等截面箱式预应力连续梁桥毕业设计

1、苏州科技学院本科生毕业设计(论文)1多跨连续梁桥设计（多跨连续梁桥设计（L=90L=90 米，米，B=20B=20 米，箱梁）米，箱梁）摘摘 要要本设计桥梁为苏州吴中开发区越溪路新建工程中一座跨河桥梁，采（30+30+30）m 等截面预应力钢筋混凝土连续梁桥设计，桥宽 20m，梁高2m。桥面设 22m（人行道）+20.5m（护栏）+15m（双向四车道） 。荷载等级为公路I 级，人群荷载为 3.0。梁断面为单箱双室截面，截2kN/ m面内设 ASTM-920 级的低松弛高强钢绞线，直径为 15.2mm，全桥采用通长钢绞线 162 根，其中 T1、T2 和 T3 各 3 束，每束 18 根钢绞线；

2、在边跨跨中下缘添加局部钢绞线 B1、B1 取 6 束，每束 16 根钢绞线；在中支座处上缘添加局部钢绞线 B2、B2 取 8 束，每束 18 根钢绞线。结构计算分析在平面力系下进行，并采用桥梁博士软件对计算结果进行验算。关键词 预应力钢筋混凝土连续梁桥；等截面；单箱双室；设计苏州科技学院本科生毕业设计(论文)2DesignDesign ofof multi-spanmulti-span continuouscontinuous bridgebridge（L=90mL=90m，B=20mB=20m，Box-typeBox-type bridgebridge）AbstractAbstractThe

3、 design of the bridge is more Wuzhong Zone New River Road, a crossing bridge engineering, mining (30 +30 +30) m other sections of prestressed concrete continuous beam bridge design, bridge width of 20m, beam of high 2m. Bridge design 2 2m (sidewalk) +2 0.5m (barrier) +15 m (two-way four lanes). Load

4、 rating of highway-I level, and the crowd load is 3.0. Beam cross section as a single box double room sectional, sectional features ASTM-920 class high-strength low-relaxation strand, diameter 15.2mm, full-bridge with a long pass strand 162, which T1, T2 and T3 of the 3 beam, Strand of each beam 18;

5、 in the side span across the lower edge of the added local strand B1, B1 to take 6 beam, beam 16 of each strand; in the bearing at the upper edge of the added local strand B2, B2 Take 8 beam, each beam 18 strand. Structure calculation and analysis under the plane force system, and using the bridge o

6、n the calculation results, Dr. checking software.KeywordsKeywords prestressed concrete continuous beam bridge; such section; single-box double room; Design苏州科技学院本科生毕业设计(论文)3目目 录录第 1 章 绪论 .1第 2 章 桥梁方案比选 .42.1 毕业设计任务的内容和要求.42.2 第一方案：简支箱梁桥.52.3 第二方案：连续刚构桥.52.4 第三方案：连续梁桥.62.5 方案比选.7第 3 章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 .

7、83.1 尺寸拟定.83.1.1 截面形式.83.1.2 梁高.93.1.3 细部尺寸.93.2 主梁分段与施工阶段的划分.153.2.1 分段原则.153.2.2 具体分段.153.2.3 主梁施工方法及注意事项.15第 4 章 内力效应计算及荷载组合 .164.1 恒载内力计算.164.1.1 一期恒载内力计算.184.1.2 二期恒载内力计算.194.2 汽车荷载作用效应计算.204.2.1 冲击系数和折减系数.204.2.2 汽车荷载横向分布影响的增大系数计算.224.2.3 汽车及人群活载效应计算.244.3 温差应力及基础沉降内力计算.324.4 基础沉降计算.354.4.1 取左

8、边支座沉降 1cm 计算结构基础沉降内力.354.4.2 取左中支座沉降 1cm 计算结构基础沉降内力.364.5 内力组合.384.5.1 按承载能力极限状态设计.384.5.2 按正常使用极限状态设计.39第 5 章 预应力钢束的估算及布置 .435.1 钢束估算.435.1.1 只在截面下缘布置预应力筋.445.1.2 只在截面上缘布置预应力筋.445.2 钢束布置.455.2.1 钢束布置构造要求.455.2.2 钢束布置原则.465.2.3 主梁净截面及换算截面几何特性.48第 6 章 预应力损失及有效预应力计算 .556.1 基本理论.556.2 预应力损失计算.556.2.1 预

9、应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失1l.55苏州科技学院本科生毕业设计(论文)46.2.2 后张法锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失2l.576.2.3 后张法由混凝土弹性压缩引起的应力损失4l.606.2.4 后张法由钢筋松弛引起的预应力损失终极值5l.626.2.5 后张法由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失6l.646.2.6 截面预应力损失合计和有效预应力.65第 7 章 强度验算 .677.1 基本理论.677.2 计算公式.67第 8 章 抗裂验算 .718.1 规范要求.718.1.1 正截面抗裂验算.718.1.2 斜截面抗裂验算.718.2 正截面抗裂验算.728.3

10、 斜截面抗裂验算.73第 9 章 持久状况构件的应力验算 .789.1 正截面混凝土压应力验算.789.2 预应力筋拉应力验算.799.3 混凝土主压应力验算.80第 10 章 挠度验算 .8410.1 汽车荷载作用下主梁边跨和中跨跨中的最大截面挠度计算.8410.1.2 中跨最大挠度计算.8610.2 温度效应作用下主梁边跨和中跨的最大挠度计算.8610.2.1 边跨最大挠度计算.8610.2.2 中跨最大挠度计算.8610.3 消除结构自重后长期挠度验算.8610.3.1 边跨的长期挠度值验算.8610.3.2 中跨的长期挠度值验算.87第 11 章 支座尺寸设计 .8911.1 聚四氟乙

11、烯板尺寸.8911.2 氯丁橡胶板尺寸.8911.3 下支座板尺寸.9011.4 中间衬板厚度.91115 中间衬板偏转控制.9211.6 梁底与支座垫石的局部承压验算.92第 12 章 盖梁的设计与计算 .9412.1 盖梁自重及内力计算.9412.2 盖梁活载计算.9412.2.1 活载横向分布系数计算.9412.2.2 活载反力最大值计算.9512.2.3 梁的支座反力的计算.9612.3 内力组合.9612.4 双柱反力计算.9712.5 内力计算.9712.6 配筋计算.97苏州科技学院本科生毕业设计(论文)512.6.1 弯矩作用下正截面配筋计算.9712.6.2 剪力作用时配筋计

12、算.9812.7 抗裂验算.98第 13 章 墩柱的设计与计算 .10013.1 荷载计算.10013.1.1 恒载计算.10013.1.2 活载计算.100132 截面配筋计算及应力验算.10313.2.1 作用于墩柱顶的外力.10313.2.2 作用于墩柱底外力.10313.2.3 墩柱的配筋.103第 14 章 钻孔灌注桩计算 .10614.1 荷载计算.10614.2 桩长计算.10714.3 桩的内力及位移计算.11014.3.1 基本假定.11014.3.2 桩的计算宽度.11114.3.3 桩的变形系数.11114.3.4 桩顶刚度系数1、2、3、4值计算.11214.3.5 计

13、算承台底面原点 O 处位移0a、0b、0.11314.3.6 计算作用在每根桩顶上的作用力iP、iQ、iM.11314.3.7 计算最大冲刷线处桩身弯矩0M、水平力0Q及轴力0P.11414.3.8 桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算.11414.4 配筋计算及桩身材料截面强度验算.11414.5 桩各截面的横向土抗力.11514.6 桩顶纵向水平位移验算.11714.7 群桩基础承载力验算.11814.8 群桩基础沉降验算.11914.8.1 地基的分层.11914.8.2 确定nz.12114.8.3 确定s.121结论 .123致 谢 .124参 考 文 献 .125附录 A 译文.126附

14、录 B 外文原文.131苏州科技学院本科生毕业设计(论文)1第第 1 章章 绪论绪论预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展：由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力

15、结构所代替。 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50 年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了 100 米，到 80 年代则达到 440 米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于 400 米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。 我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的 T 构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。 虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到 80 年。但是，在桥

16、梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。连续梁和悬臂梁作比较：在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续苏州科技学院本科生毕业设计(论文)2梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60 年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐

17、跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在40200 米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。 然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而 T 型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。 另外，由于连续梁体系

18、的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：1发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。2在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的

19、单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例苏州科技学院本科生毕业设计(论文)3如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完

20、成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T 型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见：连续刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未来连续体系的发展方向。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将

21、来走向工作岗位打下良好的基础。本次设计为(30+30+30)m 预应力砼连续梁，桥宽为 20m。梁体采用单箱双室箱型截面。顶板厚度不变，底板、腹板厚度线性变化。由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以采用桥梁博士进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。本次设计的预应力混凝土连续梁采用满堂支架法施工。本次设计中得到了李新生老师的悉心指导，在此表示衷心的感谢。由于本人水平有限，且又是第一次从事这方面的设计，难免出现错误，恳请各位老师批评指正。苏州科技学院本科生毕业设计(论文)4第第 2 章章 桥梁方案比选桥梁方案比选2.1 毕业设计任务的内容和要求毕业

22、设计任务的内容和要求设计条件：工程地质： 见工程地质勘测报告、工程地质剖面图、河床断面图气候： 温和湿润，四季分明。 年平均气温 15.7 最热月月平均气温 28.2 最冷月月平均气温 3.1 极端最高气温 38.8 极端最低气温 -9.8 全年平均风速 3.9m/s 30 年一遇最大风速 25.3m/s抗震要求： 地震设防烈度为 6 度。设计依据： 公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2004） 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85） 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 （JTJ022-85） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTGD62-2004） 公路桥涵施工技术设计

23、规范 （JTJ041-89） 公路基本建设工程概预算编制办法 （2007 年版）桥梁概况 常水位为 85 黄海高程 1.4m 左右。为苏州吴中开发区越溪路新建工程中一座跨河桥梁，斜交角 0，桥位中心里程K0+550.00。跨越河流为宽滩河流，主河槽不明显，河宽 85m。地质土层为亚粘土、亚砂土。荷载要求：公路I 级。构造设计 内容包括桥型方案的选择、构造的设计及梁板布置的选择定位、苏州科技学院本科生毕业设计(论文)5施工图设计和绘制。指导老师将视情况对设计条件进行补充。结构计算 内容包括结构布置、结构分析与计算、绘制施工图。结构计算以手算完成主承载结构的设计计算。设计计算必须符合现行规范并以通

24、用的计算方法进行校验。施工图预算 内容包括人工、主要材料、机械台班预算单价计算，分项工程计算及汇总，间接费计算及建安费计算。2.2 第一方案：简支箱梁桥第一方案：简支箱梁桥本方案设计为（30+30+30）m 预应力混凝土等截面简支箱梁桥，桥宽为 20m。主梁采用单箱双室箱型截面。桥墩为实体式桥墩，基础采用钻孔灌注桩。简支箱梁桥具有以下特点：（1） 优良的力学特性，结构简单，受力明确。（2） 具有较大的刚度和强大的抗扭性能。（3） 架设安装方便，节省材料。（4） 跨越能力较大，桥下视觉效果好。图 2-1 方案一立面图2.3 第二方案：连续刚构桥第二方案：连续刚构桥本方案为（30+30+30）m的

25、连续刚构桥，跨越能力大，结构受力性能好，免去了支座，后期维修养护费用少，伸缩缝较少，行车平顺，适苏州科技学院本科生毕业设计(论文)6用于高桥墩的情况，对桥墩的要求较高。梁墩联结处应力复杂。若地基发生过大不均匀沉降，连续梁可通过调整墩顶支座的高程来补救，连续刚构则无法做到。施工技术成熟，无需设支座，避免了连续梁桥施工时存在的临时固结、体系转换等问题。施工稳固性好。但是在施工难度相对连续梁桥较大，要求较高。主桥的布置图如图所示：图2-2 方案二立面图2.4 第三方案：连续梁桥第三方案：连续梁桥 本方案设计为（30+30+30）m 预应力混凝土等截面连续梁桥，桥宽为20m。主梁采用单箱双室箱型截面。

26、主梁采用高强度混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化，采用钻孔灌注桩基础。图 2-3 方案三立面图苏州科技学院本科生毕业设计(论文)72.5 方案比选方案比选桥型方案比选表 表 2-1桥型方案第一方案：简支箱梁桥第二方案：连续刚构桥第三方案：连续梁桥使用性能建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好。 行车平顺，后期维护少行车平顺舒；抗震能力强。建筑高度较高，易开裂，难以维护受力性能受力明确受力性能好，梁墩联结处应力复杂桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；对基础要求较高。经济性等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度，简易经济。相对

27、费用最高，后期维护费少采用等截面梁能较好符合梁的内力分布规律，充分利用截面，合理配置钢筋，经济实用美观性构造简单，线形简洁美观构造简单，线形简洁美观构造简单，线形简洁美观施工方面桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。 桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。 由于连续体系梁桥与简支体系梁桥受力差别很大，故他们的施工方式大不相同。目前所用的施工方式大致可分为逐孔施工法，节段施工法和顶推施工法。由于在高空作业，施工危险度高。适用性适用于对桥下视觉有要求的工程

28、，适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。对通航无过高要求的工程；对抗震有要求的工程；对整体性有要求的工程。综合经济技术、美观舒适、安全耐久等方面考虑，选择（30+30+30）m 的变等截面连续梁桥为设计方案。苏州科技学院本科生毕业设计(论文)8第第 3 章章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定桥跨总体布置及结构尺寸拟定3.1 尺寸拟定尺寸拟定本设计方案采用三跨一联预应力混凝土等截面连续梁结构，全长90m。3.1.1 截面形式截面形式（1）立截面 从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续梁的立面应采取变高度布置为

29、宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，但此次设计跨径较小且为三等跨，为方便施工宜采用等截面形式。结合以上的叙述，所以本设计中采用满堂支架施工方法，等截面的梁。（2）横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外，箱形截

30、面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同时，因其都具有较大的面积，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；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们的重视。总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。拿单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是，由框架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少 70%和

31、苏州科技学院本科生毕业设计(论文)950%。由于双室式腹板总厚度增加，主拉应力和剪应力数值不大，且布束容易，这是单箱双室的优点；但是双室式也存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。本设计是一座公路连续箱形梁，采用的横截面形式为单箱双室。（3）纵断面桥面设双向纵坡，坡度为 3%，桥面采用圆曲线计算竖曲线要素：21220.030.030.06,R=1000mL=R =0.06R=60mL60T=30m2230E=0.4522 1000iiTmR 为凸形。取竖曲线半径曲线长切线长外距3.1.2 梁高梁高根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在 1

32、/151/25 之间，而跨中梁高与主跨之比一般为 1/401/50 之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。连续梁在支点和跨中的梁估算值：等高度梁： H=（）l，常用 H=（）l151301181201变高度（曲线）梁：支点处：H=（）l，跨中161201H=（）l301501变高度（直线）梁：支点处：H=（）l，跨中161201H=（）l221281而此设计采用等高度的直线梁，梁高为 2 米。苏州科技学院本科生毕业设计(论文)103.1.3 细部尺寸细部尺寸（1）顶板与底板 箱形截面的顶板和底板是

33、结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底版还要承受很大的压应力，一般来讲：变截面的底版厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的1/10-1/12，跨中处底板一般为 200-250。底板厚最小应有 120。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。本设计中采用双面配筋，且底板尺寸由支点处按线性向跨中变化。取跨中底板厚 30cm，顶板厚 30cm，支座处底板厚 50cm，顶板 30cm。（2）腹板和其它细部结构1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹

34、板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为： 腹板内无预应力筋时，采用 200mm。 腹板内有预应力筋管道时，采用 250300mm。 腹板内有锚头时，采用 250300mm。大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用 300600mm，甚至可达到 1m 左右。本设计支座处腹板厚取 70cm.，跨中腹板厚取 50cm。2. 梗腋 在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为1：2、1：1、1：3、1：4 等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外，梗腋使力线过渡比较平缓

35、，减弱了应力的集中程度。本设计中，根据箱室的外形设置了宽 300mm，长 600mm 的上部梗腋，而下部采用 300mm300mm 的梗腋。3. 横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸苏州科技学院本科生毕业设计(论文)11变；支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。因此本设计没有加以考虑，而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，在内力计算中也可不作考虑。跨中截面及中支点截面示意图如下所示：（单位为 cm）苏州科技学院本科生毕业设计(论文)12苏

36、州科技学院本科生毕业设计(论文)13苏州科技学院本科生毕业设计(论文)14苏州科技学院本科生毕业设计(论文)153.2 主梁分段与施工阶段的划分主梁分段与施工阶段的划分3.2.1 分段原则分段原则主梁的分段应该考虑有限元在分析杆件时，分段越细，计算结果的内力越接近真实值，并且兼顾施工中的实施，所以本设计分为 180 个单元。3.2.2 具体分段具体分段本桥全长 90 米，全梁共分 180 个梁段，一般梁段长度分成 0.5m。3.2.3 主梁施工方法及注意事项主梁施工方法及注意事项 主梁施工方法 ：主梁采用满堂支架法施工，箱梁均采用满堂支架、泵送现浇砼施工图 3-4 结构简图苏州科技学院本科生毕

37、业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）16第第 4 章章 内力效应计算及荷载组合内力效应计算及荷载组合4.1 恒载内力计算恒载内力计算主梁的内力计算可分为设计和施工内力计算两部分。设计内力是强度验算及配筋设计的依据。施工内力是指施工过程中，各施工阶段的临时施工荷载，如施工机具设备（支架、张拉设备等）、模板、施工人员等引起的内力，主要供施工阶段验算用。由于对施工方面的知识不熟，本设计中对该项设计内容作了简化，主要考虑了一般恒载内力、活载内力。主梁恒载内力，包括自重引起的主梁自重（一期恒载）内力Sg1 和二期恒载（如铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力Sq2。主梁的自重内力计算方法可分为

38、两类：在施工过程中结构不发生体系转换,如在满堂支架现浇等，如果主梁为等截面，可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算；在施工过程中有结构体系转换时，应该分阶段计算内力。为方便计算先讲将主梁分为180 个小段进行内力的分析。每小段的自重如下： 主梁单元自重汇集表 表4-1各分段编号单元自重（kN）各分段编号单元自重（kN）各分段编号单元自重（kN）1220612201212202218622181222183217632171232174216642161242165214652141252146213662131262137212672121272128210682101282109209692

39、0912920910208702081302081120671206131206122057220513220513203732031332031420274202134202152017520113520116199761991361991719877198137198181967819613819619195791951391952019480194140194边跨21192中跨81192边跨141192苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）172219182191142191231898318914318924188841881441882518685186

40、145186261858618514618527184871841471842818288182148182291818918114918130179901791501793117991179151179321819218115218133182931821531823418494184154184351859518515518536186961861561863718897188157188381899818915818939191991911591914019210019216019241194101194161194421951021951621954319610319616319644

41、19810419816419845199105199165199462011062011662014720210720216720248203108203168203492051092051692055020611020617020651208111208171208522091122091722095321011321017321054212114212174212552131152131752135621411621417621457216117216177216582171182171782175921811921817921860220120220180220苏州科技学院本科生毕业设计

42、（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）184.1.1 一期恒载内力计算一期恒载内力计算本桥是采用现浇一次成桥的，施工时结构为二次超静定结构体系，采用力法求解时选取的基本体系如图所示：原结构基本结构图1M图2M图pM图 4-1 力法计算示意图根据力法方程：1111221211222200PPXXXX由图乘法可求得各项系数和自由项：11123221399.53/11212223233111236121121138238212PqkN mlllEIEIllEIEIqllqllqlEIEI由对称性知：1122122112,PP 解得：苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论

43、文）1921121112121035957.7PqlXXXXkNm 将数据与桥梁博士计算结果相比，相差不大，检算满足要求。桥梁博士输出弯矩图剪力图如下：图 4-2 一期恒载弯矩图（kNm）图 4-3 一期恒载剪力图（kN）4.1.2 二期恒载内力计算二期恒载内力计算二期自重作用集度为桥面铺装集度、防撞护栏与人行道板的集度之和。桥面铺装：10cm 沥青混泥土铺装 A=0.115=1.52m单侧防撞护栏：A=0.32782m人行道板：根据通规4.3.5，人行道板按标准值 4.0的均布荷载计算。2/kN m二期自重作用集度：21.5 250.3278 2 254 2.5 273.9/qkN m 苏州

44、科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）20仍采用力法求解，计算公式同一期自重作用效应计算，得126650XXkNm 将数据与桥梁博士计算结果相比，相差不大，检算满足要求。桥梁博士输出弯矩图剪力图如下：图 4-4 二期恒载弯矩图（kNm）图 4-5 二期恒载剪力图（kN） 自重作用效应汇总表 表 4-2 类型一期自重荷载二期自重荷载截面弯矩（kNm）剪力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）边座支点046160882边跨 1/42222717774364328边跨跨中24521-11464918-226边跨 3/43898-40681142-781左中支点（左）-34366

45、-6907-6792-1335左中支点（右）-343665762-67921108中跨 1/4-41202923-556554中跨跨中7338015220注：以上为左边 1/2 桥的截面内力，右半桥与之对应。苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）214.2 汽车荷载作用效应计算汽车荷载作用效应计算4.2.1 冲击系数和折减系数冲击系数和折减系数(1) 汽车冲击系数计算结构基频： 122213.616223.6512ccccEIflmEIflm式中：、基频，Hz，计算连续梁冲击力引起的正弯矩效应和剪力1f2f时采用；计算连续梁冲击力引起的负弯矩效应时，采1f用；2f

46、 计算跨径，m；lE混凝土弹性模量，Pa；梁跨中截面惯性矩，cI4m结构跨中处的单位长度质量，kg/m，当换算为重力计cm算时，其单位应为（） ，=G/g；22/NsmcmG结构跨中处每米结构重力，N/m；g重力加速度，g=9.81m/。2s对于此次设计： 71272213.6163.45 107.9696.6192 3.14 3013.74 26/9.8123.6513.45 107.96911.4972 3.14 3013.74 26/9.81ff冲击系数（适用于 1.5Hz14Hz） ，则：0.1767ln0.0157ff 120.1767ln6.6190.01570.3180.1767

47、ln11.4970.01570.416用于正弯矩效应和剪力效应：1+=1.138用于负弯矩效应：1+=1.416(2) 车道折减系数苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）22按双向行驶确定车道数，去掉对应的路肩宽度后，W 符合双向四车道宽度，车道横向折减系数=0.67。(3) 纵向折减系数计算跨径 30m150m，不考虑纵向折减系数。4.2.2 汽车荷载横向分布影响的增大系数计算汽车荷载横向分布影响的增大系数计算31213niiTiiq FIbG式中：剪力流；iq 扭率。计算截面的抗扭惯矩。TI列代数方程：20dsqGF H=1.7m =0.5m =0.5m12F

48、=6. 751.7=11.4752m6.751.76.751.751.80.30.50.30.5ds 解方程得 q=0.443G所以，的第一项：TI42 0.44311.475220.33TGImG第二项：334112 3.25 0.450.19733TiiIbm 420.53TTTIIIm应用平面杆有限元程序，分别计算边跨和中跨在单位力 P=1 作用下的跨中挠度：边跨61.39 10s中跨61.09 10m计算边跨跨中 87302.65 1044 0.4 3.45 1020.53sTlGI苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）23计算中跨跨中87302.65 1

49、044 0.4 3.45 1020.53mTlGI箱梁外侧腹板的中矩 b=13.5m。根据公式max12pben图 4-6 偏载系数车辆横向布置示意图参照图中荷载布置进行计算，计算结果如表增大系数与横向分布系数表 表 4-3跨中的变形跨别车列数 n（m/kN）rad/(kNm)合力点的偏心距 e(m)增大系数车道折减系数分布系数m苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）2424.553.171.003.17334.160.783.24边跨461.39 1082.65 101.454.750.673.1824.553.491.003.49334.480.783.49中

50、跨461.09 1082.65 101.454.950.673.32偏于安全考虑，边跨和中跨的横向分布系数均取最大值，分别为 3.24和 3.49。4.2.3 汽车及人群活载效应计算汽车及人群活载效应计算（1）计算原理在主梁内力影响线上最不利布载，可求得主梁最大活载内力，计算公式为：(1)pkikiSP yq 式中：主梁最大活载内力（弯矩或剪力） ；pS 汽车荷载冲击系数；(1) 车道折减系数； 汽车荷载横向分布影响的增大系数； 车道荷载中的集中荷载标准值；kP主梁内力影响线的竖标值；iy车道荷载中的均布荷载标准值；kq主梁内力影响线中均布荷载所在范围的面积。i荷载影响线可以采用力法求解，具体

51、计算可以通过 Excel 软件进行。影响线表示，当一个指向不变的单位集中荷载沿结构移动时，某一指定量值的变化规律。对此，可以考虑求解在全桥各截面上分别作用单位集中力，求出在该集中力作用下各个截面的弯矩值，便得到单位集中力作用在不同截面时，某一指定截面的弯矩值。此弯矩值即为该截面的弯矩影响线在这些截面的值。剪力影响线同理。（2）汽车荷载效应内力计算苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）25车道荷载取值，根据通规第 4.3.1 条，公路I 级的均布荷载标准值和集中荷载标准值为：kqkP=10.5kN/mkq计算弯矩时：360 180305180280505kPkN计算

52、剪力效应时：280 1.2336kPkN根据最不利布载原则，在各个截面的内力影响线上按通规第4.3.1 条的布载要求布载，可求得汽车在各个截面上的最大弯矩、最小弯矩、最大剪力、最小剪力，再考虑冲击系数和车道折减系数后，可得到活载内力。1.汽车荷载左边支点剪力效应计算-0.200.20.40.60.811.2051015202530354045505560657075808590图 4-7 左边支点剪力影响线maxmin27.437 10.51 3363.49 1.3182208.12923.063 10.5( 0.082) 3363.49 1.318200.6932QkNQkN 2. 汽车荷载

53、边跨 1/4 弯矩及剪力效应计算苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）26-10123456051015202530354045505560657075808590图 4-8 边跨 1/4 弯矩影响线maxmin150.86 10.5(5.14 280) 3.49 1.31810263.26223.0 10.5( 0.615) 280 3.49 1.4161446.912MkNmMkNm -0.40-0.200.000.200.400.600.80051015202530354045505560657075808590图 4-9 边跨 1/4 剪力影响线max11

54、.6 10.5(0.6854 336) 3.49 1.3181339.3152QkNmin5.59 10.5( 0.3146) 3363.49 1.318621.3362QkN 3. 汽车荷载边跨跨中弯矩及剪力效应计算苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）27-2-101234567051015202530354045505560657075808590图 4-10 边跨跨中弯矩影响线max184.458 10.55.944 2803.49 1.31812110.062MkNmmin45.936 10.5( 1.229 280)3.49 1.4162892.392

55、MkNm -0.80-0.60-0.40-0.200.000.200.400.60051015202530354045505560657075808590图 4-11 边跨跨中剪力影响线max6.45 10.50.3963 3363.49 1.318768.1882QkNmin12.7 10.5( 0.6037) 3363.49 1.3181239.152QkN 4. 汽车荷载边跨 3/4 弯矩及剪力效应计算苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）28-3-2-101234051015202530354045505560657075808590图 4-12 边跨 3

56、/4 弯矩影响线max102.255 10.53.61 2803.49 1.3187118.8512MkNmmin68.909 10.5( 1.845 280)3.49 1.4164340.762MkNm -1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4051015202530354045505560657075808590图 4-13 边跨 3/4 剪力影响线maxmin2.23 10.50.1605 3363.49 1.318302.032223.7 10.5( 0.8395) 3363.49 1.3181869.82QkNQkN 5. 汽车荷载左中支点弯矩几剪力效应计算苏州科技学院本科

57、生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）29-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.5051015202530354045505560657075808590图 4-14 左中支点弯矩影响线maxmin31.720 10.50.8175 2803.49 1.3181818.8982215.475 10.5( 3.185 280)3.49 1.4169997.552MkNmMkNm -1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2051015202530354045505560657075808590图 4-15 左中支点左剪力影响线maxmin1.06 10.

58、50.0273 3363.49 1.31867.726237.7 10.5( 1) 3363.49 1.3182455.542QkNQkN 苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）30-0.200.20.40.60.811.2051015202530354045505560657075808590图 4-16 左中支点右剪力影响线maxmin35.677 10.51 3363.49 1.3182407.10825.18 10.5( 0.133) 3363.49 1.318331.1992QkNQkN 6. 汽车荷载中跨 1/4 弯矩及剪力效应计算-3-2-10123

59、4051015202530354045505560657075808590图 4-17 中跨 1/4 弯矩影响线maxmin80.545 10.53.671 2803.49 1.3186673.143291.9 10.5( 2.185 280)3.49 1.4165407.172MkNmMkNm 苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）31-0.4-0.200.20.40.60.81051015202530354045505560657075808590图 4-18 中跨 1/4 剪力影响线maxmin22.094 10.50.7813 3363.49 1.3181

60、741.07326.81 10.5( 0.2187) 3363.49 1.318502.5232QkNQkN 7. 汽车荷载中跨跨中弯矩及剪力效应计算-2-10123456051015202530354045505560657075808590图 4-19 中跨跨中弯矩影响线maxmin138.314 10.55.187 2803.49 1.31810020.75291.9 10.5( 1.184 280)3.49 1.4164021.992MkNmMkNm 苏州科技学院本科生毕业设计（论文）苏州科技学院本科生毕业设计（论文）32-0.6-0.4-0.200.20.40.60510152025