幅式连续箱梁上部结构计算书(终)

1、广东省公路勘察规划设计院有限公司 项 目 名 称 珠江三角洲环线高速公路黄岗至花山段 分 幅 式 连 续 箱 梁 结 构计 算 书生产部门: 设计一部 计算: 日期: 复核: 日期: 项目负责人: 日期: 审核: 日期: 审查: 日期: 档号 编号 页数 目 录第 1 章类箱梁上部结构纵向计算书.51 设计资料和结构尺寸.51.1 设计资料.51.2 结构尺寸.52 分析模型简介.62.1 单元划分.72.2 施工阶段.72.3 基本参数.73 计算荷载参数.83.1 恒载.83.2 活载.83.3 温度作用.83.3.1 结构整体温度变化.83.3.2 温度梯度.93.4 支座沉降.93.5

2、 混凝土收缩徐变作用.94 结构计算结果及安全性验算.104.1 施工阶段应力验算.104.2 正常使用极限状态抗裂验算.124.2.1 正截面抗裂验算.124.2.2 斜截面抗裂验算.134.3 正常使用极限状态应力验算.134.3.1 受压区混凝土的最大压应力验算.134.3.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算.144.3.3 混凝土的主压应力验算.154.4 正常使用极限状态挠度验算.154.4 承载能力极限状态强度验算.154.4.1 正截面抗弯承载力验算.154.4.2 斜截面抗剪承载力验算.16第 2 章 类箱梁上部结构纵向计算书 .181 设计资料和结构尺寸.181.1 设计资

3、料.181.2 结构尺寸.182 分析模型简介.192.1 单元划分.192.2 施工阶段.202.3 基本参数.203 计算荷载参数.203.1 恒载.203.2 活载.213.3 温度作用.213.3.1 结构整体温度变化.213.3.2 温度梯度.213.4 支座沉降.213.5 混凝土收缩徐变作用.214 结构计算结果及安全性验算.224.1 施工阶段应力验算.224.2 正常使用极限状态抗裂验算.244.2.1 正截面抗裂验算.244.2.2 斜截面抗裂验算.254.3 正常使用极限状态应力验算.264.3.1 受压区混凝土的最大压应力验算.264.3.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应

4、力验算.264.3.3 混凝土的主压应力验算.274.4 正常使用极限状态挠度验算.284.4 承载能力极限状态强度验算.284.4.1 正截面抗弯承载力验算.284.4.2 斜截面抗剪承载力验算.28第 3 章 类箱梁上部结构纵向计算书 .301 设计资料和结构尺寸.301.1 设计资料.301.2 结构尺寸.302 分析模型简介.312.1 单元划分.322.2 施工阶段.322.3 基本参数.323 计算荷载参数.323.1 恒载.323.2 活载.333.3 温度作用.333.3.1 结构整体温度变化.333.3.2 温度梯度.333.4 支座沉降.333.5 混凝土收缩徐变作用.34

5、4 结构计算结果及安全性验算.344.1 施工阶段应力验算.344.2 正常使用极限状态抗裂验算.374.2.1 正截面抗裂验算.374.2.2 斜截面抗裂验算.374.3 正常使用极限状态应力验算.384.3.1 受压区混凝土的最大压应力验算.384.3.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算.394.3.3 混凝土的主压应力验算.394.4 正常使用极限状态挠度验算.404.4 承载能力极限状态强度验算.404.4.1 正截面抗弯承载力验算.404.4.2 斜截面抗剪承载力验算.40第 4 章 类设反拉箱梁上部结构纵向计算书 .431 设计资料和结构尺寸.431.1 设计资料.431.2 结

6、构尺寸.432 分析模型简介.442.1 单元划分.452.2 施工阶段.452.3 基本参数.453 计算荷载参数.453.1 恒载.453.2 活载.463.3 温度作用.463.3.1 结构整体温度变化.463.3.2 温度梯度.463.4 支座沉降.463.5 混凝土收缩徐变作用.474 结构计算结果及安全性验算.474.1 施工阶段应力验算.474.2 正常使用极限状态抗裂验算.494.2.1 正截面抗裂验算.494.2.2 斜截面抗裂验算.504.3 正常使用极限状态应力验算.514.3.1 受压区混凝土的最大压应力验算.514.3.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算.514.3

7、.3 混凝土的主压应力验算.524.4 正常使用极限状态挠度验算.524.4 承载能力极限状态强度验算.534.4.1 正截面抗弯承载力验算.534.4.2 斜截面抗剪承载力验算.53第 5 章 类设反拉箱梁上部结构纵向计算书 .551 设计资料和结构尺寸.551.1 设计资料.551.2 结构尺寸.552 分析模型简介.562.1 单元划分.572.2 施工阶段.572.3 基本参数.573 计算荷载参数.573.1 恒载.573.2 活载.583.3 温度作用.583.3.1 结构整体温度变化.583.3.2 温度梯度.583.4 支座沉降.583.5 混凝土收缩徐变作用.594 结构计算

8、结果及安全性验算.594.1 施工阶段应力验算.594.2 正常使用极限状态抗裂验算.614.2.1 正截面抗裂验算.614.2.2 斜截面抗裂验算.624.3 正常使用极限状态应力验算.634.3.1 受压区混凝土的最大压应力验算.634.3.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算.634.3.3 混凝土的主压应力验算.644.4 正常使用极限状态挠度验算.644.4 承载能力极限状态强度验算.654.4.1 正截面抗弯承载力验算.654.4.2 斜截面抗剪承载力验算.65第 6 章 分离式连续箱梁下部结构计算书 .671 设计资料和结构尺寸.671.1 设计资料.671.2 结构尺寸.672

9、 薄壁墩墩顶扩头计算.682.1 撑杆抗压承载力计算.682.2 系杆抗拉承载力计算.693 薄壁墩墩底截面计算.693.1 墩底截面纵桥向计算.693.2 墩底截面横桥向计算.69第 1 章类箱梁上部结构纵向计算书1 设计资料和结构尺寸1.1 设计资料1.标准跨径:25.0m；2.桥面宽度:16.75m；3.设计荷载:公路-I 级；4.材料(1)混凝土：现浇箱梁为 C50，桥面铺装层为沥青混凝土；(2)钢绞线：采用符合 GB/T 5224-1995 技术标准的低松弛钢绞线；(3)非预应力钢筋：采用符合新规范的 R235，HRB335 钢筋；(4)材料容重：钢筋混凝土 =26kN/m3,沥青混

10、凝土 =23kN/m3,钢铰线容重=78.5kN/m3。5.锚具OVM15-5、OVM15-12。6.施工工艺箱梁采用分段现浇施工，每一阶段设置施工缝，钢绞线在施工缝处通过联接器接长。7.设计依据(1)公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ；(2)公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ；(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)。1.2 结构尺寸分幅式连续箱梁采用单箱三室斜腹板箱梁，顶板宽 16.75m，底板宽 10.55m，两侧悬臂各长 2.5m，端横隔板厚 1.5m，中横隔板厚 1.5m。悬臂端部截面厚 0.15m，根部厚0.45m；

11、箱梁内部顶板厚度从跨中截面的 0.25m 变化至支点截面的 0.45m；底板厚度从跨中截面的 0.22m 变化至支点截面的 0.42m，腹板厚度从跨中截面的 0.4m 变化至支点截面的 0.6m，腹板变化通过一个 2.5m 长梁段由 0.4m0.6m 进行过渡。平面布置如下图所示。图 1.2.1 类分幅式连续箱梁平面图支点截面、跨中截面的构造如下图所示。图 1.2.2 类分幅式连续箱梁支点断面构造图 1.2.3 类分幅式连续箱梁跨中断面构造2 分析模型简介采用 MidasCivil2006 对本桥进行结构计算，具体参数及施工阶段如下。2.1 单元划分根据该桥梁构造特性，建立 425m 一联模型

12、，全桥共划分 96 个单元，102 个节点，模型如图 2.1.1 所示。图2.1.1 有限元模型2.2 施工阶段按照该桥实际施工工序并考虑收缩徐变的影响，将施工过程划分为以下 6 个阶段。1.现浇施工第一孔箱梁，并张拉相应预应力；2.现浇施工第二孔箱梁，并张拉相应预应力；3.现浇施工第三孔箱梁，并张拉相应预应力；4.现浇施工第四孔箱梁，并张拉相应预应力；5.二期恒载施工；6.材料收缩徐变(按 10 年考虑)。2.3 基本参数(1)外部环境特性计算相对湿度 75；不均匀沉降考虑为 5mm；结构梯度温差按照公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）进行考虑，分别考虑正、负温差效应。(2)预

13、应力钢束特性预应力管道为金属波纹管，摩擦系数0.25；管道偏差系数 0.0015/m；钢筋回缩和锚具变形为每侧 6mm，两端张拉，张拉控制应力。0.751395conpkfMPa3 计算荷载参数3.1 恒载(1)梁单元自重根据截面面积特性及材料容重自动计算。(2)二期恒载同时考虑桥面铺装及栏杆荷载，将其作为线荷载施加于梁单元。二期恒载集度为 68.4KN/m。3.2 活载(1)横向分布系数计算本桥为连续箱梁，当按照单梁模型进行计算时，需考虑偏载效应与横向折减效应，综合计算得活载效应系数为：1.15*4*0.673.082。(2)冲击系数计算依据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）

14、第 84 页对于连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频与的计算方法，有：1f2f1012213.61613.6163.45 103.4737.7922 *2523740ccEIfHzlm1022223.65123.6513.45 103.47312.6122 *2527340ccEIfHzlm0.1767ln0.0157f因此，根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）第 4.3.2 条，有：正弯矩段：0.1767ln0.01570.1767 ln7.790.01570.347f负弯矩段：0.1767ln0.01570.1767 ln12.61 0.01570.432f3.3 温度作用3

15、.3.1 结构整体温度变化(1) 整体升温 20；(2) 整体降温-15。3.3.2 温度梯度(1) 梯度升温；(2) 梯度降温。3.4 支座沉降每个支座沉降按-5mm 计算，并考虑各支座沉降的最不利组合效应。3.5 混凝土收缩徐变作用利用 Midas 软件所提供的时间依存性材料与时间依存性材料连接来考虑 C50 混凝土的收缩徐变。徐变系数与收缩系数变化曲线如图下图所示：图 3.5.1 混凝土徐变系数变化图 3.5.2 混凝土收缩应变变化4 结构计算结果及安全性验算4.1 施工阶段应力验算按照新公桥规第 7.2.8 条规定，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规

16、定：压应力 cc0.70fck ，拉应力 ct1.15ftk 。本桥施工时混凝土强度已达到标准强度的 85%，故压应力允许值 0.70fck0.700.8532.419.28Mpa。拉应力允许值 1.15ftk1.150.852.652.59Mpa。图 4.1.1 施工阶段 1 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.2 施工阶段 1 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.3 施工阶段 2 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.4 施工阶段 2 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4

17、.1.5 施工阶段 3 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.6 施工阶段 3 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.7 施工阶段 4 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.8 施工阶段 4 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.9 施工阶段 5 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.10 施工阶段 5 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.11 施工阶段 6 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)

18、图 4.1.12 施工阶段 6 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负) 由上述各阶段施工图应力图可以看出，各施工阶段截面上下缘均为压应力，且最大压应力均远小于规范限值，各施工阶段应力满足要求。4.2 正常使用极限状态抗裂验算4.2.1 正截面抗裂验算验算条件：公桥规6.3.1条规定，对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：0.70.72.651.855MPastpctkf对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）长期效应组合下，应符合下列条件：0pclt图4.2.1 短期效应组合截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.2

19、 短期效应组合截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.3 长期效应组合截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.4 长期效应组合截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上述结构长短期应力包络图可以看出，只有梁端截面应力超出限值，但由于此处为预应力钢束梁段封锚端，模型计算结果失真，其它各截面上下缘长短期效应组合下应力均满足要求。4.2.2 斜截面抗裂验算验算条件：公桥规6.3.1条规定，对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：预制段：0.70.72.651.855MPatptkf现浇段：

20、0.50.5 2.651.325MPatptkf图4.2.5 短期效应组合作用下截面上缘主拉应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.6 短期效应组合作用下截面下缘主拉应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上述结构短期效应组合主拉应力包络图可以看出，只有梁端截面主拉应力较大，但也未超出规范限值，此处由于为预应力钢束梁段封锚端，模型计算结果失真，其它各截面上下缘主拉应力均远小于规范限值。4.3 正常使用极限状态应力验算4.3.1 受压区混凝土的最大压应力验算验算条件：公桥规7.1.5 条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力，应符合下列规定：未

21、开裂构件受压区混凝土的最大压应力0.50.5 32.416.2MPakcptckf图 4.3.1 标准组合作用下截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.3.2 标准组合作用下截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负) 由上两图可以看出，各截面使用阶段受压区混凝土最大压应力均满足要求。4.3.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算验算条件：公桥规7.1.5 条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的拉应力，应符合下列规定：未开裂构件受拉区预应力钢筋的最大拉应力0.650.65 18601209MPapeppkf受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算表钢

22、束名称施工阶段最大有效预应力(MPa)使用阶段最大有效预应力(MPa)施工阶段预应力限值(MPa)使用阶段预应力限值(MPa)是否满足1 孔腹板束-11209.48771170.849813951209是1 孔腹板束-21202.86241166.442513951209是1 孔腹板束-31199.22451163.876713951209是1 孔腹板束-41165.74271152.624913951209是1 孔底板束1245.15691140.817113951209是2 孔腹板束-11209.48751170.768613951209是2 孔腹板束-21198.1581166.3573

23、13951209是2 孔腹板束-31206.13411164.782113951209是2 孔腹板束-41174.92561153.017413951209是2 孔底板束1254.07911161.641313951209是3 孔腹板束-11209.48771173.122113951209是3 孔腹板束-21197.72841163.904613951209是3 孔腹板束-31206.13411161.072913951209是3 孔腹板束-41174.92571150.213113951209是3 孔底板束1254.07911159.501513951209是4 孔腹板束-11258.31

24、531259.691613951209否4 孔腹板束-21277.05071249.40313951209否4 孔腹板束-31299.7241248.689313951209否4 孔腹板束-41315.26781250.729913951209否4 孔底板束1242.60171183.285713951209是由上表可以看出，除 4 孔腹板钢束外，其余各根钢束施工阶段和使用阶段均满足规范要求，只有第 4 孔腹板束不满足使用阶段应力要求，建议将第 4 孔钢束张拉控制应力由 0.75fpk(1395MPa)调整为 0.7fpk(1302MPa)，由于原施工图设计图纸中未给出此项建议，务必在后期施工

25、图变更中予以补充说明。4.3.3 混凝土的主压应力验算验算条件：公桥规7.1.6 条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件混凝土的主压应力，应符合下列规定：0.60.6 32.419.44MPacpckf图 4.3.3 标准组合作用下截面上缘主压应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.3.4 标准组合作用下截面下缘主压应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上两图可以看出，各截面使用阶段受压区混凝土的主压应力均满足要求。4.4 正常使用极限状态挠度验算名称一跨跨中二跨跨中三跨跨中四跨跨中荷载短期效应组合并考虑长期效应影响的长期挠度(mm)21.0 14.0 12.

26、4 19.6 消除自重的长期挠度(mm)8.6 6.1 5.5 8.2 预应力长生的长期反拱值(mm)29.0 20.0 17.6 25.0 由于预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，所以按规范可以不设预拱。4.4 承载能力极限状态强度验算4.4.1 正截面抗弯承载力验算图 4.4.1 正截面抗弯承载力极限组合最大抗力及相应内力图4.4.2 斜截面抗剪承载力验算1.计算截面选取与箍筋布置选取 73#节点（近支点处）和 80#节点（变截面和箍筋变间距处）进行斜截面抗剪扭承载力验算。箍筋采用 HRB335 钢筋，直径为 10mm，每道腹板 2 肢箍，距支点 7.5m 范围内

27、箍筋间距 Sv100mm，其余 Sv15mm。2.斜截面抗剪扭承载力计算(1)73#节点截面抗剪强度上下限复核：3200.5 100.0005 1.25 1.83 2542 15304448.3tdf bhkN3,00.51 100.00051502542 153014025.6cu kfbhkN01.1 82209042dVkN0,300231051. 0105 . 0bhfVbhfkcudtd截面符合规范要求，并需要配置箍筋。异号变矩影响系数，对连续梁近边支点取 1.0，近中支点取 0.9；1预应力提高系数，取 1.25；2受压翼缘影响系数，取 1.1；3b斜截面受压端正截面处腹板宽度；p

28、斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率，。100p0100100()100 22 380.1/(2542 1530)0.215pApbh箍筋配筋率，sv31.0 1.25 1.1 0.45 102542 1590(20.6 0.215)500.0079 28014431.5csVkN 0904214431.5dcsVKNVkN该截面抗剪承载力能够满足设计要求，并有较大的富余。（2）80#节点截面抗剪强度上下限复核：3200.5 100.0005 1.25 1.83 1694 15302964.4tdf bhkN3,00.51 100.0005150 1694 15309346.7cu kfbhkN01.

29、1 41504565dVkN0,300231051. 0105 . 0bhfVbhfkcudtd0VpbVsb10 201.10.00792542 100svsvvAbs截面符合规范要求，并需要配置箍筋。0100100()100 22 380.1/(1694 1530)0.323pApbh箍筋配筋率，sv30.9 1.25 1.1 0.45 101694 1590(20.6 0.323)500.00633 2807149.9csVkN 045657149.92198.09347.9dcspbVKNVVkN该截面抗剪承载力是能够满足设计要求，并有较大富余。第 2 章 类箱梁上部结构纵向计算书1

30、设计资料和结构尺寸1.1 设计资料1.标准跨径:28.0m；2.桥面宽度:16.75m；3.设计荷载:公路-I 级；4.材料(1)混凝土：现浇箱梁为 C50，桥面铺装层为沥青混凝土；(2)钢绞线：采用符合 GB/T 5224-1995 技术标准的低松弛钢绞线；0Vsb0.00075 1260 (4444) 12 139 sin52198.0oVpbKN8 201.10.006331694 150svsvvAbs(3)非预应力钢筋：采用符合新规范的 R235，HRB335 钢筋；(4)材料容重：钢筋混凝土 =26kN/m3,沥青混凝土 =23kN/m3,钢铰线容重=78.5kN/m3。5.锚具O

31、VM15-5、OVM15-13。6.施工工艺箱梁采用分段现浇施工，每一阶段设置施工缝，钢绞线在施工缝处通过联接器接长。7.设计依据(1)公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ；(2)公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ；(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)。1.2 结构尺寸分幅式连续箱梁采用单箱三室斜腹板箱梁，顶板宽 16.75m，底板宽 10.55m，两侧悬臂各长 2.5m，端横隔板厚 1.5m，中横隔板厚 1.5m。悬臂端部截面厚 0.18m，根部厚0.45m；箱梁内部顶板厚度从跨中截面的 0.25m 变化至支点截面的 0.4

32、5m；底板厚度从跨中截面的 0.22m 变化至支点截面的 0.42m，腹板厚度从跨中截面的 0.4m 变化至支点截面的 0.6m，腹板变化通过一个 2.5m 长梁段由 0.4m0.6m 进行过渡。平面布置如下图所示。图 1.2.1 类分幅式连续箱梁平面图支点截面、跨中截面的构造如下图所示。图 1.2.2 类分幅式连续箱梁支点断面构造图 1.2.3 类分幅式连续箱梁跨中断面构造2 分析模型简介采用 MidasCivil2006 对本桥进行结构计算，具体参数及施工阶段如下。2.1 单元划分根据该桥梁构造特性，建立 328m 一联模型，全桥共划分 72 个单元，77 个节点，模型如图 2.1.1 所

33、示。图 2.1.1 有限元模型2.2 施工阶段按照该桥实际施工工序并考虑收缩徐变的影响，将施工过程划分为以下 5 个阶段。1.现浇施工第一孔箱梁，并张拉相应预应力；2.现浇施工第二孔箱梁，并张拉相应预应力；3.现浇施工第三孔箱梁，并张拉相应预应力；4.二期恒载施工；5.材料收缩徐变(按 10 年考虑)。2.3 基本参数(1)外部环境特性计算相对湿度 75；不均匀沉降考虑为 5mm；结构梯度温差按照公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）进行考虑，分别考虑正、负温差效应。(2)预应力钢束特性预应力管道为金属波纹管，摩擦系数0.25；管道偏差系数 0.0015/m；钢筋回缩和锚具变形为每

34、侧 6mm，两端张拉，张拉控制应力。0.751395conpkfMPa3 计算荷载参数3.1 恒载(1)梁单元自重根据截面面积特性及材料容重自动计算。(2)二期恒载同时考虑桥面铺装及栏杆荷载，将其作为线荷载施加于梁单元。二期恒载集度为 68.4KN/m。3.2 活载(1)横向分布系数计算本桥为连续箱梁，当按照单梁模型进行计算时，需考虑偏载效应与横向折减效应，综合计算得活载效应系数为：1.15*4*0.673.082。(2)冲击系数计算依据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）第 84 页对于连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频与的计算方法，有：1f2f1012213.61613.616

35、3.45 103.4736.2122 *2823740ccEIfHzlm1022223.65123.6513.45 103.47310.0522 *2827340ccEIfHzlm0.1767ln0.0157f因此，根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）第 4.3.2 条，有：正弯矩段：0.1767ln0.01570.1767 ln6.21 0.01570.307f负弯矩段：0.1767ln0.01570.1767 ln10.050.01570.392f3.3 温度作用3.3.1 结构整体温度变化(1) 整体升温 20；(2) 整体降温-15。3.3.2 温度梯度(1) 整梯度

36、升温；(2) 梯度降温。3.4 支座沉降每个支座沉降按-5cm 计算，并考虑各支座沉降的最不利组合效应。3.5 混凝土收缩徐变作用利用 Midas 软件所提供的时间依存性材料与时间依存性材料连接来考虑 C50 混凝土的收缩徐变。徐变系数与收缩系数变化曲线如图下图所示：图 3.5.1 混凝土徐变系数变化图 3.5.2 混凝土收缩应变变化4 结构计算结果及安全性验算4.1 施工阶段应力验算按照新公桥规第 7.2.8 条规定，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：压应力 cc0.70fck ，拉应力 ct1.15ftk 。本桥施工时混凝土强度已达到标准强度的 85

37、%，故压应力允许值 0.70fck0.700.8532.419.28Mpa。拉应力允许值 1.15ftk1.150.852.652.59Mpa。图 4.1.1 施工阶段 1 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.2 施工阶段 1 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.3 施工阶段 2 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.4 施工阶段 2 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.5 施工阶段 3 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.6 施工阶段

38、3 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.7 施工阶段 4 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.8 施工阶段 4 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.9 施工阶段 5 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.10 施工阶段 5 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负) 由上述各阶段施工图应力图可以看出，各施工阶段截面上下缘均为压应力，且最大压应力均远小于规范限值，各施工阶段应力满足要求。4.2 正常使用极限状态抗裂验算4.2.1 正截面抗裂验算验算条件：公桥

39、规6.3.1条规定，对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：0.70.72.651.855MPastpctkf对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）长期效应组合下，应符合下列条件：0pclt图4.2.1 短期效应组合截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.2 短期效应组合截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.3 长期效应组合截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.4 长期效应组合截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上述结构长短期应力包络图可以看出，

40、只有梁端截面应力超出限值，但由于此处为预应力钢束梁段封锚端，模型计算结果失真，其它各截面上下缘长短期效应组合下应力均满足要求。4.2.2 斜截面抗裂验算验算条件：公桥规6.3.1条规定，对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：预制段：0.70.72.651.855MPatptkf现浇段：0.50.5 2.651.325MPatptkf 图4.2.5 短期效应组合作用下截面上缘主拉应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.6 短期效应组合作用下截面下缘主拉应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上述结构短期效应组合主拉应力包络图可以

41、看出，只有梁端截面主拉应力较大，但也未超出规范限值，此处由于为预应力钢束梁段封锚端，模型计算结果失真，其它各截面上下缘主拉应力均远小于规范限值。4.3 正常使用极限状态应力验算4.3.1 受压区混凝土的最大压应力验算验算条件：公桥规7.1.5 条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力，应符合下列规定：未开裂构件受压区混凝土的最大压应力0.50.5 32.416.2MPakcptckf图 4.3.1 标准组合作用下截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.3.2 标准组合作用下截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负) 由上两图可以看出

42、，各截面使用阶段受压区混凝土最大压应力均满足要求。4.3.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算验算条件：公桥规7.1.5 条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的拉应力，应符合下列规定：未开裂构件受拉区预应力钢筋的最大拉应力0.650.65 18601209MPapeppkf受拉区预应力钢筋的最大拉应力验算表钢束名称施工阶段最大有效预应力(MPa)使用阶段最大有效预应力(MPa)施工阶段预应力限值(MPa)使用阶段预应力限值(MPa)是否满足1 孔腹板束-11222.97711177.368513951209是1 孔腹板束-21205.42961164.915213951209是1 孔

43、腹板束-31210.63411172.2913951209是1 孔腹板束-41180.3381152.816413951209是1 孔底板束1239.56631138.038913951209是2 孔腹板束-11222.97731177.254313951209是2 孔腹板束-21209.26231165.338713951209是2 孔腹板束-31215.06371173.056413951209是2 孔腹板束-41189.63621154.10813951209是2 孔底板束1248.44851153.149413951209是3 孔腹板束-11264.63561198.422713951

44、209是3 孔腹板束-21289.60891199.488913951209是3 孔腹板束-31291.35331200.539713951209是3 孔腹板束-41309.65661206.676813951209是3 孔底板束1249.87121153.762313951209是由上表可以看出，各根钢束施工阶段和使用阶段均满足规范要求。4.3.3 混凝土的主压应力验算验算条件：公桥规7.1.6 条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件混凝土的主压应力，应符合下列规定：0.60.6 32.419.44MPacpckf图 4.3.3 标准组合作用下截面上缘主压应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉

45、为正，压为负)图 4.3.4 标准组合作用下截面下缘主压应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上两图可以看出，各截面使用阶段受压区混凝土的主压应力均满足要求。4.4 正常使用极限状态挠度验算名称一跨跨中二跨跨中三跨跨中荷载短期效应组合并考虑长期效应影响的长期挠度(mm)33.6 18.8 30.8 消除自重的长期挠度(mm)13.4 8.4 12.6 预应力长生的长期反拱值(mm)36.6 21.6 32.0 由于预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，所以按规范可以不设预拱。4.4 承载能力极限状态强度验算4.4.1 正截面抗弯承载力验算图 4.4.1

46、正截面抗弯承载力极限组合最大抗力及相应内力图4.4.2 斜截面抗剪承载力验算1.计算截面选取与箍筋布置选取 25#节点（近支点处）和 18#节点（变截面和箍筋变间距处）进行斜截面抗剪扭承载力验算。箍筋采用 HRB335 钢筋，直径为 10mm，每道腹板 2 肢箍，距支点 7.5m 范围内箍筋间距 Sv100mm，其余 Sv15mm。2.斜截面抗剪扭承载力计算(1)25#节点截面抗剪强度上下限复核：3200.5 100.0005 1.25 1.83 2542 15304448.3tdf bhkN3,00.51 100.00051502542 153014025.6cu kfbhkN01.1 88

47、63.39749.6dVkN0,300231051. 0105 . 0bhfVbhfkcudtd截面符合规范要求，并需要配置箍筋。异号变矩影响系数，对连续梁近边支点取 1.0，近中支点取 0.9；1预应力提高系数，取 1.25；2受压翼缘影响系数，取 1.1；3b斜截面受压端正截面处腹板宽度；p斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率，。100p0100100()100 22 380.1/(2542 1530)0.215pApbh箍筋配筋率，sv31.0 1.25 1.1 0.45 102542 1590(20.6 0.215)500.0079 28014431.5csVkN 09749.614431.5

48、dcsVKNVkN该截面抗剪承载力能够满足设计要求，并有较大的富余。（2）18#节点截面抗剪强度上下限复核：3200.5 100.0005 1.25 1.83 1694 15302964.4tdf bhkN3,00.51 100.0005150 1694 15309346.7cu kfbhkN01.1 5414.55955.9dVkN0,300231051. 0105 . 0bhfVbhfkcudtd截面符合规范要求，并需要配置箍筋。0100100()100 22 380.1/(1694 1530)0.323pApbh箍筋配筋率，sv30.9 1.25 1.1 0.45 101694 1590

49、(20.6 0.323)500.00633 2807149.9csVkN 05955.97149.92381.29531.1dcspbVKNVVkN该截面抗剪承载力是能够满足设计要求，并有较大富余。0VpbVsb0Vsb0.00075 1260 (4444) 13 139 sin52381.2oVpbKN8 201.10.006331694 150svsvvAbs10 201.10.00792542 100svsvvAbs第 3 章 类箱梁上部结构纵向计算书1 设计资料和结构尺寸1.1 设计资料1.标准跨径:30.0m；2.桥面宽度:16.75m；3.设计荷载:公路-I 级；4.材料(1)混凝

50、土：现浇箱梁为 C50，桥面铺装层为沥青混凝土；(2)钢绞线：采用符合 GB/T 5224-1995 技术标准的低松弛钢绞线；(3)非预应力钢筋：采用符合新规范的 R235，HRB335 钢筋；(4)材料容重：钢筋混凝土 =26kN/m3,沥青混凝土 =23kN/m3,钢铰线容重=78.5kN/m3。5.锚具OVM15-5、OVM15-156.施工工艺箱梁采用分段现浇施工，每一阶段设置施工缝，钢绞线在施工缝处通过联接器接长。7.设计依据(1)公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ；(2)公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ；(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规

51、范(JTG D62-2004)。1.2 结构尺寸分幅式连续箱梁采用单箱三室斜腹板箱梁，顶板宽 16.75m，底板宽 10.55m，两侧悬臂各长 2.5m，端横隔板厚 1.5m，中横隔板厚 1.8。悬臂端部截面厚 0.15m，根部厚0.45m；箱梁内部顶板厚度从跨中截面的 0.25m 变化至支点截面的 0.45m；底板厚度从跨中截面的 0.22m 变化至支点截面的 0.42m，腹板厚度从跨中截面的 0.4m 变化至支点截面的 0.6m，腹板变化通过一个 2.5m 长梁段由 0.4m0.6m 进行过渡。平面布置如下图所示。图 1.2.1 类分幅式连续箱梁平面图支点截面、跨中截面的构造如下图所示。图

52、 1.2.2 类分幅式连续箱梁支点断面构造图 1.2.3 类分幅式连续箱梁跨中断面构造2 分析模型简介采用 MidasCivil2006 对本桥进行结构计算，具体参数及施工阶段如下。2.1 单元划分根据该桥梁构造特性，建立 430 联模型，全桥共划分 110 单元，116 个节点，模型如图 2.1.1 所示。图 2.1.1 有限元模型2.2 施工阶段按照该桥实际施工工序并考虑收缩徐变的影响，将施工过程划分为以下 6 个阶段。1.现浇施工第一孔箱梁，并张拉相应预应力；2.现浇施工第二孔箱梁，并张拉相应预应力；3.现浇施工第三孔箱梁，并张拉相应预应力；4.现浇施工第四孔箱梁，并张拉相应预应力；5.

53、二期恒载施工；6.材料收缩徐变(按 10 年考虑)。2.3 基本参数(1)外部环境特性计算相对湿度 75；不均匀沉降考虑为 5mm；结构梯度温差按照公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）进行考虑，分别考虑正、负温差效应。(2)预应力钢束特性预应力管道为金属波纹管，摩擦系数0.25；管道偏差系数 0.0015/m；钢筋回缩和锚具变形为每侧 6mm，两端张拉，张拉控制应力。0.751395conpkfMPa3 计算荷载参数3.1 恒载(1)梁单元自重根据截面面积特性及材料容重自动计算。(2)二期恒载同时考虑桥面铺装及栏杆荷载，将其作为线荷载施加于梁单元。二期恒载集度为 68.4KN/m

54、。3.2 活载(1)横向分布系数计算本桥为连续箱梁，当按照单梁模型进行计算时，需考虑偏载效应与横向折减效应，综合计算得活载效应系数为：1.15*4*0.673.082。(2)冲击系数计算依据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）第 84 页对于连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频与的计算方法，有：1f2f1012213.61613.6163.45 103.4735.4122 *3023740ccEIfHzlm1022223.65123.6513.45 103.4738.7622 *3027340ccEIfHzlm0.1767ln0.0157f因此，根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D

55、60-2004）第 4.3.2 条，有：正弯矩段：0.1767ln0.01570.1767 ln5.41 0.01570.283f负弯矩段：0.1767ln0.01570.1767 ln8.760.01570.368f3.3 温度作用3.3.1 结构整体温度变化(1) 整体升温 20；(2) 整体降温-15。3.3.2 温度梯度(1) 梯度升温；(2) 梯度降温。3.4 支座沉降每个支座沉降按-5mm 计算，并考虑各支座沉降的最不利组合效应。3.5 混凝土收缩徐变作用利用 Midas 软件所提供的时间依存性材料与时间依存性材料连接来考虑 C50 混凝土的收缩徐变。徐变系数与收缩系数变化曲线如图

56、下图所示：图 3.5.1 混凝土徐变系数变化图 3.5.2 混凝土收缩应变变化4 结构计算结果及安全性验算4.1 施工阶段应力验算按照新公桥规第 7.2.8 条规定，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：压应力 cc0.70fck ，拉应力 ct1.15ftk 。本桥施工时混凝土强度已达到标准强度的 85%，故压应力允许值 0.70fck0.700.8532.419.28Mpa。拉应力允许值 1.15ftk1.150.852.652.59Mpa。图 4.1.1 施工阶段 1 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.2 施工阶段 1

57、 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.3 施工阶段 2 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.4 施工阶段 2 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.5 施工阶段 3 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.6 施工阶段 3 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.7 施工阶段 4 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.8 施工阶段 4 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.9 施工阶段

58、5 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.10 施工阶段 5 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.11 施工阶段 6 截面上缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图 4.1.12 施工阶段 6 截面下缘正应力(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负) 由上述各阶段施工图应力图可以看出，各施工阶段截面上下缘均为压应力，且最大压应力均远小于规范限值，各施工阶段应力满足要求。4.2 正常使用极限状态抗裂验算4.2.1 正截面抗裂验算验算条件：公桥规6.3.1条规定，对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下

59、列条件：0.70.72.651.855MPastpctkf对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）长期效应组合下，应符合下列条件：0pclt图4.2.1 短期效应组合截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.2 短期效应组合截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.3 长期效应组合截面上缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.4 长期效应组合截面下缘应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上述结构长短期应力包络图可以看出，只有梁端截面应力超出限值，但由于此处为预应力钢束梁段封锚端，模型计算结果失真，其它

60、各截面上下缘长短期效应组合下应力均满足要求。4.2.2 斜截面抗裂验算验算条件：公桥规6.3.1条规定，对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：预制段：0.70.72.651.855MPatptkf现浇段：0.50.5 2.651.325MPatptkf图4.2.5 短期效应组合作用下截面上缘主拉应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)图4.2.6 短期效应组合作用下截面下缘主拉应力包络图(单位：MPa,应力正负：拉为正，压为负)由上述结构短期效应组合主拉应力包络图可以看出，只有梁端截面主拉应力较大，但也未超出规范限值，此处由于为预应力钢束梁段封锚端，