常天大橋施工圖設(shè)計
常天大橋施工圖設(shè)計,大橋,施工圖,設(shè)計
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY
畢業(yè)設(shè)計（論文）資料附件：
外文文獻原文及譯文
學(xué)生姓名： 楊震軒
學(xué) 號： 200818020107
班 級: 橋梁0801班
專 業(yè)： 橋梁工程
指導(dǎo)教師： 顏東煌 袁明
2012年6月
常天大橋施工圖設(shè)計
摘要
隨著交通量的快速增長，車速提高，人們出行希望有快速、舒適的交通條件，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋能適應(yīng)這一需要。它具有橋面接縫少、梁高小、剛度大、整體性強，外形美觀，便于養(yǎng)護，跨度能力大，能充分發(fā)揮材料強度等優(yōu)點，是公路、鐵路上廣泛推廣的一種橋梁體系。本設(shè)計為公路（63m+95m+63m）三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，主跨 95m，邊跨對稱 63m。主梁截面形式為變截面箱形梁，采用單箱單室。橋面總寬為0.25m（人行道欄桿）+0.5m（防撞欄桿）+7.5m（行車道）+0.5m（防撞欄桿）+3.25m（人行道）=12.00m，單向兩車道。采用懸臂現(xiàn)澆法施工。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用 C50 混凝土；預(yù)應(yīng)力筋均采用φ15.2（1×7 標準型）低松弛鋼絞線。該橋的設(shè)計分為三部分：橋型方案設(shè)計及比選；上部結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗算；施工圖設(shè)計。設(shè)計軟件主要用MIDAS。
關(guān)鍵詞：連續(xù)梁橋；預(yù)應(yīng)力混凝土；變截面；箱梁；設(shè)計，常天大橋施工圖設(shè)計
THE DESIGN FOR THE CONSTRUCTION DRAWING OF CHANGTIAN BRIDGE
ABSTRACT
With the rapid increasing of the traffic capacity and the advance of the velocity, it is required that there is faster and more comfortable traffic condition for people going out, which can be met by the prestressed concrete series box girder bridge with such virtues as fewsurface joints, smaller height of the girder, better unitary, more beautiful figure, easier tomaintenance and larger spans capability and so on, which is a bridge system popular in roadand railway. This design is for a three-span continuous prestressed concrete box-girder highway bridge(63 m +95 m +63 m). The main span is 95m, while the side span is symmetrical and is 63m. The form of the main beam is variable cross-section box girder with a single box and a single room. The total width of the bridge 0.25m (sidewalk railings) +0.5 m (bull bars) +7.5 m (carriageway) +0.5 m (bull bars) +3.25 m (side walk)=12m,,having two lanes by two-way. The bridge is constructed by Cast-In-Place Balanced Cantilever. The prestressed concrete continuous beams use C50 concrete and the prestressed reinforcements are made of φs15.2 (1 × 7 standard) low-relaxation Stranded Wires. The design of the bridge is made of three parts: the design,comparison and selection of the bridge-program; the design and check of the upper part of the structure and the design of the construction drawing. The main design software is MIDAS.
Key words: continuous beam bridge; prestressed concrete; variable cross-section;box
beam; designing
目 錄
一. 說明書
二. 圖紙
序 號
圖 名
圖 號
頁數(shù)
1
橋型布置總圖(一）
1
1
2
橋型布置總圖(二）
2
1
3
橋型布置總圖(三）
3
1
4
主梁一般構(gòu)造圖
4
1
5
頂板預(yù)應(yīng)力筋布置圖
5
2
6
底板預(yù)應(yīng)力筋布置圖
6
2
7
腹板預(yù)應(yīng)力筋布置圖
7
2
8
橫斷面預(yù)應(yīng)力鋼筋圖
8
2
9
普通鋼筋布置圖
9
2
10
防撞欄
10
1
11
下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖
11
1
12
施工流程圖
12
1
13
樁基礎(chǔ)鋼筋圖
13
2
14
人行道欄桿
14
1
15
泄水管
15
1
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
土木與建筑 學(xué)院 土木工程（橋梁） 專業(yè) 班
題 目 常天大橋施工圖設(shè)計
任務(wù)起止日期： 2012 年 03 月 日 ～ 2012 年 06 月 日
學(xué) 生 姓 名 楊震軒 學(xué) 號
指 導(dǎo) 教 師 顏東煌 袁明
教研室主任 年 月 日審查
院 長 年 月 日批準
一、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)
課題內(nèi)容
應(yīng)用所學(xué)的知識完成：
1) 在熟悉設(shè)計任務(wù)的前提下，閱讀大量文獻資料并撰寫文獻綜述；
2) 根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求進行橋型方案比較，通過對比選方案的分析、比較，闡明選擇這個設(shè)計方案的原因以及采用方案的特點；
3) 說明采用方案的設(shè)計思路和進程計劃等，并按要求撰寫開題報告；
4) 對推薦的設(shè)計方案進行縱、橫斷面設(shè)計和平面布置，繪制橋型布置圖；
5) 擬定結(jié)構(gòu)各部分尺寸，選取計算簡圖，按《04橋規(guī)》進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算、鋼筋配置及驗算等；
6) 按要求編寫設(shè)計計算說明書；
7) 繪制全橋主要結(jié)構(gòu)的施工圖；
8) 根據(jù)指導(dǎo)教師的要求閱讀并翻譯至少一篇英文短文（由老師指定）。
課題任務(wù)要求
1. 掌握橋梁施工圖設(shè)計的內(nèi)容、全部過程
2. 運用計算機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，配筋計算，施工圖的繪制
3. 學(xué)習(xí)科研論文的撰寫，了解專業(yè)動態(tài)
4. 培養(yǎng)精心設(shè)計，認真負責，嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L
5. 設(shè)計思想正確，計算無誤，設(shè)計文件工整，語句通順，表達清楚，圖紙整潔，
布局合理
6．設(shè)計標準
(1)設(shè)計跨徑：自行擬定；
(2)設(shè)計荷載：公路—I級；
(3)橋面凈寬：
(4) 橋上縱坡為單向2%。
(5)通航等級：：無。
(6)不考慮地震及漂流物撞擊作用。
課題完成后應(yīng)提交的資料（或圖表、設(shè)計圖紙）
一 計算說明部分：（15000字左右，書寫規(guī)范與打印要求應(yīng)按長沙理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范執(zhí)行）
1) 中文摘要（300字左右）、英文摘要（250個實詞左右）及目錄；
2) 設(shè)計基本資料或設(shè)計說明；
3) 橋型方案比選（正文中應(yīng)附橋型方案比選圖），推薦最優(yōu)方案；
4) 對選定的最優(yōu)橋型方案進行上部結(jié)構(gòu)計算（含尺寸擬定、內(nèi)力計算及作用效應(yīng)組合、預(yù)應(yīng)力鋼筋配置及預(yù)應(yīng)力損失計算、驗算與結(jié)論等）
5) 下部結(jié)構(gòu)計算；
6) 參考文獻（不低于10篇，其中外文文獻要在1篇以上）、致謝；
7) 附錄（采用電算時的基本數(shù)據(jù)、主要的計算結(jié)果、編寫的電算程序等）；
8) 附件（開題報告（2000字左右）、譯文（4000字左右）及英文原文影印件等）。
二 圖紙部分：
1) 設(shè)計方案和比選方案的橋型布置圖；
2) 上部結(jié)構(gòu)一般構(gòu)造圖；
3) 上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖；
4) 下部結(jié)構(gòu)一般構(gòu)造圖；
5) 上部結(jié)構(gòu)普通鋼筋布置圖；（選作）
6) 橫隔梁、行車道板、墩臺和基礎(chǔ)的鋼筋布置圖；（選作）
7) 支座、伸縮縫、欄桿或防撞護欄、泄水管等的構(gòu)造圖。（選作）
8) 要求利用AutoCAD繪制A3的圖紙10張和手繪A3圖紙2張。
主要參考文獻與外文翻譯文件（由指導(dǎo)教師選定）
[1] JTG B01-2003, 公路工程技術(shù)標準[S]. 北京：人民交通出版社，2004.
[2] JTG D60-2004, 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2004.
[3] JTJ022-85, 公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2004.
[4] JTG D62-2004, 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2004.
[5] 葉見曙. 結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M]. 北京：人民交通出版社，2005.
[6] 易建國. 橋梁計算示例叢書—混凝土簡支梁（板）橋[M]. 北京：人民交通出版社, 2006.
[7] 周念先. 橋梁方案比選[M]. 上海：同濟大學(xué)出版社, 1997.
[8] 范立礎(chǔ). 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M]. 北京：人民交通出版社，1996.
[9] 邵旭東. 橋梁工程 [M]. 北京：人民交通出版社，2006
[10] 邵旭東. 橋梁設(shè)計百問[M]. 北京：人民交通出版社，2003
[11] 陳忠延. 土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南（橋梁工程）[M]. 北京：人民交通出版社, 2002.
[12] Toshio MIYATA, Toru FUJIWARA, Hitoshi YAMADA and Tetsuo HOJO. Wind-resistant Design of Cables for the Tatara Bridge [A]. Long-Span and High-Rise Structures IABSE Symposium Kobe 1998[C]. Kobe, 1998, V79: 51-56
同組設(shè)計者
無
注：1. 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。如不夠填寫，可另加頁。
2. 此任務(wù)書最遲必須在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周下達給學(xué)生。
3. 此任務(wù)書可從教務(wù)處網(wǎng)頁表格下載區(qū)下載
二、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度計劃表
序號
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）工 作 任 務(wù)
工 作 進 度 日 程 安 排
周次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
翻譯、開題報告、方案比選，推薦最優(yōu)方案
—
—
2
擬定結(jié)構(gòu)尺寸，選取計算簡圖或內(nèi)力計算
—
3
內(nèi)力計算或程序調(diào)試與基本數(shù)據(jù)準備
—
4
內(nèi)力計算、作用效應(yīng)組合和繪制包絡(luò)圖
—
—
—
5
鋼筋數(shù)量估算及布置
—
—
6
驗算及資料整理
—
—
7
繪制施工圖
—
—
8
編寫設(shè)計說明書、整理譯文、英文摘要
—
9
整理、修改及交稿
—
10
畢業(yè)答辯及其準備
—
注：1. 此表由指導(dǎo)教師填寫；
2. 此表每個學(xué)生人手一份，作為畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查工作進度之依據(jù)；
3. 進度安排請用“一”在相應(yīng)位置畫出。
三、學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計（論文）階段任務(wù)情況檢查表
時間
第 一 階 段
第 二 階 段
第 三 階 段
內(nèi)容
組織紀律
完成任務(wù)情況
組織紀律
完成任務(wù)情況
組織紀律
完成任務(wù)情況
檢
查
記
錄
教師
簽字
簽字 日期
簽字 日期
簽字 日期
注：1. 此表應(yīng)由指導(dǎo)教師認真填寫。階段分布由各學(xué)院自行決定。
2. “組織紀律”一檔應(yīng)按《長沙理工大學(xué)學(xué)生學(xué)籍管理實施辦法》精神，根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況，如實填寫。
3. “完成任務(wù)情況”一檔應(yīng)按學(xué)生是否按進度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫。包括優(yōu)點，存在的問題與建議
4. 對違紀和不能按時完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對該生提出忠告并督促其完成。
四、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）裝袋要求：
1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）按以下排列順序印刷與裝訂成一本（撰寫規(guī)范見教務(wù)處網(wǎng)頁）。
(1) 封面 (2) 扉 頁
(3) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 (4) 中文摘要
(5) 英文摘要 (6) 目錄
(7) 正文 (8) 參考文獻
(9) 致謝 (10) 附錄（公式的推演、圖表、程序等）
(11) 附件1：開題報告（文獻綜述） (12) 附件2：譯文及原文影印件
2. 需單獨裝訂的圖紙（設(shè)計類）按順序裝訂成一本。
3. 修改稿（經(jīng)、管、文法類專業(yè)）按順序裝訂成一本。
4.《畢業(yè)設(shè)計(論文)成績評定冊》一份。
5．論文電子文檔[由各學(xué)院收集保存]。
學(xué)生送交全部文件日期
學(xué)生（簽名）
指導(dǎo)教師驗收（簽名）
常天大橋施工圖設(shè)計
學(xué)生姓名： 楊震軒
學(xué) 號： 200818020107
班 級: 橋梁0801班
指導(dǎo)教師： 顏東煌 袁明
長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院
2012年 6月
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目： 常天大橋施工圖設(shè)計
課 題 類 別： 設(shè)計 □ 論文 □
學(xué) 生 姓 名：楊震軒
學(xué) 號：200818020107
班 級：橋梁0801
專業(yè)（全稱）：橋梁工程
指 導(dǎo) 教 師：顏東煌 袁明
2012年3月18日星期日
一、本課題設(shè)計（研究）的目的：
橋梁指的是為道路跨越天然或人工障礙物而修建的建筑物。橋梁一般講由五大部件和五小部件組成，五大部件是指橋梁承受汽車或其他車輛運輸荷載的橋跨上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)，是橋梁結(jié)構(gòu)安全的保證。包括橋跨結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺、墩臺基礎(chǔ)。五小部件是指直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件，過去稱為橋面構(gòu)造。包括橋面鋪裝、防排水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫、燈光照明。
我國自改革開放以來，路（特別是高等級公路和城市道路）、橋建設(shè)得到了飛速的發(fā)展，對人民的生活環(huán)境，改善投資環(huán)境，促進經(jīng)濟的騰飛，起到了關(guān)鍵性的作用。我們研究的目的有：通過畢業(yè)設(shè)計系統(tǒng)地鞏固基本理論知識和專業(yè)知識，能綜合運用所學(xué)課程自主創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力；掌握設(shè)計原則、設(shè)計方法、步驟，提高計算、繪圖、查閱文獻、使用橋梁規(guī)范手冊和編寫技術(shù)文件及計算機輔助設(shè)計計算等基本技能，從而深入了解公路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在橋式方案比選、結(jié)構(gòu)計算及施工架設(shè)等方面的設(shè)計規(guī)范、計算方法及設(shè)計思想等內(nèi)容和要求，為畢業(yè)后從事橋梁技術(shù)工作打好基礎(chǔ)；通過橋梁畢業(yè)設(shè)計，使大家運用所學(xué)的課程知識，系統(tǒng)地訓(xùn)練和分析，以便掌握橋梁的基本理論，基本知識，基本的計算方法；通過橋梁畢業(yè)設(shè)計，不斷提高計算、繪圖，查閱文獻（包括外文文獻） ，使用規(guī)范手冊和編寫技術(shù)文件及計算機輔助設(shè)計計算等基本技能，了解生產(chǎn)設(shè)計的主要內(nèi)容和要求；通過橋梁畢業(yè)設(shè)計，系統(tǒng)地掌握 WORD，CAD，橋梁電算等程序的基本技能，并且可以熟練的運用；掌握設(shè)計原則、設(shè)計方法、設(shè)計步驟； 樹立正確的設(shè)計思想以及嚴謹負責、實事求是、刻苦鉆研、用于創(chuàng)新的作風，為橋梁建設(shè)事業(yè)服務(wù)。
二、設(shè)計（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻綜述）
1、發(fā)展概況
方案一：5*44.2m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋
采用5跨等跨徑的連續(xù)梁橋，構(gòu)造相對簡單。施工方法為先預(yù)制，后吊裝拼接。在預(yù)制廠對梁進行預(yù)制，保養(yǎng)梁，待梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定然后進行吊裝拼接。
連續(xù)梁橋無斷點，行車舒適，且由于支點負彎矩的存在，使跨中正彎矩值明顯減少，從而減少材料用量及結(jié)構(gòu)自重，這些特點是簡支梁橋所無法比擬的。
采用鋼筋混凝土先簡支后連續(xù)梁橋，根據(jù)凈橋?qū)?。簡直梁的?yōu)點是構(gòu)造、設(shè)計計算簡單，受力明確，缺點是中部受彎矩較大，并且沒有平衡的方法，而支點處受剪力最大，如果處理不好主梁的連接，就會出現(xiàn)行車不穩(wěn)的情況。屬于靜定體系，成橋后，其基礎(chǔ)的不均勻沉降、混凝土收縮徐變及溫度變化等因素都不會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。施工時，無體系轉(zhuǎn)換，省掉設(shè)置大噸位支座裝置及更換支座等優(yōu)點。橋面不連續(xù)，在支點處需設(shè)伸縮縫，伸縮縫暴露在大氣中，直接受反復(fù)的摩擦和沖擊作用，容易受損，行車的平順性會受到影響，所以，該類橋?qū)ι炜s縫的要求比較高。橋面的整體性較差，對橫隔板的剛度要求比較大
先簡支后連續(xù)梁是國內(nèi)外高速公路上常用的一種橋梁結(jié)構(gòu)新形式，具有施工簡易、行車條件好且經(jīng)濟合理的特點。它克服了簡支梁整體性差的弱點，同時也克服了現(xiàn)澆連續(xù)梁對支架和地基的要求。先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)意義上的連續(xù)梁橋而言，降低了施工難度，同時一定程度上達到了結(jié)構(gòu)連續(xù)的目的。而相對于簡支梁來說，減小了跨中彎矩，提高了結(jié)構(gòu)的承載能力，減少了梁部的伸縮縫，并控制橋面橫向裂縫額的產(chǎn)生。
方案二：33m+5*31m+33m預(yù)應(yīng)力簡支T梁橋
簡支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu)，它構(gòu)造簡單，施工方便，其結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計成系列化和標準化，有利于在工廠內(nèi)或地上廣泛采用工業(yè)化施工，組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，并用現(xiàn)代化的起重設(shè)備進行安裝。采用裝配式的施工方法可以大量節(jié)約模板支架木材，降低勞動強度，縮短工期，顯著加快建橋速度。然而簡支梁橋也存在較大缺點：從運營條件來說，簡支梁橋在梁銜接處的撓曲線會發(fā)生不利于行車的折點，一般簡支梁在梁銜接處設(shè)置成伸縮縫或橋面連續(xù)，伸縮縫造價較高，易受破壞，又無法避免行車的不舒適性；橋面連續(xù)也容易出現(xiàn)破壞（已建工程中簡支梁上橋面連續(xù)出現(xiàn)破壞的屢見不鮮），另外簡支梁跨中彎矩較大，致使梁的截面尺寸和自重顯著增加，需要耗用材料多，這些都是簡支梁橋的顯著缺點。
方案三63m+95m+63m變截面連續(xù)箱梁橋
采用懸臂法施工，兩側(cè)架設(shè)滿堂支架。橋墩處先零時錨固，成橋時拆除剛支座，換上鉸支座。
懸臂法澆筑法又稱無支架平衡伸臂法或掛籃法，所用的主要的設(shè)備是掛籃。通過掛籃的前移，對稱地向兩側(cè)跨中逐段澆筑混凝土，并施加預(yù)應(yīng)力，循環(huán)作業(yè)。
施工工藝流程：掛籃前移就位→調(diào)平模板→（鋼筋制作）安裝底板及腹板鋼筋→安裝內(nèi)模→綁扎頂板鋼筋→安裝預(yù)應(yīng)力管道→監(jiān)理工程師驗收→澆筑混凝土（制作試塊）→混凝土養(yǎng)護、拆膜及接縫處理→預(yù)應(yīng)力筋下料、穿束→張拉預(yù)應(yīng)力筋→封錨、壓漿→掛籃前移就位。
三、設(shè)計（研究）的重點與難點，擬采用的途徑（研究手段）：
（1）重點：
① 成橋狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)分析
② 預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置
③ 先簡支后連續(xù)梁橋受力的兩個不同階段
④ 不同施工階段結(jié)構(gòu)的受力情況
（2）難點：
① 施工過程的正確模擬
② 每階段預(yù)應(yīng)力筋的張拉及施工過程中預(yù)應(yīng)力損失
③ 混凝土的收縮徐變
④ 懸臂法支座零時錨固與轉(zhuǎn)換
（3）擬采用途徑：
① 用橋梁計算軟件Midas準確模擬整個施工過程及成橋狀態(tài)
② 先計算成橋狀態(tài)下包括二期恒載的內(nèi)力，確定所需的預(yù)應(yīng)力的大小、預(yù)應(yīng)力鋼筋的種類和布置位置，并通過手算和電算的對比，確定合適的狀態(tài)。
③ 在施工的每一個階段，充分考慮混凝土的收縮徐變、預(yù)應(yīng)力的損失、溫度應(yīng)力及支座的沉降等各方面的因素對成橋的影響
四、設(shè)計（研究）進度計劃：
（1） 結(jié)合畢業(yè)實習(xí)熟悉、準備資料，方案比較，擬定推薦方案的結(jié)構(gòu)尺寸，交方案比選（開題）報告和制圖；（第1-4周）
（2）專業(yè)文獻翻譯、推薦方案上部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，電算；（第4-8周）
（3）配筋計算；（第8-9周）
（4）強度、剛度、穩(wěn)定性驗算，進行中期檢查；（第9-10周）
（5）繪制上部結(jié)構(gòu)施工圖；（第10-13周）
（6）下部結(jié)構(gòu)計算，并繪制下部結(jié)構(gòu)施工圖；（第14-15周）
（7）專題小結(jié)（部分同學(xué)完成）；（第15周）
（8）整理、修改資料，匯總成果，準備答辯；（第16周）
（9）答辯；（第17周）
（10）提交成果。（第17周）
五、參考文獻：
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指導(dǎo)教師意見
簽名：
月 日
教研室（學(xué)術(shù)小組）意見
教研室主任（學(xué)術(shù)小組長）（簽章）：
月 日
應(yīng)變監(jiān)測復(fù)合鋼板梁橋使用分布式
光纖傳感器系統(tǒng)
摘要
將一I型鋼梁組裝與混凝土板上，然后放置在上輥支持。四個垂直負荷加載裝置放在板上加豎向荷載。一個單模光學(xué)纖維表面附著于一39公尺長的復(fù)合鋼板梁橋翼緣下表面，復(fù)合鋼板梁橋梁縱向應(yīng)變分布監(jiān)測直接使用光纖傳感器系統(tǒng)基于布里淵頻移，適用在光學(xué)纖維。布里淵散射信號的產(chǎn)生是通過布里淵光學(xué)相關(guān)域分析在選定的位置。應(yīng)變數(shù)據(jù)獲得與195個點的間隔20厘米的全長度。從應(yīng)變數(shù)據(jù)的整個長度的復(fù)合鋼板梁橋，應(yīng)變分布形狀顯示在垂直載荷的加載位置。
1．介紹
測量橋梁的縱向應(yīng)變分布，許多直接或間接的技術(shù)已提出和再研究之中。相對于其它傳感技術(shù)，光纖傳感器系統(tǒng)研究散射有能力直接測量應(yīng)變分布沿光纖的長度，這作為傳感介質(zhì)而不需要特殊的加工[ 1]。當外部壓力和溫度作用于纖維上，布里淵散射光受到其影響有較大變化[ 2]。在本文中，提出一個方法直接監(jiān)測的縱向應(yīng)變分布的橋梁使用光學(xué)纖維傳感器基于布里淵增益的入射光。合適的光學(xué)和電子零件組成和控制算法，實現(xiàn)了這一概念的布里淵光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的分析（BOCDA）。一個光纖線路連接沿整個長度復(fù)合鋼板梁橋上下翼緣?？v向應(yīng)變的橋梁超過39米的長度直接測量195點與空間分辨率為14.5厘米。
2．實驗
2.1實驗程序
實驗裝置監(jiān)測橋梁的變形是描述在圖1中的一種型鋼主梁，高2.245m，長40m，寬1m，組裝焊接3片鋼梁，然后放置2個相距39m輥之間。混凝土上板放在頂部，梁寬度2.5m，厚度0.3m。四個垂直致動器（MTS，US）放在上板，每個間隔7.8米。
圖1:實驗準備
在表面上，用砂紙打磨距離梁的下翼緣25mm的位置，縱向除銹前安裝光纖陀螺（應(yīng)變計），長度方向表面涂裝250微米環(huán)氧樹脂（Hunstsman，US）。兩個電陀螺儀安裝在1 /4和1/ 2位置的長度，分別支持與橋梁距左滾輪9.75m和19.5m的位置，靠近附近的光纖，并連接到一個數(shù)據(jù)記錄器（edx-2000a，Kyowa）。光學(xué)纖維附著在下翼緣表面并連接到一個先進的的于下圖2所示的光纖傳感器系統(tǒng)。
圖2 光纖傳感系統(tǒng)示意圖
連續(xù)波（CW）光的偏振激光器分為探頭和泵浦光通過50 /50光學(xué)耦合器后調(diào)制正弦波的形式使用電流調(diào)制器。頻率探測光了較低的布里淵頻率通過單邊帶調(diào)制器（SSBM）。微波發(fā)生器控制頻段從對核10.3ghz11.3ghz獲得布里淵散射信號。計算機控制偏振開關(guān)（PSW）調(diào)節(jié)探測光與垂直極化消除兩極分化布里淵散射的影響。探測光接著在光纖放大后，通過一個鉺光纖放大器（EDFA）。光泵通過不同路徑的光學(xué)纖維與相反泵浦光方向。光電控制器增加了一個斬波頻率的泵浦光通過EOM，為同一信號鎖相放大器作為參考。高功率摻鉺光纖放大器可以放大泵的功率光。布里淵增益信號發(fā)生在纖維根據(jù)之間的相互作用的泵和探測光檢測從光探測器（PD）。布里淵增益譜和布里淵頻移在全斷面的光學(xué)纖維獲得高信號的信噪比（SNR）由鎖相放大器和計算機算法。一個算法，激活光纖傳感器系統(tǒng)控制微波發(fā)生器，激光器電流調(diào)制，EOM控制器和鎖相放大器通過USB端口。
2.2工作原理的光纖傳感器系統(tǒng)
布里淵之間相互作用的光學(xué)和聲學(xué)波在光學(xué)纖維取決于應(yīng)變和溫度，以便確定的共振頻率提供了一個直接測量溫度和應(yīng)變由以下方程：
3結(jié)果
豎向荷載的每個驅(qū)動器以每秒0.417KN的速度從0KN增加到50KN,并在300秒內(nèi)保持不變。在第一次加荷后，將荷載增加到70KN，并將加載增加速度設(shè)定到0.33KN每秒。二次加載后，荷載降低到零。四個驅(qū)動器的上板的橋用同一負荷周期。圖3顯示了縱向應(yīng)變分布的復(fù)合鋼板梁橋在兩列豎向荷載下的作用。實驗數(shù)據(jù)的光學(xué)纖維連接上下梁的翼緣的第一和第舉行序列所代表的點，比較數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)呈實線線性變化。應(yīng)變分布的形狀顯示對稱位置距中心19.5米。豎向荷載的每個加載器分別是50KN和70KN。應(yīng)變光纖在195點間隔20厘米長度超過39米長，光纖傳空間分辨率感器系統(tǒng)14.5cm。應(yīng)變測量的光纖陀螺的數(shù)據(jù)相吻合，在測量誤差范圍和應(yīng)變分布形狀相吻合的梁。
圖3.縱向應(yīng)變分布的復(fù)合鋼板梁橋的下翼緣的縱向應(yīng)變分布
4．結(jié)論
復(fù)合鋼板梁橋放在雙輥支持和測試在豎向荷載作用下的根據(jù)循環(huán)負荷?？v向應(yīng)變橋使用附加光纖監(jiān)測在195點的間隔20厘米長度超過39米。一種光纖傳感器系統(tǒng)適用于監(jiān)測應(yīng)變分布橋已開發(fā)和應(yīng)用這于個實驗。分布式光纖傳感器系統(tǒng)使用BOCDA方法產(chǎn)生布里淵散射信號在選定的位置之間的相互作用泵和探測光。光學(xué)和電子元件組裝在一個盒子中，由計算機控制。實驗應(yīng)變分布曲線與數(shù)據(jù)很好地吻合。
參考書目
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常天大橋計算書
1：緒論
1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述（選題背景）
連續(xù)梁橋應(yīng)用范圍很廣，從中小跨徑到特大跨徑。中小跨徑往往采用搭架現(xiàn)澆或先簡支后連續(xù)，對大跨徑梁橋，隨著交通業(yè)的發(fā)展，要求行車平順舒適，多伸縮縫的簡支T梁結(jié)構(gòu)已不能滿足要求，于是連續(xù)梁得到了迅速的發(fā)展。用頂推法施工時，一般限于等截面連續(xù)梁，懸臂施工時，往往采用變截面，梁墩臨時固結(jié)，合攏后將梁墩連續(xù)改為支座，轉(zhuǎn)換體系而成連續(xù)梁。大跨徑連續(xù)梁一般采用變截面，可以多跨連續(xù)，但需臨時固結(jié)梁墩和轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系，同時需大噸位的盆式支座，養(yǎng)護工作量大。自60年代中期在德國萊茵河上采用懸臂澆筑法建成Bendorf橋以來，懸臂澆筑施工法和懸臂拼裝施工法得到不斷改進、完善和推廣應(yīng)用，從而使得預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋成為許多國家廣泛采用的橋型之一。我國自50年代中期開始修建預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，至今已有40多年的歷史，比歐洲起步晚，但近對年來發(fā)展迅速，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、試驗研究、預(yù)應(yīng)力材料及工藝設(shè)備、施工工藝等方面日新月異，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計技術(shù)與施工技術(shù)都已達到相當高的水平。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是預(yù)應(yīng)力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優(yōu)點。加上這種橋型的設(shè)計施工均較成熟，施工質(zhì)量和施工工期能得到控制，成橋后養(yǎng)護工作量小。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的適用范圍一般在150m以內(nèi)，上述種種因素使得這種橋型在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到廣泛采用。
雖然連續(xù)梁橋有著諸多的優(yōu)點，但是也有著許多顯著地缺點，當跨度很大時，連續(xù)梁所須的巨型支座無論是在設(shè)計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題；而T型剛構(gòu)在這方面具有無支座的優(yōu)點。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，形成一種連續(xù)—剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。在我國，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題：
1：發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構(gòu)造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。
2：在一切適宜的橋址，設(shè)計與修建墩梁固結(jié)的連續(xù)—剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護調(diào)換不易的大噸位支座。
3：充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。
此外，在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，特別是大跨徑連續(xù)梁橋的施工或使用過程中，部分橋梁有時會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，其主要問題是箱梁混凝土出現(xiàn)了不同性質(zhì)的裂縫。根據(jù)查閱相關(guān)資料，在已建成的連續(xù)梁橋中，某些橋梁上部結(jié)構(gòu)曾出現(xiàn)了部分裂縫，主要有箱梁頂板和底板的縱向裂縫；箱梁腹板的斜向裂縫。特別是靠近邊路現(xiàn)澆箱梁端部范圍的兩側(cè)腹板，出現(xiàn)近450的斜向裂縫。裂縫形成原因有許多種，具體地說，目前我國大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計，大多是按照全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計的，即在理論上要求結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 針對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)而言，裂縫形成的原因，主要有以下幾方面：
a．在主橋總體設(shè)計中，跨徑比例、箱梁截面尺寸的擬定不合理；
b．結(jié)構(gòu)設(shè)計抗彎剪能力不足；
c．對由預(yù)應(yīng)力鋼束引起的附加力估計不足；
d. 對溫度應(yīng)力重視不夠；
e.施工質(zhì)量不好、其中包括混凝土澆筑與養(yǎng)生；施工順序與施工精度；預(yù)應(yīng)力鋼來的保護層厚度達不到設(shè)計要求；支架與模板變形過大；預(yù)應(yīng)力張拉力不足；灌漿不及時或其他質(zhì)量問題等。
f材料質(zhì)量--如混凝土的水泥及骨料品種、材料級配及計量誤差等問題。
以上的各種問題亟待解決。
1.2 畢業(yè)設(shè)計的目的與意義
畢業(yè)設(shè)計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的設(shè)計工作。設(shè)計過程中提高學(xué)生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。
2:設(shè)計說明
2.1 概述
此橋為三跨變截面連續(xù)梁橋，采用懸臂施工方法，縱坡為2%，分離式雙箱單室，橋長221m，橋?qū)?2m，無通航要求，荷載等級公路一級。
2.2 設(shè)計原始依據(jù)及基本設(shè)計要求
（1）跨徑：63m+95m+63m，橋梁布置立面圖如下圖所示。
圖2.1：橋梁布置立面圖
（2）荷載等級：公路—I級，人群-3.0KN/㎡；
（3）橋梁全長：221m；
（4）橋面寬度：2x3.75m（行車道）++ 3.5m（人行道與欄桿）+2x0.5（防撞欄桿）=12.0m；
（5）通航要求：無；
（6）地震烈度：不考慮；
（7）橋面形式：雙幅，雙箱單室；
（8）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.1。
2.3 地質(zhì)條件
土 質(zhì) 標高(米)
（1）淤泥 15.050
（2）淤泥質(zhì)粘土 11.950
（3）粉質(zhì)粘土 9.600
（4）粘土 6.050
（5）碎石 4.450
（6）泥巖 -2.350
（7）泥巖 -7.550
（8）含礫砂巖 -19.150
（9）礫巖 -20.750
（10）含礫砂巖 -25.550
2.4 主要材料
（1） 混凝土：主梁采用C50混凝土，墩身、承臺采用C30混凝土，基樁采用C25。
（2） 預(yù)應(yīng)力鋼絞線：采用《公預(yù)規(guī)》（JTG D62-2004）中d=15.2mm的鋼絞線，公稱面積為140mm2，標準強度MPa，彈性模量MPa。
（3） 普通鋼筋：R235、HRB335鋼筋標準應(yīng)當符合GB13013-1991和GB1499-1998的規(guī)定。凡鋼筋直徑大于等于12mm者，均采用HRB熱軋帶肋鋼；凡鋼筋直徑小于12mm者，采用R235鋼，鋼板應(yīng)當符合GB700-88規(guī)定的Q235鋼板。
（4） 錨具：預(yù)應(yīng)力錨具采用符合國際后張法預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會FIP標準的I類錨具，其錨固效率系數(shù)大于95%。
（5） 預(yù)應(yīng)力管道：采用預(yù)埋圓形和扁形塑料波紋管成型。
（6） 支座：采用GPXZ系統(tǒng)抗震型盆式橡膠支座。
（7） 橋面鋪裝：4cm厚防水混凝土和10cm厚瀝青混凝土。
2.5 施工方法
對稱懸臂現(xiàn)澆掛籃施工
2.6 設(shè)計規(guī)范
（一）《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）（以下簡稱為《通規(guī)》）
（二）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）（以下簡稱為《公預(yù)規(guī)》）
（三）《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01-2003）
2.7 支座沉降
各支座的可能沉降值均為2cm，取最不利組合值。
2.8 伸縮縫
全橋伸縮縫采用淺埋式三防伸縮縫。
2.9 基本計算數(shù)據(jù)
名稱
項目
符號
單位
數(shù)據(jù)
主
梁
混
凝
土
立方體強度
彈性模量
軸心抗壓標準強度
軸心抗拉標準強度
軸心抗壓設(shè)計強度
軸心抗拉設(shè)計強度
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
50
3.45×104
32.4
2.65
22.4
1.83
短暫狀態(tài)
壓應(yīng)力限制
拉應(yīng)力限制
MPa
MPa
20.72
3.887
持久狀態(tài)
壓應(yīng)力限制:
壓應(yīng)力限制
主壓應(yīng)力限制
拉應(yīng)力限制：
短期效應(yīng)組合下拉應(yīng)力限值
短期效應(yīng)組合下主拉應(yīng)力限值
長期效應(yīng)組合拉應(yīng)力限值
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
16.2
19.44
0.00
1.06
0.00
Φ15.2鋼絞線
標準強度
彈性模量
抗拉設(shè)計強度
最大控制應(yīng)力σcon
MPa
MPa
MPa
MPa
1860
1.95×105
1260
1395
持久狀態(tài)應(yīng)力：
標準荷載組合
MPa
1209
材料
重度
鋼筋混凝土
瀝青混凝土
鋼絞線
kN/m3
kN/m3
kN/m3
25.0
23.0
78.5
鋼絞線與混凝土的彈性模量比
無量綱
5.33
2.10 其他事項
其他未盡事宜，按中華人民共和國行業(yè)標準《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）辦理。
3：結(jié)構(gòu)尺寸擬定以及毛截面幾何特性計算
3.1 結(jié)構(gòu)尺寸擬定
3.1.1 主橋箱梁構(gòu)造
主橋為變截面箱形梁橋，梁高為3.0-6.0m。該橋為三跨63m+95m+63m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，施工方法為現(xiàn)澆懸臂施工，在橋的兩頭各設(shè)置5cm的伸縮縫，邊跨的計算跨徑均為63m，中跨的計算跨徑為95m。
3.1.2 主梁截面尺寸擬定
主梁為變截面箱形梁橋，梁高位3.0-6.0m。
圖3.1 主梁橫截面圖（單位：cm）
3.2 單元劃分
為了保證計算結(jié)構(gòu)的精確性，劃分的單元不宜過少，且應(yīng)當與實際的施工狀態(tài)接近，所以劃分的單元也不宜過多過細，綜合考慮以上因素并參考國內(nèi)某些同類型的橋梁計算書，擬將單元進行如下劃分(如下圖所示)，全橋總共分為72個單元、73個截面，兩個邊跨的合攏現(xiàn)澆段為2m，中跨的合攏現(xiàn)澆段為2m(劃分為兩個單元)，具體細部如圖。
113
常天大橋計算書
運用Midas Civil 進行建模時，所進行的單元分組為：等截面組1：梁高為3m，所包含的單元為邊跨的滿堂支架施工單元1-5,68-72以及邊跨的現(xiàn)澆合攏段單元6、7、66、67以及中跨的現(xiàn)澆合攏段單元36、37。等截面組2：梁高為6m，所包含的單元為橋梁支點處的單元21、22、51,、52。變截面組1：所包含的單元為8-20，梁高呈二次曲線變化。變截面組2:所包含的單元為23-35，梁高呈二次曲線變化。變截面組3：所包含的單元為38-50，梁高呈二次曲線變化。變截面組4：所包含的單元為53-65，梁高呈二次曲線變化。最后將所有的截面組打散為單一的變截面單元，形成最終所劃分的72個單元。
3.3 毛截面幾何特性計算
毛截面幾何特性是計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配束以及變形計算的前提。由于梯形分塊法是目前各種商用橋梁電算軟件的最常用的方法（即節(jié)線法），所以本橋也是采用梯形分塊法計算毛截面幾何特性。具體的做法為用MIDAS CIVIL 軟件進行橋梁模型的建立并按照之前所設(shè)計的方式進行單元劃分（如下圖所示），再將其轉(zhuǎn)化為變截面組，導(dǎo)出各控制截面的數(shù)據(jù)，如下表所示。
圖3.2：單元劃分正面圖
3-1 截面幾何特性表
截面
面積
慣性矩
形心軸到底板距離Z（m）
形心軸到頂板距離（m）
梁截面高度
W上緣(m3)
W下緣(m3)
偏心距（上）
偏心距（下）
1
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
2
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
3
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
4
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
5
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
6
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
7
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
續(xù)表3-1
截面
面積
慣性矩
形心軸到底板距離Z（m）
形心軸到頂板距離（m）
梁截面高度
W上緣(m3)
W下緣(m3)
偏心距（上）
偏心距（下）
8
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
9
9.4986
12.0257
1.8702
1.1527
3.0229
10.43264
6.430168
1.0027
1.7202
10
9.719
12.9188
1.8984
1.1933
3.0917
10.82611
6.805099
1.0433
1.7484
11
10.0354
14.4555
1.9471
1.2593
3.2064
11.479
7.424118
1.1093
1.7971
12
10.4518
16.7596
2.0156
1.3513
3.3669
12.40258
8.314943
1.2013
1.8656
13
10.9721
20.0102
2.1031
1.4702
3.5733
13.61053
9.514621
1.3202
1.9531
14
11.6003
24.4498
2.2088
1.6168
3.8256
15.12234
11.06927
1.4668
2.0588
15
12.3406
30.3943
2.332
1.7917
4.1237
16.96394
13.03358
1.6417
2.182
16
13.1968
38.2449
2.4722
1.9956
4.4678
19.16461
15.46999
1.8456
2.3222
17
13.9175
45.681
2.5881
2.1677
4.7558
21.07349
17.6504
2.0177
2.4381
18
14.7073
54.723
2.7134
2.3563
5.0697
23.22412
20.16769
2.2063
2.5634
19
15.4196
63.6967
2.8247
2.5262
5.3509
25.21443
22.5499
2.3762
2.6747
20
16.1036
73.0631
2.9305
2.689
5.6195
27.1711
24.93196
2.539
2.7805
21
17.08
87.7404
3.0795
2.9205
6
30.04294
28.49177
2.7705
2.9295
22
17.08
87.7404
3.0795
2.9205
6
30.04294
28.49177
2.7705
2.9295
23
17.08
87.7404
3.0795
2.9205
6
30.04294
28.49177
2.7705
2.9295
24
16.1036
73.0631
2.9305
2.689
5.6195
27.1711
24.93196
2.539
2.7805
25
15.4196
63.6967
2.8247
2.5262
5.3509
25.21443
22.5499
2.3762
2.6747
26
14.7073
54.723
2.7134
2.3563
5.0697
23.22412
20.16769
2.2063
2.5634
27
13.9175
45.681
2.5881
2.1677
4.7558
21.07349
17.6504
2.0177
2.4381
28
13.1968
38.2449
2.4722
1.9956
4.4678
19.16461
15.46999
1.8456
2.3222
29
12.3406
30.3943
2.332
1.7917
4.1237
16.96394
13.03358
1.6417
2.182
30
11.6003
24.4498
2.2088
1.6168
3.8256
15.12234
11.06927
1.4668
2.0588
31
10.9721
20.0102
2.1031
1.4702
3.5733
13.61053
9.514621
1.3202
1.9531
32
10.4518
16.7596
2.0156
1.3513
3.3669
12.40258
8.314943
1.2013
1.8656
33
10.0354
14.4555
1.9471
1.2593
3.2064
11.479
7.424118
1.1093
1.7971
34
9.719
12.9188
1.8984
1.1933
3.0917
10.82611
6.805099
1.0433
1.7484
35
9.4896
12.0257
1.8702
1.1527
3.0229
10.43264
6.430168
1.0027
1.7202
36
9.37
11.7024
1.8629
1.1371
3
10.29144
6.281819
0.9871
1.7129
注：由于此橋為對稱結(jié)構(gòu)，因此只需列出左半邊結(jié)構(gòu)的毛截面特性值。
其中，上核心距 ，下核心距 。
式中：Iz——截面慣性矩；A——截面面積；y下——形心到截面下緣距離；y上——形心到截面上緣距離；
4 主梁作用效應(yīng)計算
4.1 恒載內(nèi)力計算
首先列出橋梁上部結(jié)構(gòu)各部分所用材料的各項數(shù)據(jù)，如下所示：
主梁：采用C50混凝土，容重為25kN/m3，彈性模量取3.45×107kPa；
墩身及承臺：采用C30混凝土，容重為25kN/m3；
基樁：采用C25混凝土，容重為25kN/m3；
橋面鋪裝：采用厚度為4cm防水混凝土加10cm厚的瀝青混凝土，其中瀝青混凝土與防水混凝土容重分別為與23kN/m3與24kN/m3；
防撞護欄：采用C30混凝土，容重為25kN/m3；
再進行恒載內(nèi)力計算：
（1）橋面系荷載
橋面鋪裝重：q1=23×0.1×7.5+0.04×7.5×24=24.45 kN/m
防撞護欄：q2=0.325×26×2=16.90 kN/m
合計為q=q1+q2 =41.35 kN/m
將橋面系荷載作為二期恒載以均布荷載的形式加在主梁上。
（2） 主梁自重
主梁自重以25kN/m3計入，計入的方式為在MIDAS CIVIL 中進行建模時在自重選項進行輸入。
施工階段分析：
由于本橋采用的是懸臂澆筑施工，所以必須考慮施工階段。根據(jù)已經(jīng)劃分好的單元，按照懸臂施工的標準程序，可以將施工階段進行如下劃分：
1：施工階段1
——激活橋墩以及兩零號塊結(jié)構(gòu)組
——激活邊界組1
——第一天：激活零號塊掛籃荷載，零號塊預(yù)應(yīng)力荷載，以及自重荷載
——第七天：激活橋梁段（1）1以及橋梁段（2）1的混凝土濕重
2：施工階段2
——激活橋梁段（1）1以及橋梁段（2）1結(jié)構(gòu)組（材齡為5天）
——第一天：激活橋梁段（1）1以及橋梁段（2）1的掛籃荷載以及預(yù)應(yīng)力荷載，鈍化零號塊掛籃荷載
——第七天：激活橋梁段（1）2以及橋梁段（2）2的混凝土濕重
3：施工階段3-11：重復(fù)施工階段12的步驟（為簡化，可以采用MCT命令流進行施工階段的定義）【注：施工階段1-10均為懸臂對稱施工，施工階段11為單側(cè)懸臂施工，施工的部分為28與31號單元】
4：施工階段12
——激活橋梁段（1）11以及橋梁段（2）11
——第一天：激活橋梁段（1）11以及橋梁段(2)11的預(yù)應(yīng)力荷載，且激活合攏段1、3的掛籃荷載，鈍化橋梁段（1）10以及橋梁段10的掛籃荷載及橋梁段（1）11、橋梁段（2）11的混凝土濕重
——第二十天：激活合攏段1、3的混凝土濕重
4：施工階段13
——激活合攏段1結(jié)構(gòu)組以及滿堂支架1結(jié)構(gòu)組
——第一天：激活合攏段1預(yù)應(yīng)力荷載，鈍化合攏段1混凝土濕重及合攏段1掛籃荷載
——最后一天：激活橋梁左側(cè)的時間荷載
5：施工階段14
——激活合攏段3結(jié)構(gòu)組以及滿堂支架2結(jié)構(gòu)組
——第一天：激活合攏段3預(yù)應(yīng)力荷載以及合攏段2混凝土濕重，鈍化合攏段3混凝土濕重及合攏段3掛籃荷載
6：施工階段15
——激活二期恒載
——鈍化邊界組2，激活邊界組3。
施工階段的各項荷載值按如下添加：
（1） 按照上述施工階段進行施工程序的模擬，從而得出最后施工階段自重作用效應(yīng)內(nèi)力，如下表所示。各階段的掛籃荷載施加在節(jié)點處，荷載值為向下的80tonf,彎矩的偏心距取1.5m。
（2） 濕重也施加在節(jié)點處，向下的集中力大小按照從MIDAS CIVIL 中導(dǎo)出的材料表中
（3） 的節(jié)段重量確定，彎矩沿Y軸方向，大小考慮現(xiàn)澆段一半的偏心。
圖4.1：自重作用下結(jié)構(gòu)彎矩圖
圖4.2：自重作用下結(jié)構(gòu)剪力圖
表4-1：自重作用下彎矩剪力值
單元
荷載
位置
軸向 (kN)
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
1
自重恒載
I[1]
14.83
-4595.75
0
2
自重恒載
I[2]
13.97
-4337.5
4466.65
3
自重恒載
I[3]
4.87
-4079.27
8675.04
4
自重恒載
I[4]
0.2
-2917.15
24416.99
5
自重恒載
I[5]
0.06
-1884.15
34019.58
6
自重恒載
I[6]
0.03
-851.15
39490.17
7
自重恒載
I[7]
0.02
-592.9
40212.19
8
自重恒載
I[8]
1.06
-334.65
40675.96
9
自重恒載
I[9]
-6.15
700.91
39945.11
10
自重恒載
I[10]
-26.35
1746.63
35054.74
11
自重恒載
I[11]
-60.94
2812.71
25942.94
12
自重恒載
I[12]
-105.56
3909.45
12506.49
13
自重恒載
I[13]
-168.73
5046.83
-5399.06
14
自重恒載
I[14]
-250.38
6235
-27959.49
15
自重恒載
I[15]
-353.28
7483.99
-55401.82
16
自重恒載
I[16]
-472.18
8804.21
-87994.38
17
自重恒載
I[17]
-580.22
9846.51
-116002.89
續(xù)表4-1
單元
荷載
位置
軸向 (kN)
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
18
自重恒載
I[18]
-700.58
10938.71
-147226.7
19
自重恒載
I[19]
-805.04
11890.35
-175816.81
20
自重恒載
I[20]
-941.88
12778.51
-203632.52
21
自重恒載
I[21]
2.15
14062.06
-243929.3
22
自重恒載
I[22]
2.24
-15308.43
-254720.88
23
自重恒載
I[23]
-1082.13
-14614.98
-243484.6
24
自重恒載
I[24]
-909.93
-13375.18
-201409.02
25
自重恒載
I[25]
-803.31
-12484.68
-172259.22
26
自重恒載
I[26]
-683.69
-11533.8
-142186.78
27
自重恒載
I[27]
-563.39
-10441.33
-109184.17
28
自重恒載
I[28]
-447.98
-9399.12
-79396.87
29
自重恒載
I[29]
-328.48
-8078.58
-44432.59
30
自重恒載
I[30]
-232.08
-6829.01
-14618.53
31
自重恒載
I[31]
-154.47
-5640.46
10313.63
32
自重恒載
I[32]
-96.5
-4502.77
30590.91
33
自重恒載
I[33]
-51.52
-3405.91
46399.08
34
自重恒載
I[34]
-20.86
-2339.67
57882.62
35
自重恒載
I[35]
-3.86
-1293.86
65144.71
36
自重恒載
I[36]
-0.02
-258.28
68247.29
37
自重恒載
I[37]
-0.02
-0.03
68376.45
4.2 汽車荷載及人群荷載作用效應(yīng)計算
4.2.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)
（1）汽車沖擊系數(shù)計算
根據(jù)《通規(guī)》4.3.2中的規(guī)定，適用于連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)基頻計算公式如下：
（5-1）
（5-2）
（5-3）
式中 ：?1、?2——基頻，Hz，計算連續(xù)梁沖擊力引力的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時，采用?1；計算連續(xù)梁沖擊力引起的負彎矩效應(yīng)時，采用?2；
L—結(jié)構(gòu)的計算跨徑（m）；
—結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（Pa）；
—結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（m4）；
mc—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（）；
—結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）；
—重力加速度，。
f1=13.616/(2×πl(wèi)2)×[（EIc/mc）0.5]=2.245
f2=23.651/(2×πl(wèi)2)×[（EIc/mc）0.5]=3.900
其中， ，跨中截面面積為9.37m2，截面慣性矩為11.7，單位長度質(zhì)量mc=23895kg/m
沖擊系數(shù) μ=0.1769Inf-0.0157（適用于1.5Hz＜f＜14Hz）
則：μ1=0.1769In2.245-0.0157=0.1274
μ2=0.1769In3.9-0.0157=0.2251
用于正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)1+μ=1.1274
用于負彎矩效應(yīng)1+μ=1.2251
本例采用平面桿系有限元程序計算，為方便起見，在計算中沖擊系數(shù)偏安全地統(tǒng)一取較大值，即為1.2251。
（2）車道折減系數(shù)
根據(jù)《通規(guī)》中的規(guī)定，兩車道的橫向折減系數(shù)為1。
4.2.2 偏載系數(shù)計算
本橋中偏載系數(shù)可近似計算為1.15， 橫向分布調(diào)整系數(shù)為2×1×1.15=2.3。
4.2.3 計算活載內(nèi)力
由MIDAS CIVIL計算所得公路I級汽車荷載作用下各控制截面的內(nèi)力值如下各表示：考慮到內(nèi)力的對稱性，這里只給出半橋的計算結(jié)果。
表4-2：汽車荷載作用下截面內(nèi)力表
單元
荷載
位置
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
1
車輛荷載(全部)
I[1]
-1654.64
0
2
車輛荷載(全部)
I[2]
-1609.91
1462.74
3
車輛荷載(全部)
I[3]
-1565.72
2866.3
續(xù)表4-2
單元
荷載
位置
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
4
車輛荷載(全部)
I[4]
-1373.73
8452.77
5
車輛荷載(全部)
I[5]
-1213.15
12427.81
6
車輛荷載(全部)
I[6]
-1062.72
15494.19
7
車輛荷載(全部)
I[7]
-1026.6
16120.38
8
車輛荷載(全部)
I[8]
-991.17
16692.34
9
車輛荷載(全部)
I[9]
-856.48
18452.5
10
車輛荷載(全部)
I[10]
908.82
19407.32
11
車輛荷載(全部)
I[11]
1027.92
19610.48
12
車輛荷載(全部)
I[12]
1148.44
19114.4
13
車輛荷載(全部)
I[13]
1269.92
17965.77
14
車輛荷載(全部)
I[14]
1392.15
-18917.5
15
車輛荷載(全部)
I[15]
1515.09
-20785.9
16
車輛荷載(全部)
I[16]
1638.9
-22892.14
17
車輛荷載(全部)
I[17]
1732.32
-25022.06
18
車輛荷載(全部)
I[18]
1826.37
-27606.7
19
車輛荷載(全部)
I[19]
1905.33
-30111.7
20
車輛荷載(全部)
I[20]
1976.46
-32649.18
21
車輛荷載(全部)
I[21]
2078.77
-36470.68
22
車輛荷載(全部)
I[22]
-2211.76
-37507.91
23
車輛荷載(全部)
I[23]
-2183.03
-36098.42
24
車輛荷載(全部)
I[24]
-2094.15
-30748.22
25
車輛荷載(全部)
I[25]
-2027.67
-27041.89
26
車輛荷載(全部)
I[26]
-1954.05
-23228.65
27
車輛荷載(全部)
I[27]
-1865.83
-19340.87
28
車輛荷載(全部)
I[28]
-1777.89
-16620.33
29
車輛荷載(全部)
I[29]
-1660.77
-13533.93
30
車輛荷載(全部)
I[30]
-1543.98
-11056.78
31
車輛荷載(全部)
I[31]
-1427.64
12723.27
32
車輛荷載(全部)
I[32]
-1312
14660.04
33
車輛荷載(全部)
I[33]
-1197.55
16683.9
34
車輛荷載(全部)
I[34]
-1084.97
18184.1
35
車輛荷載(全部)
I[35]
-975.19
19146.97
為了更加直觀地看到在荷載作用下結(jié)構(gòu)的彎矩及剪力圖，特將MADIS CIVIL 計算出的圖示貼出，如下圖所示。
圖4.1：車道荷載作用下梁單元的彎矩包絡(luò)圖
圖4.2：車道荷載作用下梁單元的剪力包絡(luò)圖
表4-3：人群荷載作用下截面內(nèi)力表
單元
荷載
位置
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
1
人群荷載(最大)
I[1]
231.37
0
2
人群荷載(最大)
I[2]
231.5
731.37
3
人群荷載(最大)
I[3]
231.89
1433.15
4
人群荷載(最大)
I[4]
236.83
4226.39
5
人群荷載(最大)
I[5]
257.71
6213.91
6
人群荷載(最大)
I[6]
311.07
7747.1
7
人群荷載(最大)
I[7]
324.89
8060.19
8
人群荷載(最大)
I[8]
338.85
8346.17
9
人群荷載(最大)
I[9]
395.88
9226.25
10
人群荷載(最大)
I[10]
454.41
9703.67
11
人群荷載(最大)
I[11]
513.96
9805.25
12
人群荷載(最大)
I[12]
574.22
9557.21
13
人群荷載(最大)
I[13]
634.96
8982.89
14
人群荷載(最大)
I[14]
696.08
8101.9
15
人群荷載(最大)
I[15]
757.55
6929.54
16
人群荷載(最大)
I[16]
819.45
5586.45
17
人群荷載(最大)
I[17]
866.16
4653.29
18
人群荷載(最大)
I[18]
913.18
3778.47
續(xù)表4-3
單元
荷載
位置
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
19
人群荷載(最大)
I[19]
952.66
3096.81
20
人群荷載(最大)
I[20]
988.23
3032.93
21
人群荷載(最大)
I[21]
1039.38
3079.24
22
人群荷載(最大)
I[22]
115.09
3111.84
23
人群荷載(最大)
I[23]
114.8
3035.31
24
人群荷載(最大)
I[24]
115.38
2777.25
25
人群荷載(最大)
I[25]
116.3
2631.18
26
人群荷載(最大)
I[26]
117.84
2884.14
27
人群荷載(最大)
I[27]
120.43
3392.25
28
人群荷載(最大)
I[28]
123.89
3933.99
29
人群荷載(最大)
I[29]
142.4
4700.55
30
人群荷載(最大)
I[30]
169.33
5510.31
31
人群荷載(最大)
I[31]
199.85
6361.6
32
人群荷載(最大)
I[32]
234.16
7329.99
33
人群荷載(最大)
I[33]
272.36
8341.92
34
人群荷載(最大)
I[34]
314.41
9092.03
35
人群荷載(最大)
I[35]
360.09
9573.48
36
人群荷載(最大)
I[36]
409.06
9781.15
1
人群荷載(最小)
I[1]
-827.32
0
2
人群荷載(最小)
I[2]
-804.96
-233.55
3
人群荷載(最小)
I[3]
-782.86
-467.1
4
人群荷載(最小)
I[4]
-686.87
-1518.08
5
人群荷載(最小)
I[5]
-606.57
-2452.28
6
人群荷載(最小)
I[6]
-531.36
-3386.49
7
人群荷載(最小)
I[7]
-513.3
-3620.04
8
人群荷載(最小)
I[8]
-495.58
-3853.59
9
人群荷載(最小)
I[9]
-428.24
-4787.79
10
人群荷載(最小)
I[10]
-366.66
-5721.99
11
人群荷載(最小)
I[11]
-310.86
-6656.2
12
人群荷載(最小)
I[12]
-260.7
-7590.4
13
人群荷載(最小)
I[13]
-215.91
-8524.6
14
人群荷載(最小)
I[14]
-176.13
-9458.81
15
人群荷載(最小)
I[15]
-140.94
-10393.01
16
人群荷載(最小)
I[16]
-109.94
-11446.14
17
人群荷載(最小)
I[17]
-89.16
-12511.1
18
人群荷載(最小)
I[18]
-70.34
-13803.42
19
人群荷載(最小)
I[19]
-56.02
-15055.93
20
人群荷載(最小)
I[20]
-54.57
-16324.67
21
人群荷載(最小)
I[21]
-53.98
-18235.43
22
人群荷載(最小)
I[22]
-1105.88
-18754.04
23
人群荷載(最小)
I[23]
-1091.52
-18049.46
24
人群荷載(最小)
I[24]
-1047.08
-15374.35
續(xù)表4-3
單元
荷載
位置
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
25
人群荷載(最小)
I[25]
-1013.83
-13521.17
26
人群荷載(最小)
I[26]
-977.02
-11614.53
27
人群荷載(最小)
I[27]
-932.91
-9670.55
28
人群荷載(最小)
I[28]
-888.94
-8310.16
29
人群荷載(最小)
I[29]
-830.39
-6766.95
30
人群荷載(最小)
I[30]
-771.99
-5528.4
31
人群荷載(最小)
I[31]
-713.82
-4597.54
32
人群荷載(最小)
I[32]
-656
-4062.81
33
人群荷載(最小)
I[33]
-598.77
-3851.81
34
人群荷載(最小)
I[34]
-542.49
-3640.8
35
人群荷載(最小)
I[35]
-487.59
-3429.8
36
人群荷載(最小)
I[36]
-434.64
-3218.8
注：人群荷載的加載方式與車輛荷載的加載方式相同，首先定義兩個人群道，偏心距離分別為正負9.0m，然后定義人群荷載，最后將人群道與人群荷載進行移動荷載工況連接。
圖4.3：人群荷載作用下梁單元的彎矩包絡(luò)圖
圖4.4：人群荷載作用下梁單元的剪力包絡(luò)圖
4.3 墩臺基礎(chǔ)沉降內(nèi)力及溫度應(yīng)力計算
4.3.1 支座沉降次內(nèi)力計算
基礎(chǔ)沉降計算時應(yīng)當考慮多種沉降工況，此橋所考慮的為四個橋墩的可能沉降值均為2cm，再由MIDAS CIVIL 自動計算出最不利組合并且計算出各截面的剪力和彎矩，如下表所示。
表4-4：支座沉降作用下截面內(nèi)力表
單元
荷載
位置
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
1
沉降組(最大)
I[1]
275.37
0
2
沉降組(最大)
I[2]
275.37
275.37
3
沉降組(最大)
I[3]
275.37
550.75
4
沉降組(最大)
I[4]
275.37
1789.93
5
沉降組(最大)
I[5]
275.37
2891.42
6
沉降組(最大)
I[6]
275.37
3992.91
7
沉降組(最大)
I[7]
275.37
4268.28
8
沉降組(最大)
I[8]
275.37
4543.66
9
沉降組(最大)
I[9]
275.36
5645.15
10
沉降組(最大)
I[10]
275.34
6746.64
11
沉降組(最大)
I[11]
275.3
7848.14
12
沉降組(最大)
I[12]
275.26
8949.63
13
沉降組(最大)
I[13]
275.21
10051.12
14
沉降組(最大)
I[14]
275.14
11152.62
15
沉降組(最大)
I[15]
275.05
12254.11
16
沉降組(最大)
I[16]
274.97
13355.6
17
沉降組(最大)
I[17]
274.88
14181.72
18
沉降組(最大)
I[18]
274.8
15007.84
19
沉降組(最大)
I[19]
274.74
15696.27
20
沉降組(最大)
I[20]
274.63
16315.86
21
沉降組(最大)
I[21]
275.37
17141.98
22
沉降組(最大)
I[22]
365.23
17348.51
23
沉降組(最大)
I[23]
364.24
17074.59
24
沉降組(最大)
I[24]
364.39
15978.89
25
沉降組(最大)
I[25]
364.47
15157.11
26
沉降組(最大)
I[26]
364.59
14244.03
27
沉降組(最大)
I[27]
364.69
13148.33
28
沉降組(最大)
I[28]
364.81
12052.63
29
沉降組(最大)
I[29]
364.92
10591.69
30
沉降組(最大)
I[30]
365.01
9130.75
31
沉降組(最大)
I[31]
365.09
7669.82
32
沉降組(最大)
I[32]
365.14
6315.23
33
沉降組(最大)
I[33]
365.19
5293.5
34
沉降組(最大)
I[34]
365.22
4271.78
35
沉降組(最大)
I[35]
365.23
3945.9
續(xù)表4-4
單元
荷載
位置
剪力-z (kN)
彎矩-y (kN*m)
36
沉降組(最大)
I[36]
365.23
3945.9
37
沉降組(最大)
I[37]
365.23
3945.9
38
沉降組(最大)
I[38]
365.23
3945.9
39
沉降組(最大)
I[39]
365.22
3945.91
40
沉降組(最大)
I[40]
365.19
4271.91
41
沉降組(最大)
I[41]
365.14
5293.64
42
沉降組(最大)
I[42]
365.09
6315.37
43
沉降組(最大)
I[43]
365.01
7670
44
沉降組(最大)
I[44]
364.92
9130.93
45
沉降組(最大)
I[45]
364.81
10591.87
46
沉降組(最大)
I[46]
364.69
12052.8
47
沉降組(最大)
I[47]
364.59
13148.5
48
沉降組(最大)
I[48]
364.47
14244.21
49
沉降組(最大)
I[49]
364.39
15157.29
50
沉降組(最大)
I[50]
364.24
15979.07
51
沉降組(最大)
I[51]
365.23
17074.77
52
沉降組(最大)
I[52]
275.38
17348.69
53
沉降組(最大)
I[53]
274.63
17142.16
54
沉降組(最大)
I[54]
274.74
16316.03
55
沉降組(最大)
I[55]
274.8
15696.44
56
沉降組(最大)
I[56]
274.89
15008
57
沉降組(最大)
I[57]
274.97
14181.87
58
沉降組(最大)
I[58]
275.06
13355.74
59
沉降組(最大)
I[59]
275.14
12254.24
60
沉降組(最大)
I[60]
275.21
11152.73
61
沉降組(最大)
I[61]
275.27
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