常德沅水大桥计算书#

1、方案比选设计简况本课题设计的桥系湖南省澧县至常德公路上跨越湘江的常德沅水特大桥5 号桥左幅主桥施工图设计；平曲线：本桥平面首先由直线到桩号 K104+629.378 开始为半径 R=5600M 的右 转圆曲线，纵断面经过两个变坡点，第一个变坡点桩号为K102+675，变坡点高程为37.699，竖曲线半径为 20000M ，本段竖曲线为凹曲线，前坡为-0.329%，后坡为2.0%；第二个变坡点桩号为 K103+687， 变坡 点高 程为 61.938， 竖曲线半径为 20000M，本段竖曲线为凸曲线，前坡为 2%，后坡为 -2.0%。地理位置：沅水特大桥起于白鹤山乡粟里岗村，经柳叶湖内湖，跨马家

2、吉和， 经李家村至芦狄山乡，跨沅水至鼎城区石门桥镇邱家岗村。沅水特大桥 5 号桥地段范 围内 K103+350 104+400 段为桥梁跨沅水，桥梁轴线走向方向与河流流向近于垂 直。主要设计指标设计荷载：公路 I，人群 2.6kN/m2。桥面组成： 1.75M 人行道+0.5M 防撞栏+净 12.5M+0.5M 防撞栏=15.25M，单向横 坡 2% 。设计洪水频率： 1/300.结构重要性系数： 1.1.方案比选主要依据安全、适用、经济和美观的原则，其中以安全和经济为重。桥梁美观主 要依据经济与环境条件。方案一：预应力混凝土刚构连续体系梁桥。/ 921）孔跨布置： 75m+5 130m+75

3、m，总长 800m见下图）。图 1.1 刚构连续梁桥型布置示意图 单位： cm）2）力学特点：梁体连续，刚构部分，墩、梁、基础三者固结成一个整体共同受 力。在恒载作用下，刚构连续梁桥与连续梁桥在跨中弯矩和竖向位移基本一致，但在 采用双肢薄壁墩的连续刚构桥中，墩顶截面的恒载负弯矩要较相同跨径连续梁桥小， 其次，因为墩梁固结共同参与工作，刚构连续梁桥由活载引起的跨中正弯矩较连续梁 要小，因而可以降低跨中区域的梁高，并使恒载内力进一步降低。因此，连续刚构的 主跨径可以比连续梁桥的设计大一些。并且，刚构连续梁桥在纵向地震波的作用下， 各桥墩可以一起参与受力，提高了桥梁的抗震能力。3）结构构造：主梁：采

4、用单箱单室变截面混凝土箱梁，配置横向、纵向和竖向预应力。主梁具 体尺寸见下图。图1.2 主梁截面尺寸图 单位： cm）/ 92桥墩：连续梁段采用圆柱形墩，刚构梁段采用矩形的双肢薄壁墩，具体尺寸见附 图。承台：参见以往建桥经验，本桥采用矩形承台，具体尺寸见附图。桩基础：采用 220cm的圆柱形端承桩 钻孔灌注桩），布置形式见附图。4）施工方案：采用悬臂浇筑施工方法，悬臂施工法是以桥墩为中心向两岸对称 逐节悬臂接长的施工方法，悬臂施工法的施项目序：浇注桥墩在主墩上悬臂浇注混 凝土边跨合龙中跨合龙拆除合龙段挂蓝上二期恒载。方案二：矮塔斜拉桥。1）力学特点：一方面。通过水平方向的分力形成偏心弯矩来帮助

5、梁体受力，起 到预应力筋的作用；另一方面 ,通过竖直方向的分力抵消了梁体的重力，在梁体上形成 了许多弹性支点，减小了梁体的“跨度”。矮塔斜拉桥以梁的受弯、受压和索的受拉 来承受竖向荷载。因桥塔较矮，其刚度相对较大，塔顶水平位移没有斜拉桥大，边跨 可以有较大的无索区段。与斜拉桥相比，因为主粱具有一定的刚度，无论是主孔或边 孔，梁体上的无索区段比较长，除了主孔跨中和边孔端部的无斜索区段之外，部分斜 拉桥还具有较明显的塔旁无斜索区段，斜拉索对称布置在边跨跨中及中跨1/3 左右。2）使用效果：桥面连续，桥梁中间无伸缩缝，行车条件好；桥型线条简洁明 快；但如果桥墩的水平抗推刚度较大，则因主梁的预应力张拉

6、、收缩、徐变、温度等 因素引起的变形受到桥墩的约束后，将会在主梁内产生较大的次应力，并对桥墩也产 生较大的水平推力。3）孔跨布置： 115m+3 190m+115m，总长 800m。主梁：采用单箱单室变截面混凝土箱梁，需配置横向、纵向和竖向预应力。主梁 具体尺寸见附图。索塔：采用宝石型混凝土结构索塔，共四塔，桥面以上高度为30m，桥面以下为35m，采用塔墩固结、塔梁分离、半漂浮体系。塔截面采用空心矩形，采用环向预应力 束来平衡斜拉索力产生的弯矩和轴力。斜拉索：索塔采用双索面扇形布置，每个索面张拉 10 对拉索，索距 12m。所有拉 索一端锚固在主梁梁肋处，另一端锚固在主塔上。/ 92承台：采用

7、钢筋混凝土结构，主墩承台的尺寸见附图。主塔桩基础：采用圆柱形端承桩 钻孔灌注桩），主塔群桩基础的尺寸为 200， 施工方法使用钢围堰法。4）施工方法：主塔采用爬模施工，主梁采用挂蓝悬臂浇注，从塔根部向跨中悬 臂施工，采用前支点挂蓝，挂蓝每一移动一段，张拉锚固一对斜拉索，边跨不能平衡 浇注的梁段采用支架现浇施工。表 1-1 各方案桥型主要优缺点比较表方案序号刚构连续梁桥矮塔斜拉桥适用性1. 桥梁中间桥面连续，取消 伸缩缝，使行车平顺2. 刚构部分墩梁固结，取消 支座3. 桥梁主跨 130M ，高墩，满 足通航净空要求1. 主桥单跨 190M ，满足通航净空的要求2. 桥面连续，取消伸缩缝，使行车

8、平顺安全性1. 主 梁采用 变截面 箱形 断 面，抗扭和抗弯性能都较好2. 施悬臂浇注3. 运营养护成本较低4.中间无伸缩装置，行车较 平顺舒适1.主桥采用变截面箱形截面，因为采用的斜拉 索，通过索的大偏心作用给主梁施加预应力，截 面相对于梁桥小些2. 主桥后期的营运和养护费用较高3. 施工时调索麻烦经济性经济需要配置斜拉索，经济性较差美观性采用变截面箱梁，主梁线性较美观1.采用变截面箱梁，主梁线性较美观2.采用竖琴型斜拉索，美观，且气势宏伟力学性能支点截面形成巨大的负弯 矩，支座上腹板剪力过大，易 形成斜向裂缝因为拉索的存在，部分斜拉桥在连续梁的基础 上使墩顶的负弯矩和主跨的正弯矩得到大大的

9、改 善墩顶负弯矩改善，这正好解决了连续梁桥在支 座处梁高需要大大增加的缺点结论首选弃用/ 92经过适用性、安全性、经济性、美观性四个方面的综合考虑，以及考虑到斜拉桥 后期运营养护等费用大、施工难度大，淘汰方案二。方案一的刚构连续梁桥经济性 好、施工方便，受力简单明确，因此最终确定采用方案一。基本设计资料设计特点及受力特点设计特点本桥上部结构为七跨预应力混凝土刚构连续梁桥，采用分段悬臂浇筑的方法施 工，预应力混凝土刚构连续梁桥采用悬臂施工法，在连续梁段需在施工中进行体系转 换，经过一系列施工阶段逐渐形成最终的刚构连续梁桥。在各个阶段，具有不同的静 定、超静定体系，其中包括安装挂蓝、安装单元、养护

10、、转移锚固，拆除挂蓝、绑扎 钢筋等工况，因此恒载内力计算时必须精确模拟各个施工阶段。桥梁恒载内力由各个 施工阶段的内力叠加而成，显然对用不同的施工方法，桥梁恒载内力有很大区别。而 汽车荷载、人群荷载等作用在成桥以后才发生，与施工方法无关。因为悬臂施工涉及 很多施工工况，且要进行体系转换使预加力和徐变产生的次内力计算变得非常复杂， 故设计时必须借助计算机辅助计算才能完成，本设计中采用桥梁博士进行设计计算。受力特点采用悬臂施工的刚构连续梁桥，悬浇过程中，连续梁段，梁和墩先形成临时固结，在悬浇过程中形成“ T ”构。连续刚构段，梁和双肢薄壁墩固结，也形成“T”构，此时结构是静定的。对于不对称的部分梁

11、段则采用有支架现浇施工，合龙后形成 刚构连续梁桥。因为合拢段较短，其产生的内力一般较小，故采用悬臂施工的刚构连 续梁桥以“ T”构的受力状态为主要部分。对悬臂施工的刚构连续梁桥，合龙后墩顶负 弯矩很大，而中跨跨中恒载正弯矩很小。因此，截面尺寸拟定时，应根据以上弯矩分 布特点，增大主梁墩顶附近的抗弯刚度。桥型布置图跨径布置： 75m+5 130m+75m，桥型里面布置图见下图 :/ 92图 2.1 桥型里面布置图 单位： cm)主梁横断面尺寸图主梁采用单箱单室箱型截面 ,梁高由跨中的 3.5m 变化到支点截面的 9.5m。其他的 具体尺寸见下图 :图 2.2 主梁横断面尺寸图 单位： cm)主要

12、材料混凝土强度等级主梁 ： C55墩身、承台： C40/ 92桩基： C25预应力束型号纵向预应力束 ：ASTM A416-97a 标准的低松弛钢绞线 17 标准型），抗拉强度 标准值 fpk =1860MPa，抗拉强度设计值 fpd=1260MPa，公称直径 15.24mm，公称面积 139mm2，弹性模量 E=1.95 105 MPa。竖向预应力束：低松弛的精轧螺纹钢筋 JL32），抗拉强度标准值 fpk = 930MPa， 抗拉强度设计值 fpd = 770 MPa，公称直径 32mm，公称面积 804mm2，弹性模量 2.0 105 MPa。普通钢筋： R235、HRB335 钢筋。钢

13、材：均采用 A3 钢，技术标准必须符合 GB700-79 的规定，选用的焊接材料应 符合 GB1300-77或 GB981-76 的要求，并与所采用的钢材材质和强度相适应。锚具：采用 OVM 夹片式群锚，并采用与其配套的千斤顶。预应力管道：采用预埋金属波纹管成型。支座：采用 GPZII）系统支座。主要材料性能指标见表 2-3。表 2-1 材料性能表名称项目符号单位数据主梁混凝土立方体强度f cuMPa55弹性模量EcMPa3.55x104轴心抗压标准强度f ckMPa35.5轴心抗拉标准恰偶f tkMPa2.74轴心抗压设计强度f cdMPa24.4轴心抗拉设计强度f tdMPa1.89短期

14、压应力限值0.7f ckMPa22.37状态 拉应力限值1.15f ,tkMPa2.847 / 92主梁混凝土持久压应力限值0.5f ckMPa17.75状态主压应力限值0.6f ckMPa21.3短期效应组合下拉应力限值fp -0.8 pc 0MPa0短期效应组合主拉应力限值0.4f tkMPa1.096长期效应组合拉应力限值lt - pcMPa015.2 钢绞线标准强度f pkMPa1860弹性模量EpMPa1.95x10 5抗拉设计强度f pdMPa1260最大控制应力 con0.75f pkMPa1395持久状态应力0.65f pkMPa1209注：f ck,f tk分别为钢束张拉时混

15、凝土的抗压、抗拉强度标准值，本设计考虑混凝土强度达到设计 强度的 90%时开始张拉预应力钢束，因此 f ck=31.95MPa，f tk =2.47MPa。设计依据公路项目技术标准 JTG B01-2003）；公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004）；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004）；公路桥涵地基与基础设计规范 。截面单元划分及毛截面几何特性计算结构单元划分结构自重效应采用平面杆系有限元程序桥梁博士计算，单元的划分应尽量与箱梁 的施工阶段划分一致，即每一个施工阶段自然的划分为一个单元，另外考虑到支点截 面、跨中截面、以及四分之一截面等截面的效应相对其

16、他截面更大，属于控制截面， 所以在相应的截面处设立单元，同时考虑到挂蓝自重与最大悬浇段的自重相关，以及 单元相对越多计算越精确的原则。全桥一共划分为 302 个单元和 303 个节点。对于墩 顶处，内力复杂，单元长度相对较小设为 21+21.5+21m，其余部分由支点到跨 8 / 92中单元划分为 42m+143m+33.5m，中间合拢段设为 2m 的单元。因为对称性，下 面只给出一部分结构离散图，如下：9 / 92图 2.4 主跨结构离散10 / 92毛截面几何特性计算毛截面几何特性是计算结构内力、配预应力钢筋、普通钢筋及变形计算的前提。 在项目设计中，毛截面的几何特性多采用分块数值求和法进

17、行，其计算式为全截面面 积：全截面重心至梁顶的距离：AAi2 1)Ai yiyuAi i22)全截面对重心轴的惯性矩：I I x I i本设计采用桥梁博士计算毛截面几何特性，在经过网格划分后，可得出各截面毛截面几何特性值；因为结构的对称性，故只计算其中的一部分截面。结果见下表：表 2-2 截面及单元信息计算结果单元 号节点 号截面面积(mm2截面抗弯惯矩(mm4截面中性轴高度(mm单元自重(kN单元类 型718811.478521.63292.162870预砼8911.478521.63292.16829914.445259.74122.861110预砼10014.445259.74122.8

18、69611324.8835334.0414.63933预砼11424.8835334.0414.639711424.8835334.0414.63933预砼11524.8835334.0414.6311012715.706181.65953.121150预砼12815.706181.65953.1212113811.478521.63292.16287预砼13911.478521.63292.1612213911.478521.63292.16287预砼14011.478521.63292.1613214914.445259.74122.861110预砼15014.445259.74122.8

19、614416124.8835334.0414.63622预砼2324.8835334.0414.6314816524.8835334.0414.63622预砼3124.8835334.0414.631493124.8835334.0414.63622预砼16724.8835334.0414.6316017715.706181.65953.121150预砼17815.706181.65953.1217118811.478521.63292.16287预砼18911.478521.63292.1617218911.478521.63292.16287预砼19011.478521.63292.161

20、8219914.445259.74122.861110预砼20014.445259.74122.8619421124.8835334.0414.63622预砼3924.8835334.0414.631953924.8835334.0414.63622预砼21324.8835334.0414.63续上表单元号节点号截面面积 (mm2截面抗弯惯矩 (mm4截面中性轴高度 (mm单元自重 (kN单元类型19821524.8835334.0414.63622预砼4724.8835334.0414.6312 / 921994724.8835334.0414.63622预砼21724.8835334.04

21、14.6320922616.452995.9213.261210预砼22716.452995.9213.2622123811.478521.63292.16287预砼23911.478521.63292.1622223911.478521.63292.16287预砼24011.478521.63292.16主梁作用效应计算结构自重作用效应计算悬臂浇筑施工阶段的模拟定义挂蓝：桥梁博士中首先需要在单元信息输入中输入组成挂蓝的单元的材料、 截面尺寸、长度等信息，然后在施工阶段的全桥挂蓝编组对话框中定义所有的挂蓝 组。安装挂蓝：在施工阶段挂蓝阶段操作对话框中选择安装挂蓝，输入安装挂蓝编 号，以及挂蓝吊

22、点 1 的 X 坐标，桥博中挂蓝节点将和最相近的桥面节点形成主从约 束。在下次安装时，只需输入挂蓝调点 1的 X 坐标的偏移值。安装桥面单元：在桥梁博士中，在安装杆件号一栏输入本施工阶段要安装的单元 号，然后在挂蓝操作对话框中的挂蓝加载一栏输入安装的单元号，此时这些单元通过 挂蓝传递其自重，但自身不参与结构受力。在挂蓝操作的转移锚固后，这些单元开始 作为结构受力，其重力不再通过挂蓝传递，解除了挂蓝的受力。拆除灌篮：这其实是一个挂蓝移动的操作，它与挂蓝安装一起组成了挂蓝移动的 操作。根据上面的模拟方法将施工阶段列为下表：表 3-2 施工阶段描述施工阶段号施工阶段描述时间t)1浇注双肢薄壁墩100

23、2浇注 0、1 号块11213 / 923施工支点横隔板1134张拉 0、1 号块预应力钢筋1145安装挂蓝及 2 号块立模1166浇注 2 号块及养护1267张拉 2 号块预应力钢筋127续上表8移动挂蓝至 3 号块并立模1299浇注 3 号块并养护13910张拉 3 号块预应力钢筋14011-61重复 8-10 步，依次浇注 4-20 号块32762移动挂蓝至 21 号块并立模32963浇注 21 号块并养护33964张拉 21 号块预应力钢筋34065卸载挂蓝34166支架现浇边跨不平衡梁段36167安装边跨合龙吊架并压重36368边跨合龙，卸载压重36569拆除边跨支架并张拉底板预应力

24、钢筋38070张拉边跨顶板预应力钢筋38571安装中跨合龙段吊架并压重39572中跨合龙，卸载压重40073张拉中跨合龙段底板预应力钢筋43074张拉中跨合龙段顶板预应力钢筋46075上二期恒载60076完成收缩、徐变3650内力计算结构自重作用 结构重力包括结构物自身重力及桥面铺装、附属设施等外加重力。它们可按结构 物的实际体积或设计拟定的体积乘以材料的重力密度计算。单元自重采用桥梁博士软件计算而得，其结果参见表 2-1。/ 92横隔梁自重 主梁桥墩 =55.8m22m25kN/ m3=2800kN边跨桥墩 =23.8m21.5m25kN/ m3=900kN跨中=23.8m2 0.5m25k

25、N/ m3 =300kN 二期恒载以均布荷载的形式加上，荷载集度为桥面铺装、人行道、栏杆等的自重 之和。桥面铺装采用 10cm 沥青混凝土铺装，铺装层宽为桥面宽度 15.25m，沥青混凝土 重度为 24kN/m3。一侧护栏按每 M0.5kN/m 计，本桥是桥面分离式断面的左幅断面 ,桥面有 2 排护 栏。人行道板 （局部构件 按标准值 4.0kN/m2 的均布荷载计算。 综上所述，二期恒载为：G=24x15.25x0.1+0.5x2+1.75x4=44.6kN/m 但是考虑到已建桥梁的经验值，以及还有若干其他二期恒载没考虑，比如管线， 灯柱等。所以最终偏于安全考虑，本桥每延 M 主梁承担的二期

26、恒载作用为： 60kN/m。结构自重内力计算 本桥采用悬臂浇筑施工，施工过程为：在主梁上悬臂浇筑混凝土 边跨合龙 中 跨合龙 拆除合龙段挂蓝 上二期恒载，五个阶段，因为在整个悬臂浇筑的过程中， 支点截面都是承受负弯矩的作用，并且，跨中合龙段只有2m，相对于桥梁的跨径很小，对跨中产生正弯矩很小，这样各个施工阶段的内力进行叠加，势必在支点截面产 生巨大的负弯矩，而跨中的正弯矩相对较小。内力计算结果如下表所示。从表中可以看出，采用悬臂施工的刚构连续体系梁 桥，其恒载弯矩，在支点截面的负弯矩绝对值远远大于跨中正弯矩，这与理论是相吻 合的。因为篇幅有限，以下只列出结构一部分的关键节点内力计算结果：表3-

27、2 结构自重效应使用阶段内力/ 92单元号节点号剪力 71884.05E+030续上表单元号节点号剪力 89-5772.31E+048299-1.94E+04-2.40E+051002.18E+04-3.02E+0596113-5.05E+04-1.43E+061145.15E+04-1.50E+06971145.17E+04-1.50E+06115-5.07E+04-1.42E+061101272.45E+04-3.63E+05128-2.20E+04-2.94E+0512113813.63.91E+041393333.89E+04122139-3333.89E+041406803.84E+

28、04132149-2.03E+04-2.51E+051502.27E+04-3.15E+05144161-5.00E+04-1.37E+06235.07E+04-1.42E+06145233.79E+03-1.41E+06163-3.10E+03-1.40E+061481651.06E+03-1.40E+0631-377-1.40E+06149315.05E+04-1.41E+06167-4.98E+04-1.36E+061601772.50E+04-3.84E+05178-2.25E+04-3.13E+051711884473.31E+04189-1003.34E+041721891003.

29、34E+041902473.33E+04182199-1.99E+04-2.43E+052002.23E+04-3.07E+05194211-4.96E+04-1.34E+06395.03E+04-1.39E+06195391.20E+03-1.39E+06213-516-1.39E+06198215-1.53E+03-1.39E+06472.21E+03-1.39E+06199475.04E+04-1.40E+06217-4.97E+04-1.35E+062092262.75E+04-4.58E+05续上表单元号节点号剪力 / 92227-2.49E+04-3.80E+05221238352

30、3.43E+04239-5.473.45E+042222395.473.45E+042403413.43E+04图3.1 结构自重弯矩图 单位： kN m)图 3.2 结构自重剪力图 单位： kN)汽车荷载及人群荷载作用效应计算冲击系数汽车冲击系数按规范要求计算：对于连续梁桥： f1 13.6126 EI c 1.357Hz2 l 2 mxf1 23.652 1 EIc 2.357Hz1 2 l 2mc式中 l 结构的计算跨径 (m：E结构材料的弹性模量 (N/m2：/ 92Ic结构跨中截面的截面惯矩 (m4：mx 结构跨中处单位长度质量 (kg/m，当换算为重力计算时，其单位应为22(Ns

31、/m ：G结构跨中处每延 M 结构重力 (N/m 。冲击系数 0.1767Inf 0.0157(1.5 f 14Hz则正弯矩冲击系数 1 0.0697负弯矩冲击系数 2 0.1672车道荷载和人群荷载据规范车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。本设计荷载等级为公路 1 级，均布荷载标准值 qk =10.5kN/m，因为桥梁特征计算 跨径为 130m，所以 Pk=360kN；计算剪力效应时，上述集中荷载标准值 Pk 应乘以 1.2 的系数。当桥梁计算跨径小于或等于 50m 时，人群荷载标准值为 3.0kN/m2； 当桥梁计算跨径等于或大于 150m 时，人群荷载标准值为 2.5kN/m2；当桥梁计算

32、 跨径在 50m 150m 之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。当跨径不等的连续结 构，以最大计算跨径为准。本桥人群荷载取 2.6kN/m2。横向分布调整系数对于整体式箱梁，其汽车横向分布调整系数就是其所承受的汽车总列数，考虑纵 横向折减、偏载后的修正值。对于本设计一个跨度为 130M 的桥面 3 车道的整体箱梁验 算时，其横向分布系数应为 30.78三车道的横向折减系数) 1.15偏载系数) 1 大跨径的纵向折减系数) =2.691。汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影 响。而人群荷载横向分布系数取 1。/ 92汽车及人群荷载内力计算主梁汽车荷载效应和人群荷载效应的横向分布调整系数

33、确定之后，将汽车荷载效 应和人群荷载效应分别乘以相应的横向分布调整系数后，在主梁内力影响线上最不利 布载，可分别求得主梁最大汽车荷载效应和人群荷载效应。对于汽车荷载，将集中荷载直接布置于内力影响线数值最大的位置，均布荷载布 置在所有正的或负的影响线面积内，其计算公式为：S (1 ) (mqqmq pk yi ) 31)对于人群荷载，则计算公式为：S mrqr 32) 式中： S截面的弯矩或剪力；m汽车荷载的冲击系数；荷载横向折减系数；mq,mr 汽车、人群荷载横向分布系数；qk 汽车车道荷载中，每延 M 均布荷载标准值；pk 车道荷载中的集中荷载标准值；qr 纵向每延 M 人群荷载标准值；yi

34、 沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值；弯矩、剪力影响线的面积。因为篇幅有限，一下只列出结构一部分的关键节点内力计算结果：表3-3 汽车荷载效应内力单元号节点号最大剪力 最小剪力 71882.13E+030-774089-1.65E+031.61E+04800082996482.95E+04-1.65E+03-2.92E+04100-5782.85E+041.75E+03-2.92E+0419 / 92961131379.74E+03-2.83E+03-6.58E+04114-1369.88E+032.84E+03-6.58E+04971143.01E+039.88E+03-222-6.

35、87E+04115-2.98E+039.59E+03222-6.87E+041101272.06E+031.75E+04-433-1.93E+04128-1.96E+031.86E+04477-1.93E+041211381.02E+032.61E+04-1.21E+03-6.47E+03139-9912.59E+041.23E+03-6.47E+031221399912.59E+04-1.23E+03-6.33E+03140-9652.57E+041.26E+03-6.33E+031321494221.54E+04-2.17E+03-1.89E+04150-3871.47E+042.26E+

36、03-1.89E+041441613311.62E+04-3.17E+03-8.31E+0423-3311.65E+043.19E+03-8.31E+04145239.16E+031.61E+04-8.10E+03-8.44E+04163-9.14E+031.55E+048.11E+03-8.44E+041481659.10E+031.38E+04-8.16E+03-7.61E+0431-9.09E+031.42E+048.17E+03-7.61E+04149313.13E+031.53E+04-293-8.12E+04167-3.11E+031.50E+04293-8.12E+0416017

37、72.29E+031.57E+04-405-2.63E+04178-2.19E+031.63E+04440-2.63E+041611782.19E+031.63E+04-443-2.21E+04179-2.09E+031.69E+04482-2.21E+041711881.19E+032.30E+04-1.11E+03-5.83E+03189-1.16E+032.30E+041.14E+03-5.83E+031721891.16E+032.30E+04-1.14E+03-5.69E+03190-1.13E+032.30E+041.17E+03-5.69E+031821995151.72E+04

38、-2.07E+03-1.74E+04200-4751.67E+042.17E+03-1.74E+041942113521.65E+04-3.09E+03-7.69E+0439-3521.68E+043.10E+03-7.69E+04195397.93E+031.46E+04-7.94E+03-7.59E+04213-7.91E+031.43E+047.95E+03-7.59E+041982157.87E+031.45E+04-7.99E+03-7.44E+0447-7.86E+031.50E+048.01E+03-7.44E+04续上表单元号节点号最大剪力 最小剪力 199473.08E+03

39、1.39E+04-278-7.79E+04217-3.06E+031.36E+04278-7.79E+042092262.34E+031.41E+04-350-2.88E+04227-2.24E+031.47E+04382-2.88E+042212381.14E+032.32E+04-1.09E+03-5.52E+03239-1.11E+032.32E+041.11E+03-5.52E+032222391.11E+032.32E+04-1.11E+03-5.43E+03240-1.08E+032.32E+041.14E+03-5.43E+03/ 92图3.3 汽车荷载弯矩包络图 单位： kN

40、m)图3.4 汽车荷载剪力包络图 单位： kN)表3-4 人群荷载效应内力单元号节点号最大剪力 最小剪力 71881500-75.6089-1101.28E+0379.60829938.32.52E+03-138-3.06E+03100-342.44E+03146-3.06E+0396113131.01E+03-260-7.47E+03114-131.02E+03263-7.47E+03续上表单元号节点号最大剪力 最小剪力 971142871.02E+03-21.3-7.86E+03115-28499121.3-7.86E+031101271731.30E+03-32.8-2.07E+0312

41、8-1631.39E+0335.4-2.07E+0312113877.22.23E+03-87.2-735139-75.22.21E+0389.4-73512213975.22.21E+03-89.6-732140-73.42.19E+0391.8-73213214938.71.29E+03-183-2.14E+03150-36.81.27E+03194-2.14E+0314416128.61.59E+03-313-9.24E+0323-28.61.62E+03315-9.24E+03/ 92145239531.65E+03-839-9.65E+03163-9501.65E+03840-9.6

42、5E+031481659441.64E+03-847-9.21E+0331-9421.64E+03850-9.21E+03149313071.74E+03-29.9-9.31E+03167-3041.71E+0330-9.31E+031601771991.42E+03-38.2-3.10E+03178-1881.43E+0340.1-3.10E+0317118892.81.91E+03-84.4-714189-90.61.91E+0386.4-71417218990.61.91E+03-86.6-707190-88.41.91E+0388.6-70718219948.21.50E+03-172

43、-2.07E+03200-461.50E+03183-2.07E+0319421136.31.87E+03-300-8.69E+0339-36.31.91E+03302-8.69E+03195398241.70E+03-827-8.76E+03213-8211.71E+03828-8.76E+031982158151.75E+03-835-8.88E+0347-8131.76E+03838-8.88E+03199472991.52E+03-27.5-8.75E+03217-2961.49E+0327.4-8.75E+032092262021.28E+03-33.8-3.25E+03227-19

44、11.29E+0335.4-3.25E+0322123884.71.95E+03-80.4-676239-82.51.95E+0382.4-67622223982.51.95E+03-82.6-675240-80.31.95E+0384.6-675图3.5 人群荷载弯矩包络图 单位： kNm)/ 92图3.6 人群荷载剪力包络图 单位： kN)支座不均匀沉降计算支座不均匀沉降应根据各墩处地质情况以及基础布置形式和支座反力大小按有关 规范的规定来计算，这里考虑奇数墩组合和偶数墩组合最不利，故计算这两种沉降组 合，令奇数墩整体下沉 2cm为变位 1 工况，偶数段整体下沉 2cm为变位 2 工况。具

45、体各个工况的内力计算结果见下表。因为篇幅有限，以下只列出结构一部分的 关键节点内力计算结果：表3-5 变位1效应内力单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)7188479089-4794.79E+0382994791.89E+04100-4792.03E+04续上表单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)961134793.52E+04114-4793.59E+0497114-5443.59E+041155443.51E+04110127-5441.98E+041285441.82E+04121138-5441.07E+03139544531122139-544531140544-13.113

46、2149-544-1.55E+04150544-1.71E+04144161-544-3.29E+0423544-3.35E+04/ 9214523191-3.30E+04163-191-3.28E+04148165191-3.22E+0431-191-3.20E+0414931508-3.19E+04167-508-3.14E+04160177508-1.82E+04178-508-1.66E+04171188508-604189-508-95.6172189508-95.6190-5084131821995081.49E+04200-5081.64E+041942115083.11E+04

47、39-5083.16E+0419539-81.93.14E+0421381.93.13E+04198215-81.93.11E+044781.93.10E+0419947-5003.13E+042175003.08E+04209226-5001.93E+042275001.78E+04221238-500609239500109续上表单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)222239-500109240500-391图 3.6 基础沉降工况一弯矩图 单位： kNm)/ 92图3.7 基础沉降工况一剪力图 单位： kN)表3-5 变位 2效应内力单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)7188

48、-259089259-2.59E+038299-259-1.02E+04100259-1.10E+0496113-259-1.91E+04114259-1.95E+0497114333-1.95E+04115-333-1.90E+04110127333-9.62E+03128-333-8.62E+031211383331.88E+03139-3332.21E+03续上表单元号节点号剪力 kN)弯矩 ：梁高 H 等于或大 于 400mm 时， A=300mm。混凝土上部结构的竖向日照反温差为正温差乘以 -0.5。图 3.10 竖向温度梯度 T2( C混凝土铺装256.750mm 沥青混凝土铺装2

49、06.7100mm 沥青混凝土铺装145.5温差作用效应计算公式：1. 简支梁温差应力Nt=Ayty cEc 33)M tAyty c Ecey 正温差应力A0Mt0I0y ty cEc 负温差应力， 3 3)、 34)35)内 ty取负值，按 35)式计算/ 92式中 Ay截面内的单位面积；ty 单位面积 A y内温度差梯度平均值，均以正值代入；c 混凝土线膨胀系数，按公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004的规定采用； Ec 混凝土弹性模量； y计算应力点至换算截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，以下取负值； ey 单位面积 Ay 重心至换算截面重心轴的距离，重心轴以上为正值，以下为

50、负值； A0、I 0 换算截面面积和惯性矩。2. 连续梁温差应力尚应计入温度作用次弯矩 M t ，此时公式 3 5)右边第二项内弯矩 应加上温度作用次弯矩。令截面正温差为非线性温度 1 工况，截面负温差为非线性温度 2 工况。 本桥具体计算采用桥梁博士软件，其内力计算结果见下表，因为篇幅有限，一下 只列出结构一部分的关键点内力计算结果：表3-7 非线性温度 1次内力单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)7188355089-3553.55E+0382993551.40E+04100-3551.51E+04961133552.61E+04114-3552.66E+0497114-1132.66

51、E+041151132.65E+04110127-1132.33E+041281132.29E+04121138-1131.94E+041391131.93E+04122139-1131.93E+041401131.92E+04132149-1131.59E+041501131.56E+04144161-1131.23E+04231131.22E+04145231.45E+039.39E+03163-1.45E+031.08E+041481651.45E+031.52E+0431-1.45E+031.67E+04/ 9214931621.35E+04167-621.36E+0416017762

52、1.45E+04178-621.47E+04续上表单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)171188621.63E+04189-621.64E+04172189621.64E+04190-621.65E+04182199621.85E+04200-621.87E+04194211622.12E+0439-622.13E+0419539-7.572.00E+042137.572.00E+04198215-7.571.99E+04477.571.99E+04199475.04E-031.84E+04217-5.04E-031.84E+042092265.04E-031.75E+04227-5.0

53、4E-031.74E+042212385.04E-031.69E+04239-5.04E-031.69E+042222395.04E-031.69E+04240-5.04E-031.69E+04图3.11 非线性温度 1弯矩图 单位： kN m)/ 92图3.12 非线性温度 1剪力图 单位： kN)表 3-8 非线性温度 2次内力单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)7188-178089178-1.78E+038299-178-7.01E+03100178-7.55E+0396113-178-1.30E+04114178-1.33E+049711456.7-1.33E+04115-56.

54、7-1.32E+0411012756.7-1.16E+04128-56.7-1.15E+0412113856.7-9.69E+03139-56.7-9.63E+0312213956.7-9.63E+03140-56.7-9.58E+0313214956.7-7.96E+03150-56.7-7.79E+0314416156.7-6.15E+0323-56.7-6.09E+0314523-726-4.70E+03163726-5.42E+03148165-726-7.60E+0331726-8.33E+0314931-31-6.76E+0316731-6.79E+03160177-31-7.27

55、E+0317831-7.34E+03续上表单元号节点号剪力 kN)弯矩 kN m)171188-31-8.17E+0318931-8.20E+03172189-31-8.20E+0319031-8.23E+03/ 92182199-31-9.23E+0320031-9.35E+03194211-31-1.06E+043931-1.06E+04195393.78-9.99E+03213-3.78-9.98E+031982153.78-9.97E+0347-3.78-9.97E+0319947-2.52E-03-9.19E+032172.52E-03-9.19E+03209226-2.52E-03

56、-8.75E+032272.52E-03-8.71E+03221238-2.52E-03-8.46E+032392.52E-03-8.46E+03222239-2.52E-03-8.46E+032402.52E-03-8.46E+03图3.13 非线性温度 2弯矩图 单位： kN m)图3.14 非线性温度 2剪力图 单位： kN)内力组合公路桥涵结构采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法设计。该设计体系 规定了桥涵结构的两种极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限状态。/ 92根据桥涵在施工和使用过程中面临的不同情况，桥涵结构设计分为持久状态作用持续时间很长的状况）、短暂状况 承受临时性

57、作用的状况）和偶然状况 使用过程中 偶然遇到的状况）。其中持久状况必须进行承载能力和正常使用两种极限状态设计； 短暂状况一般只作承载能力极限状态设计，必要时才作正常使用极限状况设计；偶然 状况要求作承载能力极限状态设计，不考虑正常使用极限状况设计。在进行预应力钢束的估算，在不考虑预应力引起的结构次内力及混凝土收缩徐变 次内力的前提下。按公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004）第 4.1.6 条和第4.1.7 条的规定，根据可能出现的荷载进行第一次内力组合，各内力分项系数按规范规 定取值。承载能力极限状态内力组合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：基本 组合和

58、偶然组合。本桥不考虑碰撞、地震等偶然作用的影响，故只采用基本组合。基本组合是永久 作用的设计值效应与可变作用设计值效应想组合，其效应组合表达式为：mn0Sud0 (Gi SGikQ1SQ1kcQj SQjk ) 36)i 1 j 2mn0Sud0(SGid SQ1dcQj SQjd ) 37)i 1 j 2式中 Sud 承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；0 结构重要性系数，按公路桥涵设计通用规范 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；Gi 第 i 个永久作用效应的分项系数，应

59、按公路桥涵设计通用规范 JTGD60-2004）表 4.1.6 的规定采用；SGik 、SGid 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/ 92 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；SQ1k、 SQ1d 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；SQ1k、SQ1d 在作用效应

60、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 ,其组合系数去 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。因为不考虑偶然作用，故只需进行承载能力状态下的基本组合，桥梁博士中将结