同时提高本桥的跨越能力。二、 优缺点该桥型技术指标先进，造价美观，同时桥型美观，反映出力与美的统一，结构形式与环境的和谐，增加了整体景观的协调性。造型优美，线条柔和，但施工方法复杂，养护维修量大，设计技术水平一般，工期较长。三、 施工技术采用转体施工法，对周围环境影响较小，将结构分开建造，再最后合拢，可加快工期，但加大了施工难度。2.2.2 塔柱斜拉桥图2-2 塔柱斜拉桥一、 结构特点斜拉桥索直接锚于主梁上，为自锚体系，拉索承受巨大的拉力，水平分力使主梁受压，因此梁，塔均为压弯构件。由于斜拉桥的全梁通拉拉梁的斜索与塔直线相连，增加了主梁抗弯，抗扭刚度，在动力特性上胜于悬索桥。二、 优缺点该桥桥型美观，用料省，主梁高度小，梁底直线易满足通航和排洪要求。动力性能好，发展迅速，但跨径不大，施工方法较拱桥方便但比梁桥复杂，施工难度较大。三、 施工技术现浇主塔，采用竖向转体施工法。虽然施工难度加大，但不考虑主塔高度，余下梁体采用满堂支架现浇施工，简单，经济。2.2.3 预应力混凝土先简支后连续梁桥图2-3 预应力混凝土先简支后连续梁桥一、 结构特点造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇筑成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变形较小，舒适度高。二、 优缺点侧面上看线条分明，与当地地形配合恰当，显得简单大方。养护维修量小，设计技术水平较先进，经验丰富，工期较短。三、 施工技术预制主梁构件，运至施工地点，架设在临时支座上，梁桥为简支体系，后有混凝土现浇合拢段，由两边向中间逐跨合拢，体系转换为连续梁桥。施工方法简单易操作，工艺制造简单，整体性好。2.3 桥型方案确定结果目前我国高架桥一般考虑梁桥结构形式，方案一的外观虽然优美但施工难度大，工期长，养护维修量大；方案二的施工量大，有限制，舒适性较方案三差，综合评估选择方案三为最优方案。连续梁桥，虽然景观较拱桥，斜拉桥较差，但足够简单大方，设计计算简单，明确，设计施工量标准化，经济化。采用先简支后连续的施工方法，工程施工数量减少。施工难度降低，提高动力性能，有减震降噪的作用，使行车平稳舒适，后期养护维修量较少；施工工期短，施工方法简单易操作；从美学效果上来看，连续梁桥造型轻小、巧妙、平整、线条流畅，基础要求严格，考虑到该地区的地质条件，这种施工方法最优。T形截面主梁结构整体性强，适应性强，景观效果好。2.4 设计资料一、 结构尺寸拟定该桥为4跨30m预应力混凝土连续梁桥，施工方法为先简支后连续，考虑伸缩缝的设置，实际桥跨长度为119.92m,即在桥的两头各设8cm的伸缩缝。预制安装时，边跨和中跨的预制梁长均为30m，计算跨径，计算跨径29.40m；简支变连续后边跨计算跨径为29.96米，中跨计算跨径为30m。二、 横截面沿跨长的变化主梁采用登高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要。在距梁端1700mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽，同时马蹄宽度亦从400mm变到520mm，马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近（第二道横隔梁处）开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时，腹板宽度亦开始变化。三、 横隔梁的设置模型试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀。否则，荷载直接作用下的主梁弯矩就很大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁。跨度较大时应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中心，四分点和支点处设置5道横隔梁，间距7.5m和6.92m。四、 毛截面几何特性计算毛截面几何特性是结构内力、配束及变形计算的前提。由于梯形分块法是目前各种商用桥梁电算软件的最常用的方法（即节线法），所以本设计也采用梯形分块法计算毛截面几何特性。1. 计算原理桥梁中的T形、工字形截面以及箱形截面都可分割成许多梯形，设其中任意梯形如图2-4所示，其上底、下底、高分别为a、b、h，它的几何特性为：图2-4 梯形截面示意图面积 形心轴位置 对形心轴的惯性矩 当a=0或者b=0时，梯形变成了三角形，上述公式仍适用。如图2-5所示的T形截面计算方法如下。按梯形分块分为5个梯形块，共6条线。每条节线距离截面底缘x轴的距离hi,节线宽度为bi 。第i个梯形分块，其上底宽a=bi+1,下底宽b=bi ,高h=hi+1- hi,代入几何特性计算公式可得： 面积 形心轴位置 对形心轴的惯性矩 对整体截面底缘x轴的面积矩 根据惯性矩的移轴原理，梯形分块对x轴的惯性矩为将各个梯形的、和叠加起来，即可得到整个截面的面积矩和惯性矩整个截面的形心轴至截面底缘x轴的距离为整个截面对形心的惯性矩为 图2-5 T形截面梯形分块示意图2. 截面几何特性计算结果本设计主梁截面变化不大，其预制中梁支点截面，预制边梁跨中、支点截面以及成桥后的中边跨跨中及支点截面的几何特性可采用以上方法求得，其结果见表2-1。截面几何特性计算结果表2-1截 面 位 置截面积截面惯矩中性轴至梁底的距离预制中梁跨中0.6670.2971.265支点1.1860.4031.085预制边梁跨中0.6820.3021.219支点1.1910.4241.098成桥中梁跨中0.7210.3091.252支点1.2400.4521.111成桥边梁跨中0.7020.3081.244支点1.2180.4501.114注：表中所列为毛截面值。3. 检验截面效率指标对于中梁跨中截面：上核心距 下核心距 截面效率指标 对于边梁跨中截面：上核心距 下核心距 截面效率指标 表明以上初拟的跨中截面是合理的。第三章 行车道板计算（单向板：通常把长宽比的周边支承板视作由短跨承受荷载的单向受力板）本设计均为单向板3.1 悬臂板荷载效应计算1.恒载内力（以纵向1m宽的板条进行计算）1) 每延米板上的恒载g10cm C30防水砼铺装层： T梁翼板自重： 合计 图3-1 悬臂板计算图（尺寸单位：m）2) 主梁架设完毕时桥面板可看成730mm长的单向悬臂板，则悬臂根部一起恒载作用效应下的内力，计算图式见图3-1弯矩： 剪力：3) 成桥后桥面施工二期永久作用，单侧防撞栏线荷载为，10cm厚C30防水砼铺装层，则计算二期恒载作用效应下的内力：弯矩：剪力：4) 总永久作用效应弯矩：剪力：2.作用组合 一、承载能力极限状态作用基本组合 3.2 连续板荷载效应计算计算出一个跨度相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩 ，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点处和跨中截面的设计弯矩。弯矩修正系数可视板厚t与梁的高度h的比值来选用。 ， 即主梁的抗扭能力较大。跨中弯矩 支点弯矩 其中为按简支板计算而得的荷载组合汽车荷载在1m宽简支板梁中产生的跨中弯矩。式中：- 加重车后轴的轴重，kN - 板的有效工作宽度，m - 板的计算跨径，m对于剪力，可不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点剪力为连续板的支点剪力。下面分别计算连续板的跨中和支点作用效应值：3.2.1 永久作用 1. 主梁架设完毕时已知 ， 2. 成桥后根据桥规4.1.2条规定：梁肋间的板计算跨径按下列规定取用： 计算弯矩时： 计算剪力时： 式中： - 板的计算跨径 m - 板的净跨径 m t - 板的厚度 m b - 梁肋厚度 m 计算跨径：计算弯矩时 计算剪力时 计算图式见图3-2，先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值图3-2 简支板二期永久作用计算团（尺寸单位：cm） 为现浇部分桥面板的自重 为桥面铺装层重，是二期永久作用计算得到简支板跨中二期永久作用弯矩和支点二期永久剪力为：3. 总永久作用效应支点截面永久作用弯矩为：支点截面永久作用剪力为：跨中截面永久作用弯矩为：3.2.2 可变作用根据桥规4.3.1条，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载，由桥规表4.2.1-2可知，后轮着地宽度b，及长度a。为 ，平行于板的跨径方向的荷载分布宽度： 1) 车轮在板的跨径中部时垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：且不得小于 ， 故取 由于，所以行车方向两个后轮的有效分布宽度没有发生重叠。2) 车轮在板的支承处时垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：3) 车轮在板的支承处附近，距支点距离为x时垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：综上，有效工作宽度分布图：图3-3 有效工作宽度分布图（尺寸单位：cm）将加重后轮作用于板的中央，求得简支板跨中最大可变作用的弯矩为：计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘布置两轮横向距为1.3m（最不利位置），故中梁板上只能布置一个轮载，考虑了相应的有效工作宽度后，每米板宽承受的分布荷载如图3-4，支点剪力计算公式为：图3-4 剪力计算图（尺寸单位：cm）其中： 代入 由此可得连续板可变作用效应：支点截面弯矩：支点截面剪力：跨中截面弯矩：3.2.3 作用效应组合按公桥规4.1.6条进行承载能力极限状态作用效应基本组合。支点截面弯矩：支点截面剪力：跨中截面弯矩：3.3 截面设计、配筋和承载力验算悬臂板和连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需按其不了荷载效应配筋，即。其高度为，净保护层。若选用12钢筋，则有效高度为：按桥规5.2.2条：解得 。查每米宽板内的钢筋截面积表，当选12钢筋时，钢筋间距15，提供的钢筋面积，实际配筋面积远大于计算面积，则其承载力大于作用效应，故承载力验算可略。 连续板跨中截面处的抗弯钢筋计算同上。此处从略，计算结果在板的下缘配筋，钢筋间距为15的12钢筋，为了施工简单，取板上下缘配筋相同，均为12150mm。按公预规5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即 因此满足抗剪最小尺寸要求。根据公预规5.2.10条，若符合下列公式要求，则不需要进行斜截面抗剪承载力计算。即因此不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。按公预规9.2.5条规定，板内应设垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm。因此本设计中板内分布钢筋采用8200mm。第四章 主梁作用效应计算4.1 结构自重作用效应计算结构自重效应计算由桥梁博士软件输出（取边梁最不利计算），在结构自重作用效应计算前，简要介绍本设计施工过程，全桥施工过程可分为以下5个施工阶段。第一施工阶段，为主梁预制阶段，待混凝土打到设计强度90%后张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆，再将各跨预制主梁安装就位，形成由临时支座支承的简支梁状态。第二施工阶段，先浇筑一、二和三、四跨之间的连续段接头混凝土，打到设计强度后，张拉负弯矩预应力钢束并压注水泥浆。第三施工阶段，浇筑二、三跨之间的连续段接头混凝土，打到设计强度后，张拉负弯矩预应力钢束并压注水泥浆。第四施工阶段，拆除全部临时支座，主梁支承在永久支座上，完成体系转换，再完成主梁横向接缝浇筑，最终形成四跨连续梁的空间结构。第五施工阶段，进行防撞护栏及桥面铺装施工。4.2 汽车荷载作用效应计算（边梁）4.2.1 冲击系数和车道折减系数1) 汽车冲击系数按下法计算（适用于连续梁）根据通规4.3.2中的规定，适用于连续梁的结构基频计算公式如下： 式中： 基频，Hz，计算连续梁冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用；计算连续梁冲击力引起的负弯矩效应时，采用； 计算跨径，m； 混凝土弹性模量，Pa； 梁跨中截面惯性矩，；结构跨中处单位长度质量，kg/m，当换算为重力计算时，其单位为； 结构跨中出延米结构重力 N/m 重力加速度，式中： 冲击系数 （适用于1.5Hz14Hz）则： 用于正弯矩效应和剪力效应：用于负弯矩效应：2) 车道折减系数按桥规4.3.1条，当车道大于2时，需要进行车道折减，三车道折减系数为0.78，四车道折减系数为0.67，但折减后的值不得小于两行错队布载时的计算结果。4.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数（修正刚性横梁法）本设计桥跨内设有五道横隔梁，承重结构的宽跨比，认为是具有可靠的横向联结，且宽跨比接近0.5，按修正刚性横梁法来计算荷载横向分布系数。 计算主梁抗扭惯矩对于T形截面，单根主梁抗扭惯矩可近似计算：式中：， 为相应单个矩形截面的宽度和高度； 为矩形截面抗扭刚度系数； 为梁截面划分成单个矩形截面的个数。对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：马蹄部分的换算平均厚度：图4-1 计算图式（尺寸单位：cm）计算表 表4-1分块名称翼缘板1.640.2550.1550.30腹板1.3450.180.1330.305马蹄0.400.300.7500.179注：图中 计算抗扭修正系数对于本设计主梁的间距相同，将主力看成近似等截面，则得：式中： 按修正刚性横梁法计算横向影响线坐标值式中： 计算所得值： 值 表4-2梁号i160.413-0.087240.323-0.057320.2330.067400.1430.143 计算荷载横向分布系数汽车荷载： ； 无人群荷载图4-2 跨中荷载横向分布系数计算图（尺寸单位：cm）1号梁：四车道： 三车道： 两车道：所以，1号梁汽车荷载横向分布系数取0.605（两车道）。 计算荷载横向分布系数同理可计算得到2号、3号梁的荷载恒载分布系数，计算结果见表4-3 汽车荷载作用点相应影响线值 表4-3梁号10.4130.3320.2730.1920.1330.049-0.028-0.0870.60520.3230.2690.2300.1760.1370.0830.044-0.0570.49930.2330.2060.1870.1600.1310.1040.0850.0670.393（2）支点的荷载横向分布系数（杠杆原理法）支点的荷载横向分布系数计算如图4-3所示。按杠杆原理法绘制荷载横向影响线并进行布载，则可变作用横向分布系数计算如下：1号梁：2号梁：3号梁：图4-2 支点荷载横向分布系数计算图（尺寸单位：cm）（2）荷载横向分布系数汇总 荷载横向分布系数汇总表 表4-4作用类别1号梁2号梁3号梁汽车荷载0.6050.5500.4990.6750.3930.7254.2.2 车道荷载的取值根据桥规4.3.1条，公路级车道荷载的均布荷载标准值；集中荷载标准值：计算弯矩时为：计算剪力时为： 4.2.3 汽车荷载效应内力计算（1）计算原理主梁汽车荷载效应横向分布系数确定之后，将汽车荷载效应乘以相应的横向分布系数后，在主梁内力影响线最不利布载可求得主梁最大汽车荷载效应内力，计算公式为：式中： 主梁最大汽车荷载效应内力（弯矩或剪力）； 汽车荷载冲击系数； 车道折减系数； 车道荷载中的集中荷载标准值； 主梁内力影响线的竖标值； 车道荷载中的均布荷载标准值； 主梁内力影响线中均布荷载所在范围的面积。本设计计算手算边跨弯矩最大截面，支点截面，中跨跨中截面（截面单元13.31.45），与桥梁博士机算结果进行比较。根据最不利布载原则，在各个截面的内力影响线上按通规4.3.1条的布载要求布载，可求得汽车在各个截面的最大弯矩、最小弯矩、最大剪力和最小剪力。在考虑车道折减系数和横向分布系数后，可得到汽车荷载效应内力。影响线图由桥梁博士输出，如图4-3所示：图4-3 边跨弯矩最大截面，支点截面，中跨跨中截面弯矩影响线（2）边跨弯矩最大截面，支点截面，中跨跨中截面的汽车荷载效应内力计算。1) 边跨弯矩最大截面（截面13），计入冲击系数 （手算） （机算）两者误差 （手算） （机算）两者误差 2) 支点截面（截面31），计入冲击系数同理： （手算） （机算）两者误差 （手算） （机算）两者误差 3) 中跨跨中截面（截面45），计入冲击系数同理： （手算） （机算）两者误差 （手算） （机算）两者误差 由此可见手算与机算结果相近。（3）温度效应及基础沉降计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图4-4所示竖向温度梯度曲线，其中桥面面板表面温度规定见公路桥涵设计通用规范表4.3.10-3.对于混凝土结构，当梁高H小于400mm时，图中；梁高H等于或大于400mm时，A=300mm。图示中的t为混凝土桥面板的厚度 图4-4 竖向梯度温度（单位：mm）支座强迫位移：公路级支座可能下沉5mm收缩徐变1000天4.3 内力组合为了进行预应力钢束的计算，在不考虑预加力引起的结构次应力及混凝土收缩徐变次内力前提下，按桥规通规第4.1.6条和第4.1.7条规定，根据可能出现的荷载进行第一次组合。1. 按承载能力极限状态设计基本组合。永久作用的设计值效应和可变作用设计值效应相结合，其效应组合表达式为： 或 式中：承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值； 结构重要性系数，按通规表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、0.9； 第i个永久作用效应的分项系数，应按通规表4.1.6的规定采用；， 第i个永久作用效应的标准值和设计值； 汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取=1.4 ， 汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值； 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=1.4，但风荷载的分项系数取=1.1； ， 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个可变作用效应的标准值和设计值； 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，取值见通规第4.1.6条。根据通规第4.1.6条规定，各种作用的分项系数取值如下：结构重要性系数取；恒载作用效应的分项系数取（对结构承载力不利），或（对结构承载力有利）；基础变位作用效应的分项系数取；汽车荷载效应的分项系数取；温度作用效应的分项系数取；其他可变作用效应组合系数取。对结构承载力不利时：对结构承载力有利时：2. 按正常使用极限状态设计1) 作用短期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：式中：作用短期效应组合设计值； 第j个可变作用效应的频遇值系数，取值见通规第4.1.7条第j个可变作用的频遇值。 根据通规第4.1.7条规定，各种作用的分项系数取值如下：汽车荷载（不计冲击力）效应的频遇值系数取；温度作用效应的频遇值系数取。则作用短期效应组合为：2) 作用长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：式中：作用长期效应组合设计值； 第j个可变作用效应的频遇值系数，取值见通规第4.1.7条第j个可变作用的频遇值。 根据通规第4.1.7条规定，各种作用的分项系数取值如下：汽车荷载（不计冲击力）效应的频遇值系数取；温度作用效应的频遇值系数取。则作用短期效应组合为：3. 按正常使用极限状态设计根据上述的组合要求，进行承载能力极限状态内力组合和正常使用状态内力组合。（分别计算边跨弯矩最大截面，支点截面，中跨跨中截面与机算比较误差）1) 边跨弯矩最大截面承载能力极限状态：最大弯矩：最小弯矩：正常使用极限状态（短期组合）：最大弯矩：最小弯矩：正常使用极限状态（长期组合）：最大弯矩：最小弯矩：2) 支点截面最大弯矩：最小弯矩：正常使用极限状态（短期组合）：最大弯矩：最小弯矩：正常使用极限状态（长期组合）：最大弯矩：最小弯矩：3) 中跨跨中截面最大弯矩：最小弯矩：正常使用极限状态（短期组合）：最大弯矩：最小弯矩：正常使用极限状态（长期组合）：最大弯矩：最小弯矩：误差分析见表4-5 内力组合误差分析表 表4-5截面边跨弯矩最大截面支点截面中跨跨中截面手算机算误差手算机算误差手算机算误差5780.806000.003.7%-876.31-818.007.1%4903.405020.005.5%2486.352440.001.9%-3569.77-3660.002.5%1670.001600.004.4%3890.443710.004.8%-950.15-903.005.2%3315.703320.000.1%2243.172280.001.6%-2096.89-2060.001.8%1699.041820.007.1%3294.543240.001.7%-1027.23-1033.000.6%2820.402940.004.2%2353.202370.000.7%-1696.79-1620.004.7%1896.601970.003.9%由表分析，误差满足规范要求，取半桥截面为例输出机算数据。正常使用极限状态（长期组合）：长期效应组合表 表4-6正常使用组合1单元号节点号内力属性最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩11轴力797797797797797797剪力3.35E-103.35E-103.35E-10-81.33.35E-103.35E-10弯矩-86.9-86.9-86.9-86.9-86.9-86.922轴力2.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+03剪力-255-255-255-337-255-337弯矩-534-534-534-552-534-55233轴力2.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+03剪力130130255119130132弯矩-609-609-609-609-609-64644轴力2.69E+032.69E+032.69E+032.69E+032.69E+032.69E+03剪力10910923097.9228107弯矩-466-466-330-475-336-50555轴力2.04E+032.04E+032.04E+032.04E+032.04E+032.04E+03剪力79.679.619868.619577.6弯矩-442-442-251-455-262-48366轴力1.89E+031.89E+031.89E+031.89E+031.89E+031.89E+03剪力858519571.819582.9弯矩-473-473-185-326-207-51677轴力1.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+03剪力11311321995.1216111弯矩-361-36153.7-1577.76-40888轴力1.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+03剪力10010020178.419889.4弯矩-237-23730318.6225-28799轴力1.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+03剪力76.776.716749.916565.6弯矩-134-134363167402-1961010轴力1.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+03剪力75.575.515944.115864.4弯矩-55.3-55.3498284552-1291111轴力1.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+03剪力42.442.41206.1536.631.2弯矩12.612.6609383678-73.31212轴力1.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+03剪力9.199.1981.4-31.677.2-2.02弯矩41.341.3672436747-56.61313轴力1.93E+031.93E+031.93E+031.93E+031.93E+031.93E+03剪力10.510.577.3-35.972.8-0.749弯矩56.356.3710473802-53.81414轴力1.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.94E+03剪力-22.7-22.738.9-75.7-48.7-33.9弯矩39.739.7708479811-82.51515轴力1.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+03剪力-23.1-23.133.5-80.625-34.3弯矩-7.59-7.59668427774-1421616轴力1.96E+031.96E+031.96E+031.96E+031.96E+031.96E+03剪力-56.3-56.3-4.51-118-13.7-67.5弯矩-55.5-55.5619368738-2021717轴力1.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+03剪力-56.2-56.2-9.01-125-102-67.4弯矩-130-130537289658-2891818轴力1.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E