【正文】 37 60 86 24 134 72 102 40 14 37 37 60 85 86 24 133 134 72 181 28 45 38 61 87 25 135 73 107 45 38 38 61 86 87 25 134 135 73 182 31 50 39 64 88 26 136 74 112 50 15 39 39 64 87 88 26 135 136 74 183 34 55 40 65 89 27 137 75 117 55 40 40 65 88 89 27 136 137 75 184 37 60 41 66 90 28 138 76 122 60 14 41 41 66 89 90 28 137 138 76 185 40 65 42 69 91 29 139 77 127 65 42 42 69 90 91 29 138 139 77 186 43 70 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 43 70 92 30 11 140 78 132 70 11 43 43 70 91 92 30 11 139 140 78 187 46 75 44 71 93 31 141 79 137 75 44 44 71 92 93 31 140 141 79 188 49 80 45 74 94 32 142 80 6 142 80 6 45 45 74 93 94 32 141 142 80 6 189 52 85 46 75 95 33 143 81 147 85 46 46 75 94 95 33 142 143 81 47 76 96 34 144 82 47 47 76 95 96 34 143 144 82 48 79 97 35 145 83 48 48 79 96 97 35 144 145 83 49 80 98 36 13 146 84 單元材料特性 整個(gè)模型共有 5 種材料。 主拱圈 主拱肋為 Q345qC 鋼和 C50 混凝土的混合材料，需進(jìn)行如下?lián)Q算： 材料和截面特性為： D=800mm ， t=12mm ， r=388mm ， As= ， Ac= ， Ec= 104Mpa ， Es= 105Mpa, Gs= 104Mpa ， Asc=As+Ac= ， Isc= ， Ic=， Is=； 等效彈性模量： 4c c s s scE= ( E I +E I ) I =4 .40 2 10 Mpa?； 33c 7 8 .5 K N / msγ,2 5 K N / mγ ?? 泊松比μ c=，μ s=，溫度膨脹系數(shù)為 105 吊桿單元 吊桿材料為鋼絞線，查規(guī)范可得吊桿單元的材料特性為： 容重γ g=，彈性模量為 E= 1011Pa，泊松比ν =，溫度膨脹系數(shù)為 105。 預(yù)應(yīng)力鋼束的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 bbyyR : R 18 60 Mpa? ； 張拉控制應(yīng)力 by: 0 .7 5 R 0 .7 5 1 8 6 0 1 3 9 5hh M p a?? ? ? ? ?； 鋼束錨固時(shí)彈性回縮合計(jì)總變形（一端）： 。 橫梁、立柱、加勁縱梁、橋面板 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 橋面系，立柱，邊跨拱圈，橋墩的材料都為 C50 混凝土，查規(guī)范可得這些單元的材料特性為： γ c=25KN/m3，泊松比μ c=，μ s=，溫度膨脹系數(shù)為 105，彈性模量 Ec= 104Mpa 鋼筋采用 HRB335，各項(xiàng)值按《橋規(guī)》取用。 預(yù)應(yīng)力鋼筋均采用低松弛鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 Rby =1860Mpa，張拉控制應(yīng)力h? = byR =1395Mpa，兩端“雙控”張拉（鋼束錨固時(shí)彈性回縮合計(jì)總變形為 ），張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度要達(dá)到 80%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 結(jié)構(gòu)邊界條件 本結(jié)構(gòu)在拱腳 6 162 節(jié)點(diǎn)處有水平、豎直和轉(zhuǎn)角約束。如下表： 表 43 結(jié)構(gòu)支座 約束節(jié) 點(diǎn)號(hào) 水平方向 豎直方向 轉(zhuǎn)角方向 62 有 有 有 162 有 有 有 在 16 16 16 17 17 17 17 180、 7 15 6 16 6 157 節(jié)點(diǎn)處有主從約束，如下表： 表 44 主從約束 主節(jié)點(diǎn)號(hào) 從節(jié)點(diǎn)號(hào) 水平方向 豎直方向 轉(zhuǎn)角方向 164 173 有 有 有 166 175 有 有 有 169 177 有 有 有 172 179 有 有 有 174 1 有 有 無(wú) 178 4 無(wú) 有 無(wú) 176 61 有 有 無(wú) 180 58 無(wú) 有 無(wú) 72 7 無(wú) 有 無(wú) 152 55 無(wú) 有 無(wú) 72 171 有 有 無(wú) 152 182 無(wú) 有 無(wú) 62 183 有 有 有 162 184 有 有 有 67 185 有 有 有 157 186 有 有 有 生成模型 將計(jì)算好的各單元的材料特性值與截面特性值賦給各單元，添加約束后即可生如下本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 模型。 圖 42 平面模型圖 內(nèi)力計(jì)算 以下計(jì)算得的軸力都是以壓力為正，彎矩與剪力同材料力學(xué)。 恒載內(nèi)力計(jì)算 恒載內(nèi)力為結(jié)構(gòu)自重所引起的內(nèi)力，恒載內(nèi)力包括一期恒載 內(nèi)力和二期恒載內(nèi)力。恒載產(chǎn)生的拱肋彎矩、軸力呈對(duì)稱分布，剪力呈反對(duì)稱分布，拱腳、拱頂承受負(fù)彎矩。 （ 1）一期恒載內(nèi)力計(jì)算 利用橋博軟件通過(guò)靜力計(jì)算即可計(jì)算出結(jié)構(gòu)一期恒載內(nèi)力。計(jì)算結(jié)構(gòu)各控制截面一期恒載內(nèi)力值如下表： 表 45 一期恒載內(nèi)力 截面 截面內(nèi)力 (單位 ) N(KN) M(KN?m) Q(KN) 拱肋左拱腳（取 63 截面） 11400 1730 146 拱肋 1/4 截面（取 87 截面） 8860 621 219 拱肋 3/8 截面（取 99 截面） 8300 拱肋拱頂（取 112 截面） 8050 293 234 （ 2） 二期恒載內(nèi)力計(jì)算 二期恒載為橋面鋪裝、管線和欄桿，橋面鋪裝構(gòu)成有：瀝青表面磨耗層、防水混凝土墊層。 6cm 厚瀝青表面磨耗層重力密度為 23KN/m3； 10cm 厚防水混凝土墊層重力密度為 24KN/m3； 防撞護(hù)欄管線沿縱橋向重度計(jì) 10KN/m； 橋面鋪裝和防撞護(hù)欄沿橋縱向每米重量計(jì)算： q 24 0. 1 18 23 0. 06 18 1 0 78 .0 4 /K N m? ? ? ? ? ? ? ?， 則每片拱肋上的二期恒載為 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 將二期恒載作為均布荷載加載到模型上計(jì)算二期恒載內(nèi)力。加載圖形如下圖： 圖 43 二期恒載加載圖 軟件計(jì)算得結(jié)構(gòu)各控制截面的二期恒載布設(shè)并調(diào)整吊桿索力后綜合作用階段內(nèi)力值如下表： 表 46 二期恒載內(nèi)力 截面 截面內(nèi)力 (單位 ) N(KN) M(KN?m) Q(KN) 拱肋左拱腳（取 63 截面） 2700 60 33 拱肋 1/4 截面 (取 87 截面 ) 2140 17 52 拱肋 3/8 截面 (取 99 截面 ) 2020 拱肋拱頂 (取 112 截面 ) 1950 362 83 （ 3）恒載內(nèi)力 調(diào)索之后各截面的恒載內(nèi)力值如下表： 表 47 恒載內(nèi)力 截面 截面內(nèi)力 (單位 ) N(KN) M(KM?m) Q(KN) 拱肋左拱腳（取 63 截面） 14100 1670 113 拱肋 1/4 截面 (取 87 截面 ) 11000 604 271 拱肋 3/8 截面 (取 99 截面 ) 10300 160 拱肋拱頂 (取 112 截面 ) 10000 658 317 活載內(nèi)力計(jì)算 活載也稱基本可變活載包括汽車荷載、汽車沖擊力、人群荷載等?；钶d內(nèi)力即為上述載荷在橋梁使用階段對(duì)橋梁所產(chǎn)生的內(nèi)力。中承式鋼管系桿拱橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，活載內(nèi)力計(jì)算采用影響線直接加載法，并 考慮多車道的折減系數(shù)。 （ 1）橫向分布系數(shù)計(jì)算 橫向分布系數(shù)表示某根主梁所承擔(dān)的最大荷載是各個(gè)軸重的倍數(shù)。 采用杠桿原理法計(jì)算拱肋的活載橫向分布系數(shù) 杠桿法基本理論：當(dāng)荷載 p=1 分別作用在 1 號(hào)梁， 2 號(hào)梁，? n 號(hào)梁時(shí)，該號(hào)梁影響線坐標(biāo)為 1，與該號(hào)梁相鄰梁的影響線坐標(biāo)為 0，其余梁的影響線坐標(biāo)也為 0。梁與梁之間的影響線坐標(biāo)以直線形式變化。如此就可繪出諸梁的反力影響線，在影響線上移動(dòng)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 車輛或人群荷載，尋求到的最大值即為所求的荷載橫向分布系數(shù)。這里利用橋博橫向分布設(shè)計(jì)計(jì)算工具進(jìn)行橫向分布系數(shù)的計(jì)算。 表 48 拱肋活 載橫向分布影響線 拱肋 汽車 人群 滿人 1 2 加載后計(jì)算得： ?? ? qm ? （ 2）影響線計(jì)算 將單位荷載 P=1 作用在各橋面的節(jié)點(diǎn)上，求得結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力，可得位移影響線和內(nèi)力影響線。 （ 3）計(jì)算沖擊系數(shù) ? 《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》拱橋沖擊系數(shù)的計(jì)算采用以結(jié)構(gòu)基頻為指標(biāo)的方法。結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建造材料等動(dòng)力特征內(nèi)容，它 直接體現(xiàn)了沖擊效應(yīng)和橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。按結(jié)構(gòu)不同的基頻，汽車引起的沖擊系數(shù)在 之間變化，其計(jì)算方法為： 當(dāng) f 時(shí)， μ= 當(dāng) ≤f≤14Hz 時(shí)， μ= （ 42） 當(dāng) f14Hz 時(shí)， μ= 按《橋規(guī)》條文說(shuō)明拱橋計(jì)算公式計(jì)算，拱橋結(jié)構(gòu)基頻 0f =。此橋的沖擊系數(shù)取 。 《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)程》中鋼管混凝土拱橋汽車荷載的沖擊系數(shù)，采用下式計(jì)算： 00 ?? f? 。則μ =。 偏安全考慮，取μ =。 （ 4）汽車、人群作用效應(yīng)計(jì)算 利用橋博軟件直接在影響上加載計(jì)算各控制截面的汽車、人群作用效應(yīng)值 ）（）（ ikikczhq ypmqmS ??????? ???1 （ 43） 上述式中： S —— 所示截面的彎矩或剪力； ? —— 汽車荷載的沖擊系數(shù)； h? —— 汽車荷載橫向折減系數(shù)； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 cm —— 跨中橫向分布系數(shù)； kq —— 汽車車道荷載中，每延米均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； ? —— 彎矩、剪力影響線的面積； im —— 沿橋跨縱向與集中荷載位置對(duì)應(yīng)的橫向分布系數(shù)； kp —— 車道荷 載的集中載標(biāo)準(zhǔn)值； iy —— 沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)值。 ?? crrr mqmS （ 44） rS —— 人群荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值 rm —— 人群荷載橫向分布系數(shù) 拱肋間距為 16m，人群集度按規(guī)范內(nèi)插為 ，本橋?qū)儆诠芬患?jí)， kk1 0 . 5 P 3 6 0 P 3 6 0 1 . 2 4 3 2 K N , 4kq K N m K N?? ? ? ? ?， ， 計(jì) 算 剪 力 效 應(yīng) 時(shí) 本 橋 為 車 道 ， 汽車 荷 載 橫 向 折 減 系 數(shù) 為 = ， 縱 向 折 減 系 數(shù) 為 。 拱是偏心受壓構(gòu)件，最大應(yīng)力由彎矩 M 和軸力 N 共同決定 ,但布載往往不能使 M、N 同時(shí)達(dá)到最大，一般按最大（最?。澗夭驾d，求出最大彎矩及其相應(yīng)軸力及剪力等。以最大正（負(fù)）彎矩控制設(shè)計(jì)。布載時(shí)分別以最大正彎矩和最大負(fù)彎矩進(jìn)行控制。 利用橋博軟件計(jì)算時(shí)，求結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線并直接布載求出內(nèi)力，考慮了彈性壓縮的影響，故計(jì)算結(jié)果為最終活載內(nèi)力。 計(jì)算得各截面最大活載內(nèi)力如下表： 表 49 汽車荷載內(nèi)力匯總 截面 截面內(nèi)力 (單位 ) Mmax(KN?m) 相應(yīng) N(KN) 相應(yīng) Q(KN) 拱肋左拱腳 (取 63 截面 ) 4270 896 457 拱肋 1/4 截面 (取 87 截面 ) 4130 580 126 拱肋 3/8 截面 (取 99 截面 ) 3460 833 142 拱肋拱頂 (取 112 截面 ) 3150 990 196 截面 截面內(nèi)力 (單位 ) Mmin(KN?m) 相應(yīng) N(KN) 相應(yīng) Q(KN) 拱肋左拱腳（取 63 截面） 5390 1090 571 拱肋 1/4 截面 (取 87 截面 ) 2680 1030 拱肋 3/8 截面 (取 99 截面 ) 2570 804 拱肋拱頂 (取 112 截面 ) 1480 658 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 表 410 人群荷載內(nèi)力匯總 截面 截面內(nèi)力 (單位 ) Mmax(KN?m) 相應(yīng) N(KN) 相應(yīng) Q(KN) 拱肋左拱腳 (取 63 截面 ) 556 133 拱肋 1