桥梁博士的毕业设计(4)

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图2-1 桥梁横断面（尺寸单位：cm）

图2-2 空心板截面构造及尺寸（尺寸单位：cm）

3 空心板毛截面几何特征计算

3.1毛截面面积A

毛截面积A（参见图2-2）

A?99?60?2?38?8?4??2976.3cm2

??1922

?2?（0.5?7?2.5??7?2.5?0.5?7?5））

3.2毛截面的重心位置

全截面对1/2板高处的静距：

777【?2.5?7?（23?）?7?2.5?（23?）??7?5?（23?）】 S1/2板高?2?

323?2094.2cm3

铰缝的面积

11A铰?2?（?2.5?7?2.5?7??5?7）?87.5cm222

则毛截面重心离1/2板高的距离为：

d?S1/2板高/A?2094.2/2976.3?0.7cm?7mm向下移 铰缝重心对1/2板高处的距离为： d铰?2094.2/87.5?24cm

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3.3空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I

由图3-1，设每个挖空的半圆面积为A’

11A'??d2???382?567.1cm2

88半圆重心轴：

4d4?38y???8.06cm?80.6mm6?6??

半圆对其自身重心轴O-O的惯性矩I为

I'?0.00686d4?0.00686?384?14304cm4 则空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I为：

99?60338?83 I??99?60?0.72?2?【?38?8?0.72】?4?143041212【（8.06?4?0.7）2?（8.06?4?0.7）2】?87.5?（24?0.7）2 ?2?567.1??1339735.36cm4（忽略了铰缝对自身重心轴的惯性矩）

空心板截面的抗扭矩刚度可简化为图3-2的单箱截面来近似计算：

图3-1 挖空半圆构造（尺寸单位：cm）

图3-2 计算IT的空心板截面简化图（尺寸单位：cm）

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224b2h24?（99-8）（?60-8） IT???2.5054?1010mm4 ?2h2b（260-8）（299-8）++t1t2884 作用效率计算

4.1永久作用效应计算

4.1.1空心板自重（第一阶段结构自重）g1

第一阶段结构自重：

g1?A?r?2976.3?2?5 m/7.k4N414.1.2桥面系自重（第二阶段结构自重）g2

人行道及栏杆自重参照桥梁设计资料，单侧按12.0KN/m计算。

桥面系铺装采用等厚度10cm的沥青混凝土，则全桥铺装每延米重为： 0.1×9×23=20.7KN/m

上述重力效应是在各空心板形成整体后，再加至桥板上的，精确的说由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应是不相同的，本设计为计算方便近似按各板平均分担来考虑，则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力气为：

12?2+20.7?4.06K4Nm/ g2?114.1.3铰链自重（第二阶段结构自重）g3

第二阶段结构自重：

g3?（87.5?1?60）?10?4?24?0.354KN/m

由此得空心板每延米重力g为：

gⅠ?g 第一阶段结构自重 1N/ m1?7.44K gⅡ?g2?g3?4.064?0.354?4.418KN/m 第二阶段结构自重 g??gi?gg?7.441?4.41?8Ⅰ?Ⅱ m1K1.N86由此可计算出简直空心板永久作用（自重效应）表4-1

表4-1 永久作用效应汇总表

项目 作用gi 作 （kN/m） 计算 跨径 9

作用效应M（kN/m） 作用效应M（kN/m) 鲁东大学本科毕业设计

支点 1跨1124 gl（ gl） 222 8（gl）32 跨中 gⅠ gⅡ g=gⅠ+ gⅡ 7.441 4.418 11.86 19.6 19.6 19.6 357.32 212.15 569.52 267.99 159.11 427.14 72.92 43.30 116.23 跨 1跨中 4 1（gl）4 36.46 21.65 58.11 0 0 0

4.2可变作用效应计算

汽车荷载采用公路-II级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。《桥规》规定桥梁荷载

结构整体计算采用车道荷载。公路-II级的车道荷载由qk=0.75×10.5=7.857kN/m的均布荷载和Pk?[180+(360?180)(19.6?5)]?0.75?178.8kN的集中荷载两部分组成

(50?5)而在计算剪应力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，即计算剪力时：

P'k?1.P2k?1.?21?78.8kN21 4 按《桥规》车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，

集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道折减系数ξ=1,四车道折减系数ξ=0.67，但是不得小于两设计车道的荷载效应。

4.2.1汽车荷载横向分布系数计算

空心板跨中和L/4处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算。支点到L/4处点之间的荷载横向分布系数按直线内插求得。 （1）跨中及L/4点之间的荷载横向分布系数计算 首先计算空心板的刚度参数?：

??b2Ib2 （）?5.8（）4GEITlITl?2EI由前面计算：

I ?1.33971010 mm4IT?2.50541010 mm4 b?100cm?1000 mml ?19.6m?19600mm将以上数据带入得：

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1.3397101010002??5.8?（）?0.00807

2.5054101019600由上式求得?=0.00807，查《公路桥涵设计手册—梁桥（上）》（徐光辉，胡明义，主编，人民交通出版社，1996年3月）第一篇附录（二）中11块板的铰接板桥荷载横向分布影响线表，由?=0及?=0.01内插求得?=0.00807时1号到6号板在车道作用下的荷载横向分布影响线，计算结果列于表4-2中。

表4-2 各板荷载横向分布影响线坐标值表

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0.162 0.143 0.122 0.104 0.089 0.079 0.070 0.064 0.064 0.055 0.054 0.143 0.140 0.126 0.107 0.093 0.081 0.072 0.065 0.060 0.057 0.055 0.122 0.126 0.126 0.114 0.098 0.086 0.076 0.069 0.064 0.060 0.059 0.104 0.107 0.114 0.118 0.108 0.094 0.083 0.075 0.069 0.065 0.064 0.089 0.093 0.098 0.108 0.113 0.105 0.093 0.083 0.076 0.072 0.070 0.079 0.081 0.086 0.094 0.105 0.111 0.105 0.094 0.086 0.081 0.079 由表4-2画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布置，求得两车道及四车道两种情况下的各板横向分布系数。各板的横向分布影响线及横向最不利布载见图4-1。由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算1号至6号板的横向分布影响线坐标值。 各板荷载横向分布系数计算如下（参照图4-1）：

图4-1 各板横向分布影响线及横向最不利布载图（尺寸单位：m）

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