预应力混凝土箱梁上部结构计算

1、17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书营城子至抚民段高速公路17+22+22+17米（桥宽17.0米）预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书设计：复核：审核：吉林省公路勘测设计院二室2007年02月第一部分 数据参数一、规范及参考资料1、中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（JTG B012003）；2、中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）；3、中华人民共和国行业标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）；二、主要计算指标桥宽：17.0米(0.5+16.0+0.5)跨径：17+22+22+17米荷载等级：公路级三、有

2、关计算数据的选取1、有关计算参数的选取1）混凝土材料之力学特性C50混凝土（加载龄期14天）:立方强度50MPa抗压弹性模量 EC =3.45e4Mpa抗剪弹性模量 GC =1.38e4Mpa轴心抗压标准强度fck =32.4Mpa轴心抗拉标准强度ftk =2.65Mpa轴心抗压设计强度fcd =22.4Mpa轴心抗拉设计强度ftd =1.83Mpa使用阶段混凝土最大压应力0.5 fck =16.2Mpa使用阶段混凝土最大主压应力0.6 fck =19.44Mpa荷载短期效应组合下混凝土最大拉应力限值0.7 ftk =1.855Mpa荷载短期效应组合下混凝土最大主拉应力限值0.5 ftk =1

3、.325Mpa施工阶段混凝土最大压应力0.7 f,ck =0.70.832.4=18.14Mpa施工阶段混凝土最大拉应力0.7f,tk =0.70.82.65=1.48Mpa容 重 r=26KN/m3线膨胀系数=0.00001沥青混凝土:容 重 r=23KN/m3 2）预应力钢绞线之力学特性ASTM:270K级低松驰钢绞线S15.20标准强度fpk =1860Mpa弹性模量Ep =1.95e5MpaT1T8（1号钢束）、 B11B14、Z11Z14（4号钢束）、B21B24、Z21Z24（3号钢束）、B31B34、Z31Z34（2号钢束）张拉控制应力为1350Mpa。使用阶段预应力钢筋拉应力限

4、值0.65fpk =1209Mpa预应力束为7S15.20和9S15.20，塑料波纹管孔道，孔道直径均为70mm。局部偏差系数： K=0.0015孔道摩阻系数： =0.17一端张拉回缩值：0.006m 3）普通钢筋：未考虑普通钢筋影响。 2、箱梁尺寸（箱梁详细构造见一般构造图，附后）：3、计算模型根据主梁实际横断面及桥梁布置，将桥梁按照空间实用理论简化为平面杆系。桥面系共划分为78个单元，节点79个；支承节点为2、18、40、62、78号节点，一般构造、单元划分、钢束布置参见附图。4、施工安排采用满堂支架现浇施工，计算共安排3个施工阶段第1阶段：浇筑1-78单元，张拉1-4号钢束，工期16天（

5、张拉顺序3，4，2，1） 隔板作为集中力作用于支点处节点：2、78号节点处隔板重:q=2.165531.4126=238.2KN18、40、62号节点处隔板重:q=2.165531.826=304.0KN第2阶段：桥面铺装及护栏和护栏底座的浇筑 工期60天桥面铺装q1=16.00.0823=29.44KN/m双侧护栏底座q2=82=16KN/mq=q1+q2=45.44KN/m 第3阶段：空阶段（计收缩徐变引起的内力）工期3574天5、使用阶段荷载活载：公路级 温度变化荷载：考虑了3种温度情况1）非线性温度，采用如下图所示的竖向温度梯度曲线2）整体升温温差303）整体降温温差50强迫位移:按支

6、座变位0.5cm计算（桥博软件自动考虑不利组合）6、箱梁有效宽度计算见附页：7、冲击系数计算：以全桥最不利冲击系数作为结构冲击系数；计算跨径，取边跨计算跨径16.3米做计算Ic结构跨中截面的截面惯性矩，由桥博得2.42m4Mc结构跨中处得单位长度质量mc=（9.1526+45.44）1000/9.81=28882.77Kg片第二部分 横向分布系数计算横向分布系数的计算采用“桥梁博士3.1系统”计算，支点处横向分布系数采用刚性横梁法计算，跨中横向分布系数采用修正刚性横梁法计算，考虑箱梁抗扭刚度的影响。计算中将箱梁划分为4片梁，2片边梁和2片中梁。将计算得到的边梁横向分布系数乘4作为全截面的横向分

7、布系数，进行纵向计算。计算过程如下（箱梁划分简图和计算结果见附图）：一、 设计资料1、 截面采用跨中标准横断面，按全桥等刚度计算。2、 桥孔布置:17+22+22+17米3、 采用C50混凝土计算: EC =3.45x104Mpa, GC =1.38x104Mpa,( GC =0.40 EC)。4、 计算公式(修正偏压法)：二、 计算截面刚度1、 计算截面抗弯惯性矩: 主梁跨中横断面中性轴高度: 0.809m 将箱梁划分成、t两种梁进行计算。划分结果：梁换算面积: 2.46 m*2换算惯矩: 0.63 m*4中性轴高度: 0.809 mT梁换算面积: 2.12 m*2换算惯矩: 0.581 m

8、*4中性轴高度: 0.809 m2、 计算截面抗扭惯性矩（1）、截面简化:简化后箱梁高度按边肋中线处截面高度计算,悬臂比拟为等厚板。（2）、抗扭惯性矩计算：矩形部分： 其中：t、t1、t2各板厚度。 s、s1、s2各板沿中线长度。 h板中线竖向间距。悬臂部分： 其中：bi、ti单个矩形截面的宽和厚度。 ci矩形截面抗扭刚度系数。 0.3087截面总抗扭惯性矩：三、 计算截面抗弯及抗扭刚度换算系数1、抗弯刚度换算系数K的计算：中跨：边跨22：171.29：1 由公路桥涵设计手册梁桥下册表4-3-13可得：项目边跨中跨k1.3631.943752、抗扭刚度换算系数取1四、 按修正偏压法计算荷载横向

9、分布系数1、 计算公式： 其中： n肋的数量 抗扭修正系数p外荷载之合力 ep对桥轴线的偏心距ai主梁i至桥轴线的距离2、 计算 其中：It全截面抗扭惯性矩 It6.798 Ii主梁抗弯惯性矩，梁肋纵向内力计算中将主梁分为梁和t梁，Ii为各梁的抗弯惯性矩。 边跨：中跨：3、计算荷载横向分布系数（1）.支点处横向分布系数计算-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 支点2列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 0.63 0.581

10、0.581 0.63 m*4抗扭修正系数: Beta = 1.000000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 不计车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.7150.3770.102-0.1953.8000.4090.2850.1950.1117.5000.1110.1950.2850.40911.300-0.1950.1020.3770.715-横向

11、分布系数计算结果:梁号汽车挂车人群满人特载车列11.3330.0000.0000.0000.0000.00020.7250.0000.0000.0000.0000.00030.7250.0000.0000.0000.0000.00041.3310.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 支点3列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 0.63 0.581 0.581 0.

12、63 m*4抗扭修正系数: Beta = 1.000000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 3, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.7150.3770.102-0.1953.8000.4090.2850.1950.1117.5000.1110.1950.2850.40911.300-0.1950.1020.3770.715-横向分布系数计算

13、结果:梁号汽车挂车人群满人特载车列11.2660.0000.0000.0000.0000.00020.7600.0000.0000.0000.0000.00030.7590.0000.0000.0000.0000.00041.2640.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 支点4列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 0.63 0.581 0.581 0.63 m*4

14、抗扭修正系数: Beta = 1.000000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 4, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.7150.3770.102-0.1953.8000.4090.2850.1950.1117.5000.1110.1950.2850.40911.300-0.1950.1020.3770.715-横向分布系数计算结果:梁号汽

15、车挂车人群满人特载车列11.1140.0000.0000.0000.0000.00020.7690.0000.0000.0000.0000.00030.7680.0000.0000.0000.0000.00041.1120.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成（2）.边跨跨中处横向分布系数计算-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 边跨跨中2列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 0.859 0.792

16、0.792 0.859 m*4抗扭修正系数: Beta = 0.479000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 不计车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.4780.3060.1740.0423.8000.3320.2610.2180.1897.5000.1890.2180.2610.33211.3000.0420.1740.3060.478-横向分

17、布系数计算结果:梁号汽车挂车人群满人特载车列10.9090.0000.0000.0000.0000.00020.5970.0000.0000.0000.0000.00030.5970.0000.0000.0000.0000.00040.9100.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 边跨跨中3列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 0.859 0.792 0.792

18、0.859 m*4抗扭修正系数: Beta = 0.479000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 3, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.4780.3060.1740.0423.8000.3320.2610.2180.1897.5000.1890.2180.2610.33211.3000.0420.1740.3060.478-横向分布系数计

19、算结果:梁号汽车挂车人群满人特载车列10.9240.0000.0000.0000.0000.00020.6560.0000.0000.0000.0000.00030.6560.0000.0000.0000.0000.00040.9240.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 边跨跨中4列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 0.859 0.792 0.792 0.85

20、9 m*4抗扭修正系数: Beta = 0.479000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 4, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.4780.3060.1740.0423.8000.3320.2610.2180.1897.5000.1890.2180.2610.33211.3000.0420.1740.3060.478-横向分布系数计算结果:

21、梁号汽车挂车人群满人特载车列10.8970.0000.0000.0000.0000.00020.7030.0000.0000.0000.0000.00030.7030.0000.0000.0000.0000.00040.8970.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成（3）.中跨跨中处横向分布系数计算-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 中跨跨中2列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 1.225 1.1

22、29 1.129 1.225 m*4抗扭修正系数: Beta = 0.439000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 不计车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.4600.3000.1800.0603.8000.3260.2600.2200.1957.5000.1950.2200.2600.32611.3000.0600.1800.3000.460-

23、横向分布系数计算结果:梁号汽车挂车人群满人特载车列10.8770.0000.0000.0000.0000.00020.5870.0000.0000.0000.0000.00030.5870.0000.0000.0000.0000.00040.8770.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 中跨跨中3列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 1.225 1.129 1.1

24、29 1.225 m*4抗扭修正系数: Beta = 0.439000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 3, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.4600.3000.1800.0603.8000.3260.2600.2200.1957.5000.1950.2200.2600.32611.3000.0600.1800.3000.460-横向分布

25、系数计算结果:梁号汽车挂车人群满人特载车列10.8970.0000.0000.0000.0000.00020.6480.0000.0000.0000.0000.00030.6480.0000.0000.0000.0000.00040.8970.0000.0000.0000.0000.000-计算成功完成-横向分布计算系统输出文档文件: E:营城子至抚民施工图桥博计算17+22+22+1717新建文件夹横向分布系数.sdt文档描述: 横向分布系数任务标识: 中跨跨中4列车计算方法: 刚性横梁法-结构描述:主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m主梁抗弯惯矩: 1.225 1.129 1.129 1

26、.225 m*4抗扭修正系数: Beta = 0.439000-桥面描述:人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道0.0000.50016.0000.500 0.0000.0000.0000.000左车道数 = 4, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减汽车等级: 汽车-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 0.000 KPa-影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.4600.3000.1800.0603.8000.3260.2600.2200.1957.5000.1950.2200.2600.32611.3000.0600.1800.3000.460-横向分布系数计算结果:梁号汽车挂车人群满人