三跨变截面连续梁桥计算书省交院secret.docx

1、三跨变截面连续梁桥计算书省交院secretxx河大桥计算书计算：审核：xx省交通科学研究院股份有限公司2010.31 概况xx河大桥平面位于直线上,纵断面位于R=10000m、T=280m、E=3.92m、i1=2.8%、i2=-2.8%的凸形竖曲线上，变坡点桩号为K12+953.00，变坡点高程18.70m。桥孔布置1030+(54+90+54)+1130m，主桥采用三跨变截面连续梁，按照部分预应力砼A类构件设计，引桥采用装配式部分预应力混凝土组合箱梁，桥梁全长833.7m，桥梁净宽为2净-12.50m，设计荷载等级为：公路-级。主桥上部结构连续箱梁采用单箱单室截面。主跨90m,边跨54m，

2、中支点梁高5.3m，跨中支点梁高2.5m，梁底面以1.8次抛物线变化。箱梁横断面悬臂长3.5m，悬臂端部厚0.18m，悬臂根部厚0.7m，箱梁底宽6.75m，腹板厚0.550.8m，顶板厚0.28m，底板厚0.30.75m。横隔梁分别设在中支点和边支点处，厚度分别为1.5m、0.3m。桥面横坡由腹板变高度形成。引桥上部结构30m装配式预应力砼连续箱梁，预制梁高1.6m，横桥向由四片梁组成，四片梁单独预制、简支安装，现浇连续接头，先简支后结构连续。2采用的标准及依据（1）部颁公路工程技术标准(JTJ B01-2003)；（2）部颁公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)；（3）部颁公路圬

3、工桥涵设计规范(JTG D61-2005)；（4）部颁公路涵洞设计细则(JTG/T D65-04-2007)；（5）部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)；（6）部颁公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)；（7）国颁钢筋焊接网混凝土结构技术规程(JGJ 114-2003)；（8）部颁公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-012008)；（9）部颁公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)；（10）部颁公路交通安全设施设计规范(JTG D81-2006)（11）部颁公路交通安全设施施工规范(JTG F71-2006)（12）部颁公路工程

4、水文勘察设计规范(JTG C30-2002)；（13）部颁公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004)；（14）国颁内河通航标准(GB 50139-2004)；（15）部颁内河航道维护技术规范(JTJ 287-2005)；（16）部颁内河航道与港口水文规范(JTJ 214-2000)；（17）国颁内河助航标志(GB 5863-93)；（18）国颁防洪标准(GB 50201-94)；（19）公路工程基本建设项目设计文件编制办法；（20）公路工程基本建设项目设计文件图表示例；（21）国颁道路工程制图标准(GB 50162-92)；（22）国颁预应力混凝土用钢绞线（GB/T 5224-2

5、003）。3 结构验算3.1主桥上部结构3.1.1 计算条件3.1.1.1 计算模型主桥上部结构采用桥梁博士V3.0平面杆系有限元程序进行验算，计算模型如图1-1、2所示，全桥共划分71个节点，70个单元。图1-1 主桥计算模型图1-2计算模型中钢束图3.1.1.2 材料强度及计算参数主桥上部结构混凝土采用C50，钢绞线采用钢绞线。混凝土参数取值详见表1-1表1-1 混凝土参数强度等级抗压强度设计值(N/mm2)抗拉强度设计值(N/mm2)抗压强度标准值(N/mm2)抗拉强度标准值(N/mm2)线膨胀系数（x10-5)容重（kN/m3）抗压弹性模量Ec(x104MPa)C5022.41.833

6、2.42.651.026.03.45钢绞线抗拉强度标准值为，弹性模量。3.1.1.3 施工阶段主桥为挂篮悬浇施工，根据主桥施工流程，计算时全桥施工过程共分成17个阶段，详见表1-2。表1-2 主桥施工流程表施工阶段编号施工状态描述1安装施工托架、主墩处永久支座、施工过程临时固结，浇筑墩顶0号块，张拉0号块预应力2安装挂篮，安装挂篮、挂篮加载准备浇筑1号块 3悬臂浇筑1号块，张拉相应预应力4挂篮前移、加载，准备浇筑2号块5悬臂浇筑2号块，张拉相应预应力12悬臂浇筑11号块，张拉相应预应力13在支架上浇筑边跨现浇段，同时拆除挂篮14搭建边跨合拢吊架，同时在边跨悬臂端施加合拢段自重一半的压重，在相应

7、的悬臂另一端也施加同样重量的压重，浇筑边跨合拢段并张拉边跨合拢束15搭建中跨合拢吊架，施加中跨合拢段临时压重，浇筑中跨合拢段，并张拉中跨合拢束16现浇桥面调平层、铺设桥面铺装及安装护栏17收缩徐变3650天3.1.1.4 计算荷载本次验算荷载根据设计图纸及相关规范予以考虑，共考虑如下计算荷载：（1）恒载：结构自重、二期恒载。（2）汽车荷载汽车荷载等级：公路-级；横向分布系数： 3x1.15x0.78=2.691；（3）温度系统温度：升温25、降温25；温度梯度：按公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）4.3.10 条规定取值。正温差T1=14，T2=5.5，竖向日照反温差为正温差乘以-

8、0.5。（4）不均匀沉降：主墩最大不均匀沉降按1cm，边墩最大不均匀沉降按0.8cm计；（5）预应力钢束锚下张拉控制应力管道摩阻系数=0.25管道偏差系数一端锚具变形及钢束回缩值6mm（6）收缩徐变时间：3650天；（7）结构重要性系数：1.1。3.1.2 验算结果3.1.2.1 持久状况承载能力极限状态强度验算主桥上部结构按A类预应力混凝土构件进行验算，持久状况承载能力极限状态基本组合作用下截面的内力图及相应抗力图如图1-3、4所示：图1-3 承载能力极限组合最大抗力及对应内力图（单位：kN.m）红线为抗力，蓝线为内力图1-4 承载能力极限组合最小抗力及对应内力图（单位：kN.m）红线为抗力

9、，蓝线为内力由上可见，承载能力极限状态强度满足要求。3.1.2.2 持久状况正常使用极限状态验算（1）正截面抗裂验算A类预应力混凝土构件在作用短期效应组合下，应满足：1.855MPa但在荷载长期效应组合下，应满足：持久状况短期效应组合作用下截面的正应力如图1-5所示：图1-5短期效应组合作用下截面最大正拉应力包络图（Mpa）红线为上缘，蓝线为下缘由应力包络图：短期效应组合下，主桥上下缘截面全截面受压，满足A类预应力混凝土构件设计要求。持久状况长期效应组合作用下截面的正应力如图1-6所示：图1-6长期效应组合作用下截面最大正拉应力包络图（Mpa）红线为上缘，蓝线为下缘由应力包络图：长期效应组合下

10、，主桥上下缘截面全截面受压，满足A类预应力混凝土构件设计要求。（2）斜截面抗裂验算A类预应力混凝土现场浇筑构件在作用短期效应组合下，对于现场浇筑构件应满足：MPa持久状况短期效应组合作用下截面的最大主拉应力如图1-7所示：由计算结果可知：最大主拉应力为0.8Mpa1.33MPa，满足规范要求。图1-7短期效应组合作用下截面最大主拉应力图（Mpa）3.1.2.3持久状况构件应力计算（1）正截面混凝土压应力验算在使用阶段标准组合作用下，正截面混凝土压应力应满足kc+pt0.5fck=16.2MPa，截面的最大压应力如图1-8所示： 图1-8持久状况标准值效应下截面最大正压应力包络图（Mpa）红线为

11、上缘，蓝线为下缘由计算结果可知：上缘正截面最大压应力为14.7MPa，满足预应力混凝土规范设计要求；下缘正截面最大压应力为10.0 MPa，满足规范要求。（2）斜截面混凝土压应力验算在使用阶段标准组合作用下，混凝土截面主压应力应满足cp0.6fck=19.4MPa，截面的最大主压应力如图1-9所示：图1-9持久状况使用阶段阶段标准值效应下截面最大主压应力图（Mpa）由计算结果可知：截面最大主压应力为14.7MPa，满足规范要求。3.1.2.4钢束最大拉应力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)7.1.5条的第2小点进行钢束拉应力验算如下：表1-3钢束最大拉

12、应力验算表钢束号最大应力(Mpa)容许最大应力(Mpa)是否满足1-1030-1209是2-1120-1209是3-1170-1209是4-1200-1209是5-1210-1209是6-1200-1209是7-1190-1209是8-1190-1209是9-1180-1209是10-1180-1209是11-1070-1209是12-1120-1209是13-1120-1209是14-1120-1209是15-1090-1209是16-1090-1209是17-1110-1209是18-1130-1209是19-1150-1209是20-1140-1209是21-1150-1209是22-1

13、120-1209是23-1130-1209是24-1160-1209是25-1130-1209是26-1040-1209是27-1100-1209是28-1130-1209是29-1150-1209是30-1140-1209是31-1140-1209是32-1150-1209是33-1030-1209是34-1120-1209是35-1170-1209是36-1200-1209是37-1209-1209是38-1200-1209是39-1190-1209是40-1190-1209是41-1180-1209是42-1180-1209是43-1070-1209是44-1120-1209是45-11

14、20-1209是46-1120-1209是47-1090-1209是48-1090-1209是49-1120-1209是50-1140-1209是51-1150-1209是52-1140-1209是53-1150-1209是54-1120-1209是55-1130-1209是56-1160-1209是 计算结果显示，钢束最大应力满足规范要求3.2 引桥预制小箱梁验算3.2.1.1 计算模型引桥上部结构采用桥梁博士V3.0平面杆系有限元程序进行验算，计算模型如图2-1、2所示，全桥共划分69个节点，68个单元。图2-1引桥计算模型图2-2 模型中钢束图3.2.1.2 材料强度及计算参数引桥上部结

15、构混凝土采用C50，钢绞线采用钢绞线。混凝土参数取值详见表2-1表2-1 混凝土参数强度等级抗压强度设计值(N/mm2)抗拉强度设计值(N/mm2)抗压强度标准值(N/mm2)抗拉强度标准值(N/mm2)线膨胀系数（x10-5)容重（kN/m3）抗压弹性模量Ec(x104MPa)C5022.41.8332.42.651.026.03.45钢绞线抗拉强度标准值为，弹性模量。3.2.1.3 施工阶段根据引桥施工流程，全桥施工过程共分成11个阶段，详见表2-2。表2-2 引桥施工流程表施工阶段编号施工状态描述1箱梁的预制吊装 安装临时支座，箱梁简支2现浇连续接头1、43张拉接头1、4 负弯矩钢束4现

16、浇连续接头25张拉接头2 负弯矩钢束6现浇接头37张拉接头3 负弯矩钢束8现浇湿接缝、桥面现浇层混凝土9拆除临时支座，完成体系转换10桥面铺装施工 沥青铺装及栏杆等11十年收缩徐变期3.2.1.4 计算荷载本次验算荷载根据设计图纸及相关规范予以考虑，共考虑如下计算荷载：（1）恒载：结构自重、二期恒载。（2）汽车荷载汽车荷载等级：公路-级；横向分布系数：采用刚接板（梁）法计算出边梁最大横向分布系数为0.681；（3）温度系统温度：升温25、降温25；温度梯度：按公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）4.3.10 条规定取值。正温差T1=14，T2=5.5，竖向日照反温差为正温差乘以-0.

17、5。（4）不均匀沉降：最大不均匀沉降按1cm计；（5）预应力钢束锚下张拉控制应力管道摩阻系数=0.25管道偏差系数一端锚具变形及钢束回缩值6mm（6）收缩徐变时间：3650天；（7）结构重要性系数：1.1。3.2.2 验算结果3.2.2.1 持久状况承载能力极限状态强度验算引桥上部结构按A类预应力混凝土构件进行验算，持久状况承载能力极限状态基本组合作用下截面的内力图及相应抗力图如图2-3、4所示：图2-3 承载能力极限组合最大抗力及对应内力图（单位：kN.m）红线为抗力，蓝线为内力图2-4 承载能力极限组合最小抗力及对应内力图（单位：kN.m）红线为抗力，蓝线为内力由上可见，承载能力极限状态强

18、度满足要求。3.2.2.2 持久状况正常使用极限状态验算（1）正截面抗裂验算A类预应力混凝土构件在作用短期效应组合下，应满足：1.855MPa但在荷载长期效应组合下，应满足：持久状况短期效应组合作用下截面的正应力如图2-5所示：图2-5短期效应组合作用下截面最大正拉应力包络图（Mpa）红线为上缘，蓝线为下缘由应力包络图：短期效应组合下，引桥上下缘截面最大拉应力为-1.53 MPa，满足A类预应力混凝土构件设计要求。持久状况长期效应组合作用下截面的正应力如图2-6所示：图2-6长期效应组合作用下截面最大正拉应力包络图（Mpa）红线为上缘，蓝线为下缘由应力包络图：长期效应组合下，引桥上下缘截面全截

19、面受压，满足A类预应力混凝土构件设计要求。（2）斜截面抗裂验算A类预应力混凝土预制构件在作用短期效应组合下应满足：MPa持久状况短期效应组合作用下截面的最大主拉应力如图2-7所示：由计算结果可知：最大主拉应力为-1.53Mpa1.855MPa，满足规范要求。图2-7短期效应组合作用下截面最大主拉应力图（Mpa）3.2.2.3持久状况构件应力计算（1）正截面混凝土压应力验算在使用阶段标准组合作用下，正截面混凝土压应力应满足kc+pt0.5fck=16.2MPa，截面的最大压应力如图2-8所示： 图2-8持久状况标准值效应下截面最大正压应力包络图（Mpa）红线为上缘，蓝线为下缘由计算结果可知：上缘

20、正截面最大压应力为12.4MPa，满足预应力混凝土规范设计要求；下缘正截面最大压应力为14.4 MPa，满足规范要求。（2）斜截面混凝土压应力验算在使用阶段标准组合作用下，混凝土截面主压应力应满足cp0.6fck=19.4MPa，截面的最大主压应力如图2-9所示：图2-9持久状况使用阶段阶段标准值效应下截面最大主压应力图（Mpa）由计算结果可知：截面最大主压应力为14.4MPa，满足规范要求。3.2.2.4钢束最大拉应力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)7.1.5条的第2小点进行钢束拉应力验算如下：表2-3钢束最大拉应力验算表钢束号最大应力(Mpa)容

21、许最大应力(Mpa)是否满足1-1070-1209是2-1130-1209是3-1150-1209是4-1170-1209是5-1130-1209是6-1130-1209是7-1140-1209是8-1160-1209是9-1120-1209是10-1130-1209是11-1140-1209是12-1150-1209是13-1120-1209是14-1130-1209是15-1140-1209是16-1150-1209是17-1070-1209是18-1130-1209是19-1150-1209是20-1170-1209是21-913-1209是22-1020-1209是23-1110-12

22、09是24-913-1209是25-1020-1209是26-1110-1209是27-918-1209是28-1020-1209是29-1110-1209是30-913-1209是31-1020-1209是32-1110-1209是 计算结果显示，钢束最大应力满足规范要求3.3 过渡墩盖梁验算3.3.1 计算说明盖梁为普通钢筋混凝土构件，按照普通钢筋混凝土构件进行验算。盖梁骨架钢筋及顶底缘受力纵向钢筋全部采用直径为28的HRB335级钢筋，并且跨中底缘钢筋为3根，即N3、N5钢筋为通长钢筋，箍筋全部采用直径为16的HRB335级钢筋。采用桥梁博士进行横向分析，计算模型简图如图3-1：图3-1

23、 桥墩盖梁分析模型3.3.2 活荷载横向布置以一列车对盖梁产生的最不利效应作为虚拟轴重作用在盖梁上利用桥梁博士进行横向分析。根据规范公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)4.3.2条规定，汽车荷载的局部加载冲击系数取用0.3。3.3.3 计算参数（1）混凝土材料力学性能：C30混凝土：容重=26kN/m3，抗压弹性模量：3.0104Mpa；强度设计值：fcd=13.8MPa，ftd=1.39Mpa；强度标准值：fck=20.1MPa，ftk=2.01MPa。（2）温度荷载：体系升温25，体系降温25。（3）沉降为0.8cm（4）其他参数：结构重要性系数：1.1；混凝土收缩、徐变：验算

24、考虑3650 天的混凝土收缩徐变，相对湿度为0.8。3.3.3 施工阶段表3-1过渡墩盖梁横向计算施工阶段表施工阶段号施工过程1安装118单元2施加上部结构产生的恒荷载3施加汽车活载、整体升降温及支座沉降4收缩、徐变3650天3.3.4验算结果3.3.4.1 持久状况承载能力极限状态强度验算图3-2 承载能力极限组合最大抗力及对应内力图（单位：kN.m）红线为抗力，蓝线为内力图3-3 承载能力极限组合最小抗力及对应内力图（单位：kN.m）红线为抗力，蓝线为内力表3-2盖梁承载能力极限状态验算表节点号内力属性Mj极限抗力受力类型抗力(KN or KN.M)(KN or KN.M)是否满足1最大弯

25、矩04.13E+03下拉受弯是最小弯矩04.13E+03下拉受弯是最大轴力04.13E+03下拉受弯是最小轴力04.13E+03下拉受弯是2最大弯矩-1.01E+03-1.48E+04上拉受弯是最小弯矩-1.63E+03-1.48E+04上拉受弯是最大轴力0-1.48E+04上拉受弯是最小轴力0-1.48E+04上拉受弯是3最大弯矩-1.47E+03-1.53E+03上拉偏拉是最小弯矩-5.35E+03-1.48E+04上拉受弯是最大轴力2221.09E+03上拉偏压是最小轴力-194-1.48E+04上拉受弯是4最大弯矩3.30E+031.50E+04下拉受弯是最小弯矩-6921.94E+0

26、3上拉偏压是最大轴力2221.93E+03下拉偏压是最小轴力-194-2.76E+03下拉偏拉是5最大弯矩5.86E+031.50E+04下拉受弯是最小弯矩9541.72E+03下拉偏压是最大轴力222864下拉偏压是最小轴力-194-933下拉偏拉是6最大弯矩6.37E+031.50E+04下拉受弯是最小弯矩1.44E+031.12E+03下拉偏压是最大轴力2221.50E+04下拉受弯是最小轴力-194-757下拉偏拉是7最大弯矩6.39E+031.50E+04下拉受弯是最小弯矩1.41E+031.14E+03下拉偏压是最大轴力222826下拉偏压是最小轴力-194-698下拉偏拉是8最大弯矩4.42E+031.23E+04下拉受弯是最小弯矩2237.84E+03下拉偏压是最大轴力2221.39E+03下拉偏压是最小轴力-194-740下拉偏拉是9最大弯矩-2.60E+03-1.48E+04上拉受弯是最小弯矩-4.14E+03-1.48E+04上拉受弯是最大轴力0-1.48E+04上拉受弯是最小轴力0