现浇连续弯桥midas计算手册.docx
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现浇连续弯桥midas计算手册
**高速公路
结构设计计算书
中国北京
二〇一九年七月二十六日
1.设计资料
1.1桥跨
桥型布置为3×38+27m现浇预应力混凝土连续箱梁。
按A类预应力混凝土构件验算
1.2梁
箱梁高2.3m
1.3荷载
1.恒载
A.一期恒载
包括主梁自重，混凝土主梁按照实际断面尺寸取值，容重取26kN/m3，主梁横隔板以集中力计入。
B.二期恒载
二期恒载包括人行道、栏杆和桥面铺装：
桥面铺装采用15m整体化混凝土，钢筋混凝土容重为26kN/m3。
栏杆或防撞护栏：
栏杆二期恒载13.2kN/m；
防撞护栏二期恒载35.1kN/m；
2.活载
A.汽车荷载
公路－I级，汽车荷载的横向分布系数：
边梁：
0.816；
中梁：
0.679。
3.温度荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条规定采用。
具体设计参数如下：
A.主梁顶、底板日照温差按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条规定取值计算；
B.施工温度按10℃～15℃取，环境最高气温34℃，最低气温-10℃。
4.支座沉降
A.各支座取0.005m的沉降，取最不利的沉降组合；
5.荷载组合
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）的规定，按以下六种工况组合：
组合一：
恒载
组合二：
恒载＋汽车
组合三：
恒载＋汽车＋升温
组合四：
恒载＋汽车＋降温
组合五：
恒载＋汽车＋升温+沉降
组合六：
恒载＋汽车＋降温+沉降
1.4主要材料设计参数表
结构使用材料的性能见表1.5.1.1。
表1.4.1.1
材料
项目
参数
备注
混
凝
土
主
梁
C40
号
抗压设计强度fcd
22.40MPa
抗拉设计强度ftd
1.65MPa
抗压弹性模量Ec
34500MPa
抗弯弹性模量Ec’
29325MPa
0．85Ec
低松弛钢绞线
Øs15.2
标准强度fpk
1860MPa
控制张拉应力σcon
边梁1395MPa
中梁1395MPa
弹性模量Ep
1.95E5MPa
松弛率
0.035
锚具及波纹管
钢束管道摩阻系数μ
0.20
钢束管道偏差系数k
0.0015
单端锚具变形及回缩值Δl
0.006m
根据不同部位注意区别
2.设计依据
2.1规范条文
A.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）
B.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）
2.2软件工具
A.MIDAS-CIVIL2006
3.上部结构总体计算
3.1计算模式
上部结构纵桥向结构静力计算采用桥梁综合程序MIDAS-CIVIL2006进行，按A类预应力构件进行设计。
全桥共分为26个单元，全桥节点总数27个。
计算模型见下图3.1.1.1所示。
表4.1.1.1上部结构计算模型
3.2持久状况承载能力极限状态计算
结构持久状况抗弯承载能力极限状态的计算结果见图3.1.2.1~表4.1.2.2。
表4.2.1.1持久状况抗弯承载能力极限状态的计算
表4.2.1.2持久状况抗剪承载能力极限状态的计算
表4.2.1.3持久状况抗扭承载能力极限状态的计算
计算结果表明，结构满足规范对持久状况承载能力极限状态的规定。
3.3持久状况应力计算
结构在持久状况的截面正应力计算结果见图3.1.3.1～图3.1.3.2。
表4.3.1.1持久状况荷载组合包络正截面最大压应力（箱梁上缘）
表4.3.1.2持久状况荷载组合包络正截面最大压应力（箱梁下缘）
计算结果表明，主梁上下缘最大最小应力为11.7MPa，满足规范对持久状况正压应力≤16.2MPa的规定。
结构在持久状况的截面主压应力计算结果见图3.1.3.3。
表4.3.1.3持久状况荷载组合包络正截面最大主压应力
计算结果表明，主梁上下缘最大最小应力为11.7MPa，满足规范对持久状况主压应力≤19.4MPa的规定。
3.4持久状况正常使用极限状态短期抗裂计算
在荷载短期荷载组合作用下，结构的截面正应力如图3.1.4.1～图3.1.4.2所示。
表4.4.1.1持久状况短期效应荷载组合包络正截面最大拉应力（箱梁上缘）
表4.4.1.2持久状况短期效应荷载组合包络正截面最大拉应力（箱梁下缘）
计算结果表明，荷载短期效应组合作用下截面最大正拉应力0.27MPa，小于规范对持久状况正常使用极限状态正拉应力不大于1.28MPa的规定。
3.5持久状况正常使用极限状态长期抗裂计算
在荷载长期荷载组合作用下，结构的截面正应力如图3.1.5.1～图3.1.5.2所示。
表4.5.1.1持久状况长期效应荷载组合包络正截面最大拉应力（箱梁上缘）
表4.5.1.2持久状况长期效应荷载组合包络正截面最大拉应力（箱梁下缘）
计算结果表明，荷载长期效应组合作用下截面上缘最大拉应力0.05MPa，考虑支座引起的消峰效应，可以认为满足长期荷载组合正截面抗裂验算。
3.6持久状况正常使用极限状态主拉应力抗裂验算
结构在荷载短期荷载组合作用下的主应力如图3.1.6.1所示。
表4.6.1.1荷载短期效应组合作用下的主拉应力
计算结果表明，荷载长期效应组合作用下截面最大主拉应力0.49MPa，满足规范对持久状况正常使用极限状态主拉应力不大于1.06MPa的规定。
4.上部结构横向计算
4.1桥墩墩顶横梁
4.1.1计算模式
主桥纵桥向结构静力计算采用桥梁综合程序MIDAS-CIVIL2006进行，按A类预应力构件进行设计。
全桥共分为38个单元，全桥节点总数39个。
计算模型见下图4.1.1.1所示。
表4.1.1.1桥墩墩顶横梁计算模型
4.1.2持久状况承载能力极限状态计算
计算控制截面见图4.1.2.1。
正截面抗弯和斜截面抗剪验算分别见表4.1.2.2~表4.1.2.3。
表4.1.2.1横梁计算模型
表4.1.2.2桥墩墩顶横梁正截面抗弯承载能力验算
位置
荷载弯矩M
承载能力
备注
（kN*m）
（kN*m）
1-1
1031
1248.4
悬臂端
2-2
10256
25079.1
跨中
表4.1.2.3桥墩墩顶横梁斜截面抗剪承载能力验算
位置
剪力Q
承载能力
备注
（kN）
（kN*m）
1-1
1030.8
1870.0
悬臂端
2-2
7979.4
8496.2
跨中
计算结果表明，持久状况承载能力满足设计要求。
4.1.3持久状况正常使用极限状态抗裂计算
表4.1.3.1桥墩墩顶横梁正截面抗裂验算
位置
剪力Q
弯矩M
裂缝宽度
备注
（kN）
（kN*m）
（mm）
1-1
779
740
0.169
悬臂端
2-2
6409.5
7978
0.106
跨中
计算结果表明，正常使用极限状态抗裂满足设计要求。
4.2桥台横梁
4.2.1
主桥纵桥向结构静力计算采用桥梁综合程序MIDAS-CIVIL2006进行，按A类预应力构件进行设计。
全桥共分为38个单元，全桥节点总数39个。
计算模型见下图4.1.1.1所示。
表4.2.1.1桥墩墩顶横梁计算模型
4.2.2持久状况承载能力极限状态计算
计算控制截面见图4.1.2.1。
正截面抗弯和斜截面抗剪验算分别见表4.1.2.2~表4.1.2.3。
表4.2.2.1横梁计算模型
表4.2.2.2桥墩墩顶横梁正截面抗弯承载能力验算
位置
荷载弯矩M
承载能力
备注
（kN*m）
（kN*m）
1-1
2081
4806.6
支点（左）
2-2
4358
4881.2
跨中
表4.2.2.3桥墩墩顶横梁斜截面抗剪承载能力验算
位置
剪力Q
承载能力
备注
（kN）
（kN*m）
1-1
3466.7
6444.8
支点（左）
2-2
335.1
6444.8
跨中
计算结果表明，持久状况承载能力满足设计要求。
4.2.3持久状况正常使用极限状态抗裂计算
表4.2.3.1桥墩墩顶横梁正截面抗裂验算
位置
剪力Q
弯矩M
裂缝宽度
备注
（kN）
（kN*m）
（mm）
1-1
1566.4
1265
0.081
支点（左）
2-2
318.3
2772
0.147
跨中
计算结果表明，正常使用极限状态抗裂满足设计要求。
5.下部结构计算
5.1桥墩墩柱
5.1.1持久状况承载能力极限状态计算
正截面抗弯验算见表4.1.2.2。
表4.1.1.1正截面抗弯承载能力验算
位置
荷载组合
承载能力
轴向力F
纵向弯矩Mx
纵向弯矩My
轴向力F
纵向弯矩Mx
纵向弯矩My
（kN）
（kN*m）
（kN*m）
（kN）
（kN*m）
（kN*m）
2号墩
13074
2476
7587
24412.2
4623.5
14165.7
3号墩
13522
3493
10702
16163
4175.2
12792.2
计算结果表明，持久状况承载能力满足设计要求。
5.1.2持久状况正常使用极限状态抗裂计算
表4.1.2.1正截面抗裂验算
位置
荷载组合
裂缝宽度
轴向力F
纵向弯矩Mx
纵向弯矩My
（kN）
（kN*m）
（kN*m）
（mm）
2号墩
10895
1238
3793
0.053
3号墩
11268
1747
5351
0.077
计算结果表明，正常使用极限状态抗裂满足设计要求。
5.2桥墩桩基础
最大单桩桩顶反力为9770kN,按照摩擦桩设计，桩长20m，桩底反力12463kN，满足设计要求。
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