20m预应力混凝土空心板正边板结构安全验算书.docx
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20m预应力混凝土空心板正边板结构安全验算书
20m预应力混凝土空心板（正边板）
------结构安全验算书
规范标准：
公桥规JTGD60-2004
公桥规JTGD62-2004
计算：
复核：
审核：
2007年10月8日
目录
1.概述
2.计算依据及参考
7、钢束信息输出
8、成桥结构位移
9、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置
20米空心板验算
1概述
采用上海同豪土木公司所开发的桥梁结构计算软件（桥梁博士）计算分析。
以新规范JTGD60-2004和JTGD62-2004为标准并参考大量同类计算资料加以分析，综合考虑以确定各参数的输入。
2计算依据及参考
《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD60-2004
《公路桥涵设计规范》JTJ023-85
3计算过程
跨径：
20m，计算跨径：
19.2m；
设计荷载：
公路I级；
桥面布置：
0.5m（防撞护栏）+1.25m（人行道）+8.5m（行车道）+1.0m（中间带）+8.5m（行车道）+1.25m（人行道）+0.5m（防撞护栏）
材料：
预应力钢筋：
1x7钢绞线，直径15.2mm，强度标准值1860MPa，强度设计值1260MPa，控制张拉应力
MPa。
弹性模量
MPa。
普通钢筋HRB335：
强度标准值335MPa，强度设计值280MPa，弹性模量
MPa。
混凝土C50：
抗压强度标准值32.4MPa，设计值22.4MPa，弹性模量
MPa，抗拉强度标准值2.65MPa，设计值1.83MPa。
3.2结构单元的划分及模型的建立结构
为了保证结构计算的准确性及分析的方便，本结构单元划分长度为5.8cm---70cm不等，整个结构共分50个单元，坐标原点建在结构跨中的顶面上，沿跨径方向为x轴方向（向右为正），垂直于板顶面方向为y轴方向（向上为正）。
以下为结构计算单元划分示意图：
支点附近空心板截面（1#截面）：
跨中附近空心板截面（2#截面）：
本验算书以支点截面、1/8截面、1/4截面、跨中截面为全桥验算截面，分别对应4#，10#，16#，26#截面
4第一施工阶段
4.1控制截面几何特征信息
单元号
节点号
截面抗弯
截面面积
截面高度
中性轴高
惯矩（m4）
（m2）
（m）
（m）
4
4
7.75833E-02
0.79212
0.9
0.460
10
10
6.94675E-02
0.61482
0.9
0.477
16
16
6.89893E-02
0.61482
0.9
0.479
26
26
6.89893E-02
0.61482
0.9
0.479
4.2桥梁博士计算时，主要的控制参数：
4.4.1项目总体信息的输入
计算类别：
全桥结构安全演算
相对湿度：
0.8
计算内容：
计算预应力、计算收缩、计算徐变、计算活载
结构重要性系数：
1.1
规范：
中交04规范
4.4.2单元特征信息的输入
1~5与46~50单元用1#截面，7~44单元使用2#截面，6与45单元为过度单元。
1与50单元为钢筋混凝土单元，2~49单元为预应力混凝土单元。
所有单元都为桥面单元。
自重系数：
1.05
混凝土：
C50中交新混凝土
4.4.3预应力束信息输入
每块板有4束预应力钢束，为2N1与2N2
钢束钢质：
中交新预应力筋----270K级钢绞线（15.24）
钢束编束根数：
5根
弹性回缩合计总变形（mm）：
12
张拉控制应力（MPa）：
1395
N1成孔面积（mm2）：
3849N2成孔面积（mm2）：
3849
成孔方式：
预埋波纹管
张拉方式：
两端张拉
4.4.4施工阶段信息输入
第一阶段：
安装单元（杆件）1#~50#，并张拉预应力钢束
第二阶段：
施加二期恒载及施工临时荷载
第三阶段：
十年收缩徐变
4.4.5使用阶段信息输入
非线性温度1与非线系温度2的输入根据规范输入
活载：
公路Ⅰ级，车道荷载，不计挂车荷载，人群集度：
3.0kN/m2
横向分布调整系数的确定：
经计算比较，杠杆法所计算出的数据比较偏于安全。
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
1.7501.0007.5000.5000.5007.5001.0001.750
左车道数=2,右车道数=2,不计车道折减
汽车等级:
汽车超-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
3.000KPa
影响线数值:
坐标X
1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁6#梁7#梁8#梁
0.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.4900.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0002.9800.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0004.4700.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0005.9600.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0007.4500.0000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.000
8.9400.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.00010.4300.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.00011.9200.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00013.4100.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00014.9000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
16.3900.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
17.8800.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00019.3700.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
9#梁10#梁11#梁12#梁13#梁14#梁
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
1.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0001.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0001.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0001.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0001.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0001.000
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.0000.0001.1940.7440.0000.000
20.2650.0000.1460.9940.0000.000
30.4990.0000.0000.9590.0000.000
40.5640.0000.0001.4890.0000.000
50.5640.0000.0001.4890.0000.000
60.4940.0000.0001.4890.0000.000
70.4030.0000.0001.4780.0000.000
80.4080.0000.0000.6920.0000.000
90.4990.0000.0001.2450.0000.000
100.5640.0000.0001.4890.0000.000
110.5640.0000.0001.4890.0000.000
120.4940.0000.0001.4890.0000.000
130.2600.0000.1441.3460.0000.000
140.0000.0001.1933.3910.0000.000
中板横向分布调整系数：
Q=1.1x0.67x1.194=0.88
R=0
根据实际情况及偏于结构安全考虑：
所以Q取0.88，R取0.1
其中：
0.67为四车道折减系数；1.1为结构安全重要性系数
冲击系数：
0.3（按旧规范取）
第一施工阶段控制截面累计内力
单元号
节点号
阶段累计效应
弯矩（KN.m）
剪力（kN）
轴力（KN）
4
4
137
-308
3.26E+03
10
10
-406
-63.7
3.30E+03
16
16
-477
74.7
3.33E+03
26
26
-306
1.55E-09
3.36E+03
本阶段结构累计内力图：
弯矩图
剪力图
轴力图
第一阶段施工组合应力
单
节
施工阶段应力验算（Mpa）
元
点
应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主
最大主
号
号
正应力
正应力
正应力
正应力
压应力
拉应力
4
4
应力
4.75
4.75
3.26
3.26
4.75
-0.132
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
5
应力
4.53
4.53
3.48
3.48
4.53
-0.133
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
10
10
应力
2.82
2.82
7.93
7.93
7.93
-1.2E-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
11
应力
2.73
2.73
8.03
8.03
8.03
-1.33E-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
16
16
应力
2.45
2.45
8.48
8.48
8.48
-1.69E-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
17
应力
2.59
2.59
8.35
8.35
8.35
-1.44E-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
26
26
应力
3.5
3.5
7.38
7.38
7.38
0
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
27
应力
3.49
3.49
7.38
7.38
7.38
-1.59E-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
下缘应力
施工阶段支反力
节点号
水平力（KN）
竖向力（KN）
弯矩（KN.m）
4
4.56E-10
160
0
48
0
160
0
1、阶段截面几何特征信息
单元号
节点号
截面抗弯
截面面积
截面高度
中性轴高
惯矩（m4）
（m2）
（m）
（m）
4
4
7.91315E-02
0.823342
0.9
0.462
10
10
7.15678E-02
0.646042
0.9
0.466
16
16
7.20229E-02
0.646042
0.9
0.464
26
26
7.20229E-02
0.646042
0.9
0.464
2、第二阶段控制截面累计内力
单元号
节点号
阶段累计效应
弯矩（KN.m）
剪力（kN）
轴力（KN）
4
4
136
-173
3.24E+03
10
10
-107
51.4
3.28E+03
16
16
73.2
171
3.32E+03
26
26
587
-8.5E-06
3.36E+03
本阶段结构累计内力图
弯矩图
剪力图
轴力图
第二阶段施工组合应力
单
节
施工阶段应力验算（Mpa）
元
点
应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主
最大主
号
号
正应力
正应力
正应力
正应力
压应力
拉应力
4
4
应力
4.68
4.68
3.24
3.24
4.68
-4.25E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
5
应力
4.56
4.56
3.36
3.36
4.56
-4.4E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
10
10
应力
4.5
4.5
5.96
5.96
5.96
-8.29E-3
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
11
应力
4.57
4.57
5.9
5.9
5.9
-6.75E-3
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
16
16
应力
5.61
5.61
4.97
4.97
5.61
-8.69E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
17
应力
5.93
5.93
4.65
4.65
5.93
-7.95E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
26
26
应力
8.65
8.65
1.76
1.76
8.65
0
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
27
应力
8.6
8.6
1.81
1.81
8.6
-7.18E-3
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
本施工阶段累计应力图
上缘应力
下缘应力
施工阶段支反力
节点号
水平力（KN）
竖向力（KN）
弯矩（KN.m）
4
-6.25E-03
295
0
48
0
295
0
第3施工阶段信息
1、阶段截面几何特征信息
单元号
节点号
截面抗弯
截面面积
截面高度
中性轴高
惯矩（m4）
（m2）
（m）
（m）
4
4
7.91315E-02
0.823342
0.9
0.462
10
10
7.15678E-02
0.646042
0.9
0.466
16
16
7.20229E-02
0.646042
0.9
0.464
26
26
7.20229E-02
0.646042
0.9
0.464
2、阶段累计内力
单元号
节点号
阶段累计效应
弯矩（KN.m）
剪力（kN）
轴力（KN）
4
4
128
-162
3.10E+03
10
10
-87.3
51.9
3.08E+03
16
16
85.8
161
3.12E+03
26
26
572
50
3.18E+03
本阶段结构累计内力图
弯矩图
剪力图
轴力图
3、阶段施工组合应力
单
元
号
节
点
号
施工阶段应力验算（Mpa）
应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主
最大主
正应力
正应力
正应力
正应力
压应力
拉应力
4
4
应力
3.83
3.83
2.84
2.84
3.83
-4.41E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
5
应力
3.72
3.72
2.94
2.94
3.72
-4.53E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
10
10
应力
3.6
3.6
4.92
4.92
4.92
-1.04E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
11
应力
3.66
3.66
4.86
4.86
4.86
-8.48E-3
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
16
16
应力
4.59
4.59
4.04
4.04
4.59
-9.39E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
17
应力
4.86
4.86
3.77
3.77
4.86
-8.55E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
26
26
应力
7.26
7.26
1.27
1.27
7.26
-1.37E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
27
应力
7.12
7.12
1.41
1.41
7.12
-1.96E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
本施工阶段累计应力图
上缘应力图
下缘应力图
施工阶段支反力
节点号
水平力（KN）
竖向力（KN）
弯矩（KN.m）
4
-6.25E-04
285
0
48
0
285
0
5.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算1、长期效应组合验算
梁最大拉应力
单元号
节点号
正应力（Mpa）
上缘最小拉应力下缘最小拉应力
4
4
应力值
3.81
2.84
容许值
0
0
是否满足
是
是
10
10
应力值
3.57
4.53
容许值
0
0
是否满足
是
是
16
16
应力值
4.57
3.37
容许值
0
0
是否满足
是
是
26
26
应力值
7.24
0.384
容许值
0
0
是否满足
是
是
长期效应组合最大正拉应力图
2、短期效应组合验算
梁最大拉应力
单元号
节点号
正应力（Mpa）
上缘最小拉应力下缘最小拉应力
4
4
应力值
2.57
1.34
容许值
0
0
是否满足
是
是
10
10
应力值
3.12
1.38
容许值
0
0
是否满足
是
是
16
16
应力值
4.45
0.8
容许值
0
0
是否满足
是
是
26
26
应力值
7.13
0.5
容许值
0
0
是否满足
是
是
短期效应组合最大正拉应力图
3、持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算
单元号
节点号
应力
正应力（Mpa）
主应力（Mpa）
上缘最大压应力
下缘最大压应力
最大主压应力
4
4
应力值
5.98
3.41
5.98
容许值
16.2
16.2
19.4
是否满足要求
是
是
是
10
10
应力值
6.45
3.23
6.45
容许值
16.2
16.2
19.4
是否满足要求
是
是
是
16
16
应力值
8.09
4.23
8.09
容许值
16.2
16.2
19.4
是否满足要求
是
是
是
26
26
应力值
11.3
6.91
11.3
容许值
16.2
16.2
19.4
是否满足要求
是
是
是
预应力构件标准值效应组合最大正压应力图
预应力构件标准值效应组合最大主压应力图
6、承载能力极限状态基本组合正截面强度验算
单元号
节点号
内力属性
Mj
极限抗力
受力类型
受压区高度
最小配筋
（KN
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