本科橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：Xxx大橋設(shè)計(jì)學(xué) 院：建筑工程學(xué)院年 級(jí)：Xxx級(jí)專 業(yè)：土木工程姓 名：Xxxx學(xué) 號(hào)：Xxxxx指導(dǎo)教師：Xxxx 2013年5月20日II摘要本設(shè)計(jì)為xx大橋，吉林xxx大橋，位于xxxx東路東側(cè)，西起松江東路，東至濱江東路，將與霧凇高架路連接，根據(jù)xxx大橋所處的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境特點(diǎn)，擬采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)形式，擬采用五跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)連續(xù)梁橋作為霧凇大橋的設(shè)計(jì)橋型。主橋跨徑為30m+55m+80m+55m+30m，橋梁總長(zhǎng)度為250m。其中兩個(gè)邊墩正常設(shè)計(jì)，兩個(gè)中墩均要求為雙薄壁柔性墩，四個(gè)墩高分別為24m、17.8m、25m、15m。上

2、部結(jié)構(gòu)中主梁截面形式采用變截面的單箱室箱梁結(jié)構(gòu)。中跨采用懸臂澆筑法平衡對(duì)稱施工，邊跨部分采用滿堂支架施工。擬定主梁縱、橫斷面尺寸；采用橋梁博士結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序計(jì)算施工階段和成橋后的主梁各控制截面的恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力、溫度內(nèi)力及基礎(chǔ)沉降引起的內(nèi)力，分別按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行荷載效應(yīng)組合；估算預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量并確定束數(shù)；布置鋼束位置；對(duì)各控制截面進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力驗(yàn)算，各項(xiàng)驗(yàn)算均滿足公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范要求，最后總結(jié)自己所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行內(nèi)力分析，得出結(jié)論。關(guān)鍵詞預(yù)應(yīng)力；連續(xù)剛構(gòu)橋；箱型梁；雙薄壁墩；箱型截面；極限狀態(tài)AbstractThe design for the W

3、uSong bridge, located in the city of Jilin rime Tung Road East, west of Songjiang Road, East Binjiang road，according to WuSong bridge the natural environment and social environment characteristics, using prestressed concrete continuous rigid-framed - continuous girder bridge for structure form, we c

4、an select the five to be adopted span continuous rigid frame- continuous girder bridge as a WuSongWest design of the bridge . Main bridge span is 30m +55 m +80 m +55 m +30m, the total length of the bridge 250m. Two of the side pier normal design requirements for both the pier are two-walled flexible

5、 piers, four high pier were 24m, 17.8m, 25m, 15m. The upper section forms the main beam structure with variable cross-section of single box room box girder, Cantilever method used in the balance of inter-symmetrical construction, side cross-section with Full Frame Construction.The development of the

6、 main longitudinal beams, cross-sectional size; the use of the structural design of the bridge, Dr. calculated into the construction phase and after the bridge girder cross-section of the control of internal forces of the dead load, live load internal forces, temperature, and the basis for the settl

7、ement of internal forces caused by internal forces, respectively, according to carrying capacity limit state and serviceability limit state load combination effects; to estimate the number of pre-stressed beam of steel and to determine the number of beam; layout steel beam position; cross-section of

8、 the control strength, stress check, the check are to meet the "Highway of reinforced concrete and prestressed Concrete Bridge Design Code "requirements, the final summing up of their knowledge, the internal force analysis concluded .Key wordsprestressing force;continuous rigid frame bridg

9、e;box beam;twin pier;bx section ;limit state目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1 我國公路橋梁的發(fā)展情況11.2 設(shè)計(jì)目的1第二章 橋梁初步設(shè)計(jì)22.1 橋梁跨徑布置和箱梁截面尺寸擬定22.1.1 跨徑比擬定范圍22.1.2 梁高的擬定范圍22.1.3 頂板厚度擬定范圍22.1.4 底板厚度的擬定范圍22.2橋梁初步設(shè)計(jì)32.2.1 設(shè)計(jì)資料32.2.2 主要材料及性能參數(shù)32.2.3 設(shè)計(jì)依據(jù)42.3 橋型的總體布置42.3.1 上部結(jié)構(gòu)42.3.2 下部結(jié)構(gòu)62.3.3 橋面鋪裝62.3.4 施工方案6第三章 用橋梁博士軟件進(jìn)行橋梁

10、設(shè)計(jì)73.1 橋梁博士簡(jiǎn)介73.2用橋梁博士軟件建立模型83.2.1節(jié)點(diǎn)編號(hào)和劃分單元83.2.2 輸入單元信息83.2.3 模型建立103.3計(jì)算截面幾何特性11第四章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算134.1 橋梁計(jì)算模型的建立134.2橋梁計(jì)算軟件的介紹144.3 結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力計(jì)算144.4 活荷載內(nèi)力計(jì)算154.4.1 活荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算174.4.2 沖擊系數(shù)的計(jì)算184.5 溫度引起的內(nèi)力計(jì)算184.5.1 日照溫差內(nèi)力計(jì)算184.5.2 季節(jié)溫差內(nèi)力計(jì)算204.5.3基礎(chǔ)沉降內(nèi)力的計(jì)算224.6 結(jié)構(gòu)內(nèi)力組合234.6.1 承載能力極限狀態(tài)234.6.2 正常使用極限狀態(tài)25第五章 主梁預(yù)應(yīng)力

11、筋的估算與配置295.1 縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積的估算295.2 縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的編號(hào)及布置305.3 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的布置31第六章 內(nèi)力驗(yàn)算336.1正常使用極限狀態(tài)計(jì)算336.1.1短期效應(yīng)組合彎矩值336.1.2 斜截面的抗裂性驗(yàn)算346.2 承載能力極限狀況驗(yàn)算356.2.1 正截面抗彎承載力計(jì)算356.2.2 斜截面的抗裂性驗(yàn)算36結(jié)論38參考文獻(xiàn)39附錄1 中文翻譯40附錄2 英文原文45附錄3 圖紙53致謝54霧凇大橋設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1 我國公路橋梁的發(fā)展情況因?yàn)槲覈肥聵I(yè)快速發(fā)展，公路橋梁建設(shè)也隨之突飛猛進(jìn)，主要是大跨徑橋梁特別是大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋梁在

12、全國各地得到廣泛應(yīng)用，并取得了很好的效果。連續(xù)梁橋-剛構(gòu)已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展在第二次世界大戰(zhàn)以前尚處在萌芽階段，但正在逐步向成熟階段過渡。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一旦躍上橋梁的歷史舞臺(tái)，就顯示出它的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)能力，從50年代創(chuàng)建了突破100m的跨徑記錄，經(jīng)過三十余年的迅猛發(fā)展，至今已創(chuàng)建了440m的跨徑記錄。目前，在規(guī)劃中的設(shè)計(jì)方案有突破500m跨徑記錄的趨勢(shì)。橋梁技術(shù)的告訴發(fā)展，不單是取決于材料與預(yù)應(yīng)力技術(shù)的先進(jìn)水平，設(shè)計(jì)理論的日益完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，更取決于現(xiàn)代化施工技術(shù)水平的提高，橋梁造價(jià)的降低。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁所以在30年來具有的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)能力，主要的因素

13、有：(1)預(yù)應(yīng)力混凝土充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的特性，具有可靠地強(qiáng)度、剛度和抗裂性能。（2）現(xiàn)代化的應(yīng)用已經(jīng)使他的施工周期大大縮短，顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。（3）它的適用范圍大，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。我國預(yù)應(yīng)力混凝土桁架橋的發(fā)展亦趨于世界先進(jìn)水平。但我們必須在大跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)理論，施工技術(shù)和施工機(jī)械、建橋高強(qiáng)材料和大型錨具與張拉體系等方面做艱巨任務(wù)。1.2 設(shè)計(jì)目的通過本次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步使我是對(duì)大學(xué)四年以來所學(xué)的知識(shí)得到了鞏固，能夠在未來工作當(dāng)中打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也是一種擴(kuò)展，進(jìn)一步地了解所學(xué)知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用過程發(fā)揮重要的作用，以及熟悉橋博軟件的使用和計(jì)CAD軟件的操作。同時(shí)使我們能夠更加深刻的的認(rèn)識(shí)到

14、橋梁世界的多姿多彩，培養(yǎng)了對(duì)橋梁的熱愛，為未來的發(fā)展立下一個(gè)小小的里程碑。第二章 橋梁初步設(shè)計(jì)2.1 橋梁跨徑布置和箱梁截面尺寸擬定2.1.1 跨徑比擬定范圍大部分情況下，為了使支點(diǎn)負(fù)彎矩和邊跨正彎矩大致相互抵消的原則，采用變截面連續(xù)梁無疑是非常好的選擇，這樣做使鋼筋束的布束更趨合理，外觀更漂亮，減輕了自重，節(jié)省了材料。L1/L2=0.5390.692是常見的邊、主跨的跨徑比范圍，當(dāng)L1/L20.419時(shí)，邊跨則需壓重，應(yīng)屬于非常規(guī)的特殊處理；大都L1/L2=0.540.58則較合理，這將有可能在邊跨懸臂端用導(dǎo)梁支承于端墩上合攏邊跨，取消落地支架。經(jīng)檢驗(yàn)，30m+55m+80m+55m+30m

15、，主跨55m+80m+55m合理2.1.2 梁高的擬定范圍根據(jù)規(guī)范得知大部分主跨箱梁跨中截面的高跨比h0(1/46.21/86)L2,通常為（1/541/60）L2，在箱梁根部的高跨比h1（1/151/20.6）L2,大部分為（1/18）L2左右。多數(shù)情況下，我們可采用二次拋物線的梁底變高曲線，計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)候較方便。但這樣往往會(huì)在1/8·L2和1/4·L2處的橋梁底板的混凝土應(yīng)力過渡緊張，而且也會(huì)引起該處的左右截面附近的主拉應(yīng)力緊張，所以，我們可將二次拋物線變更為1.51.8次方的拋物線更合理。2.1.3 頂板厚度擬定范圍一般通常采用28cm，但是隨著施工技術(shù)和材料的不斷改

16、善近年來已趨向于減小為25cm，同時(shí)這與箱寬和施工技術(shù)相關(guān)，以及行車的要求有關(guān)聯(lián)。2.1.4 底板厚度的擬定范圍縱向負(fù)彎矩區(qū)受壓底板的厚度對(duì)改善全橋受力狀態(tài)、減小徐變下?lián)鲜种匾蚨罂缍冗B續(xù)體系梁橋中，應(yīng)確保承受負(fù)彎矩的支點(diǎn)區(qū)域的箱梁底板有足夠的厚度，一般底板厚度與主跨之比宜為1/1401/170?？缰袇^(qū)域底板厚度則可按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，一般為0.220.28。2.1.5 腹板厚度的擬定范圍一般地，等高度箱梁可采用直腹板或是斜腹板，變高度箱梁宜采用直腹板。單箱單室截面b：a：b之比為1：（2.53.0）：1時(shí)橫向受力狀態(tài)較好。大多為4050cm，但應(yīng)特別注意主拉應(yīng)力的控制，近年來在腹板上出現(xiàn)較

17、多斜裂縫的病害甚多，應(yīng)予謹(jǐn)慎。這樣采用變截面厚度的底板不僅可以減輕自重增大跨度而且可以節(jié)約材料，降低工程造價(jià)，同時(shí)如增加箱梁的挖空率，亦可減輕截面的結(jié)構(gòu)自重，如果選用用高標(biāo)號(hào)混凝土，使用大噸位的預(yù)應(yīng)力鋼束，這些都是提高設(shè)計(jì)水平，獲得良好經(jīng)濟(jì)效益降低造價(jià)的舉措，但必須注意的是合理地掌握好“度”，這樣才可以既確保結(jié)構(gòu)的安全度又不影響橋梁時(shí)用的耐久性。2.2橋梁初步設(shè)計(jì)2.2.1 設(shè)計(jì)資料1.結(jié)構(gòu)形式：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)-連續(xù)梁橋，分跨為30m+55m+80m+55+30m，總長(zhǎng)度為250m。四個(gè)中墩均為雙薄壁柔性墩，墩高分別為24m、17.8m、25m、15m。2.設(shè)計(jì)荷載：公路-級(jí)。3.橋面寬

18、度：橋面寬度：車行道寬度為11m，每邊各設(shè)0.5m防撞護(hù)欄，全橋總寬為12m。4.橋面縱坡：1%。5.通航標(biāo)準(zhǔn)：無通航要求。2.2.2 主要材料及性能參數(shù)2.2.2.1 混凝土全橋上部結(jié)構(gòu)采用60#混凝土，下部橋墩墩身采用40#混凝土。橋面鋪裝采用8cm防水混凝土加8cm瀝青混凝土兩層，其容重分別為：防水混凝土23kN/m3，瀝青混凝土21kN/m3。2.2.2.2 鋼材1預(yù)應(yīng)力筋：縱向預(yù)應(yīng)力束采用F j15.24高強(qiáng)鋼絞線，Ryb=1860MPa，E=1.95´105MPa，計(jì)算面積為140mm2，破斷力為260.7kN；橫向預(yù)應(yīng)力采用扁錨3F j15.24高強(qiáng)鋼絞線，強(qiáng)度指標(biāo)同縱

19、向束；豎向預(yù)應(yīng)力采用冷拉III級(jí)（25錳硅）F28l粗鋼筋，Ryb=530MPa；2普通鋼筋：應(yīng)分別符合GB13013-91和GB149998的規(guī)定。直徑>12mm者采用HRB335級(jí)鋼筋，直徑<12mm者采用HRB335級(jí)鋼筋。3錨具：采用OVM型錨固體系，內(nèi)縮量為DL=6mm。管道采用F80mm的波紋管，管壁摩阻系數(shù)m=0.25，管道偏差系數(shù)k=0.0008。4支座：盆式橡膠支座，支座摩擦系數(shù)為m = 0.05。2.2.3 設(shè)計(jì)依據(jù)1.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)2.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004) （以下簡(jiǎn)稱通規(guī)）3.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝

20、土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)（以下簡(jiǎn)稱橋規(guī)）2.3 橋型的總體布置2.3.1 上部結(jié)構(gòu)1.孔徑布置此橋是一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)-連續(xù)梁橋，跨徑組合為30m+55m+80m+55m+30m，邊中跨比值為15/26，橋下無通航，橋總長(zhǎng)250m。2.順橋尺寸跨中梁高為2m，支點(diǎn)梁高5.0m，為主跨的1/18.6，如圖2-1所示。 圖2-1 橋梁布置簡(jiǎn)圖 （單位；cm）3.橫截面方向的尺寸截面縱向?yàn)樽兘孛?，橋面?2m,采用單箱單室。頂板厚400mm，取全橋一致，支點(diǎn)處底板厚5400mm，跨中厚為400mm，以方便布置預(yù)應(yīng)力鋼筋?？v向上，梁底按二次拋物線變化，截面細(xì)部尺寸見如圖2-2和

21、圖2-3所示。 圖2-2 支點(diǎn)處截面 （單位；cm）圖2-3 主跨跨中截面 （單位；cm）2.3.2 下部結(jié)構(gòu)豎直雙肢薄壁墩可以增加橋墩在豎向荷載作用時(shí)的剛度，同時(shí)其水平抗推能力小，在橋梁縱向允許的變位大，這不僅可以減小主梁附加內(nèi)力，而且由于主梁的負(fù)彎矩峰值出現(xiàn)在兩肢墩的墩頂，且較單薄壁小一些。本設(shè)計(jì)四個(gè)中墩均采用雙薄壁柔性墩，墩高分別為24m、17.8m、25m、15m。2.3.3 橋面鋪裝橋面鋪裝采用8cm防水混凝土加8cm瀝青混凝土兩層，其容重分別為：防水混凝土23kN/m3，瀝青混凝土21kN/m3。2.3.4 施工方案連續(xù)梁-連續(xù)鋼構(gòu)橋最成熟的施工方法是掛藍(lán)懸臂澆注的施工方法，為保證

22、施工過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠，在連續(xù)剛構(gòu)橋部分采用0號(hào)塊梁段與橋墩臨時(shí)固結(jié)。中跨采用懸臂澆筑法平衡對(duì)稱施工，邊跨采用滿堂支架施工。零號(hào)塊采用支架現(xiàn)澆施工。其具體措施是將0號(hào)塊梁段臨時(shí)支撐在扇形或門式托架的二側(cè)。第一步：首先從A、B墩頂開始對(duì)稱懸臂施工1。第二步：兩邊跨合攏2，釋放墩臨時(shí)固結(jié)措施，形成單懸臂梁。第三步：合攏中跨3。圖2-3 懸臂施工示意圖第三章 用橋梁博士軟件進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)3.1 橋梁博士簡(jiǎn)介Dr.Bridge系統(tǒng)是一個(gè)集可視化數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理、結(jié)構(gòu)分析、打印與幫助為一體的綜合性橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工計(jì)算系統(tǒng)。在使用該系統(tǒng)時(shí)，橋梁設(shè)計(jì)與施工，密切結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，一切按照規(guī)范設(shè)定。利用

23、了電腦編程可操作系統(tǒng)與規(guī)范相結(jié)合，完全符合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)施工安全經(jīng)濟(jì)效益操作的。對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算充分考慮了各種結(jié)構(gòu)的復(fù)雜組成與施工情況。計(jì)算更準(zhǔn)確，同時(shí)在數(shù)據(jù)輸入的容錯(cuò)性方面做了大量的工作，提高了用戶的工作效率。系統(tǒng)基本功能：（1） 直線橋梁：能夠計(jì)算鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、組合梁以及鋼結(jié)構(gòu)的各種結(jié)構(gòu)體系的恒載與活載的各種線性與非線性結(jié)構(gòu)相應(yīng)。（2） 斜、彎和異形橋梁：采用平面梁格系分析各種平面斜、彎和異形結(jié)構(gòu)橋梁的恒載與活載的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。系統(tǒng)考慮了任意方向的結(jié)構(gòu)邊界條件，自動(dòng)進(jìn)行影響面加載，并考慮了多車道線的活載布置情況，用于計(jì)算立交橋梁岔道口等處復(fù)雜的活載效應(yīng)，最終可根據(jù)用戶的要求，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋或

24、各種驗(yàn)算。（3） 基礎(chǔ)計(jì)算：在整體基礎(chǔ)方面，進(jìn)行整體基礎(chǔ)的基底應(yīng)力驗(yàn)算，基礎(chǔ)沉降及基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算。在單樁承載力，計(jì)算地面以下各深度處單樁容許承載力。對(duì)剛性基礎(chǔ)，計(jì)算剛性基礎(chǔ)的變位及基礎(chǔ)底面金額側(cè)面土應(yīng)力。（4） 截面計(jì)算：截面特征計(jì)算中，可以計(jì)算任意截面的幾何特征，并能同時(shí)考慮普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、以及不同材料對(duì)幾何特征的影響。荷載組合方面，對(duì)本系統(tǒng)定義的各種荷載效應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)荷載組合I-III和正常使用極限狀態(tài)荷載組合I-VI共種組合計(jì)算。截面配筋計(jì)算，可以為用戶提供的混凝土截面描述和荷載描述進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)荷載組合I-III和正常使用極限狀態(tài)荷載組合I-III的荷載組合計(jì)算，

25、并進(jìn)行6種組合狀態(tài)的普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋計(jì)算。應(yīng)力驗(yàn)算，可以根據(jù)用戶提供的任意截面和截面荷載描述進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)荷載組合I-III和正常使用極限狀態(tài)組合I-VI共9種組合的計(jì)算，并進(jìn)行9種組合的應(yīng)力驗(yàn)算及承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算（5） 橫向分布系數(shù)計(jì)算：能運(yùn)用杠桿法、剛性橫梁法或剛接板法計(jì)算主梁在各種活載作用下的橫向分布系數(shù)。（6） 輸入：采用標(biāo)準(zhǔn)界面人機(jī)互交進(jìn)行，并配有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)編輯和自動(dòng)生成工具，使原始數(shù)據(jù)的輸入更加明了和方便。 輸入數(shù)據(jù)的過程中科同以圖形或文本查看輸入數(shù)據(jù)的信息。新加了單元、界面、鋼束與CAD的互導(dǎo)模塊，使得輸入更加方便。新增的引用參考線，大大簡(jiǎn)化了曲線鋼束的輸入。

26、系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)采用三級(jí)檢錯(cuò)以幫助用戶確保原始數(shù)據(jù)的可靠性。（7） 輸出：系統(tǒng)對(duì)計(jì)算結(jié)果輸出采用詳盡的思想，通過分類整理，可以按照用戶的要求的一次或多次輸出，用戶打分析中間數(shù)據(jù)結(jié)果或整理最終數(shù)據(jù)文檔。輸出的方式有圖形、表格及可編輯的文本。配有專門的圖形結(jié)果后處理系統(tǒng)，便于用戶打印出圖紙規(guī)格化的計(jì)算結(jié)果圖形。新增的報(bào)表輸出，用戶可自定義輸出報(bào)告格式模板，各種計(jì)算數(shù)據(jù)、效應(yīng)圖形按用戶設(shè)定自動(dòng)輸出。（8） 打印與幫助系統(tǒng)：系統(tǒng)輸出的各種結(jié)果，都可以隨時(shí)在各種Windows支撐的外圍設(shè)備上打印輸出，并提供打印預(yù)覽功能，使用戶在正式打印之前能夠預(yù)覽打印效果。Dr。Bridge系統(tǒng)提供了幾百個(gè)條件的幫助，共

27、計(jì)十萬余字，對(duì)橋梁博士系統(tǒng)的各種功能都有相應(yīng)的幫助系統(tǒng)。另外，橋粱博士具有打印與幫助系統(tǒng)，材料庫自定義，截面自定義，報(bào)告輸出與AutoCAD交互，調(diào)束工具，調(diào)索工具。3.2用橋梁博士軟件建立模型3.2.1節(jié)點(diǎn)編號(hào)和劃分單元本橋30m+550m+80m+55m+30m的長(zhǎng)度，使用橋梁博士設(shè)計(jì)時(shí)，首先在直線編輯器欄菜單下劃分出5m的現(xiàn)澆段，1.5m的合攏段，墩部位置均有一段直線段，預(yù)留出零號(hào)塊的6.4m，對(duì)于桿系結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)和單元的劃分，邊跨、中垮合攏段，邊跨直線段的長(zhǎng)度為50m，跨中合攏段有10m的直線段，本橋上部結(jié)構(gòu)共劃分為68個(gè)單元模塊，下部結(jié)構(gòu)劃分為18個(gè)單元模塊。3.2.2 輸入單元信

28、息在輸入單元信息中數(shù)據(jù)輸入窗口中快速編輯器選擇“直線”。編輯內(nèi)容一欄里全部選定。先對(duì)連續(xù)梁和邊跨進(jìn)行模型建立，在建立時(shí)注意留出邊跨合攏部分輸入相關(guān)信息，顯示如圖3-1，3-2，3-3所示。圖3-1 直線單元組編輯圖3-2 跨中截面幾何描述圖3-3 支點(diǎn)處截面幾何描述然后做變截面部分13-19單元模塊和25-32單元模塊部分。需要注意的是，在建立支點(diǎn)上面的時(shí)候，留出6.8m的非變截面梁，這樣，邊跨的模型已經(jīng)建成?？梢允褂谩皩?duì)稱”來進(jìn)行快速編輯。顯示如圖3-4所示。圖3-4 單元組對(duì)稱操作即可生成上部結(jié)構(gòu)全部單元模塊。3.2.3 模型建立建立的模型如圖3-5所示。圖3-5 全橋單元立體模型全橋的單

29、元的外形如圖3-6所示。圖3-6 全橋單元外形3.3計(jì)算截面幾何特性在設(shè)計(jì)時(shí)，所有計(jì)算主梁自重和估算鋼筋數(shù)量均采用毛截面幾何性質(zhì)。我們通過橋梁博士來計(jì)算并且驗(yàn)算截面的幾何性質(zhì)。因?yàn)槿珮蚩鐝綖?0m+55m+80m+55m+30m為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。我們通過取其一半來計(jì)算，可以節(jié)省時(shí)間提高效率。故此以左半跨125m為例，列出各截面幾何性質(zhì)如表3-1所示。表3-1 截面幾何特性表截面編號(hào)截面位置距橋臺(tái)距離（m）面積（m2）慣性距（m4）形心距下緣距離（cm）1邊跨06.913.25107256.913.251073106.913.251074156.913.251075206.913.251076256.

30、913.251077306.913.251078356.913.251079406.913.251071043.56.913.2510711456.913.251071246.56.913.2510713507.423.9911014557.524.6411715607.665.6126 續(xù)上表3-1-116658.297.2913417708.539.2514718758.8111.916319809.7516.21752081.810.22119521 中墩82.513.2572762283.213.257276238513.2572762486.813.2572762587.513.25

31、72762688.213.25727627中跨 9012.647.9259289511.836.72352910010.627.22173010510.221195311109.7516.2175321158.8111.9163331208.539.2514734123.58.297.29134第四章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算4.1 橋梁計(jì)算模型的建立本橋共劃分成89個(gè)節(jié)點(diǎn)，86個(gè)單元。有限元計(jì)算圖式劃分單元時(shí)，是按照懸臂施工的順序和驗(yàn)算截面的要求劃分的，同時(shí)在截面構(gòu)造尺寸變化點(diǎn)處也應(yīng)布置節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置取在截面形心處。總體坐標(biāo)原點(diǎn)取在橋臺(tái)支座中心處，單元信息見表4-1所示。有限元計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖4-2所示。表

32、4-1 單元信息單元左節(jié)點(diǎn)右節(jié)點(diǎn)單元左節(jié)點(diǎn)右節(jié)點(diǎn)單元左節(jié)點(diǎn)右節(jié)點(diǎn)1123030315959602233131326060613343232336161624453333346262635563434356363646673535366464657783636376565668893737386666679910383839676768101011393940686869111112404041696970121213414142707071131314424243717172141415434344727273151516444445737374161617454546747475171718

33、464647757576181819474748767677191920484849777778202021494950787879212122505051797980222223515152808081232324525253818182242425535354828283252526545455838384262627555556848485 續(xù)上表4-1-127272856565785858628282957575886868729293058585987圖4-1 有限元計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2橋梁計(jì)算軟件的介紹本設(shè)計(jì)部分?jǐn)?shù)據(jù)取用了橋梁博士軟件的計(jì)算結(jié)果和自編程序運(yùn)算的結(jié)果。橋梁結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜的空

34、間結(jié)構(gòu)，將它模擬成由桿件和三維實(shí)體單元組成的空間受力模型。利用了電腦編程可操作系統(tǒng)與規(guī)范相結(jié)合，完全符合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)施工安全經(jīng)濟(jì)效益操作的。對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算充分考慮了各種結(jié)構(gòu)的復(fù)雜組成與施工情況。計(jì)算更準(zhǔn)確，同時(shí)在數(shù)據(jù)輸入的容錯(cuò)性方面做了大量的工作，提高了用戶的工作效率。4.3 結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力計(jì)算在計(jì)算一期恒載內(nèi)力之前，必須首先說明本設(shè)計(jì)的施工過程，以便使各項(xiàng)內(nèi)力計(jì)算更準(zhǔn)確。該設(shè)計(jì)施工采用的是掛籃施工懸臂澆注法，合攏段采用滿堂支架法施工。施工過程：1.雙薄壁柔性墩以及零號(hào)塊的澆注；2.T形結(jié)構(gòu)的澆注；3.邊跨合攏；4.中跨合攏；一期恒載內(nèi)力采用橋梁博士程序求解，截面性質(zhì)采用毛截面性質(zhì)，混凝土集度為27K

35、N/M3。我們這里恒載內(nèi)力看做主要是由結(jié)構(gòu)的橋面鋪裝和裝飾物等作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力。橋面鋪裝采用8cm防水混凝土加8cm瀝青混凝土兩層，其容重分別為：防水混凝土23KN/M3，瀝青混凝土21 KN/ M3。所以恒載集度q經(jīng)過下式得：q=12×0.08×1×23+12×0.08×1×21=42.2KN/M (4-1)計(jì)算結(jié)果如表4-2所示。表4-2 總恒載內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)號(hào)截面位置距橋臺(tái)距離剪力 Q(KN)彎矩 M(KN/m)1橋臺(tái)0-3.85E-10-3.79E-10163/8處65-3.45E+03-2.93E+04181/4處75-6.4

36、0E+03-8.72E+04191/8處80-8.99E+03-1.76E+0523墩頂85-1.24E+04-3.53E+05283/8處959.78E+03-1.18E+05301/4處1056.43E+03-2.78E+04321/8處1153.84E+032.10E+0435合攏段1252.39E+024.06E+04373/8處130-3.77E+032.20E+04401/4處145-6.36E+03-2.58E+04451/8處155-8.55E+03-1.15E+0547墩頂165-1.56E+04-3.54E+05573/8處2008.76E+03-2.04E+05641/4

37、處2257.80E+03-9.52E+04661/8處2354.93E+03-4.04E+0469橋臺(tái)2506.86E+02-9.04E+024.4 活荷載內(nèi)力計(jì)算因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)所依據(jù)的是公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D06-2004），且該橋的擬定截面形式是單箱單室，因此其橫向分布系數(shù)應(yīng)采用用公式（4-2）計(jì)算。 m=車道數(shù)×橫向折減系數(shù)×1.15 (4-2)表4-3 活載彎矩統(tǒng)計(jì)表（單位：kNm）節(jié)點(diǎn)號(hào)截面位置距橋臺(tái)距離（m）MaxMMinMMaxQ對(duì)應(yīng)的彎矩MinQ對(duì)應(yīng)的彎矩 1橋臺(tái)00.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00163/8處651.0

38、6E+04-3.19E+039.11E+035.83E+03181/4處759.08E+03-5.74E+037.32E+033.62E+03191/8處805.06E+03-8.82E+034.41E+03-1.76E+0323墩頂851.60E+03-1.95E+041.36E+03-1.13E+04283/8處953.84E+03-1.86E+04-9.20E+033.67E+03301/4處1056.75E+03-6.69E+036.34E+026.09E+03321/8處1159.98E+03-1.86E+036.40E+038.25E+0335合攏段1251.23E+04-9.85

39、E+028.99E+039.18E+03373/8處1309.73E+03-1.72E+038.07E+036.28E+03401/4處1456.51E+03-6.95E+035.92E+033.53E+02 續(xù)上表4-3-1451/8處1553.73E+03-1.92E+043.59E+03-9.64E+0347墩頂1653.05E+03-3.68E+043.03E+03-2.31E+04573/8處2003.77E+03-1.01E+04-3.80E+033.36E+03601/4處2258.70E+03-5.19E+033.64E+037.05E+03641/8處2351.07E+04-

40、3.40E+035.90E+038.93E+0369橋臺(tái)2503.12E+03-5.07E+02-4.22E+023.04E+03表4-4 活載彎矩統(tǒng)計(jì)表（單位：kNm）節(jié)點(diǎn)號(hào)截面位置距橋臺(tái)距離（m）MaxQMinQ1橋臺(tái)01.29E+03-2.01E+02163/8處656.09E+02-6.13E+02181/4處752.76E+02-1.02E+03191/8處801.25E+02-1.31E+0323墩頂853.01E+01-1.61E+03283/8處951.64E+03-9.77E+01301/4處1051.32E+03-2.07E+02321/8處1151.01E+03-3.77

41、E+0235合攏段1256.84E+02-6.49E+02373/8處1303.69E+02-1.03E+03401/4處1452.03E+02-1.34E+03451/8處1559.82E+01-1.65E+0347墩頂1658.25E+01-1.95E+03573/8處2001.38E+03-8.82E+01601/4處2251.02E+03-2.65E+02641/8處2357.02E+02-5.09E+0269橋臺(tái)2501.85E+02-1.14E+03圖 4-3 活載彎矩圖圖 4-4 活載剪力對(duì)應(yīng)彎矩圖圖 4-5 活載剪力圖4.4.1 活荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算連續(xù)剛構(gòu)橋一般設(shè)計(jì)成變高度

42、的、抗扭剛度較大的箱形截面形式。所以，研究它們的荷載橫向分布系數(shù)問題更困難。通過實(shí)踐，人們找到了近似分析方法。偏于安全的方法要數(shù)等代簡(jiǎn)支梁法。假定每片梁均達(dá)到了邊梁的荷載橫向分布系數(shù)mmax，于是引入荷載增大系數(shù)的概念，它可表示為： （4-3）式中的n為腹板數(shù)，很顯然我們采用的是單箱單室截面，腹板數(shù)n=2，經(jīng)計(jì)算所得m=1.63，由式4-2可得荷載增大系數(shù)=3.56，取=3.6。4.4.2 沖擊系數(shù)的計(jì)算所謂的沖擊作用，就是當(dāng)汽車以較高速度駛過橋梁時(shí)，由于橋面不平整、發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)等原因，所引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力增大。因此，在計(jì)算活載內(nèi)力時(shí)必須考慮沖擊力的作用的影響。這里我們要引入一

43、個(gè)重要的系數(shù)沖擊系數(shù)，即汽車過橋時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004），我們可以采用結(jié)構(gòu)基頻為指標(biāo)的方法，當(dāng)計(jì)算沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時(shí)，采用公式（4-3）計(jì)算基頻；當(dāng)計(jì)算沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時(shí)，采用公式（4-4）計(jì)算基頻。 (4-4) (4-5)式中：，對(duì)應(yīng)于正效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)的基頻（Hz）； 結(jié)構(gòu)材料的彈性摸量（N/m2）； 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩（m4）；結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量(kg/m)；結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑（m）。經(jīng)由計(jì)算我們得出E=3.52×1010N/m2，Ic=3.14m4， mc=18324.39kg/m

44、，=80m。計(jì)算得f1=0.6865Hz，f2=1.135Hz。在跟具規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范：我們得到=0.05。4.5 溫度引起的內(nèi)力計(jì)算由于自然條件變化而引起橋梁溫差效應(yīng)主要可歸納為季節(jié)溫差和日照溫差，季節(jié)溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的影響主要導(dǎo)致橋梁的縱向位移，我們可以通過設(shè)置橋面伸縮縫，支座位移或柔性橋墩等構(gòu)造措施加以修正。日照溫差使結(jié)構(gòu)沿高度方向形成非線性的溫度梯度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范的規(guī)定取值，跟具任務(wù)書所給定的季節(jié)溫差按最高溫度40，最低溫度-35計(jì)算?？梢圆捎脴蛄翰┦寇浖?jì)算，須注意的是截面應(yīng)該采用毛截面幾何特性。4.5.1 日照溫差內(nèi)力計(jì)算日照溫差計(jì)算圖式如圖4-6所

45、示，計(jì)算結(jié)果如表4-5所示。圖 4-6 日照溫差計(jì)算圖式 （單位：mm）表4-5 溫度梯度彎矩及剪力表節(jié)點(diǎn)號(hào)截面位置距橋臺(tái)距離（m）升溫彎矩（KN/M）降溫彎矩（KN/M）升溫剪力（KN）降溫剪力（KN）1橋臺(tái)0-2.37E-11-1.18E-114.45E+02-2.23E+02163/8處657.56E+03-3.78E+034.45E+02-2.23E+02181/4處751.36E+04-6.79E+034.45E+02-2.23E+02191/8處801.82E+04-9.12E+034.45E+02-2.23E+0223墩頂852.36E+04-1.18E+044.45E+02-2

46、.23E+02283/8處951.34E+04-6.70E+03-2.92E+012.12E+01301/4處1051.32E+04-6.61E+03-2.92E+012.12E+01321/8處1151.31E+04-6.54E+03-2.92E+012.12E+0135合攏段1251.30E+04-6.50E+03-2.92E+012.12E+01373/8處1301.30E+04-6.48E+03-2.92E+012.12E+01401/4處1451.31E+04-6.50E+03-2.92E+012.12E+01451/8處1551.31E+04-6.54E+03-2.92E+012.

47、12E+0147墩頂1651.33E+04-6.59E+03-2.92E+012.12E+01573/8處2001.98E+04-9.75E+03-4.49E+022.22E+02601/4處2251.37E+04-6.76E+03-4.49E+022.22E+02641/8處2358.98E+03-4.43E+03-4.49E+022.22E+0269橋臺(tái)2501.35E+03-6.65E+02-4.49E+022.22E+02圖 4-7 溫度梯度彎矩圖圖 4-8 梯度溫度剪力圖4.5.2 季節(jié)溫差內(nèi)力計(jì)算季節(jié)溫差的影響分升溫和降溫兩種模式，計(jì)算結(jié)果如表4-6所示。表4-6 季節(jié)溫差剪力彎矩

48、計(jì)算表節(jié)點(diǎn)號(hào)截面位置距橋臺(tái)距離（m）升溫彎矩（KN/M）降溫彎矩（KN/M）升溫剪力（KN）降溫剪力（KN）1橋臺(tái)0-2.91E-110.00E+00-9.62E+017.69E+01163/8處65-1.64E+031.31E+03-9.62E+017.69E+01181/4處75-2.93E+032.35E+03-9.62E+017.69E+01191/8處80-3.94E+033.16E+03-9.62E+017.69E+0123墩頂85-5.10E+034.08E+03-9.62E+017.69E+01 續(xù)上表4-6-1283/8處95-4.29E+033.43E+037.76E+01-6.21E+01301/4處105-3.93E+033.15E+037.76E+01-6.21E+01321/8處115-3.42E+032.73E+037.76E+01-6.21E+0135合攏段125-2.55E+032.04E+037.76E+01-6.21E+01373/8處130-1.28E+031.03E+037.76E+01-6.21E+01401/4處1452.42E+01-1.9