75 130 75m预应力连续梁计算书课件.docx

1、75 130 75m预应力连续梁计算书课件75+130+75m预应力连续梁计 算 报 告编制：审核：审定：2014年12月目 录一、计算依据 1二、概况、材料性能及技术标准 11概况 12材料性能 23设计技术标准 3三、纵向整体计算 31计算模型 32计算荷载 43施工方法及计算模拟 54荷载组合 55结构检算 56持久状况承载能力极限状态检算 67持久状况正常使用极限状态抗裂性检算 78持久状况构件应力检算 99持久状况挠度检算 11四、隔墙计算 11（一） 边墩隔墙 111计算模型 122计算结果 123支反力 15（二） 中墩隔墙 151计算模型 152计算结果 163支反力 19五、

2、下部计算 191下部结构 192工程地质 193. 主桥中墩计算 204. 过渡墩计算 295 桥台及基础计算 3475+130+75m跨箱梁（变高等宽）上部结构施工图设计计算算单一、计算依据 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），(以下简称通规) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），(以下简称公预规)二、概况、材料性能及技术标准1概况主桥上部采用75+130+75m三跨连续变高度预应力混凝土连续箱梁。边跨75m，主跨130m，边中跨比0.577；中支点梁高8m，高跨比1/16.25；跨中梁高3.5m，高跨比1/37.14；顶板结构设置2%横坡。选

3、取第2个中墩设置固定支座，其余设置竖向活动支座，梁底设置横向抗震挡块。桥面总宽24.5m，左、右幅对称布置。主梁采用单箱单室直腹板箱形截面，单幅桥面宽12.25m，底板宽5.74m；箱梁顶板厚0.28m，腹板厚0.50.7m，跨中、边跨直线段底板厚0.3m，通过圆曲线渐变至支点处的0.8m，两侧翼缘板悬臂长3.25m，悬臂端部0.18m，根部厚0.55m。端、中横隔墙厚度分别为1.5m和3m。设置三向预应力体系。箱梁总体布置图、横桥向布置图及断面构造图如下所示。图2-1 主桥箱梁总体布置图（单位：cm）图2-2 主桥支点横桥向布置图（单位：cm） 图2-3 主桥跨中横桥向布置图（单位：cm）2

4、材料性能(1）混凝土：箱梁采用C50混凝土。(2）钢绞线：s15.2低松弛高强度钢铰线。(3）钢筋：全部采用HRB400钢筋，具体力学性能详见公预规。(4）桥面铺装：10cm沥青混凝土+8cmC50现浇混凝土找平层。材料参数取值表：表2-1 材料参数取值表材料项目参数s15.2低松弛钢铰线抗拉标准强度fpk1860Mpa抗拉设计强度fpd1260Mpa抗压设计强度fpd390Mpa弹性模量Ep1.95105Mpa金属波纹管管道摩擦系数0.25金属波纹管管道偏差系数k0.0015锚下张拉控制应力con0.75fpk钢丝松弛系数0.3钢丝松驰率0.035单端锚具回缩值L6mmC50混凝土抗压标准强

5、度fck32.4Mpa抗拉标准强度ftk2.65Mpa抗压设计强度fcd22.4Mpa抗拉设计强度ftd1.83Mpa抗压弹性模量Ec3.45104Mpa计算材料容重26.25kN/m3线膨胀系数0.00001沥青混凝土计算材料容重24kN/m3普通钢筋HRB400级抗拉标准强度fsk400Mpa抗拉设计强度fsd330Mpa抗压设计强度fsd330Mpa3设计技术标准(1）设计荷载：公路-级。(2）环境条件：类。(3）安全等级：一级。(4）结构重要性系数：1.1。(5）相对湿度：70。(6）桥面横坡：双向2.0。(7）桥梁横断面：2(0.5 m（护栏）+11.00m（机动车道）+0.5 m（

6、护栏）+0.5m中分带=24.5m（全宽）。三、纵向整体计算1计算模型取桥梁结构全长进行纵向计算，采用桥梁专业软件进行平面杆系模拟，分析结构的内力和位移变化情况。计算模型主梁共划分节点175个，单元174个。永久支撑单元4个（1-4），纵向只有一个支承元为固定支座（固定支座设置在第二个墩），其余均为活动支座。计算模型整体坐标系建立以顺桥向为x轴，竖向为y轴的坐标系。图3-1 结构计算模型2计算荷载.恒载一期恒载箱梁结构取实际截面，容重考虑26.25kN/m3，隔墙及锯齿块按照永久集中荷载记入。端横梁重量：Q=460kN。中横梁重量：Q=1850kN。二期恒载二期恒载合计：q=68.13kN/m

7、。预应力张拉根据施工过程实际数值计入，锚下控制应力按照0.75fpk计取。收缩徐变：混凝土徐变对结构产生的效应按照公预规第4.2.12条办理，收缩徐变引起的预应力损失按照公预规第6.2.7条办理, 计算混凝土收缩、徐变至成桥阶段T=4000天。其中相对湿度取为75。支座沉降：支座不均匀沉降考虑0.02m，由程序自动判别最不利组合。.活载a.汽车汽车荷载等级按公路级考虑，车道加载按各联车道实际布置考虑，同时考虑横向折减系数，并乘以1.15的偏载系数及冲击系数。横向分配系数：H130.781.152.691b.冲击系数：f1=0.5947，f2=1.033，根据规范=0.05.附加荷载：温度荷载a

8、.体系升温25、体系降温-25。根据通规4.3.10条文说明，计算桥梁结构因均匀温度作用引起外加变形或约束变形时，应从结构受到约束（体系转换）时的结构温度作为起点，计算结构最高和最低有效温度的作用效应。Tt：荆州地区历年最高日平均温度或最低日平均温度，分别为35和-10。体系转换时的温度：低温10，高温20。结构有效温度标准值Te计算如下（单位）：升温时： Te=24.14+(Tt-20)/1.4=24.14+(35-20)/1.4=34.85降温时： Te=（Tt+1.85）/1.58=（-10+1.85）/1.58=-5.16最高有效温度为：升温时有效温度标准值-体系转换时低温=34.85

9、-10=24.85，取整25最高有效温度为：降温时有效温度标准值-体系转换时高温=-5.16-20=-25.16，取整-25b.顶板梯度温度：根据通规4.3.10条第三款，并结合本桥实际的铺装情况进行考虑，计算时，考虑找平层引起的温度折减效应，升温T1=7.2，T2=5.5，反温差为正温差乘以-0.5。正温差 反温差图3-2 温度梯度分布示意图3施工方法及计算模拟按照挂篮逐节段对称悬浇施工进行计算模拟。4荷载组合注：恒载包含一恒、二恒、沉降、预应力张拉及损失、混凝土收缩及徐变等。组合1=恒载组合2=恒载+活载（汽车荷载）组合3=恒载+活载+体系升温+梯度温度升温组合4=恒载+活载+体系降温+梯

10、度温度降温5结构检算箱梁纵向按A类预应力构件进行设计，结构检算考虑的配筋情况：预应力按实际情况输入，腹板箍筋采用HRB400级, 20，间距10cm，4肢。箱梁纵向钢筋采用HRB400级，顶板上缘纵向布置8416钢筋，底板下缘纵向布置4016钢筋。检算程序符号规定如下：轴力：使单元受压为正，受拉为负。单位KN。剪力：使单元按顺时针方向转动为正，反之为负。单位KN。弯矩：使单元上缘受压下缘受拉为正，反之为负。单位KNm。应力：使单元受压为正，受拉为负。单位MPa。6持久状况承载能力极限状态检算按公预规第5.1.5 条规定的承载能力极限状态进行内力组合。要求：0SpSpR其中：0结构重要性系数，本

11、桥取01.1 p预应力分项系数 S作用效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）的组合设计值Sp预应力(扣除全部预应力损失)引起的次效应R构件承载力设计值，按通规第4.1.6条规定的承载能力极限状态进行内力组合。.正截面抗弯强度检算按公预规第5.2.2 条规定的正截面抗弯承载力进行强度验算。在承载能力极限状态下，预应力不作为荷载，而作为结构抗力的一部分；但预应力二次力作为外荷载参与荷载组合。检算时不计入箱梁上、下缘普通钢筋的影响。以下给出各截面抗弯承载能力极限状态验算包络图（以安全系数的形式给出）。图3-3 正截面抗弯承载能力极限状态验算包络图由程序检算结果知，正截面强度安全系数最小值为：1.06。正

12、截面抗弯强度均符合第5.2.2条之规定。.斜截面抗剪强度检算按公预规5.2.9条规定的抗剪截面进行截面验算，第5.2.7条规定的斜截面抗剪进行强度验算。箱梁箍筋配置如下：腹板箍筋HRB400,直径20，间距10cm，4肢。经验算，各截面验算均满足要求。以下给出斜截面抗剪承载能力极限状态验算包络图：图3-4 斜截面抗剪承载能力极限状态验算包络图由包络图可以看到，所有单元斜截面抗剪承载能力均满足要求，最小安全系数为1.23（中墩支点）。7持久状况正常使用极限状态抗裂性检算.正截面抗裂性检算规范公预规第6.3.1条规定：现浇A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，构件正截面混凝土的拉应

13、力应满足；在荷载长期效应组合下，。主梁正截面混凝土的应力计算结果见下图：图3-5 正截面抗裂验算应力包络图（Mpa）由以上应力包络图可以看到，截面上下缘正截面抗裂验算均能满足公预规第6.3.1条的规定。.斜截面抗裂性检算规范公预规第6.3.1条规定：现浇A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，构件斜截面混凝土的主拉应力应满足。按正常使用极限状态的要求，采用作用（或荷载）短期效应组合，主梁斜截面混凝土的主拉应力计算结果见下图：图3-6 斜截面抗裂验算应力包络图（Mpa）由主拉应力包络图可以看到，最大值为0.7Mpa（支点处），满足规范要求。8持久状况构件应力检算按持久状况设计的预应

14、力混凝土受弯构件，应采用荷载标准值计算其使用阶段正截面混凝土的法向应力、受拉区预应力钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力。.混凝土最大压应力检算规范公预规第7.1.5条规定于未开裂构件，即受压区混凝土的最大压应力不大于16.2MPa。图3-7 持久状况混凝土最大压应力验算包络图（Mpa）由包络图中可以看出，主梁上缘最大压应力15.1MPa；下缘最大压应力13.2MPa。满足规范要求。.混凝土主应力检算规范公预规第7.1.6条规定：预应力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混凝土主压应力应满足，即混凝土的主压应力不大于19.44MPa。图3-8 持久状况混凝土最大主压应力包络图（Mpa）由包

15、络图中可以看出，混凝土最大主压应力15.1MPa，满足规范要求。.预应力钢筋最大拉应力检算按公预规第7.1.5条关于未开裂混凝土构件的规定进行验算。使用阶段预应力混凝土预应力筋的拉应力应符合下列规定：pe+p0.65fpk1209MPa。图3-9 持久状况预应力束最大拉应力包络图（Mpa）由程序计算得，预应力钢筋最大拉应力为：1159MPa，小于规范允许值，满足要求。9持久状况挠度检算按公预规第6.5.2条和第6.5.3条关于预应力混凝土构件的规定进行验算，汽车荷载不计冲击系数。表3-1 主梁扰度计算表跨度（m）边跨（30）中跨（50）汽车活载 (mm)max16.518.2min-16.6-

16、48.1以中跨计算为例，汽车单项主梁跨中最大挠度为48.1mm，则活载短期效应作用下，主梁跨中最大挠度为0.748.1=33.7mm，并考虑荷载长期效应增长系数1.425后，其长期挠度值为33.71.425/0.95=50.6mm4631，满足规范要求。.=39464631，满足规范要求注：纵向受拉钢筋按41C16，箍筋按420，间距100mm考虑。(2)持久状况正常使用极限状态抗裂性检算正截面抗裂性检算规范公预规第6.3.1条规定：现浇A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，构件正截面混凝土的拉应力应满足；在荷载长期效应组合下，。主梁正截面混凝土的应力计算结果见下图：图4-5

17、长期效应组合上下缘最小正应力包络图(MPa)图4-6 短期效应组合上下缘最小正应力包络图(MPa)由以上应力包络图可以看到，截面上下缘正截面抗裂验算均能满足公预规第6.3.1条的规定。斜截面抗裂性检算设计按照A类预应力混凝土构件进行，按公预规第6.3.1条，对于现场浇筑构件，作用短期效应组合下要求tp 0.5ftk1.325Mpa。图4-7 短期效应组合作用下斜截面主拉应力图(MPa)主拉应力0.3MPa，满足规范要求。（3）持久状况构件应力检算混凝土最大压应力检算按公预规第7.1.5条关于未开裂混凝土构件的规定进行验算。使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面砼的压应力应符合下列规定：kc+pt0

18、.5fck16.2MPa。图4-8 标准值组合正截面混凝土上下缘最大压应力包络包络图(MPa计算结果表明，最大压应力2.1Mpa，最大压应力符合规范设计要求。混凝土主应力检算按公预规第7.1.6条规定进行验算。预应力混凝土主压力要求19.44MPa。图4-9 标准值组合混凝土主应力图(MPa)计算结果表明，最大主压应力2.1Mpa，符合规范设计要求。3支反力支撑元反力情况。表4-2支撑元反力表（单位：KN）墩号NmaxNmin支撑元140003290支撑元239803290根据支撑元的反力情况，选择TGTP-V-5500型支座，竖向承载力5500kN。支撑元计算考虑了隔墙本身自重的影响，即纵向

19、整体计算恒载反力未扣除隔墙自重，进行恒载分配计算。因此，支座选择尚有富裕量，满足要求。（二） 中墩隔墙中墩隔墙的实体厚度是3.0m，边墩隔墙的计算宽度取5.74m，梁高8.0m计算。总体计算边墩隔墙支反力结果如下表：表4-3边墩支反力表（单位：KN）墩号恒载活载附加力恒+活+附中墩5721149608062251本桥为单箱单室截面，荷载通过腹板传至横梁，支反力加载形式为把各支反力分担至腹板位置。恒载及附加力按面积比例关系分担，活载按偏载情况分担。隔墙计算偏安全考虑，隔墙自重在总体恒载反力中不扣除。1计算模型采用平面杆系程序进行计算。模型共分28个单元，29个节点，2个主要支承元，模型详见下图：

20、图4-10 计算模型2计算结果（1）持久状况承载能力极限状态检算按公预规第5.1.5 条规定的承载能力极限状态进行内力组合。要求：0SpSpR其中：0结构重要性系数，本桥取01.1 p预应力分项系数 S作用效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）的组合设计值Sp预应力(扣除全部预应力损失)引起的次效应R构件承载力设计值，按通规第4.1.6条规定的承载能力极限状态进行内力组合。1）正截面抗弯强度检算按公预规第5.2.2 条规定的正截面抗弯承载力进行强度验算。在承载能力极限状态下，预应力不作为荷载，而作为结构抗力的一部分；但预应力二次力作为外荷载参与荷载组合。最大抗力及所对应的内力图：注：红色代表抗力，

21、蓝色代表抗力对应内力 图4-11 最大抗力及最大抗力对应内力（kNm）图4-12 最小抗力及最小抗力对应内力（kNm）由图可知最大抗力值大于对应内力值，满足规范要求。由图可知最小抗力值大于对应内力值，满足规范要求。2）斜截面抗剪强度检算按公预规5.2.9条规定进行截面验算，结合5.2.10和5.2.7条规定的斜截面抗剪要求进行强度验算。图4-13 剪力值图（kN）. 抗剪截面尺寸验算: = 4013840061，满足规范要求。.=1273040061，满足规范要求注：纵向受拉钢筋按41C16，箍筋按420，间距100mm考虑。(2)持久状况正常使用极限状态抗裂性检算正截面抗裂性检算规范公预规第

22、6.3.1条规定：现浇A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，构件正截面混凝土的拉应力应满足；在荷载长期效应组合下，。主梁正截面混凝土的应力计算结果见下图：图4-14 长期效应组合上下缘最小正应力包络图(MPa)图4-15 短期效应组合上下缘最小正应力包络图(MPa)由以上应力包络图可以看到，截面上下缘正截面抗裂验算均能满足公预规第6.3.1条的规定。斜截面抗裂性检算设计按照A类预应力混凝土构件进行，按公预规第6.3.1条，对于现场浇筑构件，作用短期效应组合下要求tp 0.5ftk1.325Mpa。图4-16 短期效应组合作用下斜截面主拉应力图(MPa)主拉应力1.3MPa，满足

23、规范要求。（3）持久状况构件应力检算混凝土最大压应力检算按公预规第7.1.5条关于未开裂混凝土构件的规定进行验算。使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面砼的压应力应符合下列规定：16.2MPa。图4-17 标准值组合正截面混凝土上下缘最大压应力包络包络图(MPa计算结果表明，最大压应力1.6Mpa，最大压应力符合规范设计要求。混凝土主应力检算按公预规第7.1.6条规定进行验算。预应力混凝土主压力要求19.44MPa。图4-18 标准值组合混凝土主应力图(MPa)计算结果表明，最大主压应力2.7Mpa，符合规范设计要求。3支反力支撑元反力情况。表4-4支撑元反力表（单位：KN）墩号NmaxNmin支

24、撑元13200030400支撑元23200030400根据支撑元的反力情况，选择TGTP-V-40000型支座，竖向承载力40000kN。支撑元计算考虑了隔墙本身自重的影响，即纵向整体计算恒载反力未扣除隔墙自重，进行恒载分配计算。因此，支座选择尚有富裕量，满足要求。五、下部计算1下部结构引江济汉大桥主桥桥墩采用墙式墩、承台桩基础，桥墩截面尺寸为矩形，横桥向为3.5m，纵桥向为5.74m，倒圆角为0.3m。主墩承台尺寸横桥向为10.0m，纵桥向为6.25m，高为4.0m。过渡桥墩采用双柱式墩、桩基础，双柱之间设L型盖梁。盖梁宽2.4m，高4.068m，墩柱采用两2根1.5m圆形截面，桩基之间设置

25、系梁。主桥基础采用6根1.5m钻孔灌注桩，过渡墩基础采用2根1.8m钻孔灌注桩。2工程地质表5-1 岩土物理力学性质指标推荐值地层时代层号岩土名称地基承载力基本容许值fa0（kPa）摩阻力标准值qik（kPa）土石等级土石类别第四系全新统填土，表土松土-0粉质粘土24055普通土-1淤泥、淤泥质土7020松土-2粘土、粉质粘土24055普通土-2a粉土16040普通土-3粘土、粉质粘土32055硬土-3a细砂18045普通土-4粘土、粉质粘土24055普通土-5细砂18045普通土-6粉质粘土18045普通土-7淤泥质粉质粘土7020松土第四系晚更新统-1粘土、粉质粘土33065硬土-2细砂21055普通土-3园砾600160硬土-4卵石800200硬土3. 主桥中墩计算1）计算内容计算内容主要包括墩身截面强度、裂缝计算，承台截面强度、冲切计算，桩基承载力计算、桩基