预应力混凝土箱梁上部结构计算.docx
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预应力混凝土箱梁上部结构计算
营城子至抚民段高速公路
17+22+22+17米（桥宽17.0米）预应力混凝土连续箱梁
上部结构计算书
设计：
复核：
审核：
吉林省公路勘测设计院二室
2007年02月
第一部分数据参数
一、规范及参考资料
1、中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）；
2、中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）；
3、中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）；
二、主要计算指标
桥宽：
17.0米（0.5+16.0+0.5）
跨径：
17+22+22+17米
荷载等级：
公路—Ⅰ级
三、有关计算数据的选取
1、有关计算参数的选取
1）混凝土材料之力学特性
C50混凝土（加载龄期14天）:
立方强度50MPa
抗压弹性模量EC=3.45e4Mpa
抗剪弹性模量GC=1.38e4Mpa
轴心抗压标准强度fck=32.4Mpa
轴心抗拉标准强度ftk=2.65Mpa
轴心抗压设计强度fcd=22.4Mpa
轴心抗拉设计强度ftd=1.83Mpa
使用阶段混凝土最大压应力0.5fck=16.2Mpa
使用阶段混凝土最大主压应力0.6fck=19.44Mpa
荷载短期效应组合下混凝土最大拉应力限值0.7ftk=1.855Mpa
荷载短期效应组合下混凝土最大主拉应力限值0.5ftk=1.325Mpa
施工阶段混凝土最大压应力0.7f,ck=0.7×0.8×32.4=18.14Mpa
施工阶段混凝土最大拉应力0.7f,tk=0.7×0.8×2.65=1.48Mpa
容重r=26KN/m3
线膨胀系数α=0.00001
沥青混凝土:
容重r=23KN/m3
2）预应力钢绞线之力学特性
ASTM:
270K级低松驰钢绞线φS15.20
标准强度fpk=1860Mpa
弹性模量Ep=1.95e5Mpa
T1～T8（1号钢束）、B11～B14、Z11～Z14（4号钢束）、B21～B24、Z21～Z24（3号钢束）、B31～B34、Z31～Z34（2号钢束）张拉控制应力为1350Mpa。
使用阶段预应力钢筋拉应力限值0.65fpk=1209Mpa
预应力束为7φS15.20和9φS15.20，塑料波纹管孔道，孔道直径均为70mm。
局部偏差系数：
K=0.0015
孔道摩阻系数：
μ=0.17
一端张拉回缩值：
0.006m
3）普通钢筋：
未考虑普通钢筋影响。
2、箱梁尺寸（箱梁详细构造见一般构造图，附后）：
3、计算模型
根据主梁实际横断面及桥梁布置，将桥梁按照空间实用理论简化为平面杆系。
桥面系共划分为78个单元，节点79个；支承节点为2、18、40、62、78号节点，一般构造、单元划分、钢束布置参见附图。
4、施工安排
采用满堂支架现浇施工，计算共安排3个施工阶段
第1阶段：
浇筑1-78单元，张拉1-4号钢束，工期16天（张拉顺序3，4，2，1）
隔板作为集中力作用于支点处节点：
2、78号节点处隔板重:
q=2.1655×3×1.41×26=238.2KN
18、40、62号节点处隔板重:
q=2.1655×3×1.8×26=304.0KN
第2阶段：
桥面铺装及护栏和护栏底座的浇筑工期60天
桥面铺装q1=16.0×0.08×23=29.44KN/m
双侧护栏底座q2=8×2=16KN/m
q=q1+q2=45.44KN/m
第3阶段：
空阶段（计收缩徐变引起的内力）工期3574天
5、使用阶段荷载
活载：
公路—Ⅰ级
温度变化荷载：
考虑了3种温度情况
1）非线性温度，采用如下图所示的竖向温度梯度曲线
2）整体升温温差30℃
3）整体降温温差50℃
强迫位移:
按支座变位0.5cm计算（桥博软件自动考虑不利组合）
6、箱梁有效宽度计算见附页：
7、冲击系数计算：
以全桥最不利冲击系数作为结构冲击系数；
――计算跨径，取边跨计算跨径16.3米做计算
Ic――结构跨中截面的截面惯性矩，由桥博得2.42m4
Mc――结构跨中处得单位长度质量mc=（9.15×26+45.44）×1000/9.81=28882.77Kg
片
第二部分横向分布系数计算
横向分布系数的计算采用“桥梁博士3.1系统”计算，支点处横向分布系数采用刚性横梁法计算，跨中横向分布系数采用修正刚性横梁法计算，考虑箱梁抗扭刚度的影响。
计算中将箱梁划分为4片梁，2片边梁和2片中梁。
将计算得到的边梁横向分布系数乘4作为全截面的横向分布系数，进行纵向计算。
计算过程如下（箱梁划分简图和计算结果见附图）：
一、设计资料
1、截面采用跨中标准横断面，按全桥等刚度计算。
2、桥孔布置:
17+22+22+17米
3、采用C50混凝土计算:
EC=3.45x104Mpa,GC=1.38x104Mpa,（GC=0.40EC）。
4、计算公式（修正偏压法）：
二、计算截面刚度
1、计算截面抗弯惯性矩:
主梁跨中横断面
中性轴高度:
0.809m
将箱梁划分成τ、t两种梁进行计算。
划分结果：
τ梁
换算面积:
2.46m**2
换算惯矩:
0.63m**4
中性轴高度:
0.809m
T梁
换算面积:
2.12m**2
换算惯矩:
0.581m**4
中性轴高度:
0.809m
2、计算截面抗扭惯性矩
（1）、截面简化:
简化后箱梁高度按边肋中线处截面高度计算,悬臂比拟为等厚板。
（2）、抗扭惯性矩计算：
矩形部分：
其中：
t、t1、t2――各板厚度。
s、s1、s2――各板沿中线长度。
h――板中线竖向间距。
悬臂部分：
其中：
bi、ti――单个矩形截面的宽和厚度。
ci――矩形截面抗扭刚度系数。
＝0.3087
截面总抗扭惯性矩：
三、计算截面抗弯及抗扭刚度换算系数
1、抗弯刚度换算系数K的计算：
中跨：
边跨＝22：
17＝1.29：
1
由公路桥涵设计手册《梁桥》下册表4-3-13可得：
项目
边跨
中跨
k
1.363
1.94375
2、抗扭刚度换算系数
取1
四、按修正偏压法计算荷载横向分布系数
1、计算公式：
其中：
n――肋的数量β――抗扭修正系数
p――外荷载之合力e――p对桥轴线的偏心距
ai――主梁i至桥轴线的距离
2、计算β
其中：
∑It――全截面抗扭惯性矩∑It＝6.798
Ii――主梁抗弯惯性矩，《梁肋纵向内力计算》中将主梁分为τ梁和t梁，Ii为各梁的抗弯惯性矩。
边跨：
中跨：
3、计算荷载横向分布系数
（1）.支点处横向分布系数计算
<<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出
文档文件:
E:
\营城子至抚民施工图\桥博计算\17+22+22+17@17\新建文件夹\横向分布系数.sdt
文档描述:
横向分布系数
任务标识:
支点2列车
计算方法:
刚性横梁法
------------------------------------------------------------
结构描述:
主梁间距:
3.83.73.8m
主梁抗弯惯矩:
0.630.5810.5810.63m**4
抗扭修正系数:
Beta=1.000000
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000
左车道数=2,右车道数=0,不计车道折减
汽车等级:
汽车-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
------------------------------------------------------------
影响线数值:
坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁
0.0000.7150.3770.102-0.195
3.8000.4090.2850.1950.111
7.5000.1110.1950.2850.409
11.300-0.1950.1020.3770.715
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
11.3330.0000.0000.0000.0000.000
20.7250.0000.0000.0000.0000.000
30.7250.0000.0000.0000.0000.000
41.3310.0000.0000.0000.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
<<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出
文档文件:
E:
\营城子至抚民施工图\桥博计算\17+22+22+17@17\新建文件夹\横向分布系数.sdt
文档描述:
横向分布系数
任务标识:
支点3列车
计算方法:
刚性横梁法
------------------------------------------------------------
结构描述:
主梁间距:
3.83.73.8m
主梁抗弯惯矩:
0.630.5810.5810.63m**4
抗扭修正系数:
Beta=1.000000
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000
左车道数=3,右车道数=0,自动计入车道折减
汽车等级:
汽车-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
------------------------------------------------------------
影响线数值:
坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁
0.0000.7150.3770.102-0.195
3.8000.4090.2850.1950.111
7.5000.1110.1950.2850.409
11.300-0.1950.1020.3770.715
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
11.2660.0000.0000.0000.0000.000
20.7600.0000.0000.0000.0000.000
30.7590.0000.0000.0000.0000.000
41.2640.0000.0000.0000.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
<<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出
文档文件:
E:
\营城子至抚民施工图\桥博计算\17+22+22+17@17\新建文件夹\横向分布系数.sdt
文档描述:
横向分布系数
任务标识:
支点4列车
计算方法:
刚性横梁法
------------------------------------------------------------
结构描述:
主梁间距:
3.83.73.8m
主梁抗弯惯矩:
0.630.5810.5810.63m**4
抗扭修正系数:
Beta=1.000000
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000
左车道数=4,右车道数=0,自动计入车道折减
汽车等级:
汽车-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
------------------------------------------------------------
影响线数值:
坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁
0.0000.7150.3770.102-0.195
3.8000.4090.2850.1950.111
7.5000.1110.1950.2850.409
11.300-0.1950.1020.3770.715
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
11.1140.0000.0000.0000.0000.000
20.7690.0000.0000.0000.0000.000
30.7680.0000.0000.0000.0000.000
41.1120.0000.0000.0000.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
（2）.边跨跨中处横向分布系数计算
<<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出
文档文件:
E:
\营城子至抚民施工图\桥博计算\17+22+22+17@17\新建文件夹\横向分布系数.sdt
文档描述:
横向分布系数
任务标识:
边跨跨中2列车
计算方法:
刚性横梁法
------------------------------------------------------------
结构描述:
主梁间距:
3.83.73.8m
主梁抗弯惯矩:
0.8590.7920.7920.859m**4
抗扭修正系数:
Beta=0.479000
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000
左车道数=2,右车道数=0,不计车道折减
汽车等级:
汽车-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
------------------------------------------------------------
影响线数值:
坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁
0.0000.4780.3060.1740.042
3.8000.3320.2610.2180.189
7.5000.1890.2180.2610.332
11.3000.0420.1740.3060.478
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.9090.0000.0000.0000.0000.000
20.5970.0000.0000.0000.0000.000
30.5970.0000.0000.0000.0000.000
40.9100.0000.0000.0000.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
<<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出
文档文件:
E:
\营城子至抚民施工图\桥博计算\17+22+22+17@17\新建文件夹\横向分布系数.sdt
文档描述:
横向分布系数
任务标识:
边跨跨中3列车
计算方法:
刚性横梁法
------------------------------------------------------------
结构描述:
主梁间距:
3.83.73.8m
主梁抗弯惯矩:
0.8590.7920.7920.859m**4
抗扭修正系数:
Beta=0.479000
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000
左车道数=3,右车道数=0,自动计入车道折减
汽车等级:
汽车-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
------------------------------------------------------------
影响线数值:
坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁
0.0000.4780.3060.1740.042
3.8000.3320.2610.2180.189
7.5000.1890.2180.2610.332
11.3000.0420.1740.3060.478
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.9240.0000.0000.0000.0000.000
20.6560.0000.0000.0000.0000.000
30.6560.0000.0000.0000.0000.000
40.9240.0000.0000.0000.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
<<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出
文档文件:
E:
\营城子至抚民施工图\桥博计算\17+22+22+17@17\新建文件夹\横向分布系数.sdt
文档描述:
横向分布系数
任务标识:
边跨跨中4列车
计算方法:
刚性横梁法
------------------------------------------------------------
结构描述:
主梁间距:
3.83.73.8m
主梁抗弯惯矩:
0.8590.7920.7920.859m**4
抗扭修正系数:
Beta=0.479000
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000
左车道数=4,右车道数=0,自动计入车道折减
汽车等级:
汽车-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
------------------------------------------------------------
影响线数值:
坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁
0.0000.4780.3060.1740.042
3.8000.3320.2610.2180.189
7.5000.1890.2180.2610.332
11.3000.0420.1740.3060.478
------------------------------------------------------------
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.8970.0000.0000.0000.0000.000
20.7030.0000.0000.0000.0000.000
30.7030.0000.0000.0000.0000.000
40.8970.0000.0000.0000.0000.000
------------------------------------------------------------
计算成功完成
（3）.中跨跨中处横向分布系数计算
<<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出
文档文件:
E:
\营城子至抚民施工图\桥博计算\17+22+22+17@17\新建文件夹\横向分布系数.sdt
文档描述:
横向分布系数
任务标识:
中跨跨中2列车
计算方法:
刚性横梁法
------------------------------------------------------------
结构描述:
主梁间距:
3.83.73.8m
主梁抗弯惯矩:
1.2251.1291.1291.225m**4
抗扭修正系数:
Beta=0.439000
------------------------------------------------------------
桥面描述:
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000
左车道数=2,右车道数=0,不计车道折减
汽车等级:
汽车-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
------------------------------------------------------------
影响线数值:
坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁
0.0000.4600.3000.1800.060
3.8000.3260.2600.2200.195
7.5000.1950.2200.2600.326
11.3000.0600.1800.3000.460
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