125米跨连续箱梁计算书最终

跨宝安大道高架桥推荐方案计算书1、方案概述松岗高架桥跨宝安大道段，为（72+125+72）米单箱单室直腹板变截面预应力混凝土连续梁桥，下部结构采用空心薄壁墩，基础为钻孔灌注桩基础。主梁为三向预应力混凝土连续箱梁，支点梁高7.2米，跨中梁高3.0米，梁高按2.0次抛物线变化，上部结构采用挂篮悬臂浇筑施工。2、技术标准及设计规范2.1技术标准（1）公路等级：公路一级；（2）设计速度：100Km/h；（3）桥涵结构设计安全等级：一级；（4）汽车荷载等级：公路-I级；（5）桥面总宽度：16.25m；（6）设计洪水频率（特大桥）：1/100；（7）地震峰值加速度：0.1g。2.2设计规范及依据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）设计单位提供的施工图设计文件3、主要材料及其设计参数3.1混凝土C55混凝土(主梁)弹性模量：35500MPa泊桑比：0.2轴心抗压强度标准值：fck=35.5MPa轴心抗压强度设计值：fcd=24.4MPa轴心抗拉强度标准值：ftk=2.74Mpa轴心抗拉强度设计值：ftd=1.89MPa线膨胀系数：0.00001C40混凝土（墩身）弹性模量：32500MPa泊桑比：0.2轴心抗压强度标准值：fck=26.8MPa轴心抗压强度设计值：fcd=18.4MPa轴心抗拉强度标准值：ftk=2.40Mpa轴心抗拉强度设计值：ftd=1.65MPa热膨胀系数：0.000013.2低松弛钢绞线直径：15.2mm弹性模量：195000MPa抗拉强度标准值：1860MPa线膨胀系数：0.0000123.3设计荷载取值1）永久作用：结构重力：一期恒载为结构自重，按实际断面计取重量；二期恒载为护栏、现浇层及桥面铺装等重量，拟取为63.7KN/m。预应力：预应力钢绞线采用公称直径为15.2mm低松弛钢绞线，其抗拉强度标准值fpk＝1860Mpa，弹性模量Ep＝1.95×105Mpa，松弛率2.5%，孔道摩擦系数为0.17，孔道偏差系数为0.0015，一端锚具变形及钢束回缩6mm，锚下张拉控制应力按0.73fpk＝1358Mpa控制。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规范》（JTGD62-2004）计算。主墩基础不均匀沉降按2cm计。2）可变作用：汽车荷载等级为公路－I级提高30%。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）的规定，单幅桥按4车道计算，汽车荷载横向折减系数为0.67，活载增大系数为1.3，相应的车道系数为：4×0.67×1.3=3.484。汽车冲击力：按《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）规定的方法计算。体系整体升降温取值为：体系升温按25℃考虑，体系降温按-20℃考虑；主梁截面梯度温差：按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）进行计算。3）荷载组合：根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）规定，采用基本组合验算截面抗弯承载能力；采用短效及长效组合验算截面抗裂能力及主梁的刚度；采用标准组合进行主梁弹性应力验算及施工阶段主梁截面应力。4、总体静力计算4.1计算模型概述计算中以理论竖曲线为基准进行结构离散。采用梁单元模拟主梁、桥墩。全桥共设梁单元92个，节点207个。边界条件处理桥墩编号DXDYDZROTXROTYROTZ78⊕⊕××⊕×⊕×××⊕×79⊕⊕××⊕×⊕×××⊕×80×⊕××⊕×××××⊕×81⊕⊕××⊕×⊕×××⊕×注：①⊕：表示该方向自由度放松；×：表示该方向自由度约束。②DX：顺桥向位移；DY：竖向位移；DZ：横桥向位移；ROTX：绕顺桥向转角；ROTY：绕竖向转角；ROTZ：绕横桥向转角。计算采用结构有限元软件Midas/Civil进行，整体静力计算模型见图。图1整体静力计算模型4.2计算结果1、数值符号规定弯矩M：以使单元下缘受拉为正，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：以单元受拉为正，受压为负应力：以拉应力为正，压应力为负；位移：以向上为正，向下为负。2、主梁验算1）正截面抗弯承载能力验算基本组合下，主梁特征截面弯矩及相应的抗弯承载力如下表。表1主梁抗弯承载力验算表（吨*米）截面位置最大弯矩最大抗力安全系数边跨1/49618.3106341.1边跨中-18289-370572.0边跨3/4-58490-866281.5主墩支点-114016-1653071.4主跨1/4-14801-389672.6主跨中24186242701.0由上表可见，基本组合下主跨跨中截面满足抗弯承载力要求，但富余量较少，建议加强此区段抗弯能力。2）抗剪承载能力验算表2主梁抗剪承载力验算表（kN）截面位置最大剪力最大抗力安全系数边跨3/430820434221.4主墩支点附近45418463231.02主跨1/421335280251.3由上表可见，基本组合下满足抗剪承载力要求。3）抗裂验算主梁按全预应力构件在正常使用极限状态短期效应组合下正截面抗裂验算应力图如下。a)主梁上缘应力图b)主梁下缘应力图图2主梁正截面抗裂验算应力图（MPa），短效组合主梁按全预应力构件在正常使用极限状态短期效应组合下斜截面主拉应力如下图。图3主梁斜截面主拉应力图（MPa），短效组合由上图可知，主梁正截面上下缘应力在短效组合下均未出现拉应力，满足全预应力分段浇筑混凝土构件容许拉应力：σst－0.80σpc≤0MPa的要求。短效组合下，斜截面最大主拉应力0.93MPa，满足全预应力混凝土构件容许主拉应力：σtp≤0.4ftk=0.4×2.74＝1.096MPa的要求。4）主梁刚度验算短效组合下，主梁向上最大挠度如下图，边跨跨中向上最大挠度2.1cm，中跨跨中向上最大挠度2.3cm。图4主梁向上最大挠度图（cm）短效组合下，主梁向下最大挠度如下图，边跨跨中向下最大挠度2.2cm，中跨跨中向下最大挠度5.9cm。图5主梁向下最大挠度图（mm）由上图可知，汽车荷载作用下主梁中跨跨中向上、向下挠度总计为8.2cm，考虑长期增大系数1.42，对应的挠跨比为L/1524，小于规范规定的主跨跨径的1/600，满足规范要求。5）持久状况受压区压应力验算（1）正截面压应力验算主梁持久状况正截面最大压应力验算应力图如下。a)主梁上缘应力图b)主梁下缘应力图图6主梁正截面最大压应力图（MPa），标准组合由上图可知，局部最大压应力为17.2MPa，小于全预应力混凝土构件容许压应力：σkc+σpt≤0.5fck＝0.5×35.5＝17.75MPa，满足规范要求。（2）斜截面主压应力验算主梁持久状况斜截面最大主压应力验算应力图如下。图7主梁斜截面最大主压应力图（MPa），标准组合由上图可知，主梁斜截面最大主压应力为17.3MPa，满足全预应力混凝土构件容许主压应力：σcp≤0.6fck＝0.6×35.5＝21.3MPa的要求。5）施工阶段主梁压应力验算施工处于最大悬臂状态时主梁截面压应力最大，相应阶段的主梁压应力图如下。图7施工阶段主梁最大压应力图（MPa）由上图可知，施工阶段主梁正截面最大压应力为15.3MPa，满足预应力混凝土构件施工阶段容许压应力：'7.0cktccf＝19.88MPa的要求。5、主要计算结论静力计算表明：（1）基本组合下主跨跨中截面满足抗弯承载力要求，但富余量较少，建议加强此区段抗弯能力。（2）基本组合下主梁截面满足抗剪承载力要求（3）短效组合下主梁全截面不出现拉应力，满足全预应力构件正截面抗裂要求，但跨中下缘压应力储备为0.3Mpa，储备偏小。（4）短效组合下主梁斜截面最大拉应力满足全预应力构件斜截面抗裂要求，最大主拉应力1.07Mpa。（5）标准组合下，满足全预应力构件压应力要求；但主梁上缘压应力偏大，建议优化。斜截面主压应力满足规范要求。（6）短效作用并考虑长期影响，主梁挠度较小，满足刚度要求。（7）施工阶段主梁应力满足规范要求。