多跨工字鋼組合梁整體橋不同跨數(shù)橋梁受力特性對(duì)比分析案例1.1單項(xiàng)荷載作用（1）恒載作用恒載作用下，不同跨徑下的單跨、兩跨和三跨組合梁整體橋應(yīng)力對(duì)比如圖4-4所示?？梢钥闯?，鋼梁拉應(yīng)力對(duì)稱分布，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為112.0MPa、90.2MPa、92.7MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為149.1MPa、122.5MPa、125.3MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為155.4MPa、126.0MPa、128.3MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為159.3MPa、142.4MPa、143.7MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力增加了42.2%~57.9%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力減小了9.8%~19.5%。橋面板混凝土主要產(chǎn)生對(duì)稱分布的壓應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-4.3MPa、-3.1MPa、-3.2MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-4.9MPa、-3.9MPa、-3.9MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-5.5MPa、-4.1MPa、-4.1MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-5.2MPa、-4.7MPa、-4.8MPa，因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力增加了20.9%~51.6%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力減小了7.7%~27.9%。恒載作用下，組合梁整體橋奇數(shù)跨時(shí)，應(yīng)力以中跨跨中為中心對(duì)稱分布，偶數(shù)跨時(shí)，應(yīng)力以中支點(diǎn)為中心對(duì)稱分布，從單跨變?yōu)槎嗫鐣r(shí)，各跨主梁應(yīng)力均在跨中達(dá)到最大值，多跨時(shí)，邊跨跨中應(yīng)力大于中跨跨中成為控制截面，三跨橋梁較兩跨橋梁，中跨主梁應(yīng)力明顯減小。(a)跨徑20m鋼梁(b)跨徑20m混凝土橋面板(c)跨徑30m鋼梁(d)跨徑30m混凝土橋面板(e)跨徑40m鋼梁(f)跨徑40m混凝土橋面板(g)跨徑50m鋼梁(h)跨徑50m混凝土橋面板圖4-4恒載作用下主梁應(yīng)力對(duì)比（2）溫度荷載作用分別對(duì)比考慮整體升溫和梯度升溫作用下的受力變化。整體升溫作用下，不同跨徑下的單跨、兩跨和三跨組合梁整體橋應(yīng)力對(duì)比如圖4-5所示?？梢钥闯觯摿寒a(chǎn)生對(duì)稱分布的拉應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-18.9MPa、-41.8MPa、-55.8MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-24.3MPa、-48.8MPa、-66.8MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-29.4MPa、-56MPa、-73.4MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-33.3MPa、-60.6MPa、-78.4MPa，因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力增加了40.5%~76.2%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了82.0%~195.2%。橋面板混凝土主要產(chǎn)生對(duì)稱分布的壓應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-0.3MPa、-1.5MPa、-1.4MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-0.3MPa、-1.5MPa、-1.4MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-0.4MPa、-2MPa、-1.9MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-0.5MPa、-2.2MPa、-2.1MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力增加了46.7%~71.4%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了337.5%~435.7%。整體升溫作用下，組合梁整體橋從單跨變?yōu)槎嗫鐣r(shí)，單跨應(yīng)力沿縱橋向相對(duì)均勻分布，二跨時(shí)邊跨應(yīng)力線性減小，即橋臺(tái)處最大而在墩梁節(jié)點(diǎn)處達(dá)到最小值，三跨時(shí)邊跨應(yīng)力線性變化，邊跨梁端混凝土應(yīng)力方向發(fā)生改變，在墩梁節(jié)點(diǎn)處達(dá)到最大壓應(yīng)力并在中跨均勻分布。(a)跨徑20m鋼梁(b)跨徑20m混凝土橋面板(c)跨徑30m鋼梁(d)跨徑30m混凝土橋面板(e)跨徑40m鋼梁(f)跨徑40m混凝土橋面板(g)跨徑50m鋼梁(h)跨徑50m混凝土橋面板圖4-5整體升溫作用下主梁應(yīng)力對(duì)比梯度升溫作用下，不同跨徑下的單跨、兩跨和三跨組合梁整體橋應(yīng)力對(duì)比如圖4-6所示。可以看出，鋼梁產(chǎn)生對(duì)稱分布的拉應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為6.8MPa、18.9MPa、15.3MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為6.1MPa、18.2MPa、14.8MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為5.0MPa、16.9MPa、13.6MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為4.4MPa、16.1MPa、12.9MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力減小了14.8%~35.3%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了125.0%~265.9%。橋面板混凝土主要產(chǎn)生對(duì)稱分布的壓應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-4.3MPa、-5.2MPa、-5.2MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-4.6MPa、-5.2MPa、-5.1MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-4.8MPa、-5.3MPa、-5.2MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-5MPa、-5.4MPa、-5.3MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力增加了3.8%~16.3%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了8.0%~20.9%。梯度升溫作用下，組合梁整體橋從單跨變?yōu)槎嗫鐣r(shí)，主梁應(yīng)力顯著增加，單跨應(yīng)力沿縱橋向相對(duì)均勻分布，兩跨時(shí)邊跨應(yīng)力線性變化，在墩梁節(jié)點(diǎn)處達(dá)到最大值，三跨時(shí)邊跨應(yīng)力線性變化，在墩梁節(jié)點(diǎn)處達(dá)到最大值并在中跨均勻分布。(a)跨徑20m鋼梁(b)跨徑20m混凝土橋面板(c)跨徑30m鋼梁(d)跨徑30m混凝土橋面板(e)跨徑40m鋼梁(f)跨徑40m混凝土橋面板(g)跨徑50m鋼梁(h)跨徑50m混凝土橋面板圖4-6溫度梯度作用下主梁應(yīng)力對(duì)比

（3）混凝土徐變作用混凝土徐變作用下，不同跨徑下的單跨、兩跨和三跨組合梁整體橋應(yīng)力對(duì)比如圖4-7所示。可以看出，鋼梁產(chǎn)生對(duì)稱分布的拉應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為11.8MPa、21.6MPa、19.4MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為11.4MPa、20.1MPa、17.7MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為11MPa、14.7MPa、16.4MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為10.7MPa、13.8MPa、14.4MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力減小了9.3%~36.1%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了29.0%~83.1%。橋面板混凝土主要產(chǎn)生對(duì)稱分布的壓應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-2.6MPa、-1.9MPa、-2.1MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-2.2MPa、-2.1MPa、-2.1MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-1.5MPa、-1.2MPa、-1.2MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-1.1MPa、-1.1MPa、-1.2MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力減小了42.1%~57.7%，從單跨增加到多跨角度看，不同跨徑的應(yīng)力減小了173.1%~209.1%。徐變作用下，組合梁整體橋奇數(shù)跨時(shí)，應(yīng)力以中跨跨中為中心對(duì)稱分布，偶數(shù)跨時(shí)，應(yīng)力以中支點(diǎn)為中心對(duì)稱分布，從單跨變?yōu)槎嗫鐣r(shí)，各跨鋼梁應(yīng)力均在對(duì)稱中心達(dá)到最大值，橋面板應(yīng)力在墩梁節(jié)點(diǎn)處會(huì)發(fā)生改變，邊跨跨中為控制截面。(a)跨徑20m鋼梁(b)跨徑20m混凝土橋面板(c)跨徑30m鋼梁(d)跨徑30m混凝土橋面板(e)跨徑40m鋼梁(f)跨徑40m混凝土橋面板(g)跨徑50m鋼梁(h)跨徑50m混凝土橋面板圖4-7徐變作用下主梁應(yīng)力對(duì)比（4）混凝土收縮作用混凝土收縮作用下，不同跨徑下的單跨、兩跨和三跨組合梁整體橋應(yīng)力對(duì)比如圖4-8所示?？梢钥闯觯摿寒a(chǎn)生對(duì)稱分布的拉應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-28.5MPa、-61.1MPa、-46.3MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-22.8MPa、-63.4MPa、-55.4MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-16.9MPa、-57.2MPa、-49.7MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為-13.6MPa、-55.3MPa、-47.2MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力減小了1.9%~52.3%，從單跨增加到多跨的角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了62.5%~306.6%。橋面板混凝土主要產(chǎn)生對(duì)稱分布的拉應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為2.0MPa、4.0MPa、3.7MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為2.4MPa、5.0MPa、5.3MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為4.0MPa、5.6MPa、5.9MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為4.9MPa、6.1MPa、6.2MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力增加了52.5%~145.0%，從單跨增加到多跨的角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了24.5%~108.3%?；炷潦湛s作用下，組合梁整體橋單跨鋼梁應(yīng)力沿縱橋向相對(duì)均勻分布，兩跨時(shí)邊跨應(yīng)力線性變化，在墩梁節(jié)點(diǎn)處達(dá)到最大值，三跨時(shí)邊跨應(yīng)力線性變化，在墩梁節(jié)點(diǎn)處達(dá)到最大值并在中跨均勻分布，混凝土應(yīng)力單跨時(shí)在四分之一處達(dá)到最大值，跨數(shù)增多時(shí)應(yīng)力逐漸增大，在墩梁節(jié)點(diǎn)處有小幅度減小。(a)跨徑20m鋼梁(b)跨徑20m混凝土橋面板(c)跨徑30m鋼梁(d)跨徑30m混凝土橋面板(e)跨徑40m鋼梁(f)跨徑40m混凝土橋面板(g)跨徑50m鋼梁(h)跨徑50m混凝土橋面板圖4-8收縮作用下主梁應(yīng)力對(duì)比對(duì)比不同單項(xiàng)荷載影響發(fā)現(xiàn)，對(duì)于多跨組合梁整體橋，恒載作用引起的應(yīng)力占比最大，控制作用最明顯，邊跨跨中為設(shè)計(jì)控制截面、橋臺(tái)和墩梁連接節(jié)點(diǎn)處受力復(fù)雜，為多跨整體橋設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵截面。整體升溫作用對(duì)橋臺(tái)處應(yīng)力影響較大，混凝土收縮作用對(duì)墩梁節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力影響較大，多跨整體橋設(shè)計(jì)需要綜合考慮跨中、墩梁節(jié)點(diǎn)處和橋臺(tái)處的受力情況。對(duì)于奇數(shù)跨的組合梁整體橋，主梁應(yīng)力為對(duì)稱分布，受力對(duì)稱點(diǎn)位于中跨跨中，溫度梯度、整體溫度變化、收縮等作用下中間跨應(yīng)力大小分布均勻，邊跨應(yīng)力為線性變化，恒載、徐變等作用下應(yīng)力曲線變化，在跨中達(dá)到最大值。對(duì)于偶數(shù)跨的組合梁整體橋，主梁應(yīng)力為對(duì)稱分布，受力對(duì)稱點(diǎn)位于中間兩跨支點(diǎn)處，溫度梯度、整體升降溫、收縮作用下應(yīng)力為線性變化，不具有均勻變化的梁段，恒載、徐變作用下應(yīng)力曲線變化，在跨中達(dá)到最大值。1.2荷載組合作用（1）承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)組合作用下，不同跨徑下的單跨、兩跨和三跨組合梁整體橋應(yīng)力對(duì)比如圖4-9所示。可以看出，鋼梁產(chǎn)生對(duì)稱分布的拉應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為113.8MPa、114.5MPa、126.7MPa；跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為150.9MPa、157.7MPa、166.4MPa；跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為159.6MPa、166.4MPa、173.7MPa；跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為175.1MPa、180.7MPa、191.2MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力減小了50.1%~53.9%，從單跨增加到多跨的角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了8.6%~11.3%。橋面板混凝土在跨中受壓應(yīng)力，負(fù)彎矩區(qū)受拉應(yīng)力。對(duì)于負(fù)彎矩區(qū)最大拉應(yīng)力，跨徑20m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為5.3MPa、7.7MPa、7.8MPa，跨徑30m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為5.9MPa、8.8MPa、8.8MPa，跨徑40m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為6.5MPa、9.2MPa、9.2MPa，跨徑50m時(shí)，三者應(yīng)力最大值分別為7.5MPa、9.5MPa、9.6MPa。因此，從跨徑20m變化為50m的角度看，不同跨數(shù)的應(yīng)力增加了23.1%~41.5%，從單跨增加到多跨的角度看，不同跨徑的應(yīng)力增加了28.0%~49.2%。（2）正常使用極限狀態(tài)汽車荷載作用下，跨徑20~50m的整體橋跨中撓度對(duì)比列于表4-2中。不同跨徑整體橋的最大撓度均滿足小于L/500，其中L為橋梁計(jì)算跨徑，從跨數(shù)增加的角度看，從一跨增加到三跨的整體橋的撓度僅有略微減小，從跨徑增大的角度看，整體橋跨徑由20m增長(zhǎng)到50m時(shí)，撓度增大8