IV140米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)尺寸擬定和結(jié)構(gòu)有限元模型分析目錄TOC\o"1-3"\h\u9473140米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)尺寸擬定和結(jié)構(gòu)有限元模型分析 1283001設(shè)計要點及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 118501.1橋跨總體布置 154881.2橋梁結(jié)構(gòu)圖示 2311031.3截面形式及截面尺寸擬定 268921.4橋梁附屬結(jié)構(gòu) 383961.5施工階段分析 361162結(jié)構(gòu)有限元模型 47392.1模型的建立 4209272.1.1節(jié)點、單元的建立 4295902.1.2截面幾何特性值 5268772.1.3支座布置圖 695862.1.4車輛荷載的定義 6209322.2作用模擬 7165552.2.1永久作用 734742.2.2可變作用 81設(shè)計要點及結(jié)構(gòu)尺寸擬定1.1橋跨總體布置橋全寬：22.5m，0.5×2m混凝土護欄，橋梁布置橫斷面如圖1.1。圖1.1橋跨總體布置橫斷面圖（尺寸單位：cm）1.2橋梁結(jié)構(gòu)圖示該橋為預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，跨徑布置35m+35m+35m+35m，施工方法為全橋支架現(xiàn)澆。橋跨結(jié)構(gòu)的計算簡圖如圖1.2所示。圖1.2橋跨結(jié)構(gòu)的計算簡圖（尺寸單位：m）1.3截面形式及截面尺寸擬定1）橋梁采用4跨，每聯(lián)跨徑布置為35m+35m+35m+35m，現(xiàn)澆長度為31.97m+35m+35m+31.97m，計算長度為31.62m+35m+35m+31.62m。2）全橋截面的梁高取為2.0m。3）縱向截面變化：支點處為實心截面，設(shè)置2.0m過渡段從變化點處截面過渡到單箱雙室截面。圖1.3.1跨中處橫斷面構(gòu)造圖（尺寸單位：cm）圖1.3.2變化點處橫斷面構(gòu)造圖（尺寸單位：cm）圖1.3.3支點處橫斷面構(gòu)造圖（尺寸單位：cm）1.4橋梁附屬結(jié)構(gòu)（1）護欄采用鋼筋混凝土護欄,依據(jù)告訴公路設(shè)置標準設(shè)計。（2）橋梁伸縮裝置采用大位移YLF160型全包式伸縮裝置，伸縮量為160mm。（3）支座采用板式橡膠支座。（4）橋面鋪裝10cm厚瀝青混凝土：表層為5cm細粒式改性瀝青混凝土，底層為5cm中粒式改性瀝青混凝土。8cm厚C40防水混凝土：內(nèi)設(shè)一層HRB335直徑12mm的鋼筋網(wǎng)，間距為10cm。（5）防水層采用橋面熱瀝青防水粘結(jié)層。1.5施工階段分析全橋施工共分為4個階段，各階段工作內(nèi)容見表1.5。表1.1橋梁施工階段劃分說明施工階段施工天數(shù)工作內(nèi)容說明CS130搭設(shè)滿堂支架，澆筑箱梁混凝土CS25張拉預(yù)應(yīng)力筋CS25拆除支架并脫模CS330二期自重加載，完成全橋工程CS43650考慮10年的收縮徐變影響2結(jié)構(gòu)有限元模型2.1模型的建立2.1.1節(jié)點、單元的建立主梁單元偏心位置設(shè)為中-上部，全橋設(shè)1米一個節(jié)點，并在截面變化處及每跨二分之一和四分之一處添加節(jié)點，并建立支座節(jié)點，共建立177個梁節(jié)點，156個梁單元，如圖2.1.1圖2.1.1節(jié)點單元信息圖將定義好的截面分配給相應(yīng)單元，模型顯示如圖2.1.2圖2.1.2模型顯示圖表2.1節(jié)點或單元號與截面位置對應(yīng)關(guān)系節(jié)點或單元號截面位置節(jié)點或單元號截面位置2#節(jié)點左左支46#單元中L2/87#單元左L1/851#節(jié)點左L2/412#單元左L1/456#節(jié)點左3L2/817#節(jié)點左3L1/861#單元左L2/222#節(jié)點左L1/265#單元右5L1/826#節(jié)點右5L1/871#單元左3L1/432#節(jié)點左3L1/475#單元中7L1/836#節(jié)點中7L1/880#單元左中支截面42#節(jié)點左左中支2.1.2截面幾何特性值表2.2截面幾何特性截面截面高度（m)面積（m2)毛截面慣性矩I（m4)中性軸至梁頂?shù)木嚯x（m）左邊支點217.96146.28130.9151L1/8210.14942.21650.8914L1/428.52871.49940.80723L1/828.39121.45210.798L1/228.39121.45210.7985L1/828.39121.45210.7983L1/428.52871.49940.80727L1/8210.14942.21650.8914左中支217.96146.28130.9151L2/8210.14942.21650.8914L2/428.52871.49940.80723L2/828.39121.45210.798L2/228.39121.45210.7985L1/828.39121.45210.7983L1/428.52871.49940.80727L1/8210.14942.21650.8914中支截面217.96146.28130.9151注：此表為1/2橋的截面，與另一半橋截面對稱。對于跨中截面：上核心距k下核心距k截面效率指標ρ=表明以上初擬的跨中截面是合理的。2.1.3支座布置圖布置的支座類型有固定支座、單向活動支座和多向活動支座，布置平面如圖圖2.1.3支座布置圖2.1.4車輛荷載的定義標準車輛荷載的定義如圖2.1.1.1圖2.1.1.1標準車輛荷載布置三個車道：偏心距離分別為－1.47m、－1.37m和1.725m，跨度取中跨跨徑35m，移動荷載定義如圖2.1.3.2。圖2.1.3.2移動荷載2.2作用模擬2.2.1永久作用由于滿堂支架施工的連續(xù)梁橋不產(chǎn)生徐變二次力，且在配置預(yù)應(yīng)力鋼束之前尚無法計算預(yù)加力產(chǎn)生的次內(nèi)力。因此，在第一階段建模計算結(jié)果內(nèi)力時，永久作用包括結(jié)構(gòu)重力和基礎(chǔ)變位作用。1）一期結(jié)構(gòu)重力一期自重包括箱梁自重和橫隔板自重，箱梁自重作為均布荷載以自重荷載的形式由軟件自動計入，橫隔板作為集中力加在相應(yīng)位置。箱梁自重q2）二期結(jié)構(gòu)重力護欄橋面鋪裝q二期自重作用集度q3）基礎(chǔ)變位作用采用Midas分別計算單個基礎(chǔ)變位作用和多個基礎(chǔ)變位組合作用產(chǎn)生的次內(nèi)力?？紤]中墩(即18#和40#節(jié)點)下降1.5cm，橋臺（即2#和56#節(jié)點）下降1cm；再考慮基礎(chǔ)變位的組合工況包括單個支座、兩個支座、三個支座和四個支座共同作用，由Midas自動生成，自動尋找出最不利情況。2.2.2可變作用畢設(shè)中可變荷載考慮汽車荷載、汽車沖擊力和溫度荷載。1)汽車荷載如前所述2)汽車沖擊系數(shù)連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)基頻：ff式中：f1、f2——基頻，Hz。計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時采用f1l——結(jié)構(gòu)的計算跨徑，m；E——混凝土的彈性模量，Pa；Ic——梁跨中截面慣性矩，mmc——結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量，kg/m，當換算為重力計算時，其單位應(yīng)為（Ns2G——結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力，N/m；g——重力加速度，g=9.81（m/sff當1.5Hz≤f≤14Hz時，u=0.1767當f>14Hz時，u=0.45∴u1用于正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)：1+u=1.2579；用于負彎矩效應(yīng)：1+u=1.3547。3)溫度作用溫度影響一般包括兩個方面：即短期溫差和長期溫差。對于無水平約束的結(jié)構(gòu)，長期（年）溫差只會引起結(jié)構(gòu)的均勻伸縮，并不會引起結(jié)構(gòu)的溫度次內(nèi)力。短期（日）溫差往往是設(shè)計控制荷載。在超靜定的梁式結(jié)構(gòu)中，由于多于約束的存在，溫度梯度會引起結(jié)構(gòu)的溫度次內(nèi)力。由新河口大橋的支座布置情況可知，只需計算溫度梯度引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。溫度梯度按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2015）規(guī)定計算。橋面采用8cm厚的混凝土加10cm厚的瀝青混凝土。溫差基數(shù)用直線插入法。由《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG