【文章內(nèi)容簡介】 為橫向與立柱同寬的墊墻，其上安裝橫向行車道板。 （2）拱圈為無鉸拱。135米但片拱箱合攏后，長細(xì)比較大，橫向穩(wěn)定系數(shù)較小，必須雙箱合攏并把拱腳接頭與墩帽用混凝土先澆好，形成固結(jié)，加強兩箱間各處橫向連接，保證兩箱的共同受力作用，才能滿足穩(wěn)定性要求。（二）下部構(gòu)造 （1）橋墩臺位置處，做過簡易的槽探和鉆探，施工開挖后，實際地質(zhì)情況與資料有出入，可酌情提高或加深基礎(chǔ)標(biāo)高。 （2）兩墩均是交界墩，剛度較大，與拱圈剛度比大于7，因此橋墩按單孔受力計算。 （3）兩墩均按施工制動墩設(shè)計，即允許承受55米孔或135米孔的裸拱單向推力。第2章 軟件介紹及有限元模型的建立在后續(xù)的計算和驗算中我們將運用到SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件，它能簡化計算量，可以將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)簡化為桿件單元或者平面框架，使得建模更方便。在SAP2000三維圖形環(huán)境中提供了多種建模、分析和設(shè)計選項，且完全在一個集成的圖形界面內(nèi)實現(xiàn)。在今天的市場上SAP2000已經(jīng)被證實是最具集成化、高效率和實用的通用結(jié)構(gòu)軟件。在使用軟件之前，我們有必要對SAP2000個軟件有個基本的了解，清楚地知道它的使用方法和計算結(jié)果的調(diào)用。 SAP2000介紹SAP2000 是獨立的基于有限元的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計程序。它提供了功能強大的交互式用戶界面，帶有很多工具幫助快速和精確創(chuàng)建模型，同時具有分析最復(fù)雜工程所需的分析技術(shù)。SAP2000 是面向?qū)ο蟮?，即用單元?chuàng)建模型來體現(xiàn)實際情況。一個與很多單元連接的梁用一個對象建立，和現(xiàn)實世界一樣，與其它單元相連接所需要的細(xì)分由程序內(nèi)部處理。分析和設(shè)計的結(jié)果對整個對象產(chǎn)生報告，而不是對構(gòu)成對象的子單元，信息提供更容易解釋并且和實際結(jié)構(gòu)更協(xié)調(diào)。在SAP2000三維圖形環(huán)境中提供了多種建模、分析和設(shè)計選項，且完全在一個集成的圖形界面內(nèi)實現(xiàn)。在今天的市場上SAP2000已經(jīng)被證實是最具集成化、高效率和實用的通用結(jié)構(gòu)軟件。 SAP2000特點　　三維結(jié)構(gòu)整體性能分析，空間建模方便，荷載計算功能完善，可從CAD等軟件導(dǎo)入，文本輸入輸出功能完善。結(jié)構(gòu)彈性靜力及時程分析功能相當(dāng)不錯，效果高，后處理方便。不足之處在于彈塑性分析方面功能較弱，有塑性鉸屬性，非線性計算收斂性較差。提供二次開發(fā)接口。結(jié)構(gòu)工程分析中常用的工具。 SAP2000適用范圍 SAP2000是通用的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計軟件，適用范圍很廣，主要適用于模型比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如橋梁，大壩，海洋平臺，工業(yè)建筑，發(fā)電站，輸電塔，網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)然高層等民用建筑也能很方便的用SAP建模、分析和設(shè)計。在我國，SAP2000程序也在各高校和工程界得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是航空航天、土木建筑、機械制造、船舶工業(yè)、兵器以及石油化工等許多部門都大量使用SAP2000程序。 SAP2000程序的一些主要功能SAP2000具有極強的功能，如建模功能(二維模型、三維模型等)、編輯功能(增加模型、增減單元、復(fù)制刪除等)、分析功能(時程分析、動力反應(yīng)分析、等)、荷載功能(節(jié)點荷載、桿件荷載、板荷載、溫度荷載等)、自定義功能、以及設(shè)計功能等等。這些功能的實現(xiàn)均是在同一個可視化界面中實現(xiàn)的，用戶界面非常友好。它可以模擬大量的結(jié)構(gòu)形式，包括房屋建筑、橋梁、水壩、油罐、地下結(jié)構(gòu)等等。橋梁設(shè)計者可以用SAP2000的橋梁模板建立橋梁模型，自動進(jìn)行橋梁活荷載的分析和設(shè)計，進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)隔震和橋梁施工順序分析，進(jìn)行大變形懸索橋分析和Pushover推倒分析。 SAP2000模型的建立 SAP2000建模SAP2000建模時有必要通過對組的定義，將同一類型的單元編為一組，從而方便模型的分析，工況的定義如下圖所示 SAP2000模型平面圖形 SAP2000模型立體圖 橋梁在恒載作用下的彎矩第3章 荷載試驗理論計算資料 為保證試驗效果，根據(jù)《大跨境混凝土橋梁的試驗方法》的要求，在選擇試驗荷載大小及加載位置時應(yīng)采用靜載試驗效率進(jìn)行控制，即： 式中：——試驗荷載作用下，檢測部位變形或內(nèi)力的計算值； ——設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下，檢測部位變形或內(nèi)力計算值； ——設(shè)計取用沖擊系數(shù)。～。當(dāng)橋梁調(diào)查、驗算工作比較充分完善時,可采用低限值；當(dāng)橋梁調(diào)查、驗算工作不充分，尤其是缺乏設(shè)計計算資料時，可采用高限值。根據(jù)上述兩點，在計算試驗荷載效應(yīng)時，首先要根據(jù)控制截面的設(shè)計內(nèi)力及加載設(shè)備的種類，初步確定加載位置、加載等級，以使試驗荷載逐級達(dá)到該截面的設(shè)計內(nèi)力，實現(xiàn)預(yù)定的加載效率，同時，應(yīng)計算其他控制截面在試驗荷載作用下內(nèi)力，如未超過其設(shè)計內(nèi)力，說明試驗荷載的加載位置、加載等級有效且安全，如超過其設(shè)計內(nèi)力，則應(yīng)重新調(diào)整試驗荷載的加載位置、加載等級，直至找到既可使控制截面達(dá)到其加載效率、又使其它截面在試驗荷載作用下不超過其設(shè)計內(nèi)力的加載方式為止。其次，根據(jù)最終確定的加載等級、加載位置及加載重量，計算出試驗橋梁各級試驗荷載作用下的結(jié)構(gòu)行為，包括試驗橋梁各應(yīng)力測試截面的應(yīng)力應(yīng)變，各撓度測點的撓度，必要時還要根據(jù)試驗橋梁的受力特點，計算出各測點的扭角、水平位移等結(jié)構(gòu)反應(yīng)，以便與實測值進(jìn)行比較，評價該橋的工作性能。最后，在上述工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，形成嚴(yán)密可行的加載程序，以便試驗時實施。根據(jù)拱橋的受力特點，通常取拱頂、1/4截面、3/8截面和拱腳作為控制截面，所以對上述4個截面的控制內(nèi)力按照設(shè)計規(guī)范計算，再按照設(shè)計規(guī)范、加載等級、加載位置計算出試驗內(nèi)力，進(jìn)行試驗荷載效率控制[8]。 計算汽車沖擊系數(shù)的確定、鋼筋混泥土橋以及預(yù)應(yīng)力混凝土橋，圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺，應(yīng)計算汽車的沖擊系數(shù)。2 、涵洞以及重力式墩臺不計沖擊力。3 支座的沖擊力，按相應(yīng)的橋梁取用。4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)。5 沖擊系數(shù)可按下式計算：當(dāng)f，=≤f≤14Hz時， = 當(dāng)f14Hz時，=式中f為結(jié)構(gòu)基頻（Hz）由于本橋計算跨徑小于150m，所以不考慮縱向折減系數(shù)，規(guī)范規(guī)定，沖擊系數(shù)= 。 目前，對于橋梁靜荷載試驗主要是測試控制截面的應(yīng)力(應(yīng)變)、撓度等。對于公路橋梁，通常以汽車作為試驗荷載，并采用分級加載的方式進(jìn)行試驗[6]。本橋設(shè)計等級為公路二級，跨徑大于20m且小于150m時，城市規(guī)范規(guī)定：公路二級：當(dāng)計算彎矩時， kN/m；計算剪力時， kN。當(dāng)車道數(shù)等于或大于4條時，計算彎矩不乘以增長系數(shù)。，車道荷載如下所示：車輛荷載如下圖所示：對于拱橋，控制截面的設(shè)計內(nèi)力包括拱圈控制截面(拱頂、L/拱腳)的軸力、彎矩，對于中承式、下承式拱橋還包括吊桿的軸力，對于系桿拱還包括系桿的軸力，對于上承式拱橋還包括立柱的軸力。而本橋，控制截面的選取主要為：肋拱拱腳截面的正、負(fù)彎矩，肋拱四分之一截面正、負(fù)彎矩，肋拱八分之三截面正、負(fù)彎矩，拱頂截面正彎矩。通過SAP2000軟件計算出各控制截面的設(shè)計內(nèi)力。本橋拱頂?shù)膹澗財?shù)值=公路二級標(biāo)準(zhǔn)荷載+人群荷載產(chǎn)生的最大彎矩。根據(jù)規(guī)范，橋面寬7米時，車道數(shù)可取2，橫向折減系數(shù)取1，當(dāng)跨徑大于150米時，應(yīng)考慮縱向折減系數(shù)，本橋跨徑135米，所以縱向折減系數(shù)取1，車道的定義和人群荷載的定義在建模中已有介紹，此處就不贅述了，在SAP2000里面運行工況后，就可以得到拱頂截面的彎矩影響線：按規(guī)范加載，拱頂正彎矩部分影響線數(shù)值如下表： 表31 拱頂正彎矩影響線數(shù)值 由上表可以看出，拱頂截面處彎矩影響線豎標(biāo)值最大，據(jù)此可求出試驗內(nèi)力，加載方案和車輛布置見后面實驗方案，由此可得拱頂截面的試驗內(nèi)力5813 （5813/5898）100%=98%拱腳的彎矩數(shù)值=公路二級標(biāo)準(zhǔn)荷載+人群荷載產(chǎn)生的最大彎矩。據(jù)規(guī)范，在SAP2000中進(jìn)行車道、車道荷載定義，進(jìn)行移動荷載組合，即可得出各組合下的內(nèi)力。拱腳截面的影響線如下圖所示：按規(guī)范加載后，在SAP2000里面運行，得到拱腳的彎矩。拱腳正彎矩：， 拱腳負(fù)彎矩：拱腳正彎矩影響線數(shù)值如下表表32 拱腳正彎矩部分影響線數(shù)值拱腳負(fù)彎矩影響線數(shù)值如下表表33 拱腳負(fù)彎矩部分影響線數(shù)值由上表得到拱腳正負(fù)彎矩影響線的峰值，據(jù)此可求出試驗內(nèi)力，加載方案和車輛布置見后面實驗方案，由此可得拱頂截面的試驗內(nèi)力。 正彎矩：9981 負(fù)彎矩：10520 正彎矩荷載效率（9954/10128）100%=98%負(fù)彎矩荷載效率（10520/11582）100%=91%四分之一截面的彎矩數(shù)值=公路二級標(biāo)準(zhǔn)荷載+人群荷載所產(chǎn)生的最大彎矩數(shù)值。據(jù)規(guī)范，在SAP2000中進(jìn)行車道、車道荷載定義，進(jìn)行移動荷載組合，即可得出各組合下的內(nèi)力。四分之一截面的彎矩影響線如下圖所示：按規(guī)范加載后，在SAP2000里面運行，得到四分之一截面的彎矩。正彎矩： ，負(fù)彎矩：下表根據(jù)公路二級標(biāo)準(zhǔn)荷載及人群荷載得出的四分之一截面正彎矩影響線數(shù)值。表34 四分之一截面正彎矩部分影響線數(shù)值1/4截面負(fù)彎矩影響線數(shù)值如下表表35 1/4截面負(fù)彎矩部分影響線數(shù)值由上表得到四分之一截面正負(fù)彎矩影響線的峰值，據(jù)此可求出試驗內(nèi)力，加載方案和車輛布置見后面實驗方案，試驗內(nèi)力：： 正彎矩：7305 負(fù)彎矩：正彎矩荷載效率（7305/8107）100%=90%負(fù)彎矩荷載效率（5413/5523）100%=98%八分之三截面的彎矩數(shù)值=公路二級標(biāo)準(zhǔn)荷載+人群荷載所產(chǎn)生的最大彎矩數(shù)值。據(jù)規(guī)范，在SAP2000中進(jìn)行車道、車道荷載定義，進(jìn)行移動荷載組合，即可得出各組合下的內(nèi)力。八分之三截面的彎矩影響線如下圖所示：按規(guī)范加載后，在SAP2000里面運行，得到八分之三截面的彎矩。正彎矩： 負(fù)彎矩： 八分之三截面的試驗內(nèi)力下表根據(jù)公路二級標(biāo)準(zhǔn)荷載及人群荷載計算出的八分之三截面正彎矩影響線數(shù)值。表36 3/8截面正彎矩部分影響線數(shù)值表37 3/8截面負(fù)彎矩部分影響線數(shù)值..由上表得到八分之三截面正負(fù)彎矩影響線的峰值，據(jù)此可求出試驗內(nèi)力，加載方案和車輛布置見后面實驗方案，試驗內(nèi)力：： 正彎矩： ， 負(fù)彎矩：正彎矩荷載效率（6701/7200）100%=93%負(fù)彎矩荷載效率（4693/5163）100%=91%據(jù)此，可得出各個截面的設(shè)計控制內(nèi)力，以及試驗內(nèi)力和荷載效率，如下表所示：表38 各控制截面荷載試驗效率序號加載工況設(shè)計控制彎矩（kNm）試驗彎矩理論值（kNm）荷載效率1 拱腳最大正彎矩（偏載） 1012899812拱腳最大負(fù)彎矩（偏載）115821052031/4截面最大正彎矩（偏載）8107730541/4截面最大負(fù)彎矩（偏載）5523541353/8截面最大正彎矩（偏載）7200670163/8截面最大負(fù)彎矩（偏載）516346937拱頂最大正彎矩（偏載）58985813 肋拱橋的應(yīng)力、撓度計算求拱橋的應(yīng)力是一共求四個截面的應(yīng)力狀況，即拱腳截面、1/4截面、3/8截面、拱頂截面的應(yīng)力。圖37 拱截面圖表39 拱截面數(shù)據(jù)拱截面數(shù)據(jù)y軸距離（m）面積（m2）慣性距（m4）表310 試驗內(nèi)力數(shù)據(jù)序號加載工況試驗彎矩理論值（kNm）試驗軸力理論值（kN）1 拱腳最大正彎矩998118772拱腳最大負(fù)彎矩10520153231/4截面最大正彎矩7305165141/4截面最大負(fù)彎矩5413198553/8截面最大正彎矩6701142763/8截面最大負(fù)彎矩469318157拱頂最大正彎矩58131297由上表310，根據(jù)應(yīng)力計算公公式σ= y + 即可得出在各個工況下各截面的應(yīng)力表310肋拱各控制截面應(yīng)力值正彎矩荷載控制下各控制截面的應(yīng)力截 面應(yīng)力（MPa）拱腳1/