箱梁內(nèi)力計算及組合

1、內(nèi)力計算及組合一、永久作用效應(yīng)計算1. 梁自重和橫隔梁自重（一期荷載） kN/m kN/m2. 橋面系自重（二期荷載）橋面鋪裝采等厚度的10cm C50混凝土+SBS改性瀝青涂膜防水層+10cm瀝青混凝土，,則全橋?qū)掍佈b每延米重力為: kN/m為計算方便近似按各梁平均分擔(dān)來考慮,則每片梁分?jǐn)偟降拿垦用讟蛎嫦抵亓? kN/m3. 濕接縫自重（二期荷載） kN/m4. 防撞護欄自重（二期荷載） kN/m5. 橫隔梁濕接自重（二期荷載） kN/m由此得邊梁每延米總重力為：kN/m（一期荷載）kN/m（二期荷載）6. 恒載內(nèi)力本橋為先簡支后連續(xù)，施工過程包含結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)化，所以結(jié)構(gòu)的自重內(nèi)力計算過程

2、必須首先將各施工階段內(nèi)力計算出來，然后進行疊加。第一施工階段：結(jié)構(gòu)體系為簡支梁結(jié)構(gòu)，自重作用荷載為； 第二施工階段：由于兩跨間接頭較短，混凝土重量較小，其產(chǎn)生的內(nèi)力較小，且會減少跨中的彎矩，故忽略不計；第三施工階段：結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)體系，忽略臨時支撐移除產(chǎn)生的效應(yīng)，考慮翼緣板及橫隔梁接頭重力和橋梁二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載為橋梁二期荷載，即為。第一施工階段結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)內(nèi)力計算：以邊梁為計算單元，此時結(jié)構(gòu)體系為簡支梁，計算跨徑為m；設(shè)為計算截面距支座的距離，并令，則主梁彎矩和剪力計算公式為： 圖2-1 內(nèi)力計算圖各計算截面如下圖22所示，具體計算結(jié)構(gòu)如表21：圖2-2邊梁計算截面位置表21 第一施工

3、階段自重作用效應(yīng)內(nèi)力截面剪力（kN）彎矩（kNm）支點2540.0左變化點1974481/4截面224.5888跨中0.011903/4截面-224.5888右變化點-197448支點-2540.0第三施工階段自重作用效應(yīng)內(nèi)力計算各計算截面如下圖23所示，具體計算結(jié)構(gòu)如表22： 圖2-3 邊梁計算截面位置表2-2 第三施工階段自重作用效應(yīng)內(nèi)力截面剪力（kN）彎矩（kNm）截面剪力（kN）彎矩（kNm）左邊支點（左）1340左中支點（左）-197-598邊跨左變化點99.2233左中支點（右）169-610邊跨1/451.85438中跨左變化點113-192邊跨跨中403470中跨1/482.7

4、5-16.5邊跨3/4-123129.5中跨跨中0.0174邊跨右變化點-162-239結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)總內(nèi)力：上述2個階段內(nèi)力均為階段內(nèi)力，每個施工階段的累計內(nèi)力需要內(nèi)力疊加得到，如表2-3： 表2-3 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)總內(nèi)力截面剪 力（kN）彎矩（kNm）截面剪力（kN）彎矩（kNm）左邊支點（左）3880左中支點（左）-457-650邊跨左變化點296681左中支點（右）425-675邊跨1/4176.751325中跨左變化點327136邊跨跨中-31.11680中跨1/4207.75835邊跨3/42391028中跨跨中0.01360邊跨右變化點-38126.5二、 可變作用效應(yīng)計算

5、本橋汽車荷載采用公路I級荷載，它由車道荷載組成。橋規(guī)規(guī)定橋梁結(jié)構(gòu)整體計算采用車道荷載。1. 汽車荷載橫向分布系數(shù)計算(1)跨中處荷載橫向分布系數(shù)計算根據(jù)截面幾何尺寸特點,利用橋梁結(jié)構(gòu)電算程序設(shè)計,得出各梁的橫向分配影響線豎標(biāo)值見表2-4：表2-4 各梁的橫向分配影響線豎標(biāo)值表梁號坐標(biāo)1#2#3#4#5#0.0000.5920.3920.233-0.008-0.2083.1000.3920.2920.2330.092-0.0086.2000.1920.1920.2330.1920.1929.300-0.0080.0920.2330.2920.39212.400-0.208-0.0080.2330

6、.3920.592根據(jù)各梁的橫向分布影響線圖，在上加載求得各種作用下的橫向分布系數(shù)如下，見表2-5：表2-5 跨中荷載橫向分布系數(shù)梁號分布系數(shù)1梁2梁3梁4梁5梁汽車荷載橫向分布系數(shù)0.8230.5940.5450.5930.821由上表可知，1梁在荷載作用下的橫向分布系數(shù)最大，為設(shè)計和施工簡便，各梁設(shè)計成同一規(guī)格，并以1梁進行設(shè)計。(2)支座處荷載橫向分布系數(shù)計算根據(jù)截面幾何尺寸特點,利用橋梁博士,采用杠桿法計算。 圖2-4 1梁支點處荷載橫向分布影響線及最不利布載圖荷載橫向分布系數(shù)如表2-6所示 ： 表2-6 荷載橫分布系數(shù)表作用位置跨中至L0/4處支點處汽車荷載0.8230.8502.

7、汽車荷載沖擊系數(shù)計算橋規(guī)規(guī)定汽車荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)。按結(jié)構(gòu)基頻f的不同而不同,對于連續(xù)梁橋：，沖擊系數(shù)（適用于）式中：，基頻，Hz，計算連續(xù)梁沖擊力引起的正負彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)； 計算跨徑，m；E混凝土彈性模量，；梁跨中截面慣性矩，；結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量，當(dāng)換算為重力計算時，其單位應(yīng)為，；結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力，；重力加速度，為。沖擊系數(shù)計算結(jié)果如表2-7：表2-7 沖擊系數(shù)計算結(jié)果表3. 車道折減系數(shù)根據(jù)通規(guī)表-4中的規(guī)定，四車道的折減系數(shù)為。4. 可變作用效應(yīng)計算車道荷載取值：根據(jù)通規(guī)條，公路一級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載的標(biāo)Z準(zhǔn)值為： 計算彎矩時： 計算剪

8、力時：彎矩: （不計沖擊時） （計入沖擊時）可變作用效應(yīng)匯總?cè)绫?-8：表2-8 可變作用效應(yīng)匯總表 截面（）（）（） ( )左邊支點（左）0.00.0-28.3301邊跨左變化點471-51.6-38.5254邊跨1/4883-118-83.2195邊跨跨中1070-243.5-166108邊跨3/4674-363-25643.4邊跨右變化點305-471-29918.7左中支點（左）155-690-3308.97左中支點（右）142-734-43.6321中跨左變化點298-543-45.9285中跨1/4606-436-67.5241中跨跨中904-320-1461445. 溫差應(yīng)力及基

9、礎(chǔ)沉降內(nèi)力計算(1)溫差應(yīng)力計算：根據(jù)通規(guī)規(guī)定，混凝土上部結(jié)構(gòu)和帶混凝土橋面板的鋼結(jié)構(gòu)的豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5，根據(jù)通規(guī)表-3查的混凝土鋪裝豎向溫差計算的溫差基數(shù)以線性插入法確定。鋪裝層表面溫度，距上緣100mm處，距上緣400mm處。溫差應(yīng)力按公預(yù)規(guī)附錄b計算： 計算簡圖如圖2-5：圖2-5 力法計算簡圖式中：截面內(nèi)的單元面積；單元面積內(nèi)溫差梯度平均值，均以正值帶入； 混凝土線性膨脹系數(shù)，取0.00001；混凝土彈性模量，取Mpa；單位面積重心帶重心軸的距。由產(chǎn)生的二次矩可用力法求得。力法方程： 式中： 、溫度變化在贅余力方向引起的變形；單元梁段撓曲變形后的曲率，。解得： 則溫度

10、次內(nèi)力： 計算結(jié)果如表2-9： 表2-9 溫度次內(nèi)力作用效應(yīng)匯表截面剪力（kN）彎矩（kNm）截面剪力（kN）彎矩（kNm）左邊支點（左）20.90.0左中支點（左）20.9399邊跨左變化點20.941.8左中支點（右）0.0405邊跨1/420.993.5中跨左變化點0.0405邊跨跨中20.9198中跨1/40.0405邊跨3/420.9302中跨跨中0.0405邊跨右變化點20.9355(2)基礎(chǔ)沉降計算：取邊支座沉降5mm計算結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)沉降內(nèi)力，同溫度次內(nèi)力類似，采用力法求解。列力法方程： 式子中：、分別為當(dāng)支座沉降單獨作用在基本結(jié)構(gòu)上時，所引起的沿、 方向的轉(zhuǎn)角。計算結(jié)果如表2-1

11、0：表2-10 基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力作用效應(yīng)匯表截面剪力（kN）彎矩（）截面剪力（kN）彎矩（）左支點1.320.0中跨3/4-6.32-66.8邊跨左變化點1.320.66中跨右變化點-6.32-84.4邊跨1/41.321.98右中支點（左）-6.32-97.8邊跨跨中1.3212.3右中支點（右）5.13-96.3邊跨3/41.3219.2邊跨左變化點5.13-87.3邊跨右變化點1.3222.4邊跨1/45.13-73.2左中支點（左）1.3225.2邊跨跨中5.13-48.7左中支點（右）-6.3223.1邊跨3/45.13-24.3中跨左變化點-6.3210.4邊跨右變化點5.13-10

12、.3中跨1/4-6.32-6.7右支點5.130.0中跨跨中-6.32-40.1三、 作用效應(yīng)組合按橋規(guī)公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行效應(yīng)組合，并用不同的計算項目。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的基本組合表達式為： 式中： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋取=1.0； 效應(yīng)組合設(shè)計值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合:作用短期效應(yīng)組合表達式： 式中： 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 不計沖擊的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。作用長期效應(yīng)組合表達式： 式中：各符號意義見上面說明。橋規(guī)還

13、規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)需要彈性階段截面應(yīng)力計算時，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合，即此時效應(yīng)組合表達式為： 式中： 標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合設(shè)計值； ，永久作用效應(yīng)，汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)計算得到的作用效應(yīng)，按橋規(guī)各種組合表達式可求得各效應(yīng)組合設(shè)計值，現(xiàn)將計算匯總于表2-11中。表2-11 箱梁作用效應(yīng)組合計算匯總表荷載類別及截面位置荷載組合承載能力極限狀態(tài)（不利）長期作用組合短期作用組合左支點最大彎矩（）0.00.00.0最小彎矩（）0.00.00.0最大剪力（kN）454174104最小剪力（kN）9.619.619.61邊跨左變化點最大彎矩（）1360827718最小彎矩（）402461476最

14、大剪力（kN）912542462最小剪力（kN）241275284邊跨1/4最大彎矩（）307018701630最小彎矩（）90810301060最大剪力（kN）678386323最小剪力（kN）58.3138159邊跨跨中最大彎矩（）432027102380最小彎矩（）106013401400最大剪力（kN）24010267.5最小剪力（kN）-329-141-93.6邊跨3/4最大彎矩（）307020001790最小彎矩（）117542648最大剪力（kN）-110-166-180最小剪力（kN）-768-426-351邊跨右變化點最大彎矩（）1330926830最小彎矩（）-1060-486-345最大剪力（kN）-294-316-322最小剪力（kN）-1010-590-500左中支點（左）最大彎矩（）2607225.7最小彎矩（）-2470-1490-1280最大剪力（kN）-406-417-419最小剪力（kN）-1180.0-705-606左中支點（右）最大彎矩（）23252.810.2最小彎矩（）-2570-1530-1310最大剪力（kN）1120669572最小剪力（kN）324364377中跨左變化點最大彎矩（）963656585最小彎矩（）-1560-812-638最大剪力（kN）9875