3×30现浇桥梁计算书

3×30m连续箱梁上部结构计算1、结构概况上部结构采用3×30m单箱双室预应力砼连续箱梁，设计线处箱梁高2.1m，箱梁顶宽19m。跨中截面尺寸见图-1。按A类预应力构件设计。图-1箱梁截面尺寸（单位：cm）2、主要材料力学性能指标及相关计算参数2.1混凝土-1　混凝土材料性能表 混凝土标号 C50（主梁） 力学性能 弹性模量E(MPa) 34500 剪切模量G(MPa) 13800 泊桑比γ 0.2 轴心抗压设计强度(MPa) 22.4 轴心抗拉设计强度(MPa) 1.83 轴心抗压标准强度(MPa) 32.4 轴心抗拉标准强度(MPa) 2.65 热膨胀系数(1/℃) 0.000012.2预应力钢筋表-2　预应力钢筋力学性能指标表 力学性能指标 钢绞线 弹性模量E（MPa） 195000 抗拉标准强度（MPa） 1860表-3　预应力钢筋计算参数表 主要计算参数 钢绞线 张拉控制应力（MPa） 1395 钢筋松弛率 0.035 孔道摩阻系数 0.17 孔道偏差系数 0.0015 锚具变形及钢束回缩值 0.0062.3普通钢筋表-4　普通钢筋材料性能表 钢筋种类 HRB400（受力钢筋） 力学性能 弹性模量E(MPa) 200000 轴心抗压设计强度(MPa) 330 轴心抗拉设计强度(MPa) 330 轴心抗压标准强度(MPa) 400 轴心抗拉标准强度(MPa) 4003、作用及作用组合3.1永久作用（1）一期恒载：钢筋混凝土容重：26kN/m3，按实际断面计算重量。（2）二期恒载：上部结构采用支架现浇施工。二期恒载：0.339x26x3+0.1x19x24.5=73kN/m。（3）混凝土收缩及徐变作用：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计》（JTGD62-2004）计算，并按10年考虑，平均相对湿度取70％。（4）基础变位作用：按5mm考虑。（5）预应力荷载：纵向预应力按实际预应力钢束考虑。3.2可变作用（1）汽车荷载设计荷载：城－A级；车道数为4道，横向分布系数取3.08。（2）汽车冲击力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：EQ当f＜1.5Hz时，μ＝0.05；EQ当1.5Hz≤f≤14Hz时，μ＝0.1767ln(f)－0.0157；EQ当f＞14Hz时，μ＝0.45；根据规范，计算正弯矩效应和剪力效应的结构基频f1=6.67Hz，冲击系数μ1=0.320；计算负弯矩效应的结构基频f2=11.59Hz，冲击系数μ2=0.417。（3）汽车制动力按《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）规定的方法计算。（4）温度（体系温度和梯度温度）作用温度荷载：体系升温25℃；降温20℃。顶底板梯度温差：按照《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）的规定进行计算，箱梁非线性正温差T1=14℃，T2＝5.5℃；箱梁非线性负温差T1=－7℃，T2＝－2.75℃。第一组温度力：体系升温+顶板梯度正温差。第二组温度力：体系降温+顶板梯度负温差。3.3荷载组合（1）持久状况承载能力极限状态验算基本组合组合一：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)组合二：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)组合三：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.400)+梯度温升(1.400)组合四：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.400)+梯度温降(1.400)组合五：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.400)+梯度温升(1.400)组合六：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.400)+梯度温降(1.400)组合七：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温升(1.120)+梯度温升(1.120)组合八：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温升(1.120)+梯度温降(1.120)组合九：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温降(1.120)+梯度温升(1.120)组合十：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.200)+钢束二次(1.200)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温降(1.120)+梯度温降(1.120)组合十一：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)组合十二：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)组合十三：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.400)+梯度温升(1.400)组合十四：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.400)+梯度温降(1.400)组合十五：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.400)+梯度温升(1.400)组合十六：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.400)+梯度温降(1.400)组合十七：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温升(1.120)+梯度温升(1.120)组合十八：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温升(1.120)+梯度温降(1.120)组合十九：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温降(1.120)+梯度温升(1.120)组合二十：支座沉降(0.500)+恒荷载(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.400)+整体温降(1.120)+梯度温降(1.120)（2）正常使用极限状态验算基本组合作用短期效应组合：组合一：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.667)组合二：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.000)+梯度温升(0.800)组合三：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.000)+梯度温降(0.800)组合四：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.000)+梯度温升(0.800)组合五：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.000)+梯度温降(0.800)组合六：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.667)+整体温升(1.000)+梯度温升(0.800)组合七：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.667)+整体温升(1.000)+梯度温降(0.800)组合八：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.667)+整体温降(1.000)+梯度温升(0.800)组合九：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.667)+整体温降(1.000)+梯度温降(0.800)作用长期效应组合：组合一：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.381)组合二：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.381)+整体温升(1.000)+梯度温升(0.800)组合三：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.381)+整体温升(1.000)+梯度温降(0.800)组合四：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.381)+整体温降(1.000)+梯度温升(0.800)组合五：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(0.381)+整体温降(1.000)+梯度温降(0.800)（3）持久状况和短暂状况构件的应力验算组合一：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.000)+梯度温升(1.000)组合二：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.000)+梯度温降(1.000)组合三：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温升(1.000)+梯度温降(1.000)组合四：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.000)+梯度温升(1.000)组合五：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+整体温降(1.000)+梯度温降(1.000)组合六：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.000)+整体温升(1.000)+梯度温升(1.000)组合七：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.000)+整体温升(1.000)+梯度温降(1.000)组合八：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.000)+整体温降(1.000)+梯度温升(1.000)组合九：支座沉降(1.000)+恒荷载(1.000)+钢束一次(1.000)+钢束二次(1.000)+徐变二次(1.000)+收缩二次(1.000)+移动荷载(1.000)+整体温降(1.000)+梯度温降(1.000)3.4计算模型计算按平面杆系进行结构分析，采用有限元分析软件“MidasCivil”，结构离散单元为50个。结构离散模型如图-2所示。图-2结构离散模型·上部结构施工阶段的划分结合结构的施工流程，施工阶段共划分为3个阶段，第3阶段为使用阶段。3.5计算结果·持久状况承载能力极限状态强度验算（1）正截面抗弯计算图-3最大最小抗力图（单位：KN-m）表-5正截面抗弯计算表 位置 内力(KN-m) 抗力(KN-m) 是否满足 第1跨跨中 66527 77980 是 墩顶1 -39178 -104164 是 第2跨跨中 60149 77082 是 墩顶2 -39013 -104213 是 第3跨跨中 66880 77978 是（2）斜截面抗剪计算按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第5.1.5条EQγos≤R验算，结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第5.2.9条进行抗剪截面验算，满足规范要求。计算结果见表-6。表-6斜截面抗剪计算表 位置 内力(KN) 抗力(KN) 是否满足 第1跨左端1.5m 10546 14587 是 第1跨右端1m 11303 12701 是 第2跨左端1m 10692 12394 是 第2跨右端1m 10702 12395 是 第3跨左端1m 11314 12641 是 第3跨右端1.5m 10546 14315 是·使用阶段正常使用极限状态应力验算（1）正截面抗裂验算对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合：EQσst－σpc≤0.7ftk；在荷载长期效应组合下：EQσlt－σpc≤0。计算结果如图，图中压应力为正，拉应力为负。图-4结构正截面抗裂验算短期效应组合结果图形（单位：MPa）图-5结构正截面抗裂验算长期效应组合结果图形（单位：MPa）表-7正截面短期抗裂验算表 位置 应力(MPa) 容许值(MPa) 是否满足 第1跨跨中 1.20 -1.86 是 墩顶1 -1.50 -1.86 是 第2跨跨中 1.38 -1.86 是 墩顶2 -1.46 -1.86 是 第3跨跨中 1.16 -1.86 是表-8正截面长期抗裂验算表 位置 应力(MPa) 容许值(MPa) 是否满足 第1跨跨中 2.32 0 是 墩顶1 1.15 0 是 第2跨跨中 2.70 0 是 墩顶2 1.14 0 是 第3跨跨中 2.27 0 是（2）斜截面抗裂验算图-6截面最小主应力图（单位：MPa）表-9主拉应力验算表 位置 应力(MPa) 容许值(MPa) 是否满足 墩顶1 -0.81 -1.325 是 墩顶2 -0.82 -1.325 是·持久状况和短暂状况构件的应力验算（1）正截面压应力验算图-7正截面混凝土法向压应力验算结果图形（单位：MPa）表-10正截面压应力验算表 位置 应力(MPa) 容许值(MPa) 是否满足 第1跨跨中 10.2 16.2 是 墩顶1 11.2 16.2 是 第2跨跨中 9.8 16.2 是 墩顶2 11.2 16.2 是 第3跨跨中 10.2 16.2 是（2）斜截面抗压验算图-8截面最大主应力图（单位：MPa）表-11主压应力验算表 位置 应力(MPa) 容许值(MPa) 是否满足 第1跨跨中 10.2 19.4 是 墩顶1 11.1 19.4 是 第2跨跨中 9.8 19.4 是 墩顶2 11.0 19.4 是 第3跨跨中 10.2 19.4 是·挠度验算图-9汽车荷载作用下主梁挠度图（单位：mm）由图-10，汽车荷载作用下跨中最大竖向位移为2.75mm，考虑挠度系数为1.44，则最大计算挠度值为3.96mm。根据《公桥规》第6.5.3条规定，受弯构件最大挠度允许值为：L0/600=30000/600=50mm（其中L0为梁的计算跨径）。计算结果表明，主梁的刚度满足要求。表-12挠度验算 位置 挠度(mm) 容许值(mm) 是否满足 第1跨跨中 3.96 50 是 第2跨跨中 3.20 50 是 第3跨跨中 3.96 50 是注：表中的挠度值为考虑增大系数1.44后的结果。·施工阶段应力验算按照规范第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σcct≤0.70fck’，拉应力σctt≤0.70ftk’。本桥施工时混凝土强度已达到标准强度的80%，故压应力允许值0.70fck’＝0.7×0.8×32.4＝18.1Mpa，拉应力允许值0.70ftk’＝0.70×0.8×2.65＝1.484Mpa。由下图可知，各施工阶段，抗压抗裂均满足要求。图-10短暂状况构件应力验算结果图形7