第第頁(yè)某預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)剛構(gòu)橋的內(nèi)力計(jì)算及荷載組合計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u14843某預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)剛構(gòu)橋的內(nèi)力計(jì)算及荷載組合計(jì)算案例 1317721.1模型簡(jiǎn)介 12191.2全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分 2271791.3全橋施工節(jié)段劃分 2319441.4荷載信息及邊界條件 5311611.5恒載、活載內(nèi)力計(jì)算 5172131.6其他因素引起的內(nèi)力計(jì)算 12188401.7內(nèi)力組合 151.1模型簡(jiǎn)介采用MIDASCivil建立模型，模擬各個(gè)施工過(guò)程，對(duì)所設(shè)計(jì)橋梁進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、抗裂性等進(jìn)行驗(yàn)算。具體建模順序?yàn)椋?.建立節(jié)點(diǎn)、單元，輸入材料特性輸入截面建立邊界條件建立荷載工況，輸入荷載預(yù)應(yīng)力鋼筋量估算及輸入預(yù)應(yīng)力鋼筋建立組，輸入施工階段運(yùn)行，進(jìn)行PSC設(shè)計(jì)，對(duì)截面抗彎、抗剪、抗裂等進(jìn)行驗(yàn)算1.2全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分1.2.1劃分單元原則根據(jù)有限元的分析方法，考慮梁的跨徑、截面變化、結(jié)構(gòu)方案、施工方案，遵循結(jié)構(gòu)離散化的原則，劃分單元并對(duì)單元和節(jié)點(diǎn)編號(hào)，劃分原則如下：橋梁結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，截面變化處的起點(diǎn)和終點(diǎn)要編制節(jié)點(diǎn)；2.構(gòu)件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和截面的變化點(diǎn)；3.施工分界線處設(shè)置單元分界線，即設(shè)置節(jié)點(diǎn)號(hào)；1.邊界或支承處應(yīng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)；5.單元既不能過(guò)長(zhǎng)也不能過(guò)短，應(yīng)根據(jù)施工的要求并考慮活載的計(jì)算，單元長(zhǎng)度過(guò)大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)細(xì)分。1.2.2橋梁具體單元?jiǎng)澐指鶕?jù)以上的劃分原則，本橋共劃分139個(gè)節(jié)點(diǎn)，130個(gè)單元圖4-1結(jié)構(gòu)離散模擬圖1.3全橋施工節(jié)段劃分上部結(jié)構(gòu)采用懸臂澆筑施工法和滿堂支架法進(jìn)行施工。0#塊長(zhǎng)為12m,懸澆段一共分為11個(gè)階段，其中1#~4#懸澆段為1.5m一個(gè)節(jié)段。5#~9#懸澆段為5m一個(gè)節(jié)段。10#~11#懸澆段為1.5m一個(gè)節(jié)段。具體的施工過(guò)程見(jiàn)下表：表4-1具體施工過(guò)程施工階段號(hào)內(nèi)容工期(天)1下部基礎(chǔ)7020#現(xiàn)澆2030#張拉240#掛籃安裝105施工1#節(jié)段1261#張拉預(yù)應(yīng)力271#掛籃安裝18施工2#節(jié)段1292#張拉預(yù)應(yīng)力2102#掛籃安裝111-37……….38邊跨現(xiàn)澆3039改掛籃為吊架740邊跨壓重241邊跨合攏342拆除邊跨掛籃343中跨壓重244中跨頂推345中跨合攏346拆除中跨掛籃347二期荷載4548混凝土收縮徐變3650表4-2懸臂澆筑法邁達(dá)斯模擬圖施工階段主要工作持續(xù)時(shí)間（天）圖例1橋墩施工702零號(hào)塊施工323～13施工1號(hào)塊～10號(hào)塊10X1214施工11號(hào)塊1215邊跨現(xiàn)澆及邊跨壓重4016邊跨合攏317中跨壓重及合攏818二期恒載1000019混凝土收縮徐變100001.4荷載信息及邊界條件1.1.1恒載①一期恒載：混凝土自重②二期恒載：包括橋面鋪裝與欄桿的重量。梁兩側(cè)設(shè)置防撞欄桿，每側(cè)取5kN/m。因此：=72.4KN/m。1.1.2活載活載只有汽車荷載，取公路一級(jí)荷載。1.1.3溫度變化的影響本設(shè)計(jì)考慮整體升溫(+25℃)、整體降溫(-25℃)、溫度梯度三種情況。1.1.4邊界情況本設(shè)計(jì)設(shè)置的邊界組包括主墩，邊墩，0#現(xiàn)澆，邊跨現(xiàn)澆，主墩剛接，邊墩剛接。邊界條件模擬見(jiàn)下圖：1.1.7施工荷載本橋的施工荷載主要有掛籃自重、節(jié)段濕重、邊跨壓重、中跨壓重、中跨吊架、邊跨吊架及頂推力等。1.5恒載、活載內(nèi)力計(jì)算1.5.1恒載內(nèi)力計(jì)算主要包括自重和二期恒載。恒載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表表1.3恒載內(nèi)力單元荷載位置軸向剪力彎矩(kN)(kN)(kN·m)1恒載I[1]-0.392701.12-0.002恒載I[2]-0.004121.84-41.623恒載I[3]-0.005597.391943.084恒載I[4]-0.007146.924910.605恒載I[5]-0.008786.855323.416恒載I[6]-0.0010531.826179.337恒載I[7]1.8912165.626701.288恒載I[8]-13.5813901.174901.089恒載I[9]-60.1815762.38-3775.5110恒載I[10]-125.3717757.63-17415.6211恒載I[11]-220.3618503.27-36841.1812恒載I[12]-345.3819210.93-62330.1613恒載I[13]-506.57-4887.64-94209.7914恒載I[14]-697.70-4326.17-132888.7315恒載I[15]-901.33-3702.31-172683.1416恒載I[16]-1145.51-3109.64-218412.2817恒載I[17]-1428.51-2516.98-270486.2818恒載I[18]-1706.37-1893.12-329360.6719恒載I[19]-1829.39-20518.18-352129.2220恒載I[20]-0.00-19655.30-371030.3621恒載I[21]-920.89-19051.78-407656.6522恒載I[22]-920.89-18321.61-403510.4323恒載I[23]-920.89-16346.12-399496.1924恒載I[24]-920.89-14502.60-396260.5125恒載I[25]-920.89-12779.05-393587.8726恒載I[26]-920.89-11165.37-391382.8227恒載I[27]-2095.91-9435.52-415806.9428恒載I[28]-4049.32-7812.60-397593.2429恒載I[29]-3936.41-6279.42-378151.8830恒載I[30]-3766.19-4821.52-354690.2931恒載I[31]-3450.94-3421.54-293856.6432恒載I[32]-3180.63-1893.33-239763.7833恒載I[33]-2948.72-390.83-191960.1834恒載I[34]-2743.432701.12-150038.5035恒載I[35]-2555.784121.84-108859.1036恒載I[36]-2407.045597.39-74393.1937恒載I[37]-2292.857146.92-46248.8338恒載I[38]-2205.168786.85-24093.1739恒載I[39]-2143.5310531.82-7652.7940恒載I[40]-2106.1112165.624251.8141恒載I[41]-95.9113901.177227.61圖4-2成橋階段彎矩圖圖4-3成橋階段剪力圖1.5.2懸臂澆筑階段內(nèi)力懸臂澆注結(jié)束時(shí)全橋的恒載內(nèi)力:圖4-4最大懸臂階段彎矩圖圖4-5最大懸臂階段剪力圖1.5.3邊跨合攏階段內(nèi)力邊跨合攏結(jié)束時(shí)全橋的恒載內(nèi)力圖：圖4-6邊跨合攏階段彎矩圖圖4-7邊跨合攏階段剪力圖1.5.4中跨合攏階段內(nèi)力中跨合攏完成時(shí)全橋恒載內(nèi)力圖：圖4-8中跨合攏階段彎矩圖圖4-9中跨合攏階段剪力圖1.5.5活載內(nèi)力計(jì)算本次設(shè)計(jì)活載只考慮汽車荷載的作用。車輛荷載分為兩種：車道荷載和車輛荷載。車道荷載包括均勻載荷和集中載荷?；钶d內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：表4-3活載內(nèi)力單元剪力Q(kN)彎矩M(kN·m)單元剪力Q(kN)彎矩M(kN·m)最小最大最小最大最小最大最小最大1-0.000.00-0.000.0022-2390.533902.40-30430.062333.082-1808.47342.88-512.310.0023-2371.593913.13-33060.592709.923-1739.64343.36-686.951557.0524-2356.253925.97-35566.582871.024-1605.16347.21-1036.244381.6425-2343.503941.41-38077.982872.075-1580.12348.38-1102.614878.9226-2332.903960.47-40728.763076.246-1515.06372.80-1391.066111.6427-2661.99123.14-45758.464098.877-1451.23416.27-1711.497256.8828-2610.30111.97-43866.094018.308-1181.19617.53-3139.9411276.8429-2577.04115.67-41822.243943.319-942.39822.97-4568.3913591.3330-2536.03116.90-39318.453859.8110-758.201001.45-5838.1114388.7331-2417.95120.85-32690.853955.1211-600.251182.11-7107.8414166.5132-2298.49131.74-26618.374819.3112-466.981351.57-8377.5713071.1533-2177.52169.00-21120.625771.7213-355.941521.45-9647.3011223.6234-2051.78209.67-16217.586816.8814-261.291683.13-11227.779026.6935-1911.78265.30-11369.168101.5515-197.741820.71-13207.447212.2336-1765.77332.14-7380.699478.8016-142.091955.22-15725.065511.7837-1616.80411.61-4347.3510915.3317-95.742087.10-19118.813939.1938-1465.13501.87-2982.1312371.7718-57.312217.46-24420.292505.2439-1312.22612.24-2170.7813792.1719-45.292263.43-26468.582028.5740-1140.85749.36-1862.2115227.8820-36.622311.60-28176.421661.2041-973.68901.77-1609.4215862.9021-2410.013895.18-30280.531891.37圖4-10車道荷載彎矩包絡(luò)圖圖4-11車道荷載剪力包絡(luò)圖1.6其他因素引起的內(nèi)力計(jì)算1.6.1溫度引起的內(nèi)力計(jì)算由于溫度的不斷變化，橋梁會(huì)產(chǎn)生變形。又因?yàn)檫B續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)槎啻纬o定結(jié)構(gòu)，從而溫度的變化將會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力。圖4-12整體升溫效應(yīng)彎矩圖圖4-13整體升溫效應(yīng)剪力圖圖4-14整體降溫效應(yīng)彎矩圖圖4-15整體降溫效應(yīng)剪力圖1.6.2支座沉降引起的內(nèi)力計(jì)算圖4-16支座沉降效應(yīng)彎矩包絡(luò)圖圖4-17支座沉降效應(yīng)剪力包絡(luò)圖1.7內(nèi)力組合1.7.1承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合基本組合：由永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：（7-12）或者(7-13）式中：SGjk,SGjd—在作用效應(yīng)組合中除汽車活載、風(fēng)荷載的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；ψc—組合作用效果時(shí)，除了車輛的有效荷載外，還有其他可變作用效果的組合系數(shù)，當(dāng)連續(xù)荷載，車輛荷載和人群效應(yīng)相組合時(shí)，人群荷載的組合系數(shù)取為ψc=0.8，除汽車外還有兩個(gè)其他負(fù)載因素。如果組合涉及兩個(gè)變量的影響，則ψc=0.70。如果組合中涉及其他三個(gè)變量的影響，則ψc=0.60。如果組合中涉及其他四個(gè)變量的影響，則ψc=0.50。1.7.2正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合組合Ⅱ作用頻遇組合:組合Ⅲ作用準(zhǔn)永久組合:式中:Sfd—作用頻遇效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；Gik—第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；Ψf1-汽車荷載（不計(jì)汽車的撞擊）的頻率系數(shù)，Ψf1=0.7；Ψqi-其他變量效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)，在人群荷載下，Ψq=0.4，在風(fēng)荷載下，=q=0.75，在溫度梯度作用下，Ψq=0.8，在其他作用下，Ψq=1.0。Sqd-準(zhǔn)永久組合效果的設(shè)計(jì)值；Ψqj-可變作用的準(zhǔn)永久值系數(shù)，車輛荷載（不包括沖擊力）的準(zhǔn)永久值系數(shù)ψQ=0.4其他可變作用的準(zhǔn)永久值系數(shù)如上式所示。1.7.3主要荷載組合根據(jù)結(jié)構(gòu)各部分對(duì)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的驗(yàn)算需要,設(shè)計(jì)中考慮的主要荷載組合以及設(shè)計(jì)的荷載工況見(jiàn)下表。表4-2荷載工況及荷載組合荷載工況序號(hào)工況名稱描述1cSH收縮二次(CS)2cEL10施工荷載_10(CS)3M[1]汽車荷載4SUM合計(jì)(CS)5cEL5施工荷載_5(CS)6cTP鋼束一次(CS)7cEL4施工荷載_4(CS)8cEL7施工荷載_7(CS)9cEL6施工荷載_6(CS)10cTS鋼束二次(CS)11cEL1施工荷載_1(CS)12SM沉降13cCR徐變二次(CS)14cEL3施工荷載_3(CS)15cEL2施工荷載_2(CS)16cD恒荷載(CS)17TPG溫降溫度梯度18cEL9施工荷載_9(CS)19T溫降20cEL8施工荷