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16米中板计算书

16m预应力混凝土空心板（正中板）

------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

1.概述

2.计算依据及参考

3.计算过程

4.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算

5.持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算

6.承载能力极限状态基本组合截面强度验算

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

16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

3.1基本数据

跨径：

16m，计算跨径：

15.2m；

设计荷载：

公路I级；

桥面布置：

0.5m（防撞护栏）+9.75m（行车道）+1.0m（中间带）+9.75m（行车道）+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40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、1/4截面、跨中截面为全桥验算截面，分别对应4#，13#，21#截面

4第一施工阶段

4.1控制截面几何特征信息

表1

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）

4.13910E-02

0.643958

0.75

0.361

3.85606E-02

0.525328

0.75

0.365

3.85222E-02

0.525328

0.75

0.365

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36~40单元用1#截面，7~34单元使用2#截面，6与35单元为过度单元。

1与40单元为钢筋混凝土单元，2~39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：

N1为4根，N2为5根

弹性回缩合计总变形（mm）：

张拉控制应力（MPa）：

1395

N1成孔面积（mm2）：

2376N2成孔面积（mm2）：

2376

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#~40#，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：

0.0kN/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

0.0001.0008.7500.5000.5008.7501.0000.000

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:

0.000KPa

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

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

10.0000.0000.0000.0000.0000.000

20.3170.0000.0000.0000.0000.000

30.4990.0000.0000.0000.0000.000

40.5640.0000.0000.0000.0000.000

50.5640.0000.0000.0000.0000.000

60.4990.0000.0000.0000.0000.000

70.4940.0000.0000.0000.0000.000

80.3170.0000.0000.0000.0000.000

90.4990.0000.0000.0000.0000.000

100.4990.0000.0000.0000.0000.000

110.5640.0000.0000.0000.0000.000

120.5640.0000.0000.0000.0000.000

130.4940.0000.0000.0000.0000.000

140.5330.0000.0000.0000.0000.000

中板横向分布调整系数：

Q=1.1x0.67x0.564=0.415668

R=0

根据实际情况及偏于结构安全考虑：

所以Q取0.45，R取0.05

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）

43.3

-435

2.79E+03

-395

9.43

2.90E+03

-328

-4.93E-04

2.92E+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

元

号

节

点

号

施工阶段应力验算（Mpa）

应力

上缘最大

正应力

上缘最小

正应力

下缘最大

正应力

下缘最小

正应力

最大主

压应力

最大主

拉应力

应力

4.78

3.85

4.79

-0.354

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

4.27

4.36

4.67

-0.362

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

1.64

8.96

-3.65E-04

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

1.66

8.95

-9.93E-05

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

2.34

8.39

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

2.33

8.4

-1.7E-04

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

本施工阶段累计应力图

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）

3.42E-02

112

第二施工阶段信息

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）

4.22527E-02

0.667705

0.75

0.362

3.98337E-02

0.549075

0.75

0.354

3.98821E-02

0.549075

0.75

0.354

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）

42.3

-278

2.78E+03

141

137

2.89E+03

589

-4.93E-04

2.93E+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

号

正应力

压应力

拉应力

应力

4.77

3.81

4.77

-0.15

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

4.43

4.15

4.47

-0.156

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

6.95

4.22

6.95

-7.29E-2

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

7.37

3.86

7.37

-6.55E-2

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

11.4

0.388

11.4

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

11.3

0.503

11.3

-2.0E-2

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

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）

3.42E-02

270

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）

4.22527E-02

0.667705

0.75

0.362

3.98337E-02

0.549075

0.75

0.354

3.98821E-02

0.549075

0.75

0.354

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）

39.2

-352

2.65E+03

-190

39.9

2.69E+03

-72.1

-4.93E-04

2.72E+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

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

号

正应力

压应力

拉应力

应力

4.73

3.06

4.73

-0.26

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

4.31

3.44

4.31

-0.267

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

3.55

5.84

-7.42E-3

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

3.66

5.76

-5.07E-3

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

4.75

4.93

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

是

应力

4.73

4.94

-4.42E-4

容许值

22.7

-3.05

22.7

-3.05

是否满足

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）

3.42E-02

170

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

应力值

4.54

3.06

容许值

是否满足

是

应力值

3.39

4.07

容许值

是否满足

是

应力值

4.65

2.53

容许值

是否满足

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

应力值

1.91

1.71

容许值

是否满足

是

应力值

2.07

0.8

容许值

是否满足

是

应力值

3.42

0.5

容许值

是否满足

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

应力值

6.72

2.27

6.72

容许值

16.2

19.4

是否满足要求

是

应力值

10.3

1.33

10.3

容许值

16.2

19.4

是否满足要求

是

应力值

13.3

2.66

13.3

容许值

16.2

19.4

是否满足要求

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

极限抗力

受力类型

受压区高度

最小配筋

（KNorKN.M）

是否满足

率是否满足

最大弯矩

-1.81

-1.08E+03

上拉受弯

是

最小弯矩

-82.8

-1.08E+03

上拉受弯

是

最大弯矩

1.36E+03

2.19E+03

下拉受弯

是

最小弯矩

436

2.19E+03

下拉受弯

是

最大弯矩

1.83E+03

2.22E+03

下拉受弯

是

最小弯矩

622

2.22E+03

下拉受弯

是

单元承载能力极限组合最大抗力及对应内力图

单元承载能力极限组合最小抗力及对应内力图

7、钢束信息输出

钢束引伸量及钢束长度

钢束号

钢束曲线长度（m）

左端引伸量（m）

右端引伸量（m）

合计引伸量（m）

15.5

5.42E-02

0.108

15.5

5.30E-02

0.106

钢束最大拉应力验算

钢束号

最大应力（Mpa）

容许最大应力（Mpa）

是否满足

-1.11E+03

-1.21E+03

是

-1.11E+03

-1.21E+03

是

8、成桥结构位移

节点号

水平位移（mm）

竖向位移（mm）

转角位移

-1.74

10.7

5.66E-05

9、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置

节点号

荷载短期效应组合

预加应力产生

消除结构自重后

预拱度（mm）

长期竖向挠度（mm）

的长期挠度（mm）

结构挠度（mm）

17.4

-10.2

-9.89

综上所述：

可知本结构是安全的，可以达到预期功能！

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