变截面连续梁完整计算书文档格式.docx
《变截面连续梁完整计算书文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变截面连续梁完整计算书文档格式.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
3.5.《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）。
3.6.《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）。
四、主要材料及计算参数
4.1混凝土
、C50混凝土（用于主梁及桥墩盖梁）
弹性模量：
3.45×
104Mpa，剪变模量：
1.38×
104Mpa
轴心抗压强度设计值：
fcd=22.4Mpa，轴心抗拉强度设计值：
ftd=1.83Mpa
泊松比：
0.2，线膨胀系数:
1.0×
10-5/°
C
容重：
γ=26.0KN/m3
、C40混凝土（用于桥墩）
3.25×
1.30×
fcd=18.4Mpa，轴心抗拉强度设计值：
ftd=1.65Mpa
γ=25.0KN/m3
、C30混凝土（用于承台及桩基础）
3.0×
104Mpa，剪切模量：
1.20×
fcd=13.8Mpa，轴心抗拉强度设计值：
ftd=1.39Mpa
泊桑比：
、C25片石混凝土（用于桥台）
2.80×
1.12×
轴心抗压强度设计值fcd=9.78Mpa，弯曲抗拉强度设计值ftmd=0.92Mpa，直接抗剪强度设计值fvd=1.85Mpa
γ=24.0KN/m3
、桥面沥青混凝土铺装γ=24.0KN/m3
4.2普通钢筋
、HPB235钢筋：
抗拉设计强度fsd＝195MPa，标准强度fsk＝235Mpa，弹性模量Es＝2.1×
105Mpa。
、HRB335钢筋：
抗拉设计强度fsd＝280MPa，标准强度fsk＝335Mpa，弹性模量Es＝2.0×
4.3预应力钢材
、预应力钢绞线、波纹管
采用符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）中规定的预应力钢绞线。
a.标准抗拉强度：
1860MPa
b.弹性模量：
1.95×
105Mpa
c.钢绞线的公称直径：
Φs15.2mm
d.钢绞线公称面积：
139mm2
e.预应力波纹管摩阻系数：
0.15
f.预应力波纹管管道局部偏差系数：
0.0015
、预应力钢绞线锚具
a.锚具内缩量：
6mm。
b.锚口摩阻损失：
2.5％。
五、结构计算分析
5.1结构分析
5.1.1计算软件
上部结构纵向计算采用MIDAS（2010版）程序进行，横向计算采用桥梁博士（V3.00）（正式版）程序进行，横梁计算采用上部结构计算所得出反力，用桥梁博士（V3.00）（正式版）程序进行计算；
下部结构采用手工计算。
5.1.2结构整体模型概况
计算模型共有节点82个，单元81个。
主桥各部位边界条件，根据结构实际情况进行模拟,支座采用约束释放的点支撑；
主桥结构纵向静力计算分析以平面杆系理论为基础，采用MIDAS（2010版）进行结构分析。
结构离散图见图2整体静力计算结构离散图。
图2整体静力计算结构离散图
5.2．上部结构整体计算
现浇预应力混凝土主梁按全预应力混凝土构件设计，因主梁采用支架现浇施工，主梁仅验算成桥后的运营阶段。
横向计算取运营阶段纵向桥长1m梁段，按照支撑设在腹板底端的横向框架为结构模型，采用平面杆系理论进行计算。
5.3．下部结构计算
下部结构根据上部结构支反力计算结果进行计算。
六、成桥阶段荷载分项及计算参数
6.1永久作用效应
6.1.1一期荷载
结构自重：
预应力混凝土及钢筋混凝土主梁26kN/m3；
钢筋混凝土25kN/m3；
沥青混凝土24kN/m3；
钢材78.5kN/m3；
主梁各个构件均按实际重量加载。
6.1.2二期恒载（详见下表）:
取纵向桥长1m的荷载，计算如下
4.5m人行道+人行道栏杆+9cm桥面铺装+给水管
位置
项目
体积（m3）
重量（kN）
4.5m人行道
人行道系
1.21
30.25
人行道栏杆
3.8
7.5m宽车行道桥面铺装
9cm沥青混凝土
0.675
16.2
给水管
8.63
二期荷载合计（kN/m）
58.9
6.1.3混凝土收缩及徐变作用
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）取值；
计算中分别考虑成桥阶段、使用10年时的收缩徐变对结构的影响并指导设计。
6.2可变荷载效应
6.2.1汽车荷载效应
①车道荷载车道荷载：
公路—I级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kN/m；
60m主跨集中荷载标准值按规范取为Pk＝360KN,其它跨径按规范规定直线内差取得。
计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数。
冲击系数：
车道荷载冲击系数根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.2条取值计算。
6.2.2人群荷载
整体计算人群荷载标准值：
3.5×
4.3=15.05kN/m（人行道宽度4.5m）。
6.2.3整体温度作用
按结构整体升温25℃、降温25℃计算。
6.2.4梯度温度作用
本桥铺装为9cm沥青混凝土，按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）表4.3.10-3内插计算得：
①正温差梯度,桥面板表面最高温度T=15.2℃,离箱顶10cm取T=5.74℃，离箱顶40cm取T=0℃；
②负温差梯度,竖向日照反温差为正温差乘以-0.5，即箱顶取T=－7.6℃,离箱顶10cm取T=－2.87℃，离箱顶40cm取T=0℃。
见下图3竖向梯度温度取值
图3竖向梯度温度取值
6.2.5汽车制动力
采用165kN或者10%车道荷载，并取两者中的较大值，但不包括冲击力；
以两条车道为准，制动力为一个车道的2倍。
七、主梁主要计算分析结果
7.1运营阶段主梁承载能力极限状态分析结果
1、主梁内力及相应抗力弯矩包络图
持久状况承载能力极限状态验算取荷载组合Ⅰ，主梁的内力及相应抗力见下图4：
图4主梁内力及相应抗力弯矩包络图（单位:
KN-m）
由以上图表可知，主梁弯矩抗力均大于相应包络图内力，抗弯承载力满足要求。
2、主梁剪力及相应抗力包络图
持久状况承载能力极限状态验算取荷载组合Ⅰ，主梁的剪力及相应抗力见图5：
图5主梁剪力及相应抗力包络图（单位:
KN）
由以上图表可知，主梁剪力抗力均大于相应包络剪力，抗剪承载力满足要求。
7.1.3运营阶段主梁正常使用极限状态分析结果
1、抗裂验算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第6.3条抗裂验算的规定，正截面抗裂需满足在荷载短期效应组合下，混凝土抗裂验算边缘法向拉应力不大于0.8倍预应力在抗裂验算边缘产生的压应力；
斜截面抗裂验算需满足混凝土主拉应力不大于0.4倍混凝土抗拉强度标准值。
在短期效应组合作用下，主梁的上、下缘最小正应力为1.202MPa，为压应力，可知正截面抗裂验算满足要求。
主梁的最大主拉应力为0.77MPa，规范规定的限值为：
0.4×
2.65＝1.06MPa，可知斜截面抗裂验算满足要求。
2、应力验算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第7.1条应力验算的规定，正截面混凝土最大压应力不大于0.5倍混凝土抗压强度标准值，预应力钢铰线的最大拉应力不大于0.65倍的钢铰线抗拉强度标准值。
斜截面混凝土的主压应力不大于0.6倍的混凝土抗压强度标准值。
验算荷载为均为荷载标准值组合，详细结果见下表
在标准值效应组合作用下，主梁的上、下缘最大正应力为14.4MPa，规范规定的限值为：
0.5×
32.4＝16.2MPa，可知正截面压应力验算满足要求。
主梁的最大主压应力为14.4MPa，规范规定的限值为：
0.6×
32.4＝19.4MPa，可知斜截面主压应力验算满足要求。
3、钢束应力验算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第7.1条应力验算的规定，预应力钢铰线的沿程最大拉应力不大于0.65倍的钢铰线抗拉强度标准值，即钢铰线沿程最大拉应力不大于0.65×
1860＝1209MPa。
钢铰线沿程最大拉应力均小于1209MPa，拉应力验算满足要求。
4、主梁挠度验算
按规范规定，主梁挠度应为荷载短期效应组合作用下的长期挠度，挠度长期增长系数按直线内差取为1.425，荷载短期效应组合作用下主梁三跨最大挠度分别为（此挠度已消除结构自重产生的挠度）:
9.3mm、18.4mm、9.32mm，乘以挠度长期增长系数后结构分别为：
13.3mm、26.2mm、13.3mm，与跨径比值分别为：
1/3018、1/2288、1/3012，满足规范规定的1/300及1/600的要求。
7.1.4运营阶段主梁横向框架计算分析结果
1、结构离散图
取1m长的梁段进行分析，横向框架静力计算以平面杆系理论为基础，采用桥梁博士进行结构分析。
结构离散见图12：
图12横向静力计算结构离散图
2、计算参数
（1）预应力混凝土重力密度：
26kN/m3，沥青混凝土重力密度：
24kN/m3
（2）二期恒载：
铺装层：
0.09x1x24＝2.2kN/m
人行道护栏：
9.3KN/m
人行道系：
5.0kN/m
（3）底板纵向预应力钢束径向分力计算过程如下：
钢束沿程最大应力1170MPa，底板半径取197m，底板共设4束12ФS15.2钢铰线，则单根钢束位置的集中钢束径向分力为：
T＝F/R＝1170×
12×
139/197/1000＝9.9KN
（4）孔道偏差系数：
k＝0.0015
（5）孔道摩擦系数：
μ＝0.15
（6）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值（一端）：
Δl＝6mm
（7）混凝土加载龄期：
5天
（8）竖向日照温差：
桥面铺装为9cm的沥青混凝土面层，竖向日照正温差按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）表4.3.10-3插值计算，取T1=15.2℃,T2=5.74℃；
竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。
（9）桥梁结构局部加载采用车辆荷载，车辆荷载冲击系数μ＝0.3。
3、计算结果
（1）强度验算
图13～图16中蓝线表示抗力，红线表示荷载包络值，强度验算采用承载能力组合Ⅰ。
图13顶板最大内力及抗力包络图
图14顶板最小内力及抗力包络图
图15底板最大内力及抗力包络图
图16底板最小内力及抗力包络图
由以上包络图可见，强度验算满足规范要求。
（2）裂缝宽度验算
图17中蓝线表示截面下缘裂缝宽度，红线表示截面上缘裂缝宽度，单位为mm
图17裂缝宽度验算图
由上图可见，整个框架裂缝最大值为0.138mm，规范极限值为0.2mm，满足规范要求。
7.1.5运营阶段横梁计算分析结果
1、中横梁验算
（1）承载能力极限状态验算
中横梁抗弯承载力验算，图18及图19中蓝线表示抗力包络图，红线表示弯矩包络图。
图18中横梁最大弯矩及抗力包络图
图19中横梁最小弯矩及抗力包络图
由上图可见，中横梁的抗弯承载能力满足要求。
中横梁抗剪承载力验算，箱梁悬臂位置已做横向计算，此处不做抗剪承载力计算，则中横梁抗剪验算结果如下表：
验算截面距
梁起点距离
（m）
剪力
V箍筋
总抗力
设计剪力
VR/Vd
满足
尺寸
2.5
最大剪力
-1382.7
-993
1.4
是
最小剪力
-1235.6
1.1
3
-24401.4
-5789.9
4.2
-9289.5
-7002.6
1.3
3.5
-8766.5
2.8
-10585.8
2.3
4
24401.4
3091.7
7.9
9289.5
395.9
23.5
4.5
2739.4
8.9
102.4
90.7
5
2385.8
10.2
-33920.6
-192.1
176.5
5.5
1801.8
13.5
-670.9
36.4
6
1217.7
20.0
-1196.2
20.4
6.5
634.1
38.5
-1725.2
14.1
7
82.2
113.0
-2556.8
9.5
7.5
-439.3
55.5
-3140.8
7.8
8
-729.8
33.4
-3724.7
6.6
8.5
12852.4
1.9
7819
3.1
9
8081.5
4807
9.5
2367.4
3.9
45.2
205.5
由以上表格可知，中横梁抗剪承载力满足要求。
（2）裂缝验算
图20中红线表示截面上缘裂缝宽度值，单位为mm。
图20中横梁裂缝宽度包络图
计算结果显示截面下缘的裂缝宽度均小于0.01mm，由上图可知，中横梁上缘的最大裂缝宽度为0.16mm，小于规范极限值0.2mm，满足要求。
2、端横梁验算
（1）承载能力极限状态验算
端横梁抗弯承载力验算，图21及图22中蓝线表示抗力包络图，红线表示弯矩包络图。
图21端横梁最大弯矩及抗力包络图
图22端横梁最小弯矩及抗力包络图
由上图可见，端横梁的抗弯承载能力满足要求。
端横梁抗剪承载力验算，箱梁悬臂位置已做横向计算，此处不做抗剪承载力计算，则端横梁抗剪验算结果如下表：
抗剪是
否满足
尺寸是
-1548.4
-192.7
8.037
-268.9
5.758
-5649.7
-1331.4
4.243
-1644.6
3.435
-1838.3
3.073
-2262.6
2.497
5649.7
965.7
5.85
-215.5
26.219
878.3
6.433
-288.3
19.595
790.1
7.15
-361.7
15.62
581.9
9.709
-531.1
10.638
373.8
15.113
-724.9
7.794
180.2
31.353
-934.8
6.044
-13.4
420.177
-1285.8
4.394
-205.1
27.545
-1494
3.782
-275.1
20.539
-1702.7
3.318
3411.3
1.656
1838.4
3322.1
1.701
1764
3.203
1542.6
1423.4
1.084
191.8
8.042
由以上表格可知，端横梁抗剪承载力满足要求。
图23中红线表示端横梁截面上缘裂缝宽度值，单位为mm。
图23中横梁裂缝宽度包络图
计算结果显示截面下缘的裂缝宽度均小于0.01mm，由上图可知，中横梁上缘的最大裂缝宽度为0.15mm，小于规范极限值0.2mm，满足要求。
八、下部结构验算结果
8.1桥墩盖梁验算
1、承载能力极限状态验算
本桥盖梁采用预应力混凝土结构，配置Y1和Y2两种钢铰线，施工顺序为：
第一施工阶段：
搭好支架、定位模板，绑扎钢筋、定位预应力波纹管、浇注混凝土；
第二施工阶段：
待盖梁混凝土强度达到90％，且养护时间不小于5天，张拉Y2钢铰线；
第三施工阶段：
浇注箱梁
第四施工阶段：
张拉盖梁Y1钢铰线
第五施工阶段：
施工主梁上铺装、人行道、护栏等二期恒载。
根据预应力盖梁的施工顺序，需验算第二～五施工阶段和成桥运营阶段。
a、施工阶段验算
第二施工阶段盖梁正截面的正应力如图24，红色表示截面上缘应力，蓝色表示截面下缘应力。
图24盖梁第二施工阶段截面上、下缘应力图
第三施工阶段盖梁正截面的正应力如图24，红色表示截面上缘应力，蓝色表示截面下缘应力。
图25盖梁第三施工阶段截面上、下缘应力图
第四施工阶段盖梁正截面的正应力如图24，红色表示截面上缘应力，蓝色表示截面下缘应力。
图26盖梁第四施工阶段截面上、下缘应力图
第五施工阶段盖梁正截面的正应力如图
升级会员 