预应力混凝土箱梁上部结构计算

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17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书第1页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》（JTGB01－2003）；2、中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）；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》（JTGD62－2004）；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—Ⅰ级三、有关计算数据的选取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0.5fck=16.2Mpa使用阶段混凝土最大主压应力0.6fck=19.44Mpa荷载短期效应组合下混凝土最大拉应力限值0.7ftk=1.855Mpa荷载短期效应组合下混凝土最大主拉应力限值0.5ftk=1.325Mpa施工阶段混凝土最大压应力0.7f,ck=0.7×0.8×32.4=18.14Mpa施工阶段混凝土最大拉应力0.7f,tk=0.7×0.8×2.65=1.48Mpa容重r=26KN/m3线膨胀系数α=0.00001沥青混凝土:容重r=23KN/m32）预应力钢绞线之力学特性ASTM:270K级低松驰钢绞线φS15.20标准强度fpk=1860Mpa弹性模量Ep=1.95e5MpaT1～T8（1号钢束）、B11～B14、Z11～Z14（4号钢束）、B21～B24、Z21～Z24（3号钢束）、B31～B34、Z31～Z34（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值0.65fpk=1209Mpa预应力束为7φS15.20和9φS15.20，塑料波纹管孔道，孔道直径均为70mm。局部偏差系数：K=0.001517+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书第2页孔道摩阻系数：μ=0.17一端张拉回缩值：0.006m3）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（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=2.1655×3×1.41×26=238.2KN18、40、62号节点处隔板重:q=2.1655×3×1.8×26=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=16.0×0.08×23=29.44KN/m双侧护栏底座q2=8×2=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—Ⅰ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30℃3）整体降温温差50℃强迫位移:按支座变位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；122213.61623.651;22CCccEIEIfflmlml――计算跨径，取边跨计算跨径16.3米做计算0C竖向梯度温度（尺寸单位：mm）300100o16.4C(-8.2C)6C(-3C)oooo17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书第3页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=（9.15×26+45.44）×1000/9.81=28882.77Kg101211102213.6163.45102.4213.86714216.328882.771.5Hz14Hz=0.1767ln0.01570.44923.6513.45102.4216.3ffff　正弯矩冲击系数　　　　　　　当时，　　　　＝　　　负弯矩冲击系数　　　2241428882.770.45＝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=0.40EC)。4、计算公式(修正偏压法)：21...iiniipeapmna二、计算截面刚度1、计算截面抗弯惯性矩:17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书第4页1417002225230354034040330403404035230140242.51444090302.535230282.51451201604101402225271130230主梁跨中横断面中性轴高度:0.809m将箱梁划分成τ、t两种梁进行计算。划分结果：τ梁换算面积:2.46m**2换算惯矩:0.63m**4中性轴高度:0.809mT梁换算面积:2.12m**2换算惯矩:0.581m**4中性轴高度:0.809m2、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：2211212121()2tIsshsshttt2241(11.311.3)1.1651.16511.311.320.40.250.226.77m其中：t、t1、t2――各板厚度。17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书第5页s、s1、s2――各板沿中线长度。h――板中线竖向间距。悬臂部分：321ntiiiiIcbt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。51[10.630.052()]3titicibibi55110.270.27[10.630.052()][10.630.052()]332.32.3titicibibi＝0.30873342220.30872.30.270.028tiiiIcbtm截面总抗扭惯性矩：4126.770.0286.798tttIIIm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：0k中跨：边跨＝22：17＝1.29：1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k取1四、按修正偏压法计算荷载横向分布系数1、计算公式：21...iiniipeapmna其中：n――肋的数量β――抗扭修正系数p――外荷载之合力e――p对桥轴线的偏心距ai――主梁i至桥轴线的距离2、计算β221112()tiilGIEaIk(0.40)GE17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书第6页其中：∑It――全截面抗扭惯性矩∑It＝6.798Ii――主梁抗弯惯性矩，《梁肋纵向内力计算》中将主梁分为τ梁和t梁，Ii为各梁的抗弯惯性矩。40.63Im40.581Itm边跨：22210.479176.7980.40112(21.850.58125.650.63)1.363中跨：22210.439226.7980.40112(21.850.58125.650.63)1.943753、计算荷载横向分布系数（1）.支点处横向分布系数计算桥梁博士---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+17@17\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:3.83.73.8m主梁抗弯惯矩:0.630.5810.5810.63m**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0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000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:0.000KPa------------------------------------------------------------影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.7150.3770.102-0.19517+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书第7页3.8000.4090.2850.1950.1117.5000.1110.1950.2850.40911.300-0.1950.1020.3770.715------------------------------------------------------------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------------------------------------------------------------计算成功完成桥梁博士---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+17@17\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:3.83.73.8m主梁抗弯惯矩:0.630.5810.5810.63m**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0.0000.50016.0000.5000.0000.0000.0000.000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:0.000KPa------------------------------------------------------------影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁0.0000.715