角洞水庫(kù)大橋-鋼筋混凝土箱形拱橋設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)Ⅰ摘要角洞水庫(kù)大橋?yàn)閺V(州)惠(州)高速公路小金口至凌坑段的重要橋梁，跨越惠州市角洞水庫(kù)區(qū)，橋址位于角洞水庫(kù)兩岸兩個(gè)突出的山嘴之間。橋址區(qū)域?qū)偾鹆甑孛病⒌貏?shì)起伏、木林茂盛、植被良好。根據(jù)基本設(shè)計(jì)資料，初步擬定了連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋和拱橋三個(gè)方案。經(jīng)綜合比較，最終選擇拱橋?yàn)樵O(shè)計(jì)方案。全橋由一跨跨越水庫(kù)的拱橋及兩端引橋組成，拱橋的凈跨徑為120m，矢跨比為1/7。主拱圈截面采用箱形截面，拱上建筑為全空腹式，腹孔墩為鋼筋混凝土柱式墩，腹孔及引橋上部結(jié)構(gòu)均采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑13m的預(yù)制空心板，墩、臺(tái)均采用樁基礎(chǔ)。主拱采用懸鏈線作為拱軸線，運(yùn)用“五點(diǎn)重合法”確定拱軸系數(shù)。根據(jù)確定的拱軸系數(shù)查閱公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)—拱橋(上冊(cè))相關(guān)表格計(jì)算主拱各截面內(nèi)力，完成主拱驗(yàn)算。下部結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)采用m法計(jì)算樁基內(nèi)力與位移，計(jì)算截面配筋，確定單樁容許承載力，驗(yàn)算地基承載力。經(jīng)驗(yàn)算，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：拱橋拱軸系數(shù)矢跨比樁基礎(chǔ)ⅡAbstractJiaoDongreservoirBridgeisaimportantbridgeofXiaojinkoutoLingkengofGuangHuihighway,whichacrossingthereservoirofHuiZhouCity.Thebridgeislocatedbetweentowprotrudinggaps.Bridgesitebelongtohillyground,andthesurfacereliefisfluctuate,forestsisthick,vegetationisfine.Basedonthedesigndata,drawingupthreeprojectswhicharecontinuousbeambridge,continuousrigid-framebridge,andarchbridge.Comeparedwiththeprojectsoverall,andthenchoosedtheprojectofarchbridge.Thebridgeisconsistedofarchbrigdethatacrossedthereservoirbyasingle-spanandtheapproachbridge.Thelengthofthearchbridge’sclearspanis120miters,andrise-spanratioisfirstseven.Themainarchringsectionisboxsection,spandrelstructureadopttoopenspandrelpiercolumnwhicharemadeofreinforcedconcrete,approachbridgemainbeamadopttoprecastcellularstabbridgethatstandardspanis13miters,pierandabutmentusedtopilefoundation.Thearchaxisofmainarchiscatenarianline,thendeterminethearchaxiscoefficlentbythemethodoffivepoints-comebine.BasedonthearchaxiscoefficlentreferedtocorrespondingformswhichintheDesignHandbookofHighwayBridgeandCulverts,calculatingsectionalstressofmainarchring,thenfinishedtheverifyofarchbridge.Calculatingthepileshaftinternalforceanddisplancementsbythemethodof“m”.Arrangedthereinforcementsforthepiles,determinedthepilebearingcapacity,checkedbearingcapacityoffoundationsoil.Theseindexesareconformtodesigncodebycalculatingfinally.Keywords:archbridgearchaxiscoefficlentrise-spanratiopilefoundation畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)(畢業(yè)論文)按式(5.17)得主拱截面強(qiáng)度滿足要求。圖5.3主拱全截面等效工字形截面(尺寸單位：m)5.7.2主拱圈截面合力偏心距驗(yàn)算根據(jù)文獻(xiàn)[3]規(guī)定，任一截面應(yīng)滿足：基本組合時(shí)：，，則,滿足要求，其它截面由表5.12可知均滿足要求。5.7.3主拱圈截面直接受剪驗(yàn)算主拱圈的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算，一般只需考慮拱腳截面，按文獻(xiàn)[3]4.0.13條規(guī)定(5.18)式中：Vd——剪力設(shè)計(jì)值；A——受剪截面面積，??；fvd——混凝土抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,按文獻(xiàn)[3]表3.3.3規(guī)定，取fvd=2.48MPa；——摩擦系數(shù)，采用；Nk——與受剪截面垂直的壓力標(biāo)準(zhǔn)值；——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0。1)恒載剪力由恒載內(nèi)力匯總表5.7知：由表5.4半拱恒載懸臂力矩及壓力線偏心距查得：恒載剪力：恒載軸向力：2)汽車(chē)荷載剪力汽車(chē)荷載考慮彈性壓縮的水平推力影響線面積按文獻(xiàn)[3]附表(Ⅲ)-14，可取拱頂處，與Mmax相應(yīng)的水平推力的影響線面積和與Mmin相應(yīng)的水平推力H的影響線面積之和，即：，汽車(chē)均布荷載產(chǎn)生的考慮彈性壓縮的水平推力為：汽車(chē)集中荷載不考慮彈性壓縮的水平推力影響線坐標(biāo)，按文獻(xiàn)[3]附表(Ⅲ)-12，其最大值為：，汽車(chē)集中荷載產(chǎn)生的不考慮彈性壓縮的水平推力為：考慮彈性壓縮的水平推力為：汽車(chē)荷載考慮彈性壓縮的水平推力：汽車(chē)均布荷載左拱腳的反力影響線面積，按文獻(xiàn)[3]附表(Ⅲ)-14，可取拱頂處，與Mmax相應(yīng)的左拱腳的影響線面積和與Mmin相應(yīng)的左拱腳V的影響線面積之和，即：，汽車(chē)均布荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為：汽車(chē)集中荷載左拱腳反力影響線坐標(biāo)，在跨中截面坐標(biāo)按文獻(xiàn)[3]附表(Ⅲ)-7為0.5。由汽車(chē)集中荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為(按文獻(xiàn)文獻(xiàn)[1]4.3.1條，集中荷載計(jì)算剪力時(shí)乘以系數(shù)1.2)：汽車(chē)荷載作用下的左拱腳的反力為：汽車(chē)荷載拱腳截面剪力為：汽車(chē)荷載軸向力：3)溫度變化引起的剪力由表5.10查知，在拱腳處因單位溫度變化而引起的軸向力為，則溫度升高引起的剪力為：，溫度降低引起的剪力為：。4)混凝土收縮引起的剪力由表5.11查知，，則在拱腳處混凝土收縮引起的剪力為：5)荷載效應(yīng)組合(1)溫度升高時(shí)剪力效應(yīng)：與受壓截面垂直的壓力標(biāo)準(zhǔn)值：按式(5.18)滿足規(guī)范要求。(2)溫度降低時(shí)剪力效應(yīng)：與受壓截面垂直的壓力標(biāo)準(zhǔn)值：按式(5.18)滿足規(guī)范要求。5.8拱圈整體“強(qiáng)度——穩(wěn)定性”驗(yàn)算5.8.1縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比不大，矢跨比在0.3以下的拱其縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算一般可表達(dá)為強(qiáng)度校核的形式，即將拱圈換算為相當(dāng)長(zhǎng)度的壓桿，按平均軸向力計(jì)算。對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件：(5.19)式中：Nd——拱的軸向力設(shè)計(jì)值，其值為；——拱頂與拱腳連線與水平線的夾角，；fcd、——混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和縱向鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——軸壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；??；A——驗(yàn)算混凝土受壓區(qū)面積，取9.0724m——全部縱向鋼筋的截面面積；——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0。(1)溫度升高時(shí)查表5.7得恒載水平推力Hg=53826.345kN；汽車(chē)荷載產(chǎn)生的水平推力H=4172.1kN，溫度升高時(shí)產(chǎn)生的水平推力，混凝土收縮產(chǎn)生的水平推力,則拱的水平力組合設(shè)計(jì)值為：按式(5.19)滿足規(guī)范要求。(2)溫度降低時(shí)查表5.7得恒載水平推力Hg=53826.345kN；汽車(chē)荷載產(chǎn)生的水平推力H=4172.1kN，溫度升高時(shí)產(chǎn)生的水平推力，混凝土收縮產(chǎn)生的水平推力,則拱的水平力組合設(shè)計(jì)值為：按式(5.19)滿足規(guī)范要求。5.8.2橫向穩(wěn)定性驗(yàn)算按文獻(xiàn)[3]5.1.4條，進(jìn)行拱的整體“強(qiáng)度—穩(wěn)定”驗(yàn)算時(shí)，當(dāng)板拱拱圈寬度等于或大于1/20計(jì)算跨徑時(shí)，混凝土拱可不考慮橫向穩(wěn)定。，由此可無(wú)需驗(yàn)算混凝土拱的橫向穩(wěn)定性。5.9裸拱強(qiáng)度驗(yàn)算拱橋施工采用無(wú)支架吊裝方式進(jìn)行施工，須計(jì)算裸拱自重產(chǎn)生的內(nèi)力，以便進(jìn)行裸拱強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。5.9.1裸拱內(nèi)力計(jì)算由文獻(xiàn)[5]裸拱任意截面i的彎矩和軸向力可按下式計(jì)算：(5.20)式中：——拱頂至截面i截面間裸拱自重對(duì)該截面的彎矩，可由文獻(xiàn)[6]表(Ⅲ)-19查得；——拱頂至截面i截面間裸拱自重的總和，可由文獻(xiàn)[6]表(Ⅲ)-19查得；——裸拱自重作用下彈性中心的贅余彎矩，；——裸拱自重作用下彈性中心的贅余彎矩，；由文獻(xiàn)[6]表(Ⅲ)-15、表(Ⅲ)-16分別查得，，則按式(5.20)得：裸拱截面彎矩和軸向力計(jì)算見(jiàn)表5.14。表5.14裸拱內(nèi)力計(jì)算表截面項(xiàng)目拱頂(0)L/8(6)L/4(6)3L/8(6)拱腳(6)00.1349680.2678880.3960480.51601410.990850.963450.918230.85658Y1-Ys(m)-5.874-4.8478-1.7273.617211.4051∑M(kN·m)027015.58108588.8246299.2442822.4∑N(kN)0223.3897.572035.853660.264M(kN·m)3320.742309.02-183.29-2471.92-1650.13N(kN)25339.9525138.2324654.2224074.223594.44e(m)0.1310.092-0.007-0.103-0.075.9.2裸拱偏心距驗(yàn)算由表5.14知，裸拱偏心距emax=0.131,由文獻(xiàn)[3]規(guī)定，偏心受壓構(gòu)件應(yīng)滿足：基本組合時(shí)：，，則,滿足要求。5.9.3裸拱強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算1)強(qiáng)度驗(yàn)算由表5.14計(jì)算知，emax=0.131，N=25339.95kN,則按式(5.17)得：滿足要求。2)穩(wěn)定性驗(yàn)算驗(yàn)算按式(5.19)：滿足要求。第六章墩臺(tái)與基礎(chǔ)6.1墩臺(tái)尺寸擬定及基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇拱橋墩臺(tái)采用實(shí)體重力式橋墩，墩臺(tái)尺寸如圖6.1，據(jù)設(shè)計(jì)資料，橋址區(qū)域地址構(gòu)造復(fù)雜，地層變化鉸大，風(fēng)化嚴(yán)重。橋軸縱斷面存在厚度不等(0~6m)的亞粘土覆蓋層，亞粘土覆蓋層以下為強(qiáng)風(fēng)化砂巖層(局部砂巖夾泥巖)，厚度5~18.2m，基本承載力在700kPa以下。再往下即為弱風(fēng)化砂巖層，承載力介于1200~1500之間，巖層巖體破碎、層理清晰，裂隙水鉸豐富，地下水與庫(kù)容貫通。經(jīng)綜合比較選擇嵌入基巖的鉆孔柱樁作為墩臺(tái)的基礎(chǔ)，墩臺(tái)和基礎(chǔ)均采用C30混凝土。圖6.1墩臺(tái)尺寸(尺寸單位：cm)6.2荷載計(jì)算6.2.1恒載計(jì)算1)墩身自重2)土壓力計(jì)算不考慮水的浮力時(shí)，土的重度，考慮水的浮力時(shí)，，對(duì)于亞粘土，，，則土的浮重度為：文獻(xiàn)[1]規(guī)定，當(dāng)土層特性無(wú)變化且無(wú)汽車(chē)荷載時(shí)，作用于墩身前后的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：(6.1)(6.2)式中：E——主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；γ——土的重力密度(kN/m3)，取浮重度9.6kN/m3；B——橋墩的計(jì)算寬度(m)；H——計(jì)算土層高度(m)；β——填土表面與水平面的夾角，取28°；α——橋墩背與豎直面的夾角，俯墻背時(shí)為正值，反之為負(fù)值；δ——臺(tái)背或墻背與填土間的摩擦角，??；φ——土的內(nèi)摩擦角，取35°；主動(dòng)土壓力的著力點(diǎn)自計(jì)算土層底面算起，。按式(6.1)、(6.2)計(jì)算得墩身受到的主動(dòng)土壓力為：由此求得土壓力對(duì)墩身底形心產(chǎn)生的彎矩為：3)上部結(jié)構(gòu)在拱腳處產(chǎn)生的恒載由表5.7查知，上部結(jié)構(gòu)恒載在拱腳處產(chǎn)生的水平力為：，彎矩為：，由表5.4知，半拱懸臂恒載和上部集中荷載產(chǎn)生的豎向力為：4)混凝土收縮由表5.11混凝土收縮在拱腳截面引起的水平力為：，彎矩為：。6.2.2活載計(jì)算1)汽車(chē)活載計(jì)算計(jì)算下部結(jié)構(gòu)時(shí)，以最大水平力控制設(shè)計(jì)，此時(shí)應(yīng)在H的影響線上按最不利情況布載，計(jì)算相應(yīng)的彎矩M和豎向反力RL。由前述計(jì)算，考慮彈性壓縮時(shí)汽車(chē)荷載產(chǎn)生是水平推力即為最大值；即，相應(yīng)的豎向反力，不考慮彈性壓縮時(shí)相應(yīng)的彎矩影響線面積按文獻(xiàn)[3]附表(Ⅲ)-14，取拱腳處Mmax與Mmin影響線面積之差，即，相應(yīng)的M的影響線的按文獻(xiàn)[3]附表(Ⅲ)-13取值為，則考慮彈性壓縮的相應(yīng)的彎矩為：2)溫度變化引起的水平力和彎矩溫度升高時(shí)：溫度降低時(shí)：3)汽車(chē)制動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)力按公路Ⅰ級(jí)，雙孔布置三列車(chē)時(shí)控制，即，在拱腳處引起的豎向反力按下式計(jì)算：(6.3)(6.4)式中：h——橋面至拱腳的高度，取24.58m；L——拱的計(jì)算跨徑。按式(6.3)、(6.4)得4)水的浮力水對(duì)墩身產(chǎn)生的浮力：6.3荷載組合6.3.1荷載效應(yīng)匯總墩身受到的荷載，以拱腳受到的主拱圈產(chǎn)生的水平向右的推力為“+”，水平向左的拉力為“-”；豎向力以豎直向上為“+”，豎直向下為“-”；彎矩以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)椤?”，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)椤?”，效應(yīng)匯總見(jiàn)表6.1。6.1荷載效應(yīng)匯總表作用類(lèi)型水平力(kN)水平力力臂(m)豎向力(kN)豎向力力臂(m)拱腳處彎矩(kN·m)墩底形心處彎矩(kN·m)永久作用墩身自重00-8339.31000土壓力-488.951.333000-651.77上部結(jié)構(gòu)恒載53826.3453.175-34306.63.5-10702.9340122.62混凝土收縮-30.923.17500-352.65-450.82其他可變作用汽車(chē)荷載4172.13.175-530.73.53693.115082.07溫度變化溫度升高729.933.175008324.8510642.38溫度降低-409.243.17500-4667.38-5966.72汽車(chē)制動(dòng)力187.6553.175-38.133.50462.35水的浮力003272.350006.3.2荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合見(jiàn)表6.2。表6.2荷載效應(yīng)組合表荷載組合水平力(kN)豎向力(kN)彎矩(kN·m)荷載組合Ⅰ(恒載+汽車(chē)+溫升+制動(dòng)力)70616.34-51955.478781.38荷載組合Ⅱ(恒載+汽車(chē)+溫降+制動(dòng)力)69499.95-51955.462504.466.4截面承載能力驗(yàn)算6.4.1截面偏心距驗(yàn)算按文獻(xiàn)[3]4.0.9條，混凝土單向偏心受壓構(gòu)件偏心距應(yīng)滿足：，由表6.2知控制效應(yīng)組合為荷載組合Ⅰ：滿足要求。6.4.2截面承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算由文獻(xiàn)[3]對(duì)于混凝土單向偏心受壓構(gòu)件，矩形截面的受壓承載力按下式計(jì)算：(6.5)式中：Nd——拱的軸向力設(shè)計(jì)值；fcd——混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——彎曲平面內(nèi)軸壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；?。籩——軸向力的偏心距；b——矩形截面寬度；h——矩形截面寬度；——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0。按式(6.5)得：滿足要求。6.5承臺(tái)底面作用力計(jì)算由圖6.1承臺(tái)的幾何尺寸可得到承臺(tái)的自重：，結(jié)合表6.1，可得到承臺(tái)底面的作用力，作用力匯總見(jiàn)表6.3。表6.3承臺(tái)底面作用匯總表作用類(lèi)型水平力(kN)水平力力臂(m)豎向力(kN)豎向力力臂(m)承臺(tái)底面形心處彎矩(kN·m)永久作用承臺(tái)自重00-3948.7500墩身自重00-8339.3100土壓力-488.952.83300-1385.2上部結(jié)構(gòu)恒載53826.354.675-34306.63.5120862.13混凝土收縮-30.924.67500-497.2其他可變作用汽車(chē)荷載4172.14.675-530.73.521340.22溫度變化溫度升高729.934.6750011737.27溫度降低-409.244.67500-6580.58汽車(chē)制動(dòng)力187.6554.675-38.133.5743.83水的浮力003272.3500承臺(tái)底面形心處的作用效應(yīng)組合見(jiàn)表6.4表6.4承臺(tái)底面作用效應(yīng)組合荷載組合水平力(kN)豎向力(kN)彎矩(kN·m)荷載組合Ⅰ(恒載+汽車(chē)+溫升+制動(dòng)力)70616.34-56693.9184705.9荷載組合Ⅱ(恒載+汽車(chē)+溫降+制動(dòng)力)69499.95-56693.9166754.46.6樁基尺寸的擬定6.6.1樁長(zhǎng)和樁徑的擬定由圖6.1知，樁基采用9根直徑為1.2m鉆孔柱樁，樁基的平面布置如圖6.2。圖6.2樁基礎(chǔ)平面布置圖(尺寸單位：cm)樁長(zhǎng)計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)[4]5.3.4條，支撐在基巖上或嵌入巖內(nèi)的鉆(挖)孔樁、沉樁的單樁軸向受壓承載力容許值，可按下式計(jì)算：(6.6)式中：——單樁軸向受壓承載力容許值，樁身自重與置換土重的差值作為荷載考慮；——根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的端阻發(fā)揮系數(shù)；——樁端截面面積；——樁端巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，(為第i層的值)；——根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的第i層側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)；——樁嵌入各巖層部分的厚度，不包括強(qiáng)分化層和全分化層；——巖層的層數(shù)，不包括強(qiáng)分化層和全分化層；——樁身周長(zhǎng)；——覆蓋層土的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù)(根據(jù)樁端確定)；——各土層的厚度；——樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；——土層的層數(shù)，強(qiáng)分化和全分化巖石按土層考慮。假定作用在承臺(tái)底面中心的荷載平均分配至各樁頂，且無(wú)偏心，則可反算樁長(zhǎng)。則：圖6.3墩臺(tái)基礎(chǔ)標(biāo)高根據(jù)圖6.3墩臺(tái)基礎(chǔ)標(biāo)高尺寸，按式(6.6)計(jì)算樁長(zhǎng)得：則嵌入巖層的樁長(zhǎng)為：，由此樁長(zhǎng)為：，取。6.6.2樁頂作用計(jì)算1)樁的計(jì)算寬度：2)樁的變形系數(shù)按文獻(xiàn)[4]附錄P.0.2條，地面以下深度內(nèi)僅有一層亞粘土，故地基土水平向抗力比例系數(shù)m不予換算，取。則：樁的計(jì)算長(zhǎng)度為，按彈性樁計(jì)算。3)樁頂剛度系數(shù)計(jì)算由文獻(xiàn)[4]附錄P表P.0.6，任一樁頂發(fā)生單位時(shí)，樁頂產(chǎn)生的作用效應(yīng)按下式計(jì)算：沿軸線單位位移時(shí)，樁頂產(chǎn)生的軸向力(6.7)垂直軸線單位位移時(shí)，樁頂產(chǎn)生的水平力(6.8)垂直軸線單位位移時(shí)，樁頂產(chǎn)生的彎矩(6.9)樁頂單位轉(zhuǎn)角時(shí)，樁頂產(chǎn)生的水平力(6.10)樁頂單位轉(zhuǎn)角時(shí)，樁頂產(chǎn)生的彎矩(6.11)式中：、、、按文獻(xiàn)[4]附錄P表P.0.6計(jì)算。對(duì)于鉆孔灌注樁，，故按式(6.7)得：換算深度，查文獻(xiàn)[4]附錄P表P.0.8計(jì)算得：，，，則按式(6.8)~(6.11)計(jì)算可得到樁頂其余各剛度系數(shù)：4)承臺(tái)單位變位(1)形常數(shù)計(jì)算由文獻(xiàn)[4]附錄P對(duì)表P.0.6的說(shuō)明，當(dāng)?shù)孛婊蚓植繘_刷線在承臺(tái)底以上時(shí)，承臺(tái)周?chē)烈曌鲝椥越橘|(zhì)，形常數(shù)按下式計(jì)算：(6.12)式中：——與水平力相垂直的承臺(tái)作用面底邊的計(jì)算寬度；、、——分別為承臺(tái)底面以上水平向地基系數(shù)c的圖形面積對(duì)底面的面積矩和慣性矩；(6.13)——承臺(tái)底面處水平向土的地基系數(shù)，；——承臺(tái)底面埋入地面或局部沖刷線下的深度。按式(6.12)、(6.13)計(jì)算：(2)位移計(jì)算豎向位移：水平位移：轉(zhuǎn)角()：5)單樁樁頂荷載效應(yīng)由文獻(xiàn)[4]附錄P表P.0.6，任一樁頂?shù)妮S向力、剪力、彎矩分別按下式計(jì)算(如圖6.4)：(6.14)(6.15)(6.16)式中：——坐標(biāo)原點(diǎn)O以右為正，以左為負(fù)。則按式(6.14)~(6.16)得：軸向力剪力彎矩圖6.4單樁荷載效應(yīng)計(jì)算示意圖樁頂?shù)乃轿灰疲恨D(zhuǎn)角：6.7單樁承載能力驗(yàn)算6.7.1樁身內(nèi)力計(jì)算由文獻(xiàn)[4]附錄P表P.0.3，地面或局部沖刷線以下深度z處樁各截面的內(nèi)力安下式計(jì)算：(6.17)(6.18)式中：，。地面以下深度z處樁各截面的樁身彎矩、剪力列表計(jì)算如表6.5、6.6。表6.5樁身截面彎矩計(jì)算(m)A3B3C3D3Mz(kN·m)0.3190.1-0.00017-0.0000110.1-22852.450.6370.2-0.00133-0.000130.999990.2-20134.231.2740.4-0.01067-0.002130.999740.39998-14792.451.9110.6-0.036-0.01080.998060.59974-9646.862.5480.8-0.08532-0.034120.991810.79854-4748.983.1851-0.16652-0.083290.975010.99445-107.373.8221.2-0.28737-0.17260.937831.183424312.854.7781.5-0.5587-0.420390.810541.436810703.446.3712-1.29535-1.313610.206761.6462821662.86.7592.122-2.10416-2.70823-1.0645411.20129130965.328.2822.6-2.62126-3.59987-1.877340.9167936912.8392.825-2.293602-3.149886-1.6426730.80219132298.73表6.6樁身截面剪力計(jì)算(m)A3B3C3D3Qz(kN)0.3190.1-0.005-0.00033-0.0000118562.550.6370.2-0.02-0.00267-0.00020.999998496.731.2740.4-0.08-0.02133-0.00320.999668250.091.9110.6-0.17997-0.07199-0.01620.997417891.222.5480.8-0.31975-0.1706-0.05120.989087483.493.1851-0.49881-0.33298-0.124930.966677096.943.8221.2-0.71573-0.5745-0.258860.917126800.174.7781.5-1.10468-1.11609-0.630270.747456641.896.3712-1.84818-2.57798-1.9662-0.0565273026.7592.122-2.20733-4.14095-4.033618-1.7428898005.498.2822.6-2.43695-5.14023-5.35541-2.821068455.2692.825-2.13233-4.497701-4.68598-2.468437398.356.7.2配筋計(jì)算1)截面設(shè)計(jì)由表6.5樁身最大彎矩處，彎矩，相應(yīng)的軸向力為：，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，取，樁的計(jì)算長(zhǎng)度。偏心距增大系數(shù)長(zhǎng)細(xì)比，不予考慮偏心距增大系數(shù)。取，則截面的有效高度為：。受壓區(qū)高度系數(shù)按文獻(xiàn)[2]附錄C的迭代方法試算，計(jì)算式如下：(6.19)(6.20)式中：——縱向鋼筋配筋率；r——圓形截面半徑；e0——偏心距；A、B——有關(guān)混凝土承載力的計(jì)算系數(shù)，按文獻(xiàn)[2]附錄C的迭代法由表C.0.2查得；C、D——有關(guān)縱向鋼筋承載力的計(jì)算系數(shù)，按文獻(xiàn)[2]附錄C的迭代法由表C.0.2查得。按式(6.19、(6.20)計(jì)算見(jiàn)表6.7。表6.7Nu查表試算ABCDNu(kN)N(kN)Nu/N0.661.68270.66350.87661.59339904.1410331.790.0174790.9586080.671.71740.66150.9431.553410459.6210331.790.0202791.0123720.681.74660.65891.00711.514611050.4310331.790.0233791.069556由表6.7知，當(dāng)時(shí)，計(jì)算縱向力Nu與設(shè)計(jì)值相近，此時(shí)配筋率為，則所需鋼筋截面面積為：現(xiàn)選用38φ28，，實(shí)際配筋率鋼筋布置如圖6.5，，縱向鋼筋間凈距為：滿足要求。圖6.5截面配筋圖(尺寸單位：mm)(2)截面復(fù)核在垂直于彎矩作用平面內(nèi)長(zhǎng)細(xì)比，穩(wěn)定系數(shù)混凝土截面面積為：實(shí)際縱向鋼筋面積為，則：滿足要求。在彎矩作用平面內(nèi)仍采用文獻(xiàn)[2]附表C.0.2進(jìn)行試算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6.8。由式(6.19)得：表6.8(e0)查表試算ABCD(e0)(mm)e0(mm)(e0)/e0.661.68270.66350.87661.59333753571.050.671.71740.66150.9431.55343593571.0060.681.74660.65891.00711.51463453570.966由表6.7知，當(dāng)時(shí)，計(jì)算偏心距(e0)與設(shè)計(jì)值相近，則在彎矩作用平面內(nèi)的承載力為：滿足要求。6.7.3單樁容許承載力及壓應(yīng)力計(jì)算(1)單樁容許承載力由式(6.6)單樁軸向受壓承載能力容許值為：滿足要求。(2)樁端最大最小壓應(yīng)力樁端最大最小壓應(yīng)力按式(6.17)計(jì)算(6.20)式中：——樁端最大、最小壓應(yīng)力；——樁底面的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于巖石地基：；——樁底彎矩，令z=h由表6.5中計(jì)算Mz計(jì)算求得；、——樁端面積及面積抵抗矩；——樁端處土的承載力容許值。則按式(6.20)得：滿足要求。(3)嵌固處截面強(qiáng)度驗(yàn)算由表6.5計(jì)算，樁嵌入巖石的深度，即承臺(tái)底面以下深度處，嵌固處截面彎矩和軸向力分別為：控制設(shè)計(jì)截面的彎矩和軸向力分別為：經(jīng)比較，樁身控制設(shè)計(jì)截面彎矩與軸向力均大于嵌固處截面，故結(jié)構(gòu)安全，無(wú)需再另行驗(yàn)算。6.8群樁整體驗(yàn)算由文獻(xiàn)[4]附錄R.0.1條規(guī)定，群樁作為整體基礎(chǔ)時(shí)，樁基須進(jìn)行群樁整體驗(yàn)算，計(jì)算式如下：軸心受壓時(shí)：(6.21)偏心受壓時(shí)，除滿足式(6.21)外，尚應(yīng)滿足下式：(6.22)(6.23)當(dāng)樁的斜度時(shí)：(6.24)(6.25)當(dāng)樁的斜度時(shí)：(6.26)(6.27)(6.28)式中：、——樁端平面處的平均壓應(yīng)力、最大壓應(yīng)力(kPa)；——承臺(tái)底面包括樁的重力在內(nèi)至樁端平面土的平均重度()；取。l——樁的深度；——承臺(tái)底面以上土的重度()；L——承臺(tái)長(zhǎng)度(m)；B——承臺(tái)寬度(m)；N——作用于承臺(tái)底面合力的豎向分力(kN)；A——假想的實(shí)體基礎(chǔ)在樁端平面處的計(jì)算面積；a、b——假想的實(shí)體基礎(chǔ)在樁端平面處的計(jì)算寬度和長(zhǎng)度(m)；L0——外圍樁中心圍成矩形輪廓的長(zhǎng)度(m)；B0——外圍樁中心圍成矩形輪廓的寬度(m)；d——樁的直徑(m)；W——假想的實(shí)體基礎(chǔ)在樁端平面處的截面抵抗矩；e——作用于承臺(tái)底面合力的豎向力對(duì)樁端平面處計(jì)算面積重心軸的偏心距(m)?！鶚端┻^(guò)土層的平均土內(nèi)摩擦角；、——各層土的內(nèi)摩擦角與相應(yīng)土層厚度的乘積；——修正后樁端平面處土的承載力容許值(kPa)；——抗力系數(shù)。由圖6.3知，亞粘土厚度為4m，強(qiáng)風(fēng)化砂巖厚度為5.35m，查文獻(xiàn)[1]查得亞粘土的內(nèi)摩擦角為35°，強(qiáng)風(fēng)化砂巖(砂礫)為40°，則：由圖6.1知，群樁基礎(chǔ)中無(wú)斜樁，，則：則按式(6.21)得：滿足要求。按式(6.22)得：滿足要求。參考文獻(xiàn)[1]交通部．JTGD60—2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范．北京：人民交通出版社，2004．[2]交通部．JTGD62—2004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．北京：人民交通出版社，2004．[3]交通部．JTGD61—2005公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范．北京：人民交通出版社，2005．[4]交通部．JTGD63—2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范．北京：人民交通出版社，2007．[5]邵旭東．橋梁工程(第二版)．北京：人民交通出版社，2007．[6]顧懋清．石紹甫．公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)—拱橋(上冊(cè))．北京：人民交通出版社，1996．[7]江祖銘．王崇禮．公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)—墩臺(tái)與基礎(chǔ)(上冊(cè))．北京：人民交通出版社，1997．[8]袁倫一．鮑衛(wèi)剛．李揚(yáng)海．公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD61—2005)—應(yīng)用算例．北京：人民交通出版社，2005．[9]易建國(guó)．混凝土簡(jiǎn)支梁(板)橋(第三版)．北京：人民交通出版社，2006．[10]葉見(jiàn)署．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(第二版)．北京：人民交通出版社，2005．[11]李廉錕．結(jié)構(gòu)力學(xué)(第四版)．北京：高等教育出版社，2004．[12]劉輝．趙暉．基礎(chǔ)工程．北京：人民交通出版社，2008．[13]趙明階．土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)．北京：人民交通出版社，2006．致謝在張老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅學(xué)到了更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更是感受到了一種工作精神與態(tài)度。同時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)解決生活和工作中所遇到的問(wèn)題。畢業(yè)在即，我在此謹(jǐn)向張老師致以誠(chéng)摯的謝意以及崇高的敬意。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深的感染和激勵(lì)著我。感謝老師在學(xué)習(xí)和工作中給我以耐心指導(dǎo)，感謝老師在思想上、生活上給予的無(wú)微不至的關(guān)懷。另外，我在此還要感謝與我同組共事的同學(xué)們，正是由于你們的幫助與支持，我才能克服困難，解決疑惑，直至畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成。由于知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的欠缺，設(shè)計(jì)中還存在諸多錯(cuò)誤，望老師予以指正。最后，感謝老師們的辛勤培養(yǎng)，感謝同學(xué)們的鼎力支持，祝大家身體健康，工作順利！學(xué)生：蔣茂龍2011年6月5日附錄A—外文翻譯原文：Chapter1LOADANDCODES1.1INTRODUCTIONAlthoughnotgenerallyappreciatedbylaypeople,itisnotpossibletodesignandconconstructastructurethatwillremainsafeagainstfailureunderallconditionsandatalltimes.Thereasonsforastructurebeingpronetofailuresareseveral:(a)thestrengthofthevariouscomponentscannotbeassessedwithfullcertainty;(b)theloadsthatastructurewillbecalledupontosustainalsocannotbepredictedwithcertainty;and(c)theconditionofastructuremaydeterioratewithtimeduetotheeffectsoftheenvironment,causingittolosestrength.Becauseofthesefactors,thereexistsaprobabilitythatthestrengthofastructurewillatsometimebeexceededbytheloadsthatithastosustain,resultinginthefailureofthestructure.Asnotedinsub-section1.3.2,thetermfailureisbeingusedherenotonlytosigni;thecollapseofthewholestructure,butalsotoincludethesituationofthestructurenotbeingabletofulfiloneormoreofitsintendedfunctions.Theprobabilityoffailureofastructurecanbereducedbyincreasingitsdesignstrength,whichinvariablyleadstoahigherfirstcost.Theroleofthestructuralengineeristostrikeasociallyacceptablebalancebetweentheriskoffailureandthecostofthestructure.Forexample,abridgecanindeedbebuilttohavethesameprobabilityoffailureasthepyramidsofGiza,showninFig.1.1.Thecostofsuchabridge,however,islikelytobesohighthatsocietymaynotbepreparedtopayforit.Bycontrast,societymaynotbepreparedtoacceptinabridgethesamehighfiequencyoffailureasinanautomobile.Figure1.1PyramidsofGizainEgypt,examplesofstructureswithlowprobabilityoffailureItissometimesarguedthatagoodengineercanstrikeabalanceintuitivelybetweenthecostandsafetyofastructure,andthatdesigncodestendtorestrictthecreativeabilityofthedesigner.Theidealcriteriaforstructuraldesign,itisargued,arethosewhichmerelyrequirethatastructureremainsafewhilefulfillingitsintendedfunctions.Examplesoftheworld'smostspectacularbridges,whichhaveverylongspansandforwhichthereexistednodesigncodesuntilrecently,aregivenindefenceoftheargumentforhavingnodesigncodeatall.Itcanbedemonstratedreadilythat,duetothelackofasetofcomprehensivedesigncriteria,differentstructuresdesignedbydifferentdesignersarelikelytohavedifferentprobabilitiesoffailure.Thissituationisparticularlyundesirableforbridgesonthesameroadwaysystem.Sinceallsuchbridgesarelikelytobesubjectedtonearlythesamemaximumvehicleandenvironmentalloads,thebridgewiththehighestprobabilitesoffailurewillgovernthecapacityoftheroad;inthiscase,itcanbereadilyappreciatedthattheresourcesputintomakingtherestofthebridgesextra-safearenotbeingexpendedwisely.Sincethedesignsofshortandmediumspanhighwaybridgesaregovernedmainlybyvehicleweights,thedesignliveloadsconstituteaveryimportantpartofthedesigncriteria.Itissurprisingthatlittleattemptisusuallymadetoensurearealisticcorrespondencebetweentheactualvehicleweightsinajurisdictionandthedesignliveloadsforitsbridges.Thischapterpresentsamethodusingwhichanynumberofvehiclescanbecomparedwitheachotherwithrespecttothemaximumloadeffectstheyinduceonbridges;thismethodcanalsobeusedtoformulateoneormoredesignvehiclescorrespondingtoagivenpopulationofvehicles.Thechapteralsoprovidesthebasicsoftheprobabilisticmethods,whichareusedtoquantifysafetyinmoderndesigncodes.1.2VEHICLELOADSThedesignofmostshortandmediumspanhighwaybridgesisgovernedpredominantlybylongitudinalmomentsandshears.Theliveloadcomponentsoftheseresponsesarecausedbyheavycommercialvehiclesandaregovernedbythespacingandweightsoftheiraxles.Thetaskofquantifyingthecommercialvehicleswithrespecttotheloadeffectswhichtheyinduceinbridgesismadedifficultytheverylargenumberofaxleweightandspacingcombinationsthatareencounteredinpractice.Withthehelpofthemethoddescribedinsub-section1.2.1,asetofdiscreteloadscanbereducedtoanequivalentuniformlydistributedloadwhichgivesverycloselythesamemaximummomentsandshearsinone-dimensionalbeamsasthediscreteloads;thisequivalence,asexplainedlater,isusefulincomparingtheeffectsofdifferentvehiclesinallbridges.1.2.1EquivalentBaseLengthIthasbeenshownbyCsagolyandDorton(1978)thatNdiscreteloads,withatotalweightofW,onabeamcanbereplacedbyauniformlydistributedloadwhichisalsooftotalweightWandhasalengthBmsothatthemomentenvelopealongthebeamduetothedistributedloadisverynearlythesametothemomentenvelopeduetothesetofdiscreteloads.ThelengthBm,whichisreferredtoastheequivalentbaselength,isgivenbythefollowingequation:(1.1)whereNisthetotalnumberofdiscreteloadsandothernotationisasillustratedinFig.1.2.Theloadclosesttothecentreofgravityofthesetofloadsistakenasthereferenceloadanddistancesofotherloadsxaremeasuredwithreferencetothisload.ItcanbeseenthatEq.(1.1)isindependentofthespanlengthofthebeam;itgivesonlyapproximatevaluesofBmwhich,asshownlater,areaccurateenoughformostpracticalpurposes.Eq.(1.1)isadaptedfromthefollowingmoreaccurateexpressionwhichincorporatesthespanlength,L,ofthebeamandwhichisreportedbyJungandWitecki(1971).(1.2)Figure1.2NotationforaseriesofpointloadsandtheirspacingAccuracyThepercentageoferrorincurredinthedeterminationofbeammomentsthroughthesimplifiedapproachofequivalentbaselengthdefinedbyEq.(1.1)isdenotedbyandquantifiedby:(1.3)whereMBisthemaximumbeammomentatareferencepointduetotheuniformlydistributedloadoflengthBmobtainedbyEq.(1.1),andMisthecorrespondingmaximummomentduetothegivensetofdiscreteloads.ValuesofareplottedinFig.1.3(a)againstspanlengthformomentsinsimplysupportedbeamsduetoatruckwithfiveaxles.Itcanbeseeninthisillustrativeexamplethatthedegreeoferroriswithin+1%and-8%forallreferencepointsconsidered.Valuesofarelargeonlywherethemagnitudeofmomentissmallandhencethemagnitudeofisirrelevant.AlthoughEq.(1.1)wasdevelopedformomentsinsimplysupportedbeams,itisalsovalidforshearsandforcontinuousbeams.InFig.1.3(b),valuesofareplottedagainstthespanlengthofatwo-spancontinuousbeamformaximummomentsatdifferentpointsalsoduetoatruckwithfiveaxles.ItwillbenotedthattheValuesofaresomewhatlargerthanthoseoftheircounterpartsinthesimplysupportedbeam,butarestillsmall,beingwithin+1%and-10%.Inbothbeams,reduceswiththeincreaseinspanlength.Figure1.3plottedagainstspanlength:(a)simplysupportedbeam;(b)two-spancontinuousbeamTheactualenvelopeofmaximummomentsinasimplysupportedbeamof10.67mspanduetoafive-axletruckiscomparedinFig.1.4withtheenvelopeofmaximummomentsduetotheuniformlydistributedloadoflengthBmobtainedbyEq.(1.1).Theclosenessofthetwoenvelopesisstriking.ThefigurealsoshowstheVariationofalongthespan.ItcanbeseenthattheValuesofareVerysmallinthemiddlehalfofthebridge,wheremomentsareusuallyconsideredindesign,beingwithin5%inthisregion.Nearthesupports,wherethemagnitudesofmomentsaresmall,becomesashighasabout-13%butisnotofconcernindesign.IthasbeenshownbyCsagolyandDorton(1973)thattheValueof4increasesasthenumberofdiscreteloadsisreduced.However,evenforasetofthreeconcentratedloads,isfoundtobewithin+3%and-11%forsimplysupportedbeams,and+3.5%and-13%fortwo-spancontinuousbeams.Theaboverangescitedabovearequotedformomentsnearendsupports.譯文：荷載與規(guī)范1.1概述通常來(lái)講，人們都認(rèn)為能夠設(shè)計(jì)和建造出一種能在任何情況下都不被破壞并保證安全的結(jié)構(gòu)，然而這是難以實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)失效的原因有如下幾點(diǎn)：(a)不能承受各種情況下的荷載作用；(b)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有起到支撐荷載的作用；(c)在外界條件的影響下，結(jié)構(gòu)喪失其強(qiáng)度。由于這些因素的存在，結(jié)構(gòu)所承受的作用在某些時(shí)候就有可能超過(guò)它本身所能承載的荷載，這樣導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞而失效。如1.3.2中所介紹，失效一詞并不單單指結(jié)構(gòu)物遭受破壞而倒塌，同時(shí)它也包括結(jié)構(gòu)物不能實(shí)現(xiàn)其自身的基本功能。結(jié)構(gòu)失效的可能性可以通過(guò)增加設(shè)計(jì)強(qiáng)度來(lái)減小，但往往也會(huì)為此在前期投入較高的成本。結(jié)構(gòu)工程師的作用就是在建筑成本和失敗風(fēng)險(xiǎn)之間找到到一個(gè)社會(huì)均認(rèn)可的平衡點(diǎn)。例如，建造一座橋梁，實(shí)際上所面臨的風(fēng)險(xiǎn)和建造吉薩金字塔(圖1.1)一樣，但是人們卻難以承受如此巨額的建造費(fèi)用。相比之下，人們無(wú)法接受建造一座橋梁所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)就如人們?cè)诮煌ㄊ鹿仕鶕?dān)受的風(fēng)險(xiǎn)一樣。圖1.1埃及吉薩金字塔，低風(fēng)險(xiǎn)建筑實(shí)例有時(shí)候人們認(rèn)為，一個(gè)好的工程師能憑直覺(jué)在費(fèi)用和結(jié)構(gòu)的安全之間做到平衡，但設(shè)計(jì)規(guī)范卻容易限制設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理想標(biāo)準(zhǔn)，它是備受爭(zhēng)議的，這些僅僅只是需要結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)它應(yīng)有的功能的同時(shí)，依然能保證結(jié)構(gòu)的安全性。世界最大跨徑的橋梁已經(jīng)完成修建，然而直到現(xiàn)在都還沒(méi)有完善的設(shè)計(jì)規(guī)范，為此飽受爭(zhēng)議。顯而易見(jiàn)，由于缺乏一些列的統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不同的設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出的不同的結(jié)構(gòu)可能就存在不同的破壞可能性。這種情形對(duì)在相同的車(chē)道系統(tǒng)上的橋梁十分不受歡迎。由于橋梁在最不利的車(chē)輛與外界環(huán)境荷載下，橋梁的破壞程度直接影響道路的承載能力，在這樣的情況下，人們很容易認(rèn)為橋梁額外的安全性能并沒(méi)有得到消耗。由于車(chē)輛荷載在中、小跨徑的橋梁中成為主要的控制荷載后，設(shè)計(jì)活荷載則成為了設(shè)計(jì)規(guī)范的重要組成部分。令人驚奇的是，在實(shí)際的車(chē)輛荷載和設(shè)計(jì)活載下幾乎不能找到橋梁的真正的受荷情況。本章將介紹一種用于比較車(chē)輛荷載下和其他最不利荷載影響下橋梁受荷狀況的方法，這種方法也適用于已知一個(gè)樣本車(chē)輛，求解剩余的一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)車(chē)輛。本章還將介紹普遍應(yīng)用于安全設(shè)計(jì)規(guī)范中的基本方法。1.2車(chē)輛荷載大多數(shù)中、小跨徑的公路橋梁主要以縱向力矩和剪力作為設(shè)計(jì)控制。設(shè)計(jì)活荷載的大小主要是由車(chē)輛的前后軸距所反應(yīng)的，然而由于各種車(chē)輛的軸距的不統(tǒng)一和其他荷載作用的偶然性，則很難掌握橋梁的受力狀況。借助于1.2.1的方法，一系列的荷載作用可以等效成與之十分接近的且是最不利時(shí)刻的剪力作用到單片梁上。這種等效方法在分析橋梁的受力情況時(shí)十分的有用。1.2.1等效長(zhǎng)度Csagoly和Dorton認(rèn)為，當(dāng)一片梁在N個(gè)荷載的作用下，受到的荷載之和為W，將W等效成均布荷載分布在單片梁上，此時(shí)，沿著B(niǎo)m的長(zhǎng)度范圍內(nèi)的均布荷載則近似的等效于N個(gè)作用下的荷載效應(yīng)。長(zhǎng)度Bm則被稱(chēng)為等效長(zhǎng)度，可由下式計(jì)算：(1.1)N——荷載作用個(gè)數(shù)；如圖1.2荷載作用位置及尺寸；xi——荷載作用點(diǎn)到距離梁形心最近的荷載的距離。由式(1.1)知，Bm是一個(gè)與梁的跨徑大小相關(guān)的單變量，上式是一個(gè)近似求解方法，通過(guò)后來(lái)大量的實(shí)例驗(yàn)證Bm是精確的。與梁的跨徑—L有關(guān)的式(1.1)的精確表達(dá)出自于JungandWitecki發(fā)表的著作中(1971)，如下式：(1.2)圖1.2荷載布置圖精度在目前的一些決定橋梁彎矩的誤差表達(dá)中，常使用一值來(lái)簡(jiǎn)單的逼近式(1.1)中的基本長(zhǎng)度，可按下式計(jì)算：(1.3)MB——長(zhǎng)度Bm范圍內(nèi)均布荷載產(chǎn)生的最大彎矩，如式(1.1)；M——N個(gè)作用下產(chǎn)生的最大彎矩。由圖1.3(a)可知，當(dāng)擁有5個(gè)輪軸的汽車(chē)作用在簡(jiǎn)支梁上時(shí)，與跨徑成反比關(guān)系。從這個(gè)示例中可以看出，的誤差范圍是在1%到-8%之間，值僅與彎矩的大小有關(guān)，而與值本身無(wú)關(guān)。式(1.1)不僅適用于簡(jiǎn)支梁，同樣也適用于連續(xù)梁，如圖1.3(b)所示。圖中繪出了當(dāng)5個(gè)輪軸作用在兩跨連續(xù)梁上不同位置時(shí)，產(chǎn)生的最大彎矩與值的相互關(guān)系。由此看出，當(dāng)荷載作用在連續(xù)梁上時(shí)的值大于荷載作用在簡(jiǎn)支梁上時(shí)的值，但是其誤差變化仍然很小，僅在1%到-10%之間。在任何的橋梁結(jié)構(gòu)形式中，值隨橋梁的跨徑的增大而減小。比較五個(gè)輪軸作用在跨徑為10.67米的簡(jiǎn)支梁上時(shí)，實(shí)際的最大彎矩和圖1.4中的長(zhǎng)度Bm范圍內(nèi)由等效的均布荷載引起的最大彎矩，這兩種情況下的彎矩十分的接近。圖中也繪出了沿跨長(zhǎng)的變化情況，圖中曲線表明值在梁跨中較小，跨中部位的彎矩與設(shè)計(jì)值在5%之間波動(dòng)。(a)簡(jiǎn)支梁(b)連續(xù)梁圖1.3與跨徑的函數(shù)關(guān)系圖越靠近支點(diǎn)處，彎矩值越小，也會(huì)隨之變大至-13%左右，但不會(huì)影響設(shè)計(jì)值。Csagoly和Dorton在1973年發(fā)表的論述中認(rèn)為，值會(huì)隨著荷載的減少而增加，但是當(dāng)3個(gè)集中荷載作用在簡(jiǎn)支梁上時(shí)，值的變化范圍在+3%與-11%之間；作用在連續(xù)梁上時(shí)，值的變化范圍在+3.5%與-13%之間。附錄B—蓋梁內(nèi)力計(jì)算B.1上部空心板自重作用時(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)結(jié)構(gòu)名稱(chēng)_______________結(jié)構(gòu)形式_______________計(jì)算者_(dá)______________復(fù)核者_(dá)______________2011-4-16建工學(xué)院***基本數(shù)據(jù)***節(jié)點(diǎn)總數(shù)=25支承點(diǎn)總數(shù)=3單元總數(shù)=24各單元材料是否相同(是-1/否-0)=1各單元截面特性是否相同(是-1/否-0)=0節(jié)點(diǎn)集中力個(gè)數(shù)=12支承強(qiáng)迫位移個(gè)數(shù)=0是否有附加豎向均布荷載(1/0)=0是否有附加豎向三角荷載(1/0)=0是否計(jì)算溫度梯度效應(yīng)(1/0)=0是否計(jì)算均勻溫差效應(yīng)(1/0)=0各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)：節(jié)點(diǎn)號(hào)XY10.0000.00020.3000.00030.7750.00040.8500.00051.2500.00061.8500.00072.3500.00082.8500.00093.8500.000104.1000.000114.8500.000125.8500.000136.3500.000146.8500.000157.8500.000168.6000.000178.8500.000189.8500.0001910.3500.0002010.8500.0002111.4500.0002211.8500.0002311.9250.0002412.4000.0002512.7000.000各單元材料及截面特性：IJEγαAI0010023000000025.0001.00e-50.9120.043900020033000000025.0001.00e-50.7380.023260030043000000025.0001.00e-50.8700.038110040053000000025.0001.00e-50.9840.055140050063000000025.0001.00e-51.0800.072900060073000000025.0001.00e-51.0800.072900070083000000025.0001.00e-51.0800.072900080093000000025.0001.00e-51.0800.072900090103000000025.0001.00e-51.0800.072900100113000000025.0001.00e-51.0800.072900110123000000025.0001.00e-51.0800.072900120133000000025.0001.00e-51.0800.072900130143000000025.0001.00e-51.0800.072900140153000000025.0001.00e-51.0800.072900150163000000025.0001.00e-51.0800.072900160173000000025.0001.00e-51.0800.072900170183000000025.0001.00e-51.0800.072900180193000000025.0001.00e-51.0800.072900190203000000025.0001.00e-51.0800.072900200213000000025.0001.00e-51.0800.072900210223000000025.0001.00e-50.9840.055140220233000000025.0001.00e-50.8700.038110230243000000025.0001.00e-50.7380.023260240253000000025.0001.00e-50.9120.04390支承點(diǎn)信息CS：101006100013101020各單元自重效應(yīng)：節(jié)點(diǎn)位移節(jié)點(diǎn)號(hào)水平(mm)豎向(mm)轉(zhuǎn)角(min)10.000-0.009-0.03020.000-0.006-0.03030.000-0.002-0.02240.000-0.002-0.02050.0000.000-0.01160.0000.0000.01470.000-0.0040.03380.000-0.0090.03590.000-0.0150.006100.000-0.016-0.004110.000-0.012-0.029120.000-0.002-0.027130.0000.0000.000140.000-0.0020.027150.000-0.0120