1、蘭州交通大學畢業設計（論文）摘要本設計是西蘭路特大橋西安鐵路樞紐新建北環線工程的上部結構設計，為預應力混凝土連續梁雙線橋，橋址處地質條件較好，采用滿堂支架法施工。鐵路等級為級，設計荷載為中活載，抗震等級為七級。根據橋梁設計安全、適用、經濟、美觀的原則確定預應力混凝土變截面連續梁橋為設計首選方案。橋梁設置跨度為32m+48m+32m。主梁采用單箱單室箱形截面。根據橋梁相關設計規范，擬定出橋梁的細部尺寸。用Midas Civil建立本設計模型之后，運用該程序進行結構計算和數據分析并進行主力和主力附加力荷載組合，根據各控制截面的內力估算預應力鋼束數量計算和估配，并對梁體進行具體的鋼束布置，最后應用M

2、idas Civil對各控制截面進行了強度和應力驗算，對預應力鋼束進行了應力驗算，各項驗算均滿足規范要求。此外，應用AutoCAD軟件繪制了本橋的箱梁整體布置圖、預應力鋼筋布置圖、預應力鋼筋大樣圖等。本橋采用滿堂支架法施工，其主要特點是施工方法簡單可行，施工質量可靠，施工工藝成熟，不需要大型起吊設備，施工工期較短。關鍵詞：預應力混凝土連續梁；荷載效應組合；滿堂支架施工；有限元分析AbstractThis design is a new design of the superstructure of NOL Project of Xi'an railway hub for Xilan H

3、ighway Bridge, for the double line of prestressed concrete continuous beam bridge. The bridge site geological conditions are good, using the full scaffold construction. The railway is I grade, designing China-live load, seismic grade seven level.According to bridge safety, utility, economy and beaut

4、y of design principle of prestressed concrete continuous girder bridge with variable cross-section design is preferred. Bridge sets span 32m+48m+32m. Single-single cell box girder sections. According to bridge design specifications, develop in details of the bridge. Midas Civil establishment in this

5、 design model, structural calculations and analyze data using the program and load combinations of main and main + additional, according to the control section number calculations and estimates of internal forces of prestressed steel beam distribution, and concrete steel beam arrangement, the last o

6、ne applied Midas Civil on the strength and stress checking calculation of the control section, to stress checking calculation of prestressed steel strands, checking meet specification requirements.In addition, use AutoCAD software to draw the layout of the box girder of the bridge, prestressing, suc

7、h as layout, detail of the prestressing steel.Full scaffold construction of the bridge, its main feature is a simple construction methods, construction quality, construction technology matures, no need for large hoisting equipment, construction period is shorter.Keywords: prestressed concrete contin

8、uous beam, load effect combinations, scaffold construction, finite-elementanalysis蘭州交通大學畢業設計（論文）目錄1緒論11.1橋梁在交通事業中的地位11.2預應力混凝土連續梁橋概述11.3畢業設計的目的與意義32設計資料42.1概述42.2設計依據42.2.1主要技術指標42.2.2連續梁設計理論42.2.3設計技術參數42.2.4材料規格52.2.5施工方法52.2.6設計使用規范53橋梁整體布置及尺寸擬定63.1橋梁整體布置63.2連續箱梁截面細部尺寸擬定63.2.1橫截面設計原則63.2.2箱型截面細部尺

9、寸63.2.3預應力混凝土連續箱梁截面尺寸擬定結果73.3梁高和底板腹板厚度變化94梁單元的劃分及模型建立104.1梁單元的劃分104.1.1梁單元的劃分原則104.1.2梁單元的劃分104.2模型建立105主梁結構內力計算125.1恒載內力125.1.1毛截面幾何特性135.1.2施工階段恒載內力計算135.1.3成橋后恒載內力計算175.2活載內力185.2.1活載內力圖示195.2.2控制截面影響線195.2.3列車活載沖擊系數計算205.2.4列車豎向活載內力計算215.2.5人行道人行荷載內力計算225.3溫度次內力及基礎沉降內力計算235.3.1溫度次內力235.3.2基礎沉降內力

10、256內力組合276.1主力組合276.2主力+附加力組合287預應力鋼束的估算及布置307.1鋼束估算307.1.1預應力束筋的估算原理307.1.2估算結果317.2預應力鋼筋的布置347.2.1預應力鋼筋的布置原則347.2.2預應力鋼筋的布置358預應力損失、次內力計算和配束后的荷載組合378.1預應力損失的計算378.1.1預應力損失計算原理378.1.2預應力損失計算結果418.2鋼束次內力計算448.2.1鋼束次內力計算原理448.2.2鋼束次內力計算結果458.3混凝土徐變與收縮引起的次內力468.3.1徐變、收縮理論468.3.2混凝土徐變和收縮引起的次內力計算468.4配束

11、后的荷載組合488.4.1配束后的主力組合488.4.2配束后的主力附加力組合509主梁凈截面及換算截面幾何特性529.1截面幾何特性計算方法529.2凈截面和換算截面特性計算5310主梁檢算5510.1主要設計指標5510.2設計階段強度檢算5510.2.1 正截面抗彎強度驗算5510.2.2斜截面強度驗算5710.3傳力錨固階段驗算6110.3.1 混凝土法向應力驗算6110.3.2 傳力錨固階段預應力筋應力驗算6210.4運營階段驗算6310.4.1 正截面抗裂性驗算6310.4.2 斜截面抗裂性驗算6510.4.3 混凝土壓應力驗算6810.4.4 混凝土剪應力驗算7010.4.5 運

12、營階段預應力筋應力驗算7110.4.6 預應力鋼筋應力幅驗算7210.4.7 主梁變形驗算73結束語75致謝77參考文獻78附錄79III1 緒論1.1 橋梁在交通事業中的地位建立四通八達的現代化交通網，大力發展交通運輸事業，對于發展國民經濟，加強全國各族人民的團結，促進文化交流和鞏固國防等方面，都具有非常重要的作用。20世紀50年代以來，由于科學技術的進步，工業水平的提高，社會生產力的高速發展，人們對橋梁建筑提出了更高的要求。現代高速公路上迂回交叉的立交橋、高架橋和城市的高架道路，幾十公里長的海灣、海峽大橋新發展的城郊高速鐵路橋與輕軌運輸高架橋等，這些新型橋梁不但是規模巨大的工程實體，而且猶

13、如一道長長的地上“彩虹”。縱觀世界各國的大城市，常以工程雄偉的大橋作為城市的標志與驕傲。因而，橋梁建筑已不單純作為交通線上重要的工程實體，而且常作為一種空間藝術結構物存在于社會之中。我國幅員遼闊，大小山脈和江河湖泊縱橫全國。20世紀80年代后，我國實行改革開放以來，國民經濟飛速發展社會主義工業、農業、商業、國防和科學技術現代化正在逐步實現。全國高速公路、高速鐵路、城市交通網絡的建設方興未艾。作為樞紐工程的橋梁建設的發展則突飛猛進。目前，我國已建成的各類現代化橋梁在世界跨徑排名錄上都進入了重要名次，甚至是名列前茅。它從一個側面反映了我國生產、經濟與科學技術的發展高度。回顧過去展望未來，我國廣大橋

14、梁工程技術與科學工作者將不斷面臨著設計和建造各類橋梁的光榮而艱巨的任務。1.2 預應力混凝土連續梁橋概述 預應力混凝土連續梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本章簡介其發展。由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點：如過早地出現裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結構自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。為了解決這些問題，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產生的拉應力。自從預應力結構產生之后，

15、很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。預應力混凝土橋梁是在二戰前后發展起來的，當時西歐很多國家在戰后缺鋼的情況下，為節省鋼材，各國開始競相采用預應力結構代替部分的鋼結構以盡快修復戰爭帶來的創傷。50年代，預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了100m，到80年代則達到440m。雖然跨徑太大時并不總是用預應力結構比其它結構好，但是，在實際工程中，跨徑小于400米時，預應力混凝土橋梁常作為優勝方案。我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發展。現在，我國已經有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構、連續梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系。雖然預應力混凝土橋梁的發展還不到80年。但是，在橋梁

16、結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。連續梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續產生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優于懸臂梁。雖然連續梁有很多優點，但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者，因為限于當時施工主要采用滿堂支架法，采用連續梁費工費時。到后來，由于懸臂施工方法的應用，連續梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發展。60年代初期在中等跨預應力混凝土連續梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；在較大跨連續梁中，則應

17、用更加完善的懸臂施工方法，這就使連續梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在40200m范圍內占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續梁都發揮了其優勢，成為優勝方案。目前，連續梁結構體系已經成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。然而，當跨度很大時，連續梁所須的巨型支座無論是在設計制造方面，還是在養護方面都成為一個難題；而T型剛構在這方面具有無支座的優點。因此有人將兩種結構結合起來，形成一種連續剛構體系。這種綜合了上述兩種體系各自優點的體系是連續梁體系的一個重要發展，也是未來連續梁發展的主要方向。另外，由于連續梁體系的發展，預應力混凝土連續梁在中等跨徑范圍內形成了

18、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。在城市預應力混凝土連續梁中，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，預應力混凝土連續梁雖然也在不斷地發展，但趕超國際先進水平，還必須解決好下面幾個課題：1、發展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質量難以提高。2、在一切適宜的橋址，設計與修建墩梁固結的連續剛構體系，盡可能不采用養護調換不易的大噸位支座。3、充分發揮三向預應力的優點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節約材料減輕結構自重，又可充分利用懸臂施工方法

19、的特點加快施工進度。另外，在設計預應力連續梁橋時，技術經濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與經濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經濟指針。但是，橋梁的技術經濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材指針和造價指針與很多因素有關，例如：橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規劃、建筑等地點條件；施工現代化、制品工業化、勞動力和材料價格、機械工業基礎等全國基建條件。同時，一座橋的設計方案完成后，造價指針不能僅僅反應了投資額的大小，而是還應該包括整個使用期限內的養護、維修等運營費用在內

20、。通過連續梁、T型剛構、連續剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續剛構體系的技術經濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續剛構也是未來連續體系的發展方向。總而言之，一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中，要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。1.3 畢業設計的目的與意義 畢業設計的目的在于培養畢業生綜合能力，靈活運用大學所學的各門基礎課和專業課知識，并結合相關設計規范，獨立的完成一個專業課題的設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。2 設計資料2.1 概述本設

21、計為西蘭路特大橋西安鐵路樞紐新建北環線工程上部結構設計。橋址處沿線地質較好，地形較平穩，所以該橋采用滿堂支架法施工的連續箱梁結構，本橋為級鐵路雙線橋梁，地震烈度為7級，全橋長112m，按全預應力混凝土結構理論進行設計。2.2 設計依據2.2.1 主要技術指標（1） 跨徑：112.00m（32m+48m+32m）（2） 鐵路等級：級（3） 正線數目：雙線（4） 橋上軌枕類型：重型60kg/m，預應力混凝土橋枕（5） 設計活載：中活載（6） 牽引類型：電力機車牽引（7） 橋面設置：雙側人行道B=1.05m，道砟橋面（8） 橋梁限界：采用雙層集裝箱SJXQD（9） 地震烈度：7度（10） 人行道：雙

22、側人行道各1.5m寬2.2.2 連續梁設計理論（1） 設計理論：按全預應力結構理論進行設計（2） 設計荷載：a） 恒載：梁體結構自重，其容重按26kN/m3計，二期恒載為橋上線路設備，道碴及人行道欄桿重，采用96kN/mb） 設計活載：雙線中活載，計入沖擊力、人群荷載作用2.2.3 設計技術參數（1） 結構體系頂板不均勻溫差按5計，均勻升溫以20計（2） 支座不均勻沉降以2.0cm計，考慮徐變折減后計1.0cm（3） 混凝土收縮徐變影響按老化理論進行計算（4） 預應力損失計算波紋管孔道摩阻系數=0.23孔道偏差系數k=0.0025錨具變形與鋼束回縮率（一端）=6mm鋼束松弛預應力損失=0.02

23、5y（5） 預應力鋼束錨外控制應力長束k=0.72fpk=1339MPa短束k=0.70fpk=1302MPa（6） 25PSB830精扎螺紋鋼筋錨外控制應力k=0.87fpk=722MPa.2.2.4 材料規格（1） 混凝土：箱梁梁體采用C50混凝土，擋碴墻采用C30混凝土（2） 預應力鋼束采用公稱直徑為15.20mm的高強度低松弛鋼絞線，標準抗拉強度為1860MPa（3） 橋面采用C40纖維混凝土保護層2.2.5 施工方法本連續梁采用滿堂支架現澆法施工，由于架設了預應力連接器故應分梁段現澆，等橋墩施工完畢后，搭設支架現澆中間60m梁段，張拉該段預應力束后，現澆兩邊各26.5m梁段，然后張拉

24、該梁段鋼束，梁體分段施工完成。2.2.6 設計使用規范（1）鐵路橋涵設計基本規范（TB10002.1-2005）（2）鐵路橋涵鋼筋混凝土及預應力混凝土結構設計規范（TB10002.3-2005）（3）混凝土結構設計規范（GB50010-2010）3 橋梁整體布置及尺寸擬定3.1 橋梁整體布置連續梁跨徑的布置一般采用不等跨的形式，一般邊跨長度取中跨的0.50.8倍。根據設計資料，該橋為變高度曲線形連續梁，故根據設計經驗，梁高在支點處取（1/201/16）l，在跨中取（1/501/30）l（l為主跨長度）。本設計跨度根據設計任務書，采用32m+48m+32m的預應力混凝土連續梁體系，墩頂梁高取3.

25、8m，跨中梁高取2.5m，符合以上原則。橋面不設縱坡，梁頂橫坡按（10/435）×100%=2.30%設計，橫截面采用單箱單室的箱形截面。主梁連續箱梁采用滿堂支架法施工。應該注意到，邊跨的長度與連續梁的施工方法有關。3.2 連續箱梁截面細部尺寸擬定3.2.1 橫截面設計原則梁橋的橫截面設計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、截面各部尺寸等，它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經濟用料等因素，原則上應作如下考慮:（1）梁橋的主梁是以它的抗彎能力承受荷載的，同時還要保證它的抗剪（或抗主拉應力）能力。（2）在滿足結構構造要求的前提下，盡可能減小截面

26、尺寸，以減小梁的自重。（3）橋面寬度、橋梁建筑高度將影響截面布置形式、主梁的片數與間距或者是箱梁的形式。（4）必須考慮施工的影響。（5）要考慮各主梁之間的橫向聯系，還要滿足美觀上的需求。3.2.2 箱型截面細部尺寸箱形截面由頂板、底版、腹板等幾部分組成，它的細部尺寸的擬訂既要滿足箱梁縱、橫向的受力要求，又要滿足結構構造及施工上的要求。如果布置不當，將會增加結構的自重及材料用量。（1）底板厚度連續梁跨中區段，截面主要承受的是正彎矩，對于預應力混凝土連續梁，底板中需配一定數量的預應力束與普通輔助鋼筋，底板厚度一般在200mm250mm。無預應力束筋時盡可能滿足 L/30(L 為箱梁底部內壁凈距)，

27、但不小于120mm。如箱梁底板上有預應力束筋管孔，其最小厚度應為 3.3D（D 為管孔直徑）。并要加強輔助鋼筋，如管孔過密，在管孔間應設吊筋。墩頂處底板厚度約為梁高的1/121/10，也可參照國內外資料來核算。此外，底板除承受自身荷載外，還承受一定的施工荷載。因此設計時還應對這些因素給予考慮。本設計橋跨跨中底板厚度為30cm，墩頂支座處底板加厚取130cm，其余部分底板厚度在30cm60cm間連續變化。（2）頂板厚度確定箱梁截面頂板厚度，通常主要考慮兩個因素：橋面板橫向彎矩受力要求和布置縱向預應力束和橫向受力鋼筋（或橫向預應力束）的構造要求，前者與箱梁腹板的間距及集中活載大小有關。本設計設置有

28、縱向、橫向和豎向預應力筋，為滿足受力要求和構造要求，箱梁頂板厚度在主梁中心線取45cm，在翼緣處厚度取20cm，按設計橫坡2.30%均勻向兩側均勻變化。（3）腹板厚度箱形截面粱一般是由兩塊腹板組成的，每一塊腹板的最小厚度必須滿足結構構造及施工過程中澆筑混凝土的要求。腹板的功用是承受截面的剪應力和主拉應力，腹板的最小厚度應滿足剪切極限強度的要求。其一般設計經驗為： 腹板內無預應力束筋管道布置時為200mm； 腹板內有預應力束筋管道布置是為300mm； 腹板內有預應力束筋錨固頭時為380mm。本設計腹板支座處厚度為60cm，跨中腹板厚度為50cm，邊跨端部及橋墩附近腹板厚度由50cm線性變化到60

29、cm，兩側腹板均設置10cm通風孔，梁頂設置15cm的PVC泄水管，縱向間距均為2m。（4）橫隔板設置橫隔板的目的是為了增加梁體的整體穩定性，提高箱梁截面的抗扭剛度和局部抗剪強度。本設計橋梁在支點處設置4道橫隔板，上面設置有過人洞，以便于檢查人員通過。3.2.3 預應力混凝土連續箱梁截面尺寸擬定結果（1） 墩頂支座處梁高3.8m，橋面寬11.2m，底板寬5.6m，厚0.6m，腹板厚0.6m，橫隔板過人洞寬1.6m，高1.5m，其他細部尺寸如圖1所示。圖3.1 墩頂支座處箱形截面（單位：cm）（2） 跨中梁高2.5m，橋面寬11.2m，底板寬5.6m，厚0.3m，腹板厚0.5m，其他細部尺寸如圖

30、3.2所示。圖3.2 跨中箱形截面（單位：cm）（3） 邊跨支座處梁高2.5m，橋面寬11.2m，底板寬5.6m，厚0.6m，腹板厚0.6m，其他細部尺寸如圖3.3所示。圖3.3 邊跨支座處截面（單位：cm）3.3 梁高和底板腹板厚度變化由于連續梁橋支點截面處負彎矩絕對值比跨中彎矩大，因此采用變截面更加符合受力特點，且可節省材料，減輕結構自重。另外，從美學角度講，變高度梁更加具有韻律感，符合現代橋梁設計的美觀原則。變高度梁的梁底線形和采用拋物線、圓曲線、折線和正弦曲線等。其中二次拋物線與連續梁的彎矩變化相適應，是梁底線形中最常采用的曲線。本設計箱梁梁底線形按圓曲線變化，梁高也因此發生變化，梁底

31、圓曲線半徑R=16228.5cm，底板上緣也按圓曲線變化，曲線半徑R=21062.5cm，變化長度為2050cm。上部結構整體布置圖如圖3.4。圖3.4 箱梁上部結構整體布置圖（半跨）4 梁單元的劃分及模型建立4.1 梁單元的劃分4.1.1 梁單元的劃分原則梁單元的劃分在結構有限元分析計算時十分關鍵，分段越詳細，相應的計算結果就越接近真實值，但劃分太詳細，會增大計算規模，因此應當合理劃分梁段，在保證計算精度的前提下盡量減少單元數目。梁單元的劃分要考慮到主梁跨徑、施工方法、截面變化、預應力布置等因素。梁體一般在以下位置劃分單元：（1）構件的截面變化點和轉折點；（2）施工分界點、邊界處以及支座處；

32、（3）需要驗算或者可能控制計算的截面處；（4）當梁體出現位移不連續的情況時，應該在該位置增設節點，利用主從約束考慮該處的連接方式。本設計橋梁梁單元的劃分，是這樣劃分的:由于本橋為滿堂支架施工法，施工階段較少，因此將每個施工階段合理地劃分為若干個單元來保證精度，這若干個單元可以得到相應的截面，這些截面即為設計截面和驗算的所需的截面。此外，在墩頂及邊跨支座構造變化位置相應增設了幾個單元，便于控制計算和驗算。4.1.2 梁單元的劃分主梁全長為112m，考慮上述因素，將梁體分為48個梁單元，共49個節點，50個截面，最小的單元長度0.75m，最長的梁單元6.65m。中跨梁高均勻變化段為7×3

33、m梁段，直線段長度為2×2.25m；兩側邊跨由于留有施工縫（分別位于11、38號節點），梁高均勻變化段有所不同。由于使用滿堂支架的施工方法，結構沒有體系轉換，在兩側邊跨施工完成后即完成主梁施工，直接安裝永久支座，支座分別位于2、15、35、48節點，其中15號節點處為固定支座，其余均為活動支座。4.2 模型建立梁單元劃分完畢后，建立Midas Civil有限元模型。模型的建立應與梁單元的劃分高度符合，必須保證結構體系不發生變化，建立的模型應盡量符合結構的構造特點和受力特點，而且在保證精度的前提下，要盡量減少節點和單元的數目以減小計算規模。橋梁上部結構模型如圖4.1。圖4.1 橋梁上部

34、結構Mdas Civil結構模型為了模擬橋梁實際受力情況，在模型中模擬了恒載結構自重和二期恒載（橋上線路設備、人行道欄桿、道碴、軌枕等）、基礎變位、預應力及混凝土徐變和收縮，活載中的列車豎向靜活載、人行荷載以及溫度變化作用。各類荷載所屬的荷載工況類型及模擬形式見表4.1。表4.1 各種荷載的模擬方式荷載名稱荷載工況類型模擬形式自重恒荷載（D）施工階段荷載二期恒載恒荷載（D）梁單元荷載預應力預應力（PS）預應力荷載人行荷載步行活荷載（CRL，PL）梁單元荷載整體升溫溫度（T，TU）系統溫度溫度梯度溫度梯度（TPG，TG）溫度梯度5 主梁結構內力計算主梁的內力計算分為設計內力和施工內力兩部分。設計

35、內力用于強度驗算及配筋設計，施工內力是施工過程中，各施工階段的臨時施工荷載，如施工機具設備（掛藍、張拉設備等）、模板、施工人員等引起的內力，主要供施工階段驗算用。主梁的設計內力計算包括主力（恒載內力和活載內力）、附加力（如風力或離心力引起的內力）以及特殊荷載。對于超靜定梁，還應包括由于預加力、混凝土徐變、收縮和溫度變化等引起的結構次內力。將它們按規范的規定進行組合，從中挑選最大的設計內力，依此進行配筋設計和應力驗算。設計實踐表明:在這及部分內力中，恒載、活載內力是主要的，一般它們占整個設計最大內力的80%90%或更多，本設計主要計算這兩部分內力。5.1 恒載內力主梁恒載內力，包括主梁自重（前期

36、恒載）引起的主梁自重內力SG1和后期恒載（如橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等）引起的主梁后期恒載內力SG2,總稱為主梁恒載內力Sg。主梁的自重內力計算方法可分為大兩類：（1）在施工過程中結構不發生體系轉換所有靜定結構（簡支梁、懸臂梁、帶掛鉤的T形剛構）及整體澆筑一次落架的超靜定結構，主梁自重作用于橋上時，結構已經是最終體系，主梁自重內力SG1，可根據沿跨長方向變化的自重集度，按下式計算：SG1=Lgxyxdx式中：SG1主梁自重內力（彎矩或剪力）； g(x)主梁自重集度；y(x)相應的主梁內力影響線坐標。（2）在施工過程中結構有體系轉換在施工過程中結構有體系轉換則主梁自重內力計算必須根據不同的施

37、工方法順序、體系轉換的具體情況分階段計算。本設計采用滿堂支架施工法, 由橋上軌枕、橋上線路設備、道碴及人行道欄桿重，可計算所得每延米二期恒載集度 (又稱后期恒載) 為156kN/m。5.1.1 毛截面幾何特性本設計橋梁截面為單箱單室的箱形截面，且梁底線形和腹板厚度均有變化，則截面也連續變化，截面較多，幾何特性計算較麻煩，故應用Midas Civil中的“截面特性計算器”來計算截面特性值。由于本橋沿跨中截面對稱，故只需計算左邊一半的截面特性值即可，計算結果如下表所示。表5.1 毛截面幾何特性計算表截面梁高h（m）截面面積A（m2）截面慣性矩I（m4）中心軸到梁頂的距離y（m）12.514.48.

38、72471.09912（支座）2.514.48.72471.099132.511.418.23791.042542.510.318.02211.085852.58.646.57270.935162.58.646.57270.935172.5198.67746.73020.944682.5938.82967.37580.982892.7239.4828.76271.0657102.9089.863210.70851.1664113.265910.683615.18241.3608123.44611.084417.78891.4625133.811.8723.64181.6659143.814.5

39、127.38111.696715（支座）3.821.230.28771.7496163.814.5127.38111.6967173.811.8723.64181.6659183.44611.084417.78891.4625193.14910.424413.62061.2958202.9089.863210.70851.1664212.7239.09768.59661.0511222.5938.82967.37580.9828232.5178.67546.71650.9438242.58.646.57270.935125（跨中）2.58.646.57270.93515.1.2 施工階段恒載內

40、力計算施工階段內力除了主梁節段自重外，還應包括施工過程中的臨時荷載。由于本橋為滿堂支架法施工，一階段施工完畢后拆除支架，此時結構只受自重作用，故施工荷載僅考慮自重。（1）中間60m梁段現澆施工搭設支架現澆中間60m梁段完成后，拆除支架，梁段均出現正負彎矩，最大正彎矩處位于跨中截面，其值為67037.86 kN·m，最大負彎矩位于中支點處，其值為-5613.13 kN·m；最小剪力出現在中支點處，其值為-6663.11 kN。表5.2 中間60m梁段施工內力截面軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）110.00 0.00 0.00 12-35.45 522.59

41、-455.51 13-90.42 1467.88 -3430.98 140.00 1652.02 -4210.14 15（支座）0.00 -6663.11 -5613.13 16-382.79 -6214.08 -779.76 17-409.04 -6030.64 2286.31 18-282.74 -5089.78 18983.30 19-181.47 -4206.48 32931.72 20-129.56 -3371.04 44296.03 21-58.99 -2590.72 53227.62 22-24.04 -1851.74 59887.03 23-3.96 -1129.81 6435

42、6.43 240.00 -534.60 66436.44 25（跨中）0.00 0.00 67037.86 圖5.1 中間60m梁段施工彎矩圖圖5.2 中間60m梁段施工剪力圖（2）兩側各26.5m梁段現澆施工中間60m梁段施工完畢后，搭設支架現澆兩側各26.5m梁段，拆除支架后,最大正彎矩位于跨中，其值為29602.60 kN·m，最大負彎矩位于中支點處，其值為-43048.39 kN·m；最小剪力值為-6663.11 kN。表5.3 兩側各26.5m梁段施工內力截面軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）10.00 0.00 0.00 2（支座）0.00 -2

43、747.28 -49.50 3370.08 -2562.29 1017.73 4-129.74 -2495.92 1780.73 50.00 -1743.65 7900.81 60.62 -163.61 14242.48 7-5.50 431.64 13907.95 8-31.87 1153.39 11532.83 9-64.06 1908.11 6951.75 10-123.74 2704.35 35.06 11-226.52 3901.31 -13987.98 12-299.90 4421.51 -21282.27 13-330.69 5368.37 -35981.40 140.00 55

44、59.91 -38714.50 15（支座）0.00 -6663.11 -43048.39 16-382.79 -6214.08 -38215.03 17-409.04 -6030.64 -35148.95 18-282.74 -5089.78 -18451.96 19-181.47 -4206.48 -4503.54 20-129.56 -3371.04 6860.76 21-58.99 -2590.72 15792.36 22-24.04 -1851.74 22451.77 23-3.96 -1129.81 26921.16 240.00 -534.60 29001.18 25（跨中）0.

45、00 0.00 29602.60 圖5.3 兩側各26.5m梁段施工彎矩圖圖5.4 兩側各26.5m梁段施工剪力圖（3）二期恒載作用施工完成后在橋上鋪裝線路設備、道砟、人行道欄桿、軌枕等，產生的最大正彎矩位于跨中截面，其值為60527.99 kN·m，最大負彎矩位于中支點處，其值為-57051.00 kN·m最小剪力位于中支座處，其值為-10407.11 kN。表5.4 二期恒載作用內力截面軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）10.00 0.00 0.00 2（支座）0.00 -4806.31 -69.00 3655.50 -4538.42 1809.36 4

46、-230.97 -4443.11 3164.33 50.00 -3241.08 14282.93 62.37 -623.64 27133.14 7-4.61 361.61 27461.18 8-42.87 1551.21 24594.14 9-93.11 2773.60 18117.15 10-184.71 4036.93 7900.55 11-342.28 5894.92 -13200.75 12-453.51 6686.28 -24228.62 13-499.03 8101.16 -46439.66 140.00 8375.88 -50561.25 15（支座）0.00 -10407.11

47、 -57051.00 16-605.79 -9834.22 -49453.51 17-649.20 -9571.51 -44593.43 18-453.62 -8166.04 -17951.44 19-294.09 -6817.05 4537.98 20-211.94 -5514.46 23039.28 21-97.17 -4267.29 37703.88 22-39.73 -3060.64 48692.29 23-6.56 -1870.81 56086.68 240.00 -885.60 59531.69 25（跨中）0.00 0.00 60527.99 圖5.5 二期恒載作用彎矩圖圖5.6

48、 二期恒載作用剪力圖5.1.3 成橋后恒載內力計算（1）本設計中混凝土容重取26kN/m3，而Midas Civil混凝土材料定義中默認容重為25 kN/m3，且考慮到梁內要布置普通鋼筋，故在結構自重計算時取豎向系數-1.1。二期恒載是橋上線路設備、道碴及人行道欄桿重及橋上軌枕，根據設計資料，二期恒載集度采用156kN/m，在橋梁模型上加載梁單元荷載(連續)。橋梁在自重作用下和二期恒載下的剪力和彎矩如下表所示。表5.5 恒載作用下的剪力和彎矩截面一期恒載（自重）二期恒載一期+二期剪力（kN）彎矩（kN·m）剪力（kN）彎矩（kN·m）剪力（kN）彎矩（kN·m）1

49、0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2（支座）-2416.77 -49.50 -1473.64 -19.50 -3890.41 -69.00 3-2235.18 885.53 -1396.75 557.48 -3631.93 1443.01 4-2165.85 1549.38 -1362.60 973.83 -3528.45 2523.21 5-1413.15 6710.98 -912.04 4274.74 -2325.19 10985.72 6166.89 10854.77 125.35 6890.48 292.24 17745.25 7762.12 9693.97

50、515.31 6089.59 1277.43 15783.56 81483.78 6327.33 982.98 3841.52 2466.76 10168.85 92238.44 754.73 1450.54 189.45 3688.98 944.18 103034.51 -7153.48 1917.35 -4866.61 4951.86 -12020.09 114231.26 -22581.18 2578.01 -14432.75 6809.27 -37013.93 124751.27 -30453.87 2848.81 -19190.75 7600.08 -49644.62 135698.

51、25 -46144.52 3317.07 -28458.81 9015.32 -74603.33 145890.41 -49042.87 3401.36 -30139.99 9291.77 -79182.86 15（支座）-6663.11 -53624.65 -3744.00 -32734.88 -10407.11 -86359.53 16-6214.08 -48791.28 -3620.14 -29970.76 -9834.22 -78762.04 17-6030.64 -45725.21 -3540.86 -28176.76 -9571.50 -73901.97 18-5089.78 -2

52、9028.22 -3076.26 -18231.76 -8166.04 -47259.98 19-4206.48 -15079.80 -2610.57 -9690.76 -6817.05 -24770.56 20-3371.04 -3715.49 -2143.42 -2553.76 -5514.46 -6269.25 21-2590.72 5216.10 -1676.57 3179.24 -4267.29 8395.34 22-1851.74 11875.51 -1208.90 7508.24 -3060.64 19383.75 23-1129.81 16344.91 -741.00 1043

53、3.24 -1870.81 26778.15 24-534.60 18424.92 -351.00 11798.24 -885.60 30223.16 25（跨中）0.00 19026.35 0.00 12193.12 0.00 31219.47 （2）恒載作用下成橋后的內力圖在恒載作用下，梁體的最大正彎矩產生在跨中位置，其值為31219.47 kN·m，最大負彎矩出現在中支點處，其值為-86359.53 kN·m；最小剪力位于中支點，大小為-10407.11 kN。圖5.7 恒載作用下的彎矩圖圖5.8 恒載作用下的剪力圖5.2 活載內力活載內力由列車豎向靜活載、人行道人群荷載等產生。在使用階段，結構已經成為最終體系，其縱向的力學計算圖式是明確的。連續梁作為超靜定結構，活載內力是以影