【文章內容簡介】 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，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，實際地質情況與資料有出入，可酌情提高或加深基礎標高。 （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結構分析軟件，它能簡化計算量，可以將復雜的結構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、分析和設計選項，且完全在一個集成的圖形界面內實現(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構軟件。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果的調用。 SAP2000介紹SAP2000 是獨立的基于有限元的結構分析和設計程序。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，同時具有分析最復雜工程所需的分析技術。SAP2000 是面向對象的，即用單元創(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分由程序內部處理。分析和設計的結果對整個對象產(chǎn)生報告，而不是對構成對象的子單元，信息提供更容易解釋并且和實際結構更協(xié)調。在SAP2000三維圖形環(huán)境中提供了多種建模、分析和設計選項，且完全在一個集成的圖形界面內實現(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構軟件。 SAP2000特點　　三維結構整體性能分析，空間建模方便，荷載計算功能完善，可從CAD等軟件導入，文本輸入輸出功能完善。結構彈性靜力及時程分析功能相當不錯，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。結構工程分析中常用的工具。 SAP2000適用范圍 SAP2000是通用的結構分析設計軟件，適用范圍很廣，主要適用于模型比較復雜的結構，如橋梁，大壩，海洋平臺，工業(yè)建筑，發(fā)電站，輸電塔，網(wǎng)架等結構形式，當然高層等民用建筑也能很方便的用SAP建模、分析和設計。在我國，SAP2000程序也在各高校和工程界得到了廣泛的應用，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、復制刪除等)、分析功能(時程分析、動力反應分析、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構形式，包括房屋建筑、橋梁、水壩、油罐、地下結構等等。橋梁設計者可以用SAP2000的橋梁模板建立橋梁模型，自動進行橋梁活荷載的分析和設計，進行橋梁基礎隔震和橋梁施工順序分析，進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采用靜載試驗效率進行控制，即： 式中：——試驗荷載作用下，檢測部位變形或內力的計算值； ——設計標準荷載作用下，檢測部位變形或內力計算值； ——設計取用沖擊系數(shù)。～。當橋梁調查、驗算工作比較充分完善時,可采用低限值；當橋梁調查、驗算工作不充分，尤其是缺乏設計計算資料時，可采用高限值。根據(jù)上述兩點，在計算試驗荷載效應時，首先要根據(jù)控制截面的設計內力及加載設備的種類，初步確定加載位置、加載等級，以使試驗荷載逐級達到該截面的設計內力，實現(xiàn)預定的加載效率，同時，應計算其他控制截面在試驗荷載作用下內力，如未超過其設計內力，說明試驗荷載的加載位置、加載等級有效且安全，如超過其設計內力，則應重新調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計內力的加載方式為止。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構行為，包括試驗橋梁各應力測試截面的應力應變，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、水平位移等結構反應，以便與實測值進行比較，評價該橋的工作性能。最后，在上述工作的基礎上，結合現(xiàn)場實際情況，形成嚴密可行的加載程序，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個截面的控制內力按照設計規(guī)范計算，再按照設計規(guī)范、加載等級、加載位置計算出試驗內力，進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應力混凝土橋，圬工拱橋等上部構造和鋼支座、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，按相應的橋梁取用。4汽車荷載的沖擊力標準值為汽車荷載標準值乘以沖擊系數(shù)。5 沖擊系數(shù)可按下式計算：當f，=≤f≤14Hz時， = 當f14Hz時，=式中f為結構基頻（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力(應變)、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行試驗[6]。本橋設計等級為公路二級，跨徑大于20m且小于150m時，城市規(guī)范規(guī)定：公路二級：當計算彎矩時， kN/m；計算剪力時， kN。當車道數(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，控制截面的設計內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、負彎矩，肋拱四分之一截面正、負彎矩，肋拱八分之三截面正、負彎矩，拱頂截面正彎矩。通過SAP2000軟件計算出各控制截面的設計內力。本橋拱頂?shù)膹澗財?shù)值=公路二級標準荷載+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，當跨徑大于150米時，應考慮縱向折減系數(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值最大，據(jù)此可求出試驗內力，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力5813 （5813/5898）100%=98%拱腳的彎矩數(shù)值=公路二級標準荷載+人群荷載產(chǎn)生的最大彎矩。據(jù)規(guī)范，在SAP2000中進行車道、車道荷載定義，進行移動荷載組合，即可得出各組合下的內力。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)值拱腳負彎矩影響線數(shù)值如下表表33 拱腳負彎矩部分影響線數(shù)值由上表得到拱腳正負彎矩影響線的峰值，據(jù)此可求出試驗內力，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力。 正彎矩：9981 負彎矩：10520 正彎矩荷載效率（9954/10128）100%=98%負彎矩荷載效率（10520/11582）100%=91%四分之一截面的彎矩數(shù)值=公路二級標準荷載+人群荷載所產(chǎn)生的最大彎矩數(shù)值。據(jù)規(guī)范，在SAP2000中進行車道、車道荷載定義，進行移動荷載組合，即可得出各組合下的內力。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： ，負彎矩：下表根據(jù)公路二級標準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截面負彎矩影響線數(shù)值如下表表35 1/4截面負彎矩部分影響線數(shù)值由上表得到四分之一截面正負彎矩影響線的峰值，據(jù)此可求出試驗內力，加載方案和車輛布置見后面實驗方案，試驗內力：： 正彎矩：7305 負彎矩：正彎矩荷載效率（7305/8107）100%=90%負彎矩荷載效率（5413/5523）100%=98%八分之三截面的彎矩數(shù)值=公路二級標準荷載+人群荷載所產(chǎn)生的最大彎矩數(shù)值。據(jù)規(guī)范，在SAP2000中進行車道、車道荷載定義，進行移動荷載組合，即可得出各組合下的內力。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： 負彎矩： 八分之三截面的試驗內力下表根據(jù)公路二級標準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截面負彎矩部分影響線數(shù)值..由上表得到八分之三截面正負彎矩影響線的峰值，據(jù)此可求出試驗內力，加載方案和車輛布置見后面實驗方案，試驗內力：： 正彎矩： ， 負彎矩：正彎矩荷載效率（6701/7200）100%=93%負彎矩荷載效率（4693/5163）100%=91%據(jù)此，可得出各個截面的設計控制內力，以及試驗內力和荷載效率，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拱腳最大負彎矩（偏載）115821052031/4截面最大正彎矩（偏載）8107730541/4截面最大負彎矩（偏載）5523541353/8截面最大正彎矩（偏載）7200670163/8截面最大負彎矩（偏載）516346937拱頂最大正彎矩（偏載）58985813 肋拱橋的應力、撓度計算求拱橋的應力是一共求四個截面的應力狀況，即拱腳截面、1/4截面、3/8截面、拱頂截面的應力。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拱腳最大負彎矩10520153231/4截面最大正彎矩7305165141/4截面最大負彎矩5413198553/8截面最大正彎矩6701142763/8截面最大負彎矩469318157拱頂最大正彎矩58131297由上表310，根據(jù)應力計算公公式σ= y + 即可得出在各個工況下各截面的應力表310肋拱各控制截面應力值正彎矩荷載控制下各控制截面的應力截 面應力（MPa）拱腳1/