变截面连续梁完整计算书文档格式.docx

1、3.5.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）。3.6.公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）。四、主要材料及计算参数 4.1 混凝土、C50混凝土（用于主梁及桥墩盖梁）弹性模量：3.45104 Mpa，剪变模量：1.38104 Mpa轴心抗压强度设计值：fcd=22.4 Mpa，轴心抗拉强度设计值：ftd=1.83 Mpa泊松比：0.2，线膨胀系数: 1.010-5/C容重：=26.0 KN/m3 、C40混凝土（用于桥墩）3.251.30fcd=18.4 Mpa，轴心抗拉强度设计值：ftd=1.65 Mpa=25.0 KN/m3 、C30混凝土（用于承台及桩基

2、础）3.0104 Mpa，剪切模量：1.20fcd=13.8 Mpa，轴心抗拉强度设计值：ftd=1.39 Mpa泊桑比：、C25片石混凝土（用于桥台）2.801.12轴心抗压强度设计值fcd=9.78 Mpa，弯曲抗拉强度设计值ftmd=0.92 Mpa，直接抗剪强度设计值fvd=1.85 Mpa=24.0 KN/m3 、桥面沥青混凝土铺装 =24.0 KN/m34.2 普通钢筋、HPB235钢筋：抗拉设计强度fsd195 MPa，标准强度fsk235 Mpa，弹性模量Es2.1105 Mpa。、HRB335钢筋：抗拉设计强度fsd280 MPa，标准强度fsk335 Mpa，弹性模量Es2

3、.04.3 预应力钢材、预应力钢绞线、波纹管采用符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T 5224-2003）中规定的预应力钢绞线。a.标准抗拉强度： 1860 MPab.弹性模量： 1.95105 Mpac.钢绞线的公称直径：s15.2mmd.钢绞线公称面积：139mm2e.预应力波纹管摩阻系数：0.15f.预应力波纹管管道局部偏差系数：0.0015、预应力钢绞线锚具a.锚具内缩量：6mm。b.锚口摩阻损失：2.5。五、结构计算分析5.1 结构分析5.1.1 计算软件上部结构纵向计算采用MIDAS（2010版）程序进行，横向计算采用桥梁博士（V3.00）（正式版）程序进行，横梁计算采用上部结构计算

4、所得出反力，用桥梁博士（V3.00）（正式版）程序进行计算；下部结构采用手工计算。5.1.2结构整体模型概况计算模型共有节点82个，单元81个。主桥各部位边界条件，根据结构实际情况进行模拟,支座采用约束释放的点支撑；主桥结构纵向静力计算分析以平面杆系理论为基础，采用MIDAS（2010版）进行结构分析。结构离散图见图2整体静力计算结构离散图。图2整体静力计算结构离散图5.2上部结构整体计算现浇预应力混凝土主梁按全预应力混凝土构件设计，因主梁采用支架现浇施工，主梁仅验算成桥后的运营阶段。横向计算取运营阶段纵向桥长1m梁段，按照支撑设在腹板底端的横向框架为结构模型，采用平面杆系理论进行计算。5.3

5、下部结构计算下部结构根据上部结构支反力计算结果进行计算。六、成桥阶段荷载分项及计算参数6.1 永久作用效应6.1.1 一期荷载结构自重：预应力混凝土及钢筋混凝土主梁26kN/m3；钢筋混凝土25kN/m3；沥青混凝土24 kN/ m3；钢材78.5kN/ m3；主梁各个构件均按实际重量加载。6.1.2 二期恒载（详见下表）:取纵向桥长1m的荷载，计算如下4.5m人行道+人行道栏杆+9cm桥面铺装+给水管位置项目体积（m3）重量（kN）4.5m人行道人行道系1.2130.25人行道栏杆3.87.5m宽车行道桥面铺装9cm沥青混凝土0.67516.2给水管8.63二期荷载合计（kN/m）58.96

6、.1.3 混凝土收缩及徐变作用按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）取值；计算中分别考虑成桥阶段、使用10年时的收缩徐变对结构的影响并指导设计。6.2 可变荷载效应6.2.1 汽车荷载效应 车道荷载车道荷载：公路I级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kN/m；60m主跨集中荷载标准值按规范取为Pk360KN,其它跨径按规范规定直线内差取得。计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数。冲击系数：车道荷载冲击系数根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第4.3.2条取值计算。6.2.2人群荷载整体计算人群荷载标准值：3.54.3=15.

7、05kN/m（人行道宽度4.5m）。6.2.3整体温度作用按结构整体升温25、降温25计算。6.2.4梯度温度作用本桥铺装为9cm沥青混凝土，按公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）表4.3.10-3内插计算得：正温差梯度,桥面板表面最高温度T=15.2,离箱顶10cm取T=5.74，离箱顶40cm取T=0；负温差梯度,竖向日照反温差为正温差乘以-0.5，即箱顶取T=7.6,离箱顶10cm取T=2.87，离箱顶40cm取T=0。见下图3竖向梯度温度取值图3竖向梯度温度取值6.2.5 汽车制动力采用165kN或者10%车道荷载，并取两者中的较大值，但不包括冲击力；以两条车道为准，制动力为

8、一个车道的2倍。七、主梁主要计算分析结果7.1 运营阶段主梁承载能力极限状态分析结果 1、主梁内力及相应抗力弯矩包络图持久状况承载能力极限状态验算取荷载组合，主梁的内力及相应抗力见下图4：图4 主梁内力及相应抗力弯矩包络图 （单位: KN-m）由以上图表可知，主梁弯矩抗力均大于相应包络图内力，抗弯承载力满足要求。 2、主梁剪力及相应抗力包络图持久状况承载能力极限状态验算取荷载组合，主梁的剪力及相应抗力见图5：图5 主梁剪力及相应抗力包络图 （单位: KN）由以上图表可知，主梁剪力抗力均大于相应包络剪力，抗剪承载力满足要求。7.1.3 运营阶段主梁正常使用极限状态分析结果 1、抗裂验算 根据规范

9、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第6.3条抗裂验算的规定，正截面抗裂需满足在荷载短期效应组合下，混凝土抗裂验算边缘法向拉应力不大于0.8倍预应力在抗裂验算边缘产生的压应力；斜截面抗裂验算需满足混凝土主拉应力不大于0.4倍混凝土抗拉强度标准值。在短期效应组合作用下，主梁的上、下缘最小正应力为1.202MPa，为压应力，可知正截面抗裂验算满足要求。主梁的最大主拉应力为0.77MPa，规范规定的限值为：0.42.651.06 MPa，可知斜截面抗裂验算满足要求。2、应力验算根据规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第7.1条应力验算的

10、规定，正截面混凝土最大压应力不大于0.5倍混凝土抗压强度标准值，预应力钢铰线的最大拉应力不大于0.65倍的钢铰线抗拉强度标准值。斜截面混凝土的主压应力不大于0.6倍的混凝土抗压强度标准值。验算荷载为均为荷载标准值组合，详细结果见下表在标准值效应组合作用下，主梁的上、下缘最大正应力为14.4MPa，规范规定的限值为：0.532.416.2MPa，可知正截面压应力验算满足要求。主梁的最大主压应力为14.4MPa，规范规定的限值为：0.632.419.4 MPa，可知斜截面主压应力验算满足要求。3、钢束应力验算根据规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第7.1条应力验

11、算的规定，预应力钢铰线的沿程最大拉应力不大于0.65倍的钢铰线抗拉强度标准值，即钢铰线沿程最大拉应力不大于0.6518601209 MPa。钢铰线沿程最大拉应力均小于1209MPa，拉应力验算满足要求。4、主梁挠度验算按规范规定，主梁挠度应为荷载短期效应组合作用下的长期挠度，挠度长期增长系数按直线内差取为1.425，荷载短期效应组合作用下主梁三跨最大挠度分别为（此挠度已消除结构自重产生的挠度）:9.3mm、18.4mm、9.32mm，乘以挠度长期增长系数后结构分别为：13.3mm、26.2mm、13.3mm，与跨径比值分别为：1/3018、1/2288、1/3012，满足规范规定的1/300及

12、1/600的要求。7.1.4 运营阶段主梁横向框架计算分析结果1、结构离散图取1m长的梁段进行分析，横向框架静力计算以平面杆系理论为基础，采用桥梁博士进行结构分析。结构离散见图12：图12 横向静力计算结构离散图2、计算参数（1）预应力混凝土重力密度：26kN/m3，沥青混凝土重力密度：24kN/m3（2）二期恒载：铺装层：0.09x1x242.2kN/m人行道护栏：9.3KN/m人行道系：5.0kN/m （3）底板纵向预应力钢束径向分力计算过程如下： 钢束沿程最大应力1170MPa，底板半径取197m，底板共设4束12S15.2钢铰线，则单根钢束位置的集中钢束径向分力为：TF/R117012

13、139/197/10009.9KN（4）孔道偏差系数：k0.0015（5）孔道摩擦系数：0.15（6）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值（一端）：l6mm（7）混凝土加载龄期：5天（8）竖向日照温差：桥面铺装为9cm的沥青混凝土面层，竖向日照正温差按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）表4.3.10-3插值计算，取T1=15.2,T2=5.74；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。 （9）桥梁结构局部加载采用车辆荷载，车辆荷载冲击系数0.3。3、计算结果（1）强度验算 图13图16中蓝线表示抗力，红线表示荷载包络值，强度验算采用承载能力组合。 图13 顶板最大内力及抗力包络图图14

14、顶板最小内力及抗力包络图 图15 底板最大内力及抗力包络图图16 底板最小内力及抗力包络图由以上包络图可见，强度验算满足规范要求。（2）裂缝宽度验算图17中蓝线表示截面下缘裂缝宽度，红线表示截面上缘裂缝宽度，单位为mm图17 裂缝宽度验算图由上图可见，整个框架裂缝最大值为0.138mm，规范极限值为0.2mm，满足规范要求。7.1.5 运营阶段横梁计算分析结果1、中横梁验算（1）承载能力极限状态验算 中横梁抗弯承载力验算，图18及图19中蓝线表示抗力包络图，红线表示弯矩包络图。图18 中横梁最大弯矩及抗力包络图图19 中横梁最小弯矩及抗力包络图由上图可见，中横梁的抗弯承载能力满足要求。中横梁抗

15、剪承载力验算，箱梁悬臂位置已做横向计算，此处不做抗剪承载力计算，则中横梁抗剪验算结果如下表：验算截面距梁起点距离（m）剪力V箍筋总抗力设计剪力VR/Vd满足尺寸2.5最大剪力-1382.7-9931.4 是最小剪力-1235.61.1 3-24401.4-5789.94.2 -9289.5-7002.61.3 3.5-8766.52.8 -10585.82.3 424401.43091.77.9 9289.5395.923.5 4.52739.48.9 102.490.7 52385.810.2 -33920.6-192.1176.5 5.51801.813.5 -670.936.4 6121

16、7.720.0 -1196.220.4 6.5634.138.5 -1725.214.1 782.2113.0 -2556.89.5 7.5-439.355.5 -3140.87.8 8-729.833.4 -3724.76.6 8.512852.41.9 78193.1 98081.548079.52367.43.9 45.2205.5 由以上表格可知，中横梁抗剪承载力满足要求。（2）裂缝验算 图20中红线表示截面上缘裂缝宽度值，单位为mm。图20 中横梁裂缝宽度包络图计算结果显示截面下缘的裂缝宽度均小于0.01mm，由上图可知，中横梁上缘的最大裂缝宽度为0.16mm，小于规范极限值0.2m

17、m，满足要求。2、端横梁验算 （1）承载能力极限状态验算 端横梁抗弯承载力验算，图21及图22中蓝线表示抗力包络图，红线表示弯矩包络图。图21 端横梁最大弯矩及抗力包络图图22 端横梁最小弯矩及抗力包络图由上图可见，端横梁的抗弯承载能力满足要求。端横梁抗剪承载力验算，箱梁悬臂位置已做横向计算，此处不做抗剪承载力计算，则端横梁抗剪验算结果如下表：抗剪是否满足尺寸是-1548.4-192.78.037-268.95.758-5649.7-1331.44.243-1644.63.435-1838.33.073-2262.62.4975649.7965.75.85-215.526.219878.36.

18、433-288.319.595790.17.15-361.715.62581.99.709-531.110.638373.815.113-724.97.794180.231.353-934.86.044-13.4420.177-1285.84.394-205.127.545-14943.782-275.120.539-1702.73.3183411.31.6561838.43322.11.70117643.2031542.61423.41.084191.88.042由以上表格可知，端横梁抗剪承载力满足要求。 图23中红线表示端横梁截面上缘裂缝宽度值，单位为mm。图23 中横梁裂缝宽度包络图计算

19、结果显示截面下缘的裂缝宽度均小于0.01mm，由上图可知，中横梁上缘的最大裂缝宽度为0.15mm，小于规范极限值0.2mm，满足要求。八、下部结构验算结果8.1 桥墩盖梁验算1、承载能力极限状态验算 本桥盖梁采用预应力混凝土结构，配置Y1和Y2两种钢铰线，施工顺序为：第一施工阶段：搭好支架、定位模板，绑扎钢筋、定位预应力波纹管、浇注混凝土；第二施工阶段：待盖梁混凝土强度达到90，且养护时间不小于5天，张拉Y2钢铰线；第三施工阶段：浇注箱梁第四施工阶段：张拉盖梁Y1钢铰线第五施工阶段：施工主梁上铺装、人行道、护栏等二期恒载。根据预应力盖梁的施工顺序，需验算第二五施工阶段和成桥运营阶段。a、施工阶段验算第二施工阶段盖梁正截面的正应力如图24，红色表示截面上缘应力，蓝色表示截面下缘应力。图24 盖梁第二施工阶段截面上、下缘应力图第三施工阶段盖梁正截面的正应力如图24，红色表示截面上缘应力，蓝色表示截面下缘应力。图25 盖梁第三施工阶段截面上、下缘应力图第四施工阶段盖梁正截面的正应力如图24，红色表示截面上缘应力，蓝色表示截面下缘应力。图26 盖梁第四施工阶段截面上、下缘应力图第五施工阶段盖梁正截面的正应力如图