（市政工程专业论文）一级公路单幅桥梁的有限元分析研究.pdf

大连理上人学硕士学位论文 摘要 目前，在我国由于公路设计的变革和单幅桥梁的种种优点，使得越来越多的一级公 路双幅桥梁被设计成为单幅桥梁。然而在一级公路单幅桥梁的设计中，还有许多待研究 的问题。 因此本文应用计算机有限元分析方法、结合实际工程设计，对一级公路单幅桥梁的 主梁结构和主梁连接构件，进行了有限元数值模拟，并对其作用效应进行了分析研究。 结合新建桥梁实例，建立单幅桥梁主梁的三维实体模型，针对其结构和荷载的特性， 分析在结构重力、汽车制动力、混凝土收缩徐变作用、温度梯度升温作用下的包含正应 力、剪应力、主压应力、主拉应力、弯矩、剪力在内的各种作用效应。结合旧桥改建实 例，建立单幅桥梁主梁间连接构件的三维实体模型，分析其在结构重力、车道偏载、温 度梯度升温作用下的各种作用效应，尤其是连接构件横向的应力、内力分布规律，并确 定连接构件的相关参数。 由有限元数值计算的分析结果可知，对于一级公路单幅桥梁进行三维的计算分析十 分必要。对主梁结构而言，汽车制动力的作用较小，而混凝土收缩徐交作用较大。混凝 土收缩徐变作用易在主梁支座处截面上缘产生拉应力，进而使该位置处于受拉状态。对 于连接构件而言，连接构件的高度是连接构件的重要设计参数，它的变化对构件所受的 应力、内力有明显的影响。连接构件高度的增加可以减少构件所受的应力，但会增加构 件所受的内力。因而连接构件高度的选取应综合考虑应力、内力的因素，并进行裂缝宽 度的验算。 关键词：一级公路单幅桥梁；主梁结构；连接构件；作用效应；有限元分析 大连理r ：大学硕十学位论文 t h ef e m a n a l y s i so ft h es i n g l e - b r i d g ei nt h eg r a d e ih i g h w a y a b s t r a c t n o w a d a y s ，b a s e do i lt h et r a n s i t i o no fc o n s t r u c t i o n sc o n d i t i o ni no u rc o u n t r y , m o r ea n d m o r ed o u b l e b r i d g ei nt h eg r a d e i h i g h w a yh a sb e e nr e b u i l d e do rc h a n g e dd e s i g ni n t o s i n g l e - b r i d g eb e c a u s eo ft h ec h a n g eo nd e s i g no fh i g h w a ya n dk i n d so fs i n g l e b r i d g e sm e r i t s h o w e v e r , t h e r ea r es t i l ls o m eo fs u b j e c t sa b o u td e s i g no fs i n g l e b r i d g ei nt h eg r a d e i h i g h w a y a r ew o r t h r e s e a r c h i n g t h e r e f o r e ，t h i sd i s s e r t a t i o nm a d e sn u m e r i c a ls i m u l a t i o na b o u tm a i nb e a ma n dt r a n s o m u n i ti ns i n g l e - b r i d g ei nt h eg r a d e - ih i g h w a ya n ds t u d y sd i f f e r e n te f f e c t so fa c t i o n so nt h e mb y u s i n gf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sm e t h o da n dj o i n i n gw i t hd e s i g no fa c t u a le n g i n e e r i n g b a s e do no n eb u i l d i n ge n g i n e e r i n g ，t h em a i nb e a m st h r e ed i m e n s i o n a ls o l i dm o d e lo f s i n g l e b r i d g ei sg i v e n a l lk i n d so fe f f e c t so fa c t i o n si n c l u d i n gn o r m a ls t r e s s ，s h e a rs t r e s s ， p r i n c i p a lc o m p r e s s i v es t r e s s ，p r i n c i p a lt e n s i l es t r e s s ，m o m e n ta n ds h e a r i n gf o r c ew h i c ha r e c a u s e db yg r a v i t yl o a d ，a c t i o no fa u t o m o b i l eb r a k ef o r c e ，a c t i o no fs h r i n k a g ea n dc r e e p 。a c t i o n o fg r a d u a lr i s ei nt e m p e r a t u r ea n ds oo na r ea n a l y z e da g a i n s tt h ef e a t u r e so fs t r u c t u r ea n d a c t i o n s 。b a s e do no n er e b u i l d i n ge n g i n e e r i n g ，t h et h r e ed i m e n s i o n a ls o l i dm o d e lo fm a i n b e a mw i t ht r a n s o mu n i ti se s t a b l i s h e d e f f e c t so fg r a v i t yl o a d u n i l a t e r a l l a n el o a da n da c t i o n o fg r a d u a lr i s ei nt e m p e r a t u r ea r ea n a l y z e d ，e s p e c i a l l y , t r a n s v e r s er e g u l a r i t i e so fd i s t r i b u t i o n a n dp a r a m e t e ro ft r a n s o mu n i t t h ef i n i t ee l e m e n tn u m e r i c a lc a l c u l a t i o n sa n a l y s i sr e s u l ts h o w si ti sn e c e s s a r yt om a k e t h et h r e ed i m e n s i o n a lc o m p u t a t i o nr e g a r d i n g s i n g l e b r i d g ei nt h eg r a d e ih i g h w a y s p e a k i n g o ft h em a i nb e a ms t r u c t u r e ，t h ea u t o m o b i l eb r a k ef o r c e sa c t i o ni so nt h es m a l ls i d e b u tt h e c o n c r e t es h r i n k a g ea n dc r e e p sa c t i o ni so nt h eb i gs i d e a c t i o no fc o n c r e t es h r i n k a g ea n d e r e 印i se a s yt oi n d u c et e n s i l es t r e s sa ts e c t i o n su p s i d eo fs u p p o r t sa r o u n d a n dm a k e st h i s p a r to fm a i nb e a mi nt e n s i l ec o n d i t i o n ，f u r t h e r s p e a k i n go ft h et r a n s o mu n i t 。i t sh e i s ti sa s i g n i f i c a n td e s i g np a r a m e t e rw h i c hc a ni n f l u e n c es t r e s sa n df o r c eo b v i o u s l y i n c r e a s i n gt h e h e i g h to ft r a n s o mu n i tc a nr e d u c et r a n s o mu n i t ss t r e s sa n di n c r e a s ei t sf o r c e t h e r e f o r e i t s h o u l db et oc o n s i d e rs t r e s sa n df o r c es y n t h e t i c a l l yt oc h o o s et r a n s o mu n i t sh e i g h ta n dc h e c k c r a c k k e yw o r d s ：s i n g l e - b r i d g ei nt h eg r a d e ih i g h w a y ；m a i nb e a m ；t r a n s o mu n i t ；e f f e c t so f a c t i o n s ；f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s i i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 2 矗, f 0 1 口 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 导师签名： 篮争 2 竺丝年上月上日 大连理上人学硕十学位论文 1绪论 1 1问题的提出 在我国经济建设快速发展的大趋势下，我国的公路运输系统也取得了巨大的发展。 同时由于我国幅员辽阔、地区差异显著，道路交通能力的优劣对国民经济也有着巨大影 响。道路、桥梁等交通基础设施的建设水平若能够适应当地的经济发展水平，则可以给 当地的经济发展带来显著的推力作用；然而若道路、桥梁的建设水平低于当地经济发展 水平的需求，则会成为限制该地区发展的瓶颈。正是在这种情况下，我国近年来已制定 多项道路交通规划，建设竣工交付使用了一大批的道路、桥梁工程。 然而在大规模的建设过程当中，随着具体设计环境的不断变迁，也不断涌现出一些 新问题，而一级公路上的单幅桥梁设计就是其中的一个典型。 根据我国桥梁设计规范公路桥涵设计通用规范( j t gd 6 0 - - 2 0 0 4 ) 中第3 3 1 中第3 条表述：“高速公路、一级公路上的桥梁宜设计为上、下行两座分离的独立桥梁。” 1 】 在高速公路或一级公路上所设计的两座分离独立的桥梁在本文中称之为双幅桥梁， 而将双幅桥梁设计成为一个整体的桥梁从而使交通的上、下行车辆共同作用于其上的情 况，本文称之为单幅桥梁( 见图1 1 ) 。 双幅桥梁 单幅桥梁 图1 1 单、双幅桥梁示意图 f i g 1 1 s k e t c hm a po fs i n g l e - b r i d g ea n dd o u b l e - b r i d g e 一级公路单幅桥梁的有限元分析研究 一级公路上的单幅桥梁由于其具有适应我国当前国情的种种优点而被越来越多的 采用，而其所具有的不同于双幅桥梁的特性也亟待研究，这正是本文的研究意义所在。 1 2 单幅桥梁的优点 我国规范认为高等级公路上的桥梁宜设计成为双幅桥梁，而目前却渐渐开始有将越 来越多的一级公路上的双幅桥梁设计成为单幅桥梁的趋势。这种情况主要是由公路设计 的变化引起的。 在我国公路设计规范公路路线设计规范( j t gd 2 0 2 0 0 6 ) 中，6 1 1 表述：一 级公路的标准横断面应有车道、中间带、路肩等部分组成。6 1 2 及6 3 1 表述：公路 路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和。当设有中间带时，见表1 1 ，还应计入相应部分 的宽度比1 。 表1 1 中间带宽度 t a b 1 1w i d t ho f m e d i a n 设计车速( k m h )1 2 01 0 08 06 0 中间带宽度一般值( m ) 4 5 03 5 03 0 03 0 0 中间带宽度最小值( m ) 2 5 02 0 02 0 02 0 0 我国国土面积广阔但耕地面积有限，我国经济发展迅猛但仍满足不了基础设施建设 高投入的要求。因而，我国当前的公路及桥涵设计要点，正如规范所表述的：公路总体 设计应在查明路线走廊带的自然环境、地形、地质等条件的基础上，认真研究路线方案 或工程建设同生态环境、资源利用的关系，充分利用线位资源，合理确定建设规模，切 实保护耕地，使走廊带的自然资源得以充分利用，公路建设得以可持续发展心1 。因此要 达到确保道路建设质量、提高通行能力、减少占用土地面积、节省建设投入资金的目标， 成为公路规划设计人员的重要任务之一。 在这种情况下，一些公路规划设计人员开始在条件允许的情况下，在设计一级公路 时不再设置中间带。这样可以一定程度上减少道路横截面宽度，从而达到减少道路的建 设用地的目的。而不再设置中间带也可以在不改变道路横截面宽度或改变道路横截面宽 度很小的情况下，把原来留做中间带的宽度设计成一个车道，这样可在不增加建设投资 的情况下，在一定程度上提高道路的通行能力。 正是在道路设计的这种变更的情况下，一级公路上原来的双幅桥梁也开始被设计成 为单幅桥梁。这样的变化有着以下几个显著优点： 大连理t 大学硕士学位论文 首先，将双幅桥梁设计成为单幅桥梁，可以产生同一级公路不设中间带同样的优点， 可以减少桥面宽度、桥梁建设用地以减少造价。 其次，将中间带的位置设计成为一个车道时，可在不增加建设成本的情况下提高道 路桥梁的通行能力。 再次，单幅桥梁可以与不设中间带的一级公路更好的衔接，保障通行顺畅。因为一 级公路不设中间带而多设计一个车道时，将比原来的双幅桥梁多一个车道，这样会影响 道路线形的流畅性，并使车辆通过桥梁时需减速变更车道因而降低通行能力。 正是因为一级公路单幅桥梁的这些适应我国当前国情的优势，使得越来越多的设计 研究人员采用这种设计方案。 1 3 单幅桥梁现存的问题 将一级公路的双幅桥梁设计成单幅桥梁的主要设计任务就是将两座独立桥梁连接 为一个统一的整体，共同参与抵抗荷载作用的工作。这就主要包括两个方面的内容： 一、作为整体工作的桥梁的具体工作状态有何特别之处? 二、采用何种方式或构件将原双幅桥梁连接起来? 由于单幅桥梁与双幅桥梁结构上的相似性，使得一些单幅桥梁仍然完全按照双幅桥 梁的情况来进行设计，从而忽略了其结构及所受荷载作用的独特性。单幅桥梁主要的独 特性有以下几个方面： ( 1 ) 三维力学特性 当双幅桥梁设计成单幅桥梁时，桥梁的宽度会大大增加，简支梁桥时桥梁宽度有可 能接近桥梁的长度，甚至有时会超过桥梁的长度，这样桥梁的上部结构主梁的受力特征 有可能不再呈现明显的二维特征，而会表现出更多的三维受力的特点。是否需要对桥梁 横向进行设计计算，进而在桥梁横向配设钢筋或采取其它相关的构造措施，是设计中的 未确定问题之一。 ( 2 ) 汽车制动力作用 双幅桥梁设计成单幅桥梁后，由于在上、下行的车道上汽车荷载具有明确不同的行 进方向，其汽车制动力在桥梁横向有明确的不同位置不同方向的分布( 如图1 2 所示) ， 而这样分布有可能对主梁产生较大的扭矩的作用效果。这一特点是双幅桥梁设计时不予 考虑的，因而需要进一步分析。 级公路睁幅桥梁的仃限元分析研究 0 ：# 二槲# * # 轩 。滢砷 鬈! 拦* j 幽1 2 汽车制动力作川的何置 f i g 1 2 p o s i t i o no f a u t o m o b i l eb r a k ef o r c e ( 3 ) 混凝土收缩徐变的作用 当桥梁是采用钏筋混凝上或预应力混凝上结构时，凶为混凝斗：的收缩徐变作用与构 件的儿何j 弋、j 有很大关系，在桥j i l l 、度明显增大的情况下，主梁受混凝土收缩徐变作用 的影响可能由于桥梁儿何尺度的巨大改变而产生不同于以往较窄桥梁的变化。 将原双幅桥梁连接成一体的方法，可大致分为两种。第一种是将原两座独立的上部 结构直接连接在一起，或采用与原上部结构同样的连接构件将其连为整体。此方法结构 整体性好、形式简单明确。第一二种是在原双幅桥梁的中间再设一个新连接构件，使两座 桥梁连成一体，此方法便于施工。 1 4 本文的工作 本文主要运用有限元的分析计算方法，建直符合实际情况的模型，对一级公路单幅 桥梁的设计二厂作中，f 梁部分进行分析计算。 综合考虑单幅桥梁所受荷载( 作用) 的特，i 、连接构件的确定、新桥建设、旧桥改 造中的u l 题，进行以卜几点：i ：作。 大连理l ：大学硕十学位论文 ( 1 ) 结合一个单幅桥梁新桥建设的实例，通过有限元计算，对单幅桥梁的主梁的作 用效应得到一定认识。 ( 2 ) 对单幅桥梁的主梁的作用效应进行进一步的分析，得到一些普遍性的规律和结 果。 ( 3 ) 结合一个双幅桥梁旧桥改造的实例，确定旧桥改造的方案，并通过有限元计算 确定原双幅桥梁问的连接构件。 ( 4 ) 对连接构件的计算结果进行分析，得到一级公路的双幅桥梁改建成单幅桥梁时 选取连接构件时该注意的问题。 一级公路单幅桥梁的有限元分析研究 2 单幅桥梁的作用效应 由于一级公路单幅桥梁是现实中亟待解决的工程问题，因而，本章藉由一个实际工 程来对单幅桥梁主梁的设计问题进行阐述，通过有限元的计算方法得到这个实际工程的 最终计算结果，以及单幅桥梁主梁的各种作用效应。在下一章对单幅桥梁的这些作用效 应进行进一步的分析研究。 2 1实际工程“于炉桥”的基本资料 本章针对于炉桥的实际情况进行有限元分析计算。于炉桥位于兴唐一级公路( 莲山 至安波段) ，桩号k 3 7 + 5 6 3 ，桥轴线与水流方向夹角9 0 度，桥孔为5 2 0 米，桥梁全 长i 0 4 4 0 米。 设计标准： 设计荷载：公路一i 级 结构设计安全等级：二级 环境类别：i i 类 桥梁宽度：净- - 2 1 5 米+ 2 x 0 7 5 米防撞墙，见图2 1 桥梁结构： 上部构造：2 0 米跨径装配式先张预应力混凝土空心板，先简支后桥面连续。 下部构造：柱式墩、柱式台，钻孔灌注桩( 扩大) 基础。 主要材料： 混凝土：c 4 0 ，预应力混凝土空心板、桥面铺装 预应力钢绞线：采用现行国家标准预应力混凝土用钢绞线( g b t 5 2 2 4 1 9 9 5 ) ， 直径s1 5 2 m m 、其标准强度厶= 1 8 6 0 m p a ，弹性模n _ e p = 1 9 5 x1 0 5m p a ，的钢绞 线。 普通钢筋：主要受力钢筋采用h r b 3 3 5 ，构造及其它钢筋采用r 2 3 5 或h r b 3 3 5 ，其 主要性能符合国家 g b l 4 9 9 - 1 9 8 8 及g b l 3 0 1 3 1 9 9 1 的规定。 设计要点： 混凝土桥面铺装1 0c m ，沥青混凝土桥面铺装9c 聊 预应力空心板按预应力混凝土a 类构件设计 空心板横截面见图2 2 ，图2 3 6 大连理- 1 j 大学硕士学位论文 善暑0 坚坚l 曼一一一一! 曼墼兰里! 堡! ! 。! 堡2 ：巨量 图2 1丁二炉桥上部构造横断面图 f i g 2 1 c r o s ss e c t i o no fs u p e r s t r u c t u r ei ny u l ub r i d g e 图2 2 于炉桥空心板中板横断面图 f i g 2 2 c r o s ss e c t i o no fm i d d l eh o l l o ws l a bi ny u l ub r i d g e 。l 。 , _ 2 3 , 5 + 百1 0 两3 i 1 5 _ , 8 单位：厘米卜j 工坠，_ 一 图2 3 - j - 炉桥空心板边板横断面图 f i g 2 3 c r o s ss e c t i o no fe d g eh o l l o ws l a bi ny u l ub r i d g e 一7 一级公路单幅桥梁的有限元分析研究 由前文介绍可知，于炉桥为预应力混凝土空心板简支结构，上部结构为1 5 片空心 板组成主梁，空心板宽1 5 m 、高0 9 m ，主梁宽2 1 5 m ，相当于将原双幅桥梁的上、 下行各7 块空心板的主梁以同样规格的1 块空心板连接起来。这样的方案在进行主梁的 结构设计及施工安装时都更简便。因为于炉桥的结构形式和构件尺寸在目前的一般中桥 建设中都具有一定的代表性，因而其结果对于当前的一级公路单幅桥梁设计具有相当的 借鉴性。 本章按照设计的步骤，建立单跨2 0 m 的计算模型，运用二维有限元分析理论计算一 级公路单幅桥梁于炉桥的结构重力、汽车荷载、预加力作用。运用三维有限元分析理论 重点分析计算了结构重力( 作为校核) 、汽车制动力、混凝土收缩徐变和温度作用这些 前文提到的有可能产生双幅桥梁所没有的作用效果的作用。再按照公路桥涵设计通用 规范( j t gd 6 0 - - 2 0 0 4 ) 中相关条文进行最不利荷载组合n 1 ，得到最终计算结果。 2 2 二维分析计算及结果 二维的有限元计算方法在桥梁设计中的应用已很成熟，有多种软件可以实现，因此 本节不详细介绍计算过程仅给出计算结果。本节采用集成化桥梁工程c a d 系统1 对 于炉桥的结构重力、汽车荷载进行二维有限元分析计算。 2 2 1 结构重力作用 将上部结构的主梁按中板、边板横截面的不同，将横截面的情况转化为若干参数， 以参数代替横截面的具体信息，将三维空间结构转化为二维平面结构，沿桥梁纵向进行 离散建模，将2 0 m 长的空心板离散为2 5 个截面、2 4 个单元。按照公路桥涵设计通用 规范( j t gd 6 0 - - 2 0 0 4 ) 中提供的方法计算主梁结构重力。计算结果如表2 1 、表2 2 所示。 表2 1 于炉桥中板受结构重力的计算结果 t a b 2 1r e s u l td a t ao fm i d d l e h o l l o ws l a bb yg r a v i t yl o a di ny u l ub r i d g e 主梁截面上缘正应力m p a卜缘正应力m p a剪应力m p a弯矩k n m剪力k n l ( 支座)000 3 3 l 0 2 6 3 8 6 5 2 0 4 3 70 4 1 5 0 3 22 4 8 3 6 2 5 5 5 3 - 0 6 9 5 0 6 4 21 3 57 3 9 3 22 4 2 9 5 3 41 4 7 91 4 7 41 2 7 91 9 2 2 1 12 3 0 1 6 6 5- 3 0 2 42 9 2 91 1 3 74 0 9 5 92 0 4 5 9 2 人连理_ t 大学硕士学位论文 64 4 44 30 9 9 56 0 1 3 9 51 7 9 0 1 8 75 6 6 75 4 8 90 8 5 27 6 7 6 2 61 5 3 4 4 4 8 ( 1 4 跨)一6 7 0 56 4 9 4o 7 19 0 8 2 8 31 2 7 8 7 97 5 5 57 3 1 70 。5 6 8 1 0 2 3 3 6 6 1 0 2 2 9 6 1 08 2 1 67 9 5 70 4 2 61 1 1 2 8 7 57 6 7 2 2 1 1 8 6 8 88 4 1 40 2 8 41 1 7 6 8 l5 1 1 4 8 1 28 9 7 l8 6 8 80 1 4 2 1 2 1 5 1 7 12 5 5 7 4 1 3 ( 跨中) 一9 0 6 58 7 8o1 2 2 7 9 5 80 1 4 8 9 7 18 6 8 8- 0 1 4 21 2 1 5 1 7 l- 2 5 5 7 4 1 5 8 6 8 8 8 4 1 4 - 0 2 8 41 1 7 6 8 l- 5 1 1 4 8 1 68 2 1 67 9 5 7- 0 4 2 61 1 1 2 8 7 5- 7 6 7 2 2 1 77 5 5 57 3 1 7- 0 5 6 81 0 2 3 3 6 61 0 2 2 9 6 1 8 ( 1 4 跨)一6 7 0 56 4 9 4一o 。7 l9 0 8 2 8 3- 1 2 7 8 7 1 9- 5 6 6 75 4 8 90 8 5 27 6 7 6 2 61 5 3 4 4 4 2 04 4 44 3- 0 9 9 56 0 1 3 9 51 7 9 0 1 8 2 1 - 3 0 2 42 9 2 91 1 3 74 0 9 5 92 0 4 5 9 2 2 2- 1 4 7 91 4 7 41 2 7 91 9 2 2 1 1- 2 3 0 1 6 6 2 30 6 9 50 6 4 21 3 57 3 9 3 l- 2 4 2 9 5 3 2 4 0 4 3 70 4 1 50 3 22 4 8 3 62 5 5 5 2 5 ( 支座) 000 3 3 10- 2 6 3 8 6 5 表2 2丁炉桥边板受结构重力的计算结果 t a b 2 2r e s u l td a t ao fe d g eh o l l o ws l a bb yg r a v i t yl o a di ny u l ub r i d g e 主梁截面上缘正应力i d p a下缘正应力m p a 剪应力m p a 弯矩k n m剪力l ( n 1 ( 支座) 0o0 3 402 7 1 3 1 3 2- 0 4 5 50 4 0 10 3 2 92 7 8 5 12 6 2 8 3- 0 7 0 70 6 5 31 3 8 97 6 0 7 32 5 0 0 3 1 4- 1 4 91 4 7 41 3 1 61 9 7 7 9 92 3 6 8 7 1 53 1 1 23 0 1 41 1 74 2 1 5 12 1 0 5 5 2 6- 4 5 6 94 4 2 51 0 2 46 1 8 9 0 31 8 4 2 3 3 7 - 5 8 3 2 5 6 4 80 8 7 77 8 9 9 7 61 5 7 9 1 4 8 ( 1 4 跨) 一6 9 0 16 6 8 30 7 3 19 3 4 7 3 l1 3 1 5 9 5 9- 7 7 7 57 5 30 5 8 51 0 5 3 1 6 61 0 5 2 7 6 1 0 8 4 5 58 1 8 9 0 4 3 91 1 4 5 2 8 37 8 9 5 7 1 l 一8 9 4 18 6 5 9 0 2 9 21 2 1 1 0 85 2 6 3 8 9 一级公路单幅桥梁的有限元分析研究 1 2 9 2 3 28 9 4 20 1 4 61 2 5 0 5 5 92 6 3 1 9 1 3 ( 跨中) 一9 3 2 99 0 3 601 2 6 3 7 1 80 1 4- 9 2 3 28 9 4 2- 0 1 4 61 2 5 0 5 5 9- 2 6 3 1 9 1 58 9 4 l8 6 5 9- 0 2 9 21 2 1 1 0 8- 5 2 6 3 8 1 6 8 4 5 5 8 1 8 90 4 3 9 1 1 4 5 2 8 3- 7 8 9 5 7 1 7 - 7 7 7 5 7 5 30 5 8 51 0 5 3 1 6 61 0 5 2 7 6 1 8 ( 1 4 跨) 一6 9 0 16 6 8 30 7 3 l9 3 4 7 3 l一1 3 1 5 9 5 1 95 8 3 25 6 4 8- 0 8 7 77 8 9 9 7 61 5 7 9 1 4 2 0 4 5 6 9 4 4 2 5一1 0 2 46 1 8 9 0 3 1 8 4 2 3 3 2 l一3 1 1 23 0 1 4一1 1 74 2 1 5 12 1 0 5 5 2 2 21 4 91 4 7 4一1 3 1 61 9 7 7 9 92 3 6 8 7 1 2 3- 0 7 0 70 6 5 3 1 3 8 97 6 0 7 3 2 5 0 0 3 l 2 40 4 5 5o 4 0 l- 0 3 2 92 7 8 5 1- 2 6 2 8 2 5 ( 支座) 000 3 40- 2 7 1 3 1 3 2 2 2 汽车荷载作用 按照公路桥涵设计通用规范( j t gd 6 0 - - 2 0 0 4 ) 相关条文n 1 ，计算汽车荷载。汽 车荷载为为公路i 级，设计车道为四车道。横向分布系数按铰接板梁法计算，中板取 0 3 0 8 5 ，边板取0 3 2 3 4 。按动态规划法加载求解最不利活载内力瞳1 。按规范条文说明n 1 估算简支梁桥基频3 9 3 h z ，得冲击系数为0 2 2 6 1 。计算结果如表2 3 、表2 4 所示。 表2 3 于炉桥中板受汽车荷载作用的计算结果 t a b 2 3r e s u l td a t ao fm i d d l eh o l l o ws l a bb yl a n el o a di ny u l ub r i d g e 主梁截面上缘正应力m p a卜缘正应力m p a剪应力m p a 弯矩k n i l l剪力k n 1 ( 支座)000 0 9 6 3 1 07 8 0 9 2 2- 0 0 8 2 1 7 4 40 0 8 0 0 40 0 9 4 4 4 7 21 5 0 8 87 5 4 4 2 5 0 2 4 30 1 6 4 8 8 2 40 1 1 8 4 5 9 20 4 1 3 2 7 3 22 2 3 2 0 7 5 4 87 3 8 8 4 1 2 3 6 40 4 2 4 2 1 20 4 1 0 6 0 5 20 3 9 5 9 3 1 2 5 7 4 4 3 9 0 7 6 7 1 2 8 6 5 5 8 8 5 0 8 8 5 2 4 2 40 8 5 7 2 2 8 40 3 6 7 1 1 6 8 l1 9 8 9 7 7 8 5 66 6 0 9 1 6 9 6 6 一1 2 6 9 4 3 4 4 1 2 2 9 4 1 4 40 3 3 8 3 0 2 41 7 1 9 6 1 6 7 1 26 0 8 9 6 5 6 6 4 71 5 7 7 0 5 4 81 5 2 7 4 30 3 0 9 4 8 82 1 3 6 3 5 2 9 7 65 5 7 0 1 4 3 6 8 8 ( 1 4 跨) - 1 8 0 8 1 0 3 61 7 5 1 2 7 5 20 2 8 0 6 7 3 62 4 4 9 1 8 9 3 1 65 0 5 0 6 5 7 4 92 0 0 2 8 6 7 61 9 3 9 6 3 60 2 5 1 8 5 9 2 2 7 1 2 8 8 9 l 4 5 3 1 1 4 4 4 4 大连理jr 大学硕士学位论文 1 02 1 3 0 1 3 1 22 0 6 3 1 6 4 40 2 2 3 0 4 4 82 8 8 5 4 6 0 6 7 64 0 1 4 4 5 9 5 6 1 1 2 1 8 0 8 2 3 2 2 1 1 2 2 5 5 6 0 1 9 5 8 3 1 22 9 5 4 1 2 9 6 63 5 2 3 3 0 7 4 4 1 22 1 1 4 3 92 0 9 9 4 4 9 20 1 6 8 3 5 0 82 9 3 6 3 5 2 7 7 63 0 3 2 1 2 8 6 4 1 3 ( 跨中)一2 0 8 6 9 0 9 62 0 2 1 2 7 6 80 1 4 1 6 7 0 82 8 2 6 9 7 2 7 82 5 5 2 3 1 5 5 2 1 4 2 1 1 4 3 92 0 9 9 4 4 9 20 1 7 1 0 1 8 82 9 3 6 3 5 2 7 7 6- 3 0 8 0 7 1 2 9 2 1 52 1 8 0 8 2 3 22 1 1 2 2 5 5 6- 0 1 9 8 4 9 9 22 9 5 4 1 2 9 6 6- 3 5 71 8 3 8 3 6 1 62 1 3 0 1 3 1 22 0 6 3 1 6 4 4- 0 2 2 5 7 1 2 82 8 8 5 4 6 0 6 7 64 0 6 2 9 6 3 8 1 7 2 0 0 2 8 6 7 61 9 3 9 6 3 60 2 5 4 5 2 7 22 7 1 2 8 8 9 1- 4 5 8 2 4 2 3 4 1 8 ( 1 4 跨)一1 8 0 8 1 0 3 6 1 7 5 1 2 7 5 2- 0 2 8 3 3 4 1 62 4 4 9 1 8 9 3 1 65 1 0 1 9 0 9 6 8 1 91 5 7 7 0 5 4 81 5 2 7 4 3- 0 3 1 2 4 2 2 821 3 6 3 5 2 9 7 6- 5 6 21 3 6 9 2 8 2 0- 1 2 6 9 4 3 4 41 2 2 9 4 1 4 4- 0 3 4 1 2 3 7 21 7 1 9 6 1 6 7 1 2- 6 1 4 0 8 2 8 8 8 2 l一0 8 8 5 2 4 2 40 8 5 7 2 2 8 4 0 3 7 0 0 5 1 6 11 9 8 9 7 7 8 5 6 6 6 6 0 2 8 8 4 8 2 20 4 2 4 2 1 20 4 1 0 6 0 5 2- 0 3 9 8 8 6 65 7 4 4 3 9 0 7 67 1 7 9 7 7 4 7 6 2 30 1 6 4 8 8 2 40 1 1 8 4 5 9 2一o 4 1 3 2 7 3 22 2 3 2 0 7 5 4 8- 7 4 3 9 5 0 4 5 6 2 4- 0 0 8 2 1 7 4 40 0 8 0 0 4 - 0 0 9 4 4 4 71 5 0 8 87 5 4 4 2 5 0 2 4 2 5 ( 支座) 00- 0 0 9 6 3 1o- 7 8 0 9 2 表2 4于炉桥边板受汽车荷载作用的计算结果 t a b 2 4r e s u l td a t ao fe d g eh o l l o ws l a bb yl a n el o a di ny u l ub r i d g e 主梁截面上缘止应力l d p a卜缘正应力m p a剪应力m p a 弯矩k n m剪力k n 1 ( 支座) 0o0 1 0 0 9 3 608 1 8 3 8 5 20 0 8 6 1 1 6 80 0 8 3 8 80 0 9 8 9 7 8 41 5 8 0 47 9 0 6 1 9 3 2 8 30 1 7 2 7 9 2 80 1 2 4 1 4 2 4- 0 4 3 3 1 0 0 42 3 3 9 1 6 1 5 6 7 7 4 2 8 7 8 9 2 40 4 4 4 5 6 40 4 3 0 3 0 4 40 4 1 4 9 2 6 46 0 1 9 9 8 3 7 27 4 7 0 6 6 0 3 6 50 9 2 7 7 1 2 80 8 9 8 3 5 4 80 3 8 4 7 2 9 61 2 5 6 5 0 0 0 3 26 9 2 6 2 5 1 2 6 - 1 3 3 0 3 3 6 81 2 8 8 3 9 6 80 3 5 4 5 3 2 81 8 0 2 1 1 7 0 6 46 3 8 1 8 1 4 0 8 71 6 5 2 7 1 5 61 6 0 0 7 l0 3 2 4 3 3 62 2 3 8 8 4 6 6 7 25 8 3 7 3 7 6 9 6 8 ( 1 4 跨)一1 8 9 4 8 4 9 21 8 3 5 2 9 4 40 2 9 4 1 3 9 22 5 6 6 6 9 1 6 5 25 2 9 2 9 6 7 8 9 2 0 9 8 9 5 7 22 0 3 2 6 9 20 2 6 3 9 4 2 42 8 4 3 0 4 2 74 7 4 8 5 3 0 6 8 1 0 2 2 3 2 3 2 6 42 1 6 2 1 4 6 80 2 3 3 7 4 5 6 3 0 2 3 8 9 3 5 7 24 2 0 7 0 5 7 3 2 l l一2 2 8 5 4 5 0 42 2 1 3 5 9 3 20 2 0 5 2 2 6 43 0 9 5 8 5 7 0 23 6 9 2 3 4 1 6 8 1 2 2 2 1 5 8 32 2 0 0 1 7 2 4o 1 7 6 4 2 7 63 0 7 7 2 2 7 2 7 23 1 7 7 5 9 8 0 8 1 3 ( 跨中)- 2 1 8 7 0 3 1 22 1 1 8 2 4 9 60 1 4 8 4 6 7 6 2 9 6 2 5 9 9 6 62 6 7 4 7 6 5 4 4 1 42 2 1 5 8 32 2 0 0 1 7 2 4- 0 1 7 9 2 2 3 63 0 7 7 2 2 7 2 7 2- 3 2 2 8 51 3 2 4 1 5 2 2 8 5 4 5 0 42 2 1 3 5 9 3 20 2 0 8 0 2 2 43 0 9 5 8 5 7 0 23 7 4 3 2 0 0 9 2 一1 1 一级公路单幅桥梁的有限元分析研究 1 62 2 3 2 3 2 6 42 1 6 2 1 4 6 80 2 3 6 5 4 1 63 0 2 3 8 9 3 5 7 24 2 5 7 8 8 8 6 1 7- 2 0 9 8 9 5 7 2 2 0 3 2 6 9 2 - 0 2 6 6 7 3 8 4 2 8 4 3 0 4 2 74 8 0 2 2 6 9 8 1 8 ( 1 4 跨) 一1 8 9 4 8 4 9 21 8 3 5 2 9 4 40 2 9 6 9 3 5 22 5 6 6 6 9 1 6 5 2 - 5 3 4 6 6 7 8 9 6 1 91 6 5 2 7 1 5 61 6 0 0 7 1- 0 3 2 7 4 1 1 62 2 3 8 8 4 6 6 7 2- 5 8 9 1 0 6 0 1 6 2 0一1 3 3 0 3 3 6 81 2 8 8 3 9 6 8- 0 3 5 7 6 0 8 41 8 0 2 1 1 7 0 6 46 4 3 5 4 4 1 3 6 2 l一0 9 2 7 7 1 2 8 0 8 9 8 3 5 4 8- 0 3 8 7 8 0 5 21 2 5 6 5 0 0 0 3 2- 6 9 7 9 8 2 2 5 6 2 2- 0 4 4 4 5 6 40 4 3 0 3 0 4 40 4 1 8 0 0 26 0 1 9 9 8 3 7 2- 7 5 2 4 2 31 7 2 2 30 1 7 2 7 9 2 80 1 2 4 1 4 2 4- 0 4 3 3 1 0 0 42 3 3 9 1 6 1 5 67 7 9 6 4 2 2 3 2 2 4 - 0 0 8 6 1 1 6 80 0 8 3 8 8- 0 0