【正文】 矩將會迅速增大，致使梁的截面尺寸合自重顯著增加，這樣不但材料耗費(fèi)大，并且給施工帶來困難。因此，對于向本設(shè)計(jì)的較大跨徑的橋梁，就宜采用在內(nèi)力分布方面較為合理的結(jié)構(gòu)體系，本設(shè)計(jì)采用連續(xù)鋼箱梁橋 ,連續(xù)鋼箱梁橋由于跨越能力大、施工方法靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 剛度大、抗地震能力強(qiáng)、通車平順性好以及造型美觀等特點(diǎn) ,目前在世界各地得到廣泛的應(yīng)用。 橋 孔布置 本橋?yàn)檫B續(xù)鋼箱梁橋，從已建橋梁實(shí)例的統(tǒng)計(jì)資料分析，跨徑大于 100m 的連續(xù)鋼箱梁橋有 90%以上是采用變截面梁。因?yàn)榇罂鐦蛄涸?外載荷自重作用下，支點(diǎn)界面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對值來看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩大于跨中界面的正彎矩，因此采用變截面梁能負(fù)荷量的內(nèi)力分布規(guī)律，另外變高度梁使梁體外型和諧，節(jié)約材料并贈大橋下凈空。在跨徑布置上，為了減少便跨跨中正彎矩，宜采用不等跨不止，這樣便于施工?？讖綖?35m+45m+35m，實(shí)際橋長采用 115m，橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示見圖 21。 圖 21 橋梁計(jì)算圖示 截面尺寸及擬定 截面形式及梁高 主梁高度通常是通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定的，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)、梁重、建筑高度以及凈空要求等，在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)化，提高梁 的 互換性。 橋梁上部結(jié)構(gòu)橫截面采用變截面箱型截面，截面形式為單廂三室，主要出于以下幾點(diǎn)考慮：首先，箱形截面整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大；其次，箱梁的頂、底板可以提供足夠 活載變形 ；另外，抗扭能力強(qiáng)，同時箱形截面能提供較大的頂板翼緣懸臂，底板寬度相應(yīng)較窄，可大幅度減小下部結(jié)構(gòu)工程量。 箱形截 面主要有頂板、底板、腹板與加勁構(gòu)件組成 鋼橋面板若僅考慮強(qiáng)度，則其厚度只需 6mm 左右，但薄板的剛度過小，在活載作用下自身變形過大，因此設(shè)計(jì)時橋面板不小于 10mm。此橋設(shè)計(jì)頂班、底板均取 14mm。 此橋?yàn)?6 車道，設(shè)計(jì)荷載：城－ A 級，橋面較寬，荷載較大，應(yīng)設(shè)計(jì)成單箱多室箱梁橋合適，此橋采用單箱三室箱梁截面， 此橋設(shè)計(jì)成 U形閉口截面，內(nèi)部截面縱肋受到保護(hù)，不易生銹板厚可用到 6mm。 縱肋主要其起加勁作用，其間距與鋼橋面板的厚度相關(guān)，此橋取 300mm，底板也要設(shè)縱橫肋，縱肋間距可校頂板縱肋間 距大，取 400mm；橫肋于頂板位置相同，以組XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 成橫向聯(lián)接系，增加橫向剛度。 箱梁設(shè)置一定數(shù)量的橫隔板以增加其整體作用。橫隔板的位置和尺寸由計(jì)算而定，一般其間距可達(dá) 10－ 15m，在跨中和支承處必須設(shè)置橫隔板， 此橋邊跨的橫隔板間距為2m。 箱梁高度的確定方法： h=l/25。所以此橋的箱高采用 2021mm。 主梁橫截面構(gòu)造圖如圖 22： 設(shè)計(jì)標(biāo)高8cm瀝青混凝土8 cm 鋼 筋混凝土面板% % 圖 22 主梁橫截面構(gòu)造圖（單位： cm） 箱梁板面曲線方程 當(dāng)按正交異性板分析第Ⅱ結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)力時， 板曲面的微分方程為 (21)： ),(2 4422444 yxpyDyxHxD yx ?????? ???? ??? (21) 式中 ： ω（ x,y） —— 正交異性板的中間面內(nèi)各點(diǎn)在 z方向的撓度（ mm）； P (x,y) —— 垂直板面的分布荷載（ MPa） 。 tEID xx ? —— 板在 x 方向的抗彎剛度（ mmNmm /2 ） 。 aEID yy ? —— 板在 y 方向的抗彎剛度（ mmNmm /2 ） 。 H—— 正交異性板的有效抗彎剛度（ mmNmm /2 ） 。 E—— 鋼材的彈性模量（ mmN/ ） 。 t,a—— 橫肋的間距及縱肋的間距 (mm)， 箱梁 面 板厚度設(shè)置 整體支架施工的連續(xù)梁橋，中撐處負(fù)彎矩比較大，箱梁底板厚度需要適當(dāng)?shù)募雍瘢蕴峁┍匾氖軌好娣e；同時，跨中正彎矩比較大，應(yīng)避免該區(qū)底板過厚而增加恒載彎矩，支點(diǎn) 處 板 面 厚度δ＝ 20cm， XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 中孔其余部分底板厚度均按 14cm設(shè)置， 按上述思路設(shè)置 的底板厚度如圖 24 圖 24 箱梁 面 板加厚示意圖（單位： mm） 箱梁腹板寬度設(shè)置 腹板橫隔板 圖 25 箱梁腹板構(gòu)造示意圖（單位： mm） 3 主梁截面幾何特性計(jì)算 截面幾何特征的計(jì)算是結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算、以及撓度計(jì)算的前提。以往的設(shè)計(jì)大都通過手工計(jì)算來完成，其方法雖然簡單但計(jì)算工作量很大，如果將這項(xiàng)工作編程通過計(jì)算機(jī)來完成，不僅可以把設(shè)計(jì)者從繁重的簡單計(jì)算中解放出來，而且 有助于設(shè)計(jì)者習(xí)慣于編程，同時也便于正確地應(yīng)用或檢驗(yàn)現(xiàn)有的一些橋梁設(shè)計(jì)軟件。毛截面幾何特征的計(jì)算方法有很多種，常用的有節(jié)線法、分塊面積法等，可以根據(jù)截面類型選用具體的計(jì)算方法。本設(shè)計(jì)采用分塊面積法。本設(shè)計(jì)所用的截面比較復(fù)雜，所以變成計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)尤為明顯，截面幾何特征計(jì)算采用分塊面積法。 本橋?yàn)楹憬孛?， 截面特性相同，截面規(guī)則，截面特性可 運(yùn)用 Excel 來進(jìn)行計(jì)算 比較簡單 。截面特性計(jì)算結(jié)果見下表 31： XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 表 31 截面幾何特性計(jì)算結(jié)果 b(cm) h(cm) A(cm178。) Ixc( 4cm ) y(cm) Ix( 4cm ) I（ 4cm ） 頂板 N1 1250 1750 頂板 肋1N5 15 18 頂板 肋2N5 頂板 肋3N4 9 1 9 腹板 N3 腹板上 肋N8 15 18 腹板中 肋N8 15 18 腹板下 肋N8 15 18 底板 肋1N7 底板 肋2N6 9 1 9 底板 肋 N2 675 945 SUM 2*SUM 4 主梁內(nèi)力計(jì)算 鑒于滿堂支架施工的連續(xù)梁橋產(chǎn)生的恒載徐變二次力的計(jì)算比較復(fù)雜，目前情況下的主梁內(nèi)力計(jì)算主要包括以下幾個方面：恒載內(nèi)力計(jì)算、活載內(nèi)力計(jì)算、溫度次內(nèi)力計(jì)算及支座沉降次內(nèi)力計(jì)算。 本設(shè)計(jì)主要考慮恒 載 內(nèi)力計(jì)算（一期 恒 載，二期恒載）、活載內(nèi)力計(jì)算 ，不考慮溫度 次 內(nèi)力計(jì)算和支座沉降次內(nèi)力計(jì)算 。 利用結(jié)構(gòu)力學(xué)（ 力法原理 ） 可計(jì)算出等 截面 連續(xù)梁在恒載、活載等作用下的內(nèi)力。 恒載內(nèi)力計(jì)算 主梁恒載內(nèi)力包括主梁自重（前期恒載或一期恒載 ） 引起的主梁自重內(nèi)力 SG1和 后期 恒載（ 如 橋面鋪裝 、人行 道、燈柱 和防護(hù)攔等橋面系） 引起的主梁后期恒載內(nèi)力 SG2,總稱為主梁恒載內(nèi)力 。 主梁自重是在結(jié)構(gòu)逐步形成的過程中作用于橋上的，因而它的計(jì)XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 算于施工方法有密切的關(guān)系。特別是在大、中跨預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定梁橋的施工中不斷有體系轉(zhuǎn)換過程，在計(jì)算主梁自重內(nèi)力時必須分階段進(jìn)行，有一定的復(fù)雜性。而后期恒載作用于橋上時，主梁結(jié)構(gòu)已形成最終體系，這部分內(nèi)力可直接應(yīng)用結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線進(jìn)行計(jì)算。隨著預(yù)應(yīng)力工藝、懸臂施工方法等的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土兩瞧的施工方法得到不斷創(chuàng)新和發(fā)展。主梁自重內(nèi)力計(jì)算方法可歸為兩大類： 1：在施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā) 生體系轉(zhuǎn)換； 2：在施工過程中結(jié)構(gòu)發(fā)生體系轉(zhuǎn)換。 本設(shè)計(jì)施工方法為滿堂支架法， 對于滿堂支架建造過程沒有體系轉(zhuǎn)換，故恒載內(nèi)力可按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算，此設(shè)計(jì)采用有限元法計(jì)算。 一期集度計(jì)算： ?? Aq = =（為均布荷載集度） 1q —— 一期恒載集度； 一期恒載內(nèi)力 一期荷載內(nèi)力 由力法計(jì)算得出，其結(jié)果為下圖所示（圖 4－ 1）： （ a） 結(jié)構(gòu)體系 單位（ m） （ b）剪力圖 單位（ kN） XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 （ c）彎矩圖 單位（ kN m） 圖 41 一期荷載內(nèi)力圖 二期恒載內(nèi)力 二期 恒載 集度計(jì)算： 2q =橋面鋪裝集度 +防撞護(hù) 欄集度 =（ 21+ 23） 25+ 4 25 = （ kN/m） 式中， A—— 截面面積； 分別為鋪裝瀝青混凝土厚度和鋼筋混凝土面板鋪裝厚度； 表示護(hù)欄按每 10m為 。 二 期荷載內(nèi)力 由力法計(jì)算得出，其結(jié)果為下圖所示（圖 4－ 2）： （ a）結(jié)構(gòu)體系 單位（ m） （ b）剪力圖 單位（ kN） XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 （ c）彎矩圖 單位（ kN m） 圖 42 二 期荷載內(nèi)力圖 總恒載內(nèi)力 總的恒載集度計(jì)算： iq =1q + 2q =+ =206（ kN/m） 總的恒載 (包括一期恒載和二期恒載 )內(nèi)力 由力法計(jì)算得出，其大小 如下圖所示（圖 4－ 3） （ a）結(jié)構(gòu)體系 單位（ m） （ b）剪力圖 單位（ kN） XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 （ c）彎矩圖 單位（ kN m） 圖 43 總荷載內(nèi)力圖 活載內(nèi)力計(jì)算 活載 內(nèi)力由基本可變荷載中的車輛荷載 和人群 產(chǎn)生。在使用階段，結(jié)構(gòu)以成為最終體系，其縱向的力學(xué)計(jì)算圖式是明確的。但此時主梁的橫向也連成了整體，因此荷載在橫向?qū)Ω髌髁旱姆峙溆脵M向分配系數(shù) m考慮，從而把一個空間結(jié)構(gòu)的力學(xué) 計(jì)算問題轉(zhuǎn)化成平面問題。 主梁活載內(nèi)力計(jì)算 分為兩步： 第一步求某一主梁的 橫向分布系數(shù) mi。 第二步應(yīng)用主梁內(nèi)力影響線，給 荷載乘以橫向分布系數(shù)。 橫向分布系數(shù)的計(jì)算 本梁為單箱三室，有四片腹板組成，可劃分為四個單元 ，每片腹板作為一個主梁，求主梁①的橫向分布系數(shù) m。 按照汽車車輛橫向排列的規(guī)定，兩列汽車橫向位置如圖 4－ 3s 所示。邊輪離緣石不小于 ，因此，它離 ①號梁的距離為 =，八個輪壓的合力 R=4P,它的位置離邊輪為 =,即距①號梁的距離為 =,其合力 R的影響線縱標(biāo)－? ， 可用η 1和η 4之間的線性內(nèi)插 求得。 XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 44 1 號梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（尺寸單位： cm） 則 mc0＝ 考慮到箱梁按整體設(shè)計(jì)計(jì)算，故其做為整體等于受力二向分布系數(shù)為： mc＝ 4 mc0＝ 主梁內(nèi)力影響線 及加載 連續(xù)梁橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，活載內(nèi)力計(jì)算以影響線為基礎(chǔ)，對等截面連續(xù)梁橋或截面按某種規(guī)律變化的連續(xù)梁，可用有限元計(jì)算繪制影響線。也可用結(jié)構(gòu)矩陣程序進(jìn)行計(jì)算繪制。進(jìn)行影響線加載時，如采用手工計(jì)算，一般將車輛荷載的最大輪載質(zhì)量置于影響線的最大豎向坐標(biāo)處，即可求出最大活載內(nèi)力。當(dāng)直接在 內(nèi)力影響線上加載時 (41) 式中， pS —— 主梁最大活載內(nèi)力； ? ?1 ?? —— 汽車荷載沖擊系數(shù)，對于本次設(shè)計(jì)取 ? ?1 ?? =； ? —— 汽車荷載折減系數(shù)； im —— 荷載橫向分布系數(shù)； iP —— 車隊(duì)各輪載質(zhì)量； iy —— 主梁內(nèi)力影響線中縱坐標(biāo)。 ? ?1p i i iS m P y???? ?XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 本設(shè)計(jì)加載的種類有 城－ A 級。 上部結(jié)構(gòu)可變作用效應(yīng)組合的計(jì)算： 均布荷載： q＝ 4mcξη q ＝ 4 1 10 ＝ 集中荷載： P=4mcξη p =4 1 300 = kN/m 主梁內(nèi)力影響線 及加載 如下圖所示（ 圖 4－ 5） ： （ a）主梁布置圖 單位（ m） M m axM m in （ b） B 截面 彎矩 最不利位置 影響線 加載圖 M maxM min （ c） C 截面 彎矩 最不利位置 影響線 加載圖 XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 M maxM min（ d） D 截面 彎矩 最不利位置 影響 加載圖 Q A （ min ）Q A （ max ） （ e） A截面剪力最不利位置影響線加載 Q C （ min ）Q C （ max ） （ f） C 截面剪力最不利位置影響 線加載 Q B 左 （ min ）Q B 左 （ max ） （ g） B 左截面剪力最不利位置影響線加載 XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 Q B 右 （ min ）Q B 右 （ max ） （ h） B 右截面剪力最不利位置影響線加載 Q D （ min ）Q D （ max ） （ i） D 截面剪力最不利位置影響線加載 圖 4－ 5 彎矩、 剪力最不利位置影響線加載 彎矩包絡(luò)圖 計(jì)算 如 下 圖所示 （圖 4－ 6） ： （ a）梁的受力類型 、 位置 （ b）恒載彎矩圖 XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ c）集中荷載作用在左邊跨夸中時梁彎矩圖 （ d）集中荷載作用在中跨夸中時梁彎矩圖 （ e）集中荷載作用在右邊跨夸中時梁彎矩