预应力混凝土连续刚构桥计算书Word格式.docx

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2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

3）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

4）《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）

5）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

6）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）

1.4结构概述

1.4.1桥梁结构图示（如图1）

图1

1.4.2桥梁主跨和边跨的拟定

主跨根据教学要求径定位128m。

对国内外已建成的连续刚构桥，边跨和主跨的跨径比值在0.5～0.692之间，大部分在0.55～0.58之间。

采用0.664倍的中跨径，即85m，则全联跨径为：

85+128+85=298m。

1.4.3顺桥向梁的尺寸拟定

大跨连续刚构桥主梁一般采用箱形截面，箱梁根部截面的高跨比一般为1/16～1/20，其中大部分为1/18左右，也有少数桥梁达到或低于1/20.跨中截面梁高通常为支点截面梁高的1/2.5～1/3.5，略小于连续梁的跨中梁高。

（1）支点处梁高：

箱梁根部高跨比取1/18.29倍，即7m.

（2）跨中梁高：

跨中截面梁高取支点梁高的1/2,59倍，即2.7m.

（3）梁底曲线：

选用二次抛物线，

以跨中梁底为原点，曲线方程为：

Y=-0.001049805X²

以支点梁底为原点，曲线方程为;

Y=-0.000595156X²

1.4.4桥墩尺寸拟定

考虑连续刚构桥的桥墩与悬臂箱梁固结，需承受悬臂箱梁传来的轴向力及不平衡力矩，采用竖直双肢薄壁墩，墩宽B=8.1m,墩高H=1.8m。

1.4.5箱梁尺寸拟定

当跨径超过60m时，横截面多为箱形。

而B=12.3m，采取单箱单室截面。

如图2所示。

图2截面构造图

（1）顶板、底板厚度;

1）箱梁根部底板厚度：

一般约为墩顶梁高的1/10～1/12，取85cm。

2）箱梁跨中底板厚度：

取26cm。

3）箱梁顶板厚度：

箱梁断面顶板厚在全梁范围内一致取25cm。

（2）箱梁腹板：

1）腹板内无预应力束管道布置时可采用200mm；

2）腹板内有预应力束管道布置时可采用250～300mm；

3）腹板内有预应力束筋锚头时采用350mm。

故本设计中采用腹板厚度为35cm。

在大跨径桥中，为减少梁的自重弯矩，将腹板尽量减小为好，在支点处腹板厚度为满足剪应力与主拉应力要求时，可参照下式选用：

t=0.02B（1+0.02L）。

本设计中，B=12.3m，L=128m，故t=0.876m，而选用25cm腹板时，t=0.25×

3×

2=1.50m﹥0.876m，故可以。

∑δ/B=1.5/12.3=1/8.2,不符合1/13～1/19.。

δ/B=0.25/4.8=1/19.2,满足1/15～1/20.

（3）其余各处具体尺寸：

在墩上、中跨跨中、边跨跨中和桥的端部设横梁。

故在边跨离根部42.5m处，中跨跨中、墩上、端部各设一道6.9m宽的横梁，并把单室扩为双室。

截面构造如图3所示。

1.4.6桥面铺装

由《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第1.7.1条，桥面路缘内设置8cm厚沥青混凝土铺装层。

1.4.7施工方法

（1）主梁采用墩梁固结的挂篮悬臂浇筑施工。

（2）桥墩采用液压爬模施工。

（3）基础采用钢围囹浇筑混凝土。

1.5主要材料及材料性能

（1）箱梁混凝土：

C50

（2）桥墩钢筋混凝土：

C30

（3）基础混凝土：

C20

（4）预应力钢筋：

采用抗拉强度标准值为1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线。

（5）非预应力钢筋：

受力筋采用Ⅱ级HRB400级钢筋，非受力筋采用Ⅰ级HPB300级钢筋。

1）混凝土

表格1混凝土表格

强度等级

弹性模量（MPa）

容重

线膨胀系数

34500

25.00

0.000010

32.40

2.65

22.40

1.83

30000

20.10

2.01

13.80

1.39

2）普通钢筋

表格2普通钢筋表格

普通钢筋

R235

210000

76.98

235

195

HRB335

200000

335

280

HRB400

400

330

KL400

3）预应力材料

表格3预应力材料表格

预应力钢绞线

张拉控制应力（MPa）

孔道磨阻系数

孔道偏差系数

钢绞线松弛系数

一端锚固回缩值（m）

Bot

195000

0.300

0.00660

1.0

0.00600

Top

0.200

0.00100

1.6计算原则、内容及控制标准

1.6.1计算原则

（1）汽车—超20级作用下各截面的最大弯矩

汽车荷载偏载时的增大系数。

活载偏载时的增大系数，习惯上有两种取值方法：

一是将箱梁视未开口截面，按偏心压力法（刚性横梁法）求出边肋的横向分布系数，作为增大系数取值的依据；

另一则是将活载产生的内力直接增大15%。

本设计对汽车荷载偏安全地取前一种方法计算。

（2）挂车-120级作用下各截面的最大弯矩及最大剪力

验算时，平板挂车不考虑冲击力；

由《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第2.3.5条之二可知，平板挂车在1桥梁全长内用一辆布载。

挂车荷载偏载时的增大系数取15%考虑。

（3）挂车荷载不与人群荷载及其他荷载同时出现。

1.6.2计算内容

考虑施工过程，计算恒载、活载、温度、温度梯度、支座沉降等作用下内力和组合内力，出计算书。

1.6.2控制标准

（1）求汽车荷载冲击系数。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第2.3.2条表2.3.2-1的规定，当荷载长度L在5m与45m之间时，冲击系数μ可按下式计算：

μ=（45-L）×

0.3/（45-5）=0.3375-0.0075L

（2）各截面荷载内力组合

由《通用规范》第4.1.2条，在按极限状态设计箱梁各截面时，应按组合Ⅰ（恒载+汽车荷载+人群荷载）及组合Ⅱ（恒载+挂车荷载）分别组合荷载，并选取相应的荷载安全系数，注意到荷载效应占总荷载效应不同比例时需考虑不同的提高系数。

二、模型建立与分析

2.1计算模型

图3计算模型图

1）节点数量：

80；

图4节点划分图示

2）单元数量：

75；

图5单元划分图示

3）边界条件数量：

6

支承分别为每个桥墩两个，边跨支点各一处；

弹性连接每个桥墩与主梁固结处各两个。

图6边界条件

4）施工阶段数量：

16，施工阶段步骤如下：

施工阶段1：

CS1，持续时间12天；

施工阶段9：

CS9，持续时间12天；

施工阶段2：

CS2，持续时间12天；

施工阶段10：

CS10，持续时间12天；

施工阶段3：

CS3，持续时间12天；

施工阶段11：

CS11，持续时间12天；

施工阶段4：

CS4，持续时间12天；

施工阶段12：

CS12，持续时间12天；

施工阶段5：

CS5，持续时间12天；

施工阶段13：

CS13，持续时间30天；

施工阶段6：

CS6，持续时间12天；

施工阶段14：

CS14，持续时间15天；

施工阶段7：

CS7，持续时间12天；

施工阶段15：

CS15，持续时间30天；

施工阶段8：

CS8，持续时间12天；

施工阶段16：

CS16，持续时间10000天；

图7施工阶段控制分析

表格4施工阶段划分说明

施工阶段

施工天数/天

施工内容说明

CS1

12

现浇墩顶主梁19、20、21、22、23、49、50、51、52、53单元

CS2

挂篮悬臂浇筑18，24,48,54单元

CS3

挂篮悬臂浇筑17,25,47,55单元

CS4

挂篮悬臂浇筑16,26,46,56单元

CS5

挂篮悬臂浇筑15,27,45,57单元

CS6

挂篮悬臂浇筑14,28,33,58单元

CS7

挂篮悬臂浇筑13,29,43,59单元

CS8

挂篮悬臂浇筑12,30,42,60单元

CS9

挂篮悬臂浇筑11,31,41,61单元

CS10

挂篮悬臂浇筑10,32,40,62单元

CS11

挂篮悬臂浇筑9,33,39,63单元

CS12

挂篮悬臂浇筑8,34,38,64单元

CS13

30

挂篮悬臂浇筑7,35,37,65单元

CS14

15

左边跨合龙

CS15

30

右边跨合龙

CS16

1000

中跨合龙，现浇防撞栏杆和桥面铺装，考虑收缩徐变影响

2.2主要钢筋布置图及材料用表

（1）预应力钢束特征值

图8.1钢束特征值

图8.2钢束特征值

表格5

15-19

1395

0.250

0.00150

0.3

15-15

（1）预应力钢束布置图

2.3截面特性及有效宽度

1）截面特性

表格6:

桥墩

A（m2）

Asy（m2）

Asz（m2）

z（+）（m）

z（-）（m）

14.580

12.150

0.900

Ixx（m4）

Iyy（m4）

Izz（m4）

y（+）（m）

y（-）（m）

13.542

3.937

79.716

4.050

2．4荷载工况及荷载组合

1）自重

自重系数：

-1.00

2）二期恒载

二期恒载由两侧防撞护栏及桥面铺装组成，计算后取值：

75KN/m。

3）整体升降温

温度降温：

-20.00（[C]）

温度升温：

20.00（[C]）

4）梁截面温度

表7梯度升温（单元11）

序号

宽度（m）

到箱梁顶距离（m）

温度（[C]）

1

12.30

0.00

-12.50

2

0.18

-3.40

表8梯度降温（单元11）

6.70

5）徐变收缩

收缩龄期：

3天;

构件理论厚度：

1m；

理论厚度自动计算：

由程序自动计算各构件的理论厚度。

公式为：

6）支座沉降

按照每个地基及基础的最大沉降量的最不利的荷载组合进行计算。

第1组不均匀沉降-0.005m；

第2组不均匀沉降-0.005m；

7）可变荷载

活载：

汽车荷载，桥梁等级为公路Ⅰ级；

对于汽车荷载纵向整体冲击系数μ，按照《公路桥涵通用设计规范》第4.3.2条，冲击系数μ可按下式计算：

根据规范，计算的结构基频f=0.48Hz，冲击系数μ=0.050。

三、内力图

3.1内力图

（1）恒载内力计算

1）一期恒载内力值如表9.1所示，弯矩和剪力图如图9.1，图9.2所示。

表格9.1一期恒载内力值

单元

荷载

位置

轴向（kN）

剪力-y（kN）

剪力-z（kN）

扭矩（kN*m）

弯矩-y（kN*m）

弯矩-z（kN*m）

一期恒载

I[1]

15.47

-5677.86

J[2]

-5079.4

10757.3

I[2]

-5079.42

J[3]

-3807.7

29642.45

3

I[3]

J[4]

-2535.99

43122.79

4

I[4]

J[5]

-1264.27

51198.34

5

I[5]

J[6]

7.45

53869.08

6

I[6]

J[7]

605.9

53255.73

7

I[7]

J[8]

2027.24

47002.02

8

I[8]

-19.02

2027.15

J[9]

-31.86

3464.02

33967.34

9

I[9]

-53.4

3463.76

J[10]

-75.48

4925.49

14052.86

10

I[10]

-107.7

4924.9

J[11]

-140

6423.9

-12889.6

11

I[11]

-183.9

6422.79

J[12]

-227.8

7971.45

-47067.7

I[12]

-285.1

7969.61

J[13]

-342.2

9580.29

-88748.2

13

I[13]

-414.2

9577.44

J[14]

-486.7

11262.48

-138257

14

I[14]

-575.5

11258.29

J[15]

-665.6

13029.98

-195980

I[15]

-767.4

13024.37

J[16]

-877.6

14894.97

-262361

16

I[16]

-1001

14887.21

J[17]

-1134

16868.94

-337905

17

I[17]

-1276

16858.77

J[18]

-1435

18963.78

-423175

18

I[18]

-1596

18950.91

J[19]

-1785

21191.33

-518794

19

I[19]

-1948

21176.92

J[20]

-2132

23177.21

-607840

20

I[20]

23275.09

J[21]

23739.44

-628997

21

I[21]

114.29

-14235

-624723

J[22]

-12068

-569487

22

I[23]

148.83

22202.09

-546911

22666.43

-567102

23

I[24]

-1703

20121.72

-462103

J[23]

-1887

22122.02

24

I[25]

-1359

17893.88

-371524

J[24]

-1547

20134.3

-462105

25

I[26]

-1048

15799.78

-291299

J[25]

-1207

17904.79

-371525

26

I[27]

-781.3

13826.35

-220806

J[26]

-914.4

15808.07

-291300

27

I[28]

-556.8

11961.75

-159481

J[27]

-666.9

13832.35

28

I[29]

-374.6

10193.87

-106822

J[28]

-464.7

11965.55

-159482

29

I[30]

-219.5

8511.65

-62380.8

J[29]

-292

10196.69

-106823

I[31]

-98.21

6902.42

-25774.1

J[30]

-155.4

8513.1

-62382.2

31

I[32]

-4.59

5354.33

3325.43

J[31]

-48.5

6902.99

-25775.4

32

I[33]

64.42

3855.26

25184.66

J[32]

32.1

5354.26

3324.14

33

I[34]

111.57

2393.05

40011.43

J[33]

89.48

3854.78

25183.42

34

I[35]

139.56

-4.07

955.46

87.27

47953.72

-1494.97

J[34]

126.72

2392.34

40009.77

-1475.61

35

I[36]