先简支后连续预应力溷凝土连续箱梁30m_计算书.doc

XX大桥计算书第一节 横向分布计算 桥梁横断面布置图如下：图1 桥梁横断面1、修正刚性横梁法：计算参数：G/E=0.4 单梁抗扭惯矩：0.435m4 边梁抗弯惯矩：0.3783m4 中梁抗弯惯矩：0.3760m4 计算跨径：29.4m记入扭转作用：0.252横向分布系数影响线坐标：X1号梁2号梁3号梁4号梁1.5 0.3640.2870.2120.1374.5 0.2890.2620.2370.2137.5 0.2130.2370.2620.28910.5 0.1370.2120.2870.364横向最不利加载：横向分布系数：三车道三车道折减（0.78折减系数）两车道1号梁0.733 0.571 0.567 4号梁0.884 0.689 0.667 1号梁取0.57，4号梁取0.692、刚接梁法：计算参数：G/E=0.4 单梁抗扭惯矩：0.435m4 边梁抗弯惯矩：0.3783m4 中梁抗弯惯矩：0.3760m4 计算跨径：29.4m 悬臂长：0.6625m横向分布系数影响线坐标：X1号梁2号梁3号梁4号梁0.0 0.3850.2890.2020.1241.5 0.3510.2810.2150.1543.0 0.3170.2720.2270.1844.5 0.2820.2620.2390.2166.0 0.2480.2520.2520.2487.5 0.2160.2390.2620.2829.0 0.1840.2270.2720.31710.5 0.1540.2150.2810.35112.0 0.1240.2020.2890.385横向最不利加载：横向分布系数：三车道三车道折减（0.78折减系数）两车道1号梁0.734 0.572 0.556 4号梁0.866 0.676 0.647 1号梁取0.57，4号梁取0.68第二节 冲击系数计算计算参数：E=3.45×1010 N/m2 抗弯惯矩：0.3760m4 计算跨径：30.0m G=31161N/m mc=3176.45kg/m适用于连续梁正弯矩及剪力效应，对应0.264适用于连续梁负弯矩效应，对应0.361第三节 主梁计算 一、 结构设计概况桥梁全宽为24.0m，桥面净空：1.5m人行道+2.5m非机动车道+2×3.75m行车道+0.5m分隔带+2×3.75m行车道+2.5m非机动车道+1.5m人行道；设计速度：80公里/小时；设计荷载：公路I级。地震动峰值加速度系数为0.05。主桥上部结构为（4×30+5×30+4×30+5×30+4×30）m先简支后连续预应力混凝土连续箱梁，梁高1.60 m，采用C50混凝土。预应力材料采用OVM及OBM系列锚具、镀锌双波纹管，桥面铺装为12厘米现浇混凝土。二、设计参数取值1、永久作用 结构重力：一期恒载混凝土容重为26kN/m3计，按实际断面计重量，横梁按集中荷载考虑, 抗压及抗弯弹性模量为3.45×104MPa，线膨胀系数为0.00001，弹性继效系数为0.3，二期恒载为栏杆及桥面铺装等二期恒载取为12.48kN/m。 预加力：预应力钢绞线采用公称直径s15.24mm低松弛钢绞线，其抗拉强度标准值fpk1860MPa，弹性模量Ep1.95×105 MPa，松弛率=3.5%，孔道摩擦系数0.25，孔道偏差系数0.0015，一端锚具变形及钢束回缩6mm，锚下张拉控制应力为0.75fpk=1395Mpa。计算模型中已经考虑预制箱梁中普通受力钢筋的影响,按照预应力A类构件进行计算。将桥面铺装当作二期恒载，不考虑桥面铺装参与受力。 混凝土收缩及徐变作用：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）计算,环境年平均相对湿度RH取80%。 基础变位作用： 按隔墩沉降1cm考虑。2、可变作用 汽车荷载：公路级（横向分配系数为：0.69） 汽车冲击力：按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定的方法计算(取0.264)。温度（均匀温度和梯度温度）作用：体系升温20、体系降温-20，梯度温度按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）的规定进行计算。计算模式见图1。图2 温度计算模式3、作用组合组合1：恒载汽车荷载组合2：恒载汽车荷载第一组支座沉降第一组温度(升温)组合3：恒载汽车荷载第一组支座沉降第二组温度(降温)组合4：恒载汽车荷载第二组支座沉降第一组温度(升温)组合5：恒载汽车荷载第二组支座沉降第二组温度(降温)4、计算原则计算图示及离散图均按原设计文件确定，施工流程按原设计文件提出的施工方案确定。材料参数根据设计文件及规范取值，见下表。材 料 设 计 参 数 表材料项 目参 数备 注C50混 凝 土抗压设计强度fcd22.4Mpa抗拉设计强度ftd1.83Mpa抗压弹性模量Ec34500Mpa混 凝 土特性参数计算材料容重2.6t/m3线膨胀系数1.0E-5收缩徐变速度系数及终极值按JTG D62-2004取值相对湿度0.80低 松 弛钢 绞 线标准强度fpk1860Mpa控制张拉应力1395Mpa0.75fpk弹性模量Ep195000Mpa松弛率0.035锚 具 及波 纹 管钢束管道摩阻系数0.25钢束管道偏差系数0.0015单端锚具变形及回缩值0.006m三、四跨一联结构计算1、结构离散结构的静力计算分析采用平面杆系理论，以主梁轴线为基准线划分结构离散图，按施工步骤划分数个施工阶段和运营阶段进行计算，验算主梁的内力、应力、位移等，计算采用桥梁静力线性计算程序QJX进行计算。四跨一联结构共划分143个节点、主梁单元142个，永久约束单元5个，临时约束单元6个。结构离散图见图2。图3 四跨一联结构离散图2、符号规定弯矩M：以单元下缘受拉为正，单元上缘受拉为负；剪力Q：以使单元产生顺时针转动为正，反之为负；轴力N：以单元受压为正，受拉为负；位 移：竖直方向以向上为正，水平方向以向右为正；应 力：以单元受压为正，受拉为负。3、四跨一联结构计算结果附图(1)持久状况极限状态承载能力（见公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.1.6）：·组合1承载能力见图4；·组合2承载能力见图5；·组合3承载能力见图6；·组合4承载能力见图7；·组合5承载能力见图8；图4 持久状况极限状态组合1承载能力图5 持久状况极限状态组合2承载能力图6 持久状况极限状态组合3承载能力图7 持久状况极限状态组合4承载能力图8 持久状况极限状态组合5承载能力(2)A类预应力构件短期效应荷载组合抗裂验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）6.3.1）：·短期效应组合1正应力见图9；·短期效应组合2正应力见图10；·短期效应组合3正应力见图11；·短期效应组合4正应力见图12；·短期效应组合5正应力见图13；·短期效应组合汽车最大剪力下主应力见图14；·短期效应组合汽车最小剪力下主应力见图15；图9 短期效应组合1正应力图10 短期效应组合2正应力图11 短期效应组合3正应力图12 短期效应组合4正应力图13 短期效应组合5正应力图14 短期效应组合汽车最大剪力下主应力图15 短期效应组合汽车最小剪力下主应力(3)A类预应力构件长期效应荷载组合抗裂验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）6.3.1）：·长期效应组合1正应力见图16；·长期效应组合2正应力见图17；·长期效应组合3正应力见图18；·长期效应组合4正应力见图19；·长期效应组合5正应力见图20；图16 长期效应组合1正应力图17 长期效应组合2正应力图18 长期效应组合3正应力图19 长期效应组合4正应力图20 长期效应组合5正应力(4)持久状况和短暂状况的应力验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）7.1.5）：·成桥阶段正应力见21；·组合1正应力见图22；·组合2正应力见图23；·组合3正应力见图24；·组合4正应力见图25；·组合5正应力见图26；·汽车最大剪力下主应力见图27；·汽车最小剪力下主应力见图28。图21 持久状况成桥阶段截面正应力图22 持久状况组合1截面正应力图23 持久状况组合2截面正应力图24 持久状况组合3截面正应力图25 持久状况组合4截面正应力图26 持久状况组合5截面正应力图27 持久状况汽车最大剪力下截面主应力图28 持久状况汽车最小剪力下截面主应力4、四跨一联结构计算主要结论(1)规范强制性条款：持久状况极限状态承载能力验算（见公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.1.6）在组合1组合5五种工况下，截面极限状态承载能力均满足要求。(2)规范强制性条款：预应力混凝土受弯构件抗裂验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）6.3.1）1）、正截面抗裂验算在短期效应组合1组合5五种工况下满足A类预应力混凝土构件规范要求。在长期效应组合作用下，在墩顶处下缘虽出现拉应力；但出现拉应力的区域均在墩顶实心段,所算数值不真实,而其它部位均未出现拉应力，所以在长期效应作用下满足A类预应力混凝土构件规范要求。2）、斜截面抗裂验算在短期效应组合下，最大主拉应力为1.06MPa，小于A类预应力混凝土构件在短期效应作用拉应力限值（1.855MPa），结构满足A类预应力混凝土构件规范要求。（2.65*0.7=1.855）预制构件A类(3)持久状况和短暂状况的应力验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）7.1.5）1）、正应力：·成桥阶段：上缘最大应力7.36MPa；下缘最大应力7.45MPa。·持久状况组合1：上缘最大应力8.66MPa；下缘最大应力10.24MPa。·持久状况组合2：上缘最大应力12.69MPa；下缘最大应力10.39MPa。·持久状况组合3：上缘最大应力9.26MPa；下缘最大应力11.16MPa。·持久状况组合4：上缘最大应力12.50MPa；下缘最大应力11.04MPa。·持久状况组合5：上缘最大应力8.80MPa；下缘最大应力11.96MPa。2）、主压应力：·成桥阶段：最大主压应力7.49MPa。 ·持久状况汽车最大剪力下：最大主压应力8.83MPa。·持久状况汽车最小剪力下：最大主压应力8.25MPa。(4)活载位移取挠度长期增长系数为1.425，主梁边跨跨中在活载作用下最大上拱度为3.38mm，最大下挠度为9.11mm，其绝对值之和为12.48mm；主梁次边跨跨中在活载作用下最大上拱度为4.19mm，最大下挠度为7.34mm，其绝对值之和为11.53mm,满足规范要求（L/60049mm）。(5)主要结论持久状况极限承载能力满足规范要求；短期效应组合正截面抗裂验算满足要求，长期效应组合正截面抗裂验算满足要求，短期效应组合斜截面抗裂验算满足要求；使用阶段混凝土的压应力和主压应力满足要求；活载位移满足要求。四、五跨一联结构计算1、结构离散结构的静力计算分析采用平面杆系理论，以主梁轴线为基准线划分结构离散图，按施工步骤划分数个施工阶段和运营阶段进行计算，验算主梁的内力、应力、位移等，计算采用桥梁静力线性计算程序QJX进行计算。五跨一联结构共划分179个节点、主梁单元178个，永久约束单元6个，临时约束单元8个。结构离散图见图29。图29 五跨一联结构离散图2、符号规定弯矩M：以单元下缘受拉为正，单元上缘受拉为负；剪力Q：以使单元产生顺时针转动为正，反之为负；轴力N：以单元受压为正，受拉为负；位 移：竖直方向以向上为正，水平方向以向右为正；应 力：以单元受压为正，受拉为负。3、五跨一联结构计算结果附图(1)持久状况极限状态承载能力（见公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.1.6）：·组合1承载能力见图30；·组合2承载能力见图31；·组合3承载能力见图32；·组合4承载能力见图33；·组合5承载能力见图34；图30 持久状况极限状态组合1承载能力图31 持久状况极限状态组合2承载能力图32 持久状况极限状态组合3承载能力图33 持久状况极限状态组合4承载能力图34 持久状况极限状态组合5承载能力(2)A类预应力构件短期效应荷载组合抗裂验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）6.3.1）：·短期效应组合1正应力见图35；·短期效应组合2正应力见图36；·短期效应组合3正应力见图37；·短期效应组合4正应力见图38；·短期效应组合5正应力见图39；·短期效应组合汽车最大剪力下主应力见图40；·短期效应组合汽车最小剪力下主应力见图41；图35 短期效应组合1正应力图36 短期效应组合2正应力图37 短期效应组合3正应力图38 短期效应组合4正应力图39 短期效应组合5正应力图40 短期效应组合汽车最大剪力下主应力图41 短期效应组合汽车最小剪力下主应力(3)A类预应力构件长期效应荷载组合抗裂验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）6.3.1）：·长期效应组合1正应力见图42；·长期效应组合2正应力见图43；·长期效应组合3正应力见图44；·长期效应组合4正应力见图45；·长期效应组合5正应力见图46；图42 长期效应组合1正应力图43 长期效应组合2正应力图44 长期效应组合3正应力图45 长期效应组合4正应力图46 长期效应组合5正应力(4)持久状况和短暂状况的应力验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）7.1.5）：·成桥阶段正应力见47；·组合1正应力见图48；·组合2正应力见图49；·组合3正应力见图50；·组合4正应力见图51；·组合5正应力见图52；·汽车最大剪力下主应力见图53；·汽车最小剪力下主应力见图54。图47 持久状况成桥阶段截面正应力图48 持久状况组合1截面正应力图49 持久状况组合2截面正应力图50 持久状况组合3截面正应力图51 持久状况组合4截面正应力图52 持久状况组合5截面正应力图53 持久状况汽车最大剪力下截面主应力图54 持久状况汽车最小剪力下截面主应力4、五跨一联结构计算主要结论(1)规范强制性条款：持久状况极限状态承载能力验算（见公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.1.6）在组合1组合5五种工况下，截面极限状态承载能力均满足要求。(2)规范强制性条款：预应力混凝土受弯构件抗裂验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）6.3.1）1）、正截面抗裂验算在短期效应组合1组合5五种工况下满足A类预应力混凝土构件规范要求。在长期效应组合作用下，在墩顶处下缘虽出现拉应力；但出现拉应力的区域均在墩顶实心段,所算数值不真实,而其它部位均未出现拉应力，所以在长期效应作用下满足A类预应力混凝土构件规范要求。2）、斜截面抗裂验算在短期效应组合下，最大主拉应力为1.06MPa，小于A类预应力混凝土构件在短期效应作用拉应力限值（1.855MPa），结构满足A类预应力混凝土构件规范要求。(3)持久状况和短暂状况的应力验算（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）7.1.5）1）、正应力：·成桥阶段：上缘最大应力7.35MPa；下缘最大应力7.45MPa。·持久状况组合1：上缘最大应力8.66MPa；下缘最大应力10.24MPa。·持久状况组合2：上缘最大应力12.73MPa；下缘最大应力10.77MPa。·持久状况组合3：上缘最大应力9.03MPa；下缘最大应力11.23MPa。·持久状况组合4：上缘最大应力12.51MPa；下缘最大应力11.04MPa。·持久状况组合5：上缘最大应力8.80MPa；下缘最大应力11.93MPa。2）、主压应力：·成桥阶段：最大主压应力7.45MPa。 ·持久状况汽车最大剪力下：最大主压应力8.30MPa。·持久状况汽车最小剪力下：最大主压应力8.83MPa。(4)活载位移取挠度长期增长系数为1.425，主梁边跨跨中在活载作用下最大上拱度为3.29mm，最大下挠度为9.26mm，其绝对值之和为12.55mm；主梁次边跨跨中在活载作用下最大上拱度为4.35mm，最大下挠度为7.25mm，其绝对值之和为11.60mm,满足规范要求（L/60049mm）。(5)主要结论持久状况极限承载能力满足规范要求；短期效应组合正截面抗裂验算满足要求，长期效应组合正截面抗裂验算满足要求，短期效应组合斜截面抗裂验算满足要求；使用阶段混凝土的压应力和主压应力满足要求；活载位移满足要求。