桥梁上部结构、下部结构计算书.doc

PAGE / NUMPAGES 高速公路两阶段初步设计 大 中 桥 梁 结 构 计 算 书 第一篇 理论计算（上部结构） 一、20m预应力混凝土组合箱梁计算书 分析计算的主要内容 ⑴ 上部箱梁持久状态极限承载承载能力计算； ⑵ 上部箱梁正常使用阶段抗裂计算； ⑶ 上部箱梁持久状态压应力计算； ⑷ 上部箱梁刚度计算。 计算方法及原则 上部箱梁纵向计算按平面杆系理论，采用《QJX系列程序》进行计算。根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段，并进行结构离散。 1.荷载取值与荷载组合 ⑴ 荷载取值 ① 一期恒载：预应力混凝土容重取2.6t/m3。 ② 二期恒载：包括护栏、桥面铺装等，详见各桥梁取值。 ③ 活载: 公路－Ⅰ级。 ④ 温度梯度：主梁顶、底板日照温差按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条规定取值计算；竖向梯度温度分布见图7-1（尺寸单位：mm）： 降温梯度 升温梯度 图1-1 温度梯度 ⑤强迫位移：10mm。 ⑵材料 预制箱梁 C40混凝土 现浇接头、湿接缝 C40混凝土 ⑶荷载组合 组合一： 恒载（1.05的自重系数） 组合二： 恒载+活载（中（边）板横向分布系数，公路I级，车道荷载，不计挂车） 组合三： 恒载＋活载＋温度荷载1（整体升温30） 组合四： 恒载＋活载＋温度荷载2（整体降温30） 组合五： 恒载＋活载＋温度荷载1＋强迫位移（不均匀沉降，L/3000） 组合六： 恒载＋活载＋温度荷载2＋强迫位移 桥梁计算 1.概述 上部结构跨径为4×20m，桥宽12.50m。共设置4片小箱梁，梁高1.2 m。 边跨中梁钢束与边跨边梁钢束布置相同，中跨中梁钢束与中跨边梁钢束布置相同。采用刚接梁法进行横向分布系数计算，边主梁横向分布系数最大为0.744，中主梁横向分布系数为0.612。（可以用GQJS计算） 2.荷载取值 ①二期恒载：包括护栏、桥面铺装等，经横向分配后边梁为共计1.795t/m，中梁为1.673m。 ②预应力钢束张拉控制应力取0.75fpk，即1395Mpa。 ③冲击系数：按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.2计算求得，边梁冲击系数为μ=0.340；中梁冲击系数为μ=0.350。 3.桥梁复核计算 边梁 ⑴持久状态极限承载能力计算 各种荷载组合下，持久状况承载能力极限状态计算如下，详见下图： 图1-3a 荷载组合五极限状态承载能力计算 图1-3b 荷载组合六极限状态承载能力计算 本计算考虑了普通钢筋的作用，上部箱梁持久状态极限承载能力计算满足要求。 ⑵ 正常使用阶段抗裂计算 预应力混凝土受弯构件为满足正常使用极限状态，应进行抗裂计算。 ①短期效应荷载组合 短期效应荷载组合下，正截面法向拉应力计算结果详见下图： 图1-4a 短期效应荷载组合五上下缘法向拉应力 图1-4b 短期效应荷载组合六上下缘法向拉应力 规范强制性条款6.3.1，对于A类预应力混凝土受弯构件，在短期效应组合下拉应力不允许超过0.7ftk=1.757MPa。跨中位置满足规范要求，但是支点位置处没有负弯矩预应力，需要考虑普通钢筋参与作用对裂缝进行计算，按钢筋混凝土构件采用桥梁博士软件对裂缝进行补充计算。最不利位置裂缝宽度为0.147mm，小于0.2mm，满足规范要求。 ②长期效应荷载组合 长期效应荷载组合下，正截面法向拉应力计算结果详见下图： 图10-5a 长期效应荷载组合五上下缘法向拉应力 图10-5b 长期效应荷载组合六上下缘法向拉应力 最不利状态上缘跨中部分没有拉应力出现，满足规范要求，支点位置抗裂按照钢筋混凝土构件考虑，短期效应下裂缝宽度满足规范要求，长期效应下不做要求。 ⑶ 持久状况与短暂状况截面正应力计算 按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力和斜截面混凝土的主压应力。计算时，作用取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数，预应力分项系数取为1.0，计入温度效应等引起的次效应。 正截面法向压应力在各荷载组合下的应力结果请见下图： 表10-3 荷载标准值组合效应下主梁压应力计算 （单位：Mpa） 应力 组合一 组合二 组合三 组合四 组合五 组合六 上缘 4.07 7.67 10.34 7.68 10.42 7.68 下缘 8.13 11.17 11.17 12.29 12.60 12.95 图10-6a 持久状态荷载组合五上下缘法向压应力 图10-6b 持久状态荷载组合六上下缘法向压应力 规范条款7.1.5-1，对于A类预应力混凝土受弯构件，在作用标准值组合下， σkc+σpt≤0.5fck=13.40MPa，最不利状况下压应力为12.95 MPa，满足规范要求。 ⑷挠度计算 表10-4 活载位移表 部位 位