高明镇安置点项目-市政配建道路工程--桥梁工程预制预应力混凝土T梁结构计算报告书.docx

高明镇安置点项目-市政配建道路工程一桥梁工程预制预应力混凝土T梁结构计算报告书目录1技术标准和设计规范11.1 1技术标准11.2 规范及规程11.3 设计荷载21.4 主要材料及其性能31.4.1 混凝土31.4.2 钢筋31. 4.3预应力钢束锚具及波纹管32主桥纵向计算方法及原则41 .1计算方法概述42 .2正常使用极限状态验算42. 2.1正截面抗裂验算42. 2.2斜截面抗裂验算42. 3持久状况构件应力验算42. 3.1混凝土压应力验算42. 3.2钢绞线拉应力验算52. 4短暂状况构件应力验算52. 5承载能力极限状态验算53. 6荷载组合53预制预应力混凝土T梁纵向上部结构63.1.桥梁有限元分析模型63. 2正常使用极限状态抗裂验算73. 3持久状况构件应力验算83. 4短暂状况构件应力验算94. 5承载能力极限状态强度验算103.6支承反力汇总10高明镇安置点项目-市政配建道路工程，本项目在配套道路4,中心桩号AK0+232.0处设置桥梁一座一高明桥，高明桥上跨高明河，桥梁跨径为lT6m预制预应力混凝土矮T梁，梁高90cm,桥台采用重力式桥台，钻孔灌注桩基础。1技术标准和设计规范1.1技术标准(1)设计荷载荷载等级：汽车荷载采用城-B级,人群荷载采用4.0knm2o(2)桥梁横断面布置(3)抗震要求设防烈度7度(地震动峰值加速度为0.1g)o(5)桥梁设计基准期桥梁设计基准期为100年。(6)桥梁设计使用年限桥梁设计使用年限为100年。(7)桥梁设计安全等级结构设计安全等级为一级，结构重要性系数丫。=1.1。(8)环境类别本工程环境类别为I类。1.2 规范及规程本次桥梁设计遵循的标准、规范、规程如下：(1)城市桥梁设计规范2019年版(CJJl1-2011)；(2)城市桥梁抗震设计规范(CJJI66-2011)；(3)城市桥梁桥面防水工程设计规程(CJJ139-2010)；(4)公路工程技术标准(JTGB01-2014)；(5)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)；(6)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)；(7)公路桥涵地基与基础设计规范(JTG3363-2019)；(8)中国地震动参数区划图(GB18306-2015)；(9)公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2020)；(10)公路桥梁伸缩装置通用技术条件(JT/T327-2016)；(11)公路桥梁抗风设计规范(JTG/T3360-01-2018)；(12)公路交通安全设施设计规范(JTGD81-2017)；(13)公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范(JTG/TB07-01-2006)；(14)公路工程混凝土结构耐久性设计规范(JTG/T3310-2019)。(15)城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2-2008)；(16)国颁道路工程制图标准(GB50162-92)；(17)国颁工程建设标准强制性条文(公路工程部分)；1.3 设计荷载(1)结构类型按照A类预应力混凝土结构设计；(2)恒载预应力混凝土容重：26kNm3;桥面钢筋混凝土铺装容重：26kNm3;桥面沥青混凝土铺装容重：24kNm3;(3)汽车活载设计车道数：按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)表4.3.1-4取；多车道横向折减系数：按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)表4.3.1-5取用；汽车冲击力：按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)第4.3.2条计；汽车制动力：按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)第4.3.5条计；纵向平面计算偏载系数：1.15。(4)混凝土收缩徐变年平均相对湿度：60%；计算天数：3650do(5)基础不均匀沉降基础不均匀沉降按5mm考虑。(6)预应力预应力钢绞线均采用镀锌金属波纹管成孔，=0.2,K=O.0015；预应力松驰损失终极值:按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)第6.2.6条计算;一端锚具变形及钢束回缩值：加=0.006/小(7)温度线膨胀系数。：碎结构a=0.00001；体系温度变化范围：最高有效温度34C,最低有效温度TOC。施工温度按1020°C左右考虑，结构以整体升温20,整体降温20°C进行验算。梯度温度：按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)第4.3.12条计算如下表所示。梯度温差表项目T1()T2()A(mm)升温145.5300降温-7-2.75300L4主要材料及其性能1.4.1混凝土全桥混凝土材料性能表碎强度等级弹性模量(MPa)剪切模量(MPa)泊松比轴心抗压强度标准fek(MPa)轴心抗拉强度标值3(MPa)轴心抗压强度设计fed(MPa)轴心抗拉强度设计ftd(MPa)热膨胀系数C5034500138000.232.42.6522.41.830.000011.4.2钢筋全桥钢筋材料性能表钢筋等级弹性模量(MPa)抗拉强度标准值3(MPa)抗拉强度设计fsd(fQ(MPa)抗压强度设计值却'(MPa)热膨胀系数25.2钢绞线1.95x10s1860186012600.000012HPB300钢筋2.IxlO53002702700.000012HRB400钢筋2.OxlO54003303300.0000121. 4.3预应力钢束锚具及波纹管本项目所采用的锚具及波纹管主要有以下几种，其参数如下表所示。锚具及波纹管型号表项目15.2mm钢绞线波纹管内径（mm）圆锚15-12-9-10902主桥纵向计算方法及原则1.1 计算方法概述总体纵向计算采用平面杆系结构验算，根据桥梁施工流程划分计算阶段。并按A类预应力构件对主梁在施工阶段、使用阶段进行抗裂、应力、极限承载能力验算。1.2 正常使用极限状态验算1.2.1 正截面抗裂验算新公桥规第6.3条规范：正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并应符合下列要求：对于A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）频遇效应组合下。PCWo.7flk考虑到结构设计应保证一定的富余值，故项目要求A类预应力构件正截面拉应力应小于IMPao但在荷载准永久效应组合下。L。PCwO2. 2.2斜截面抗裂验算新公桥规第6.3条规定：斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算，并应符合下列要求：对于A类预应力构件，在作用（或荷载）频遇效应组合下现场浇注构件。tp0.5ffk2.3持久状况构件应力验算2. 3.1混凝土压应力验算1）新公桥规第7.1.5条规定：使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力，应符合下列要求：受压区混凝土的最大压应力未开裂构件Okc+ptW0.5fck2）新公桥规第7.L6条规定：使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的主压应力，应符合下列要求：。cp0.6fck2. 3.2钢绞线拉应力验算新公桥规第7.1.5条规定：对于未开裂构件。pc+pW0.65fpk2.4 短暂状况构件应力验算新公桥规第7.2.8条规范：预应力混凝土受弯构件，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压应力OCjwO70fck,拉应力当。0.70f时，预拉区应配置其配筋率不小于0.2%的纵向钢筋；当。:=1.15时，预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋；当0.70ftk,ctt<l.15ftk,时，预拉区应配置其配筋率按以上两者直线内插取用，拉应力。:不应超过1.15flk,2.5 承载能力极限状态验算对该纵向主梁承载能力极限状态验算主要包含两个内容，即正截面抗弯承载能力验算和斜截面抗剪承载能力验算。并根据通规4.1.6,分别按照基本组合和偶然组合对各项内力进行组合，从而对结构进行验算。2.6 荷载组合频遇效应组合：永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应组合；准永久效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合；标准组合：作用取标准值，汽车荷载考虑冲击系数；基本组合：永久作用设计值效应与可变作用设计值效应相组合；偶然组合：永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。3计算预应力混凝土箱梁纵向上部结构桥梁上部结构为l-16m预制预应力混凝土矮T梁，桥梁宽12m,采用8片梁,2片边梁，6片中梁；边梁宽65+60cm,中梁宽60÷60cm,梁肋宽35cm,梁高90cm,悬臂厚18Cnb湿接缝宽32.86cm。T梁标准断面3.1桥梁有限元分析模型结构分析采用桥梁计算程序桥梁博士V3.6,结构采用平面杆系模拟，节点数25,单元数24。计算模型及边界条件如下。桥梁博士计算模型3. 1.1.1预应力钢绞线型号及张拉控制应力按照新公桥规第6.L3条规定，钢丝、钢绞线的张拉控制应力值。Con0.75fpk,故允许值为0.75fpk=0.75X1860=1395Mpa.下表所列为钢绞线的张拉控制应力。钢绞线张拉控制应力表钢束号钢束束数编束根数张拉控制应力(Mpa)1101139521011395由上表可见，所有预应力束的张拉控制应力均满足要求钢束模型几何形状3. 2正常使用极限状态抗裂验算3. 2.1短期效应组合图3.1所示为短期效应组合下纵梁截面上下缘的最小正应力，图3.2所示为短期效应组合下纵梁图3.1中红、蓝分别代表上缘最小正应力及下缘最小正应力。图3.1短期效应组合正应力图（期a）图3.2中所示为截面最大主拉应力。图3.2短期效应组合主应力图（顺a）表3.1短期效应组合抗裂验算表项目荷载效应（MPa）允许值（MPa）正应力上缘最小0.946-1.85下缘最小-1.55-1.85主应力最小-0.357-1.33由表3.1可见，本桥在短期效应组合下的抗裂验算满足要求。3.2.2长期效应组合图3.3所示为长期效应组合下纵梁截面上下缘的最小正应力。图3.3中红、蓝分别代表上缘最小应力及下缘最小应力。图3.3长期效应组合正应力图（MDa）表3.2长期效应组合抗裂验算表项目荷载效应（MPa）允许值（MPa）正应力上缘最小1.92O下缘最小5.47O由表3.2可见，本桥在长期效应组合下的抗裂验算满足要求。3.3持久状况构件应力验算按照新公桥规第7.1条规定，持久状况预应力混凝土构件应力计算时其应力值取标准组合值。图3.3所示为红、蓝分别代表标准组合下上缘最大正应力及下缘最大正应力。图3.4中标准组合下纵梁截面的最大主压应力，图3.5所示为标准组合下纵梁截面的主拉应力。图3.3标准组合正应力图（MPa）图3.4中所示为截面最大主压应力。图3.4标准组合主应力图（MPa）图3.5标准组合主拉力图（MPa）表3.3持久状况混凝土应力验算衣项目荷载效应（MPa）允许值（Mpa）正应力上缘最大8.7516.2下缘最大10.616.2主压应力最大10.819.4由表3.3可见，本桥在持久状况下混凝土的应力满足要求。表3.4持久状况陨应力钢筋应力险"表钢束号最大应力（MPa）允许值（Mpa）是否满足1-1180-1210是2-1180-1210是由表3.4可见，本桥在持久状况下预应力钢筋的应力满足要求。a3-4561920 l -22 Ja 43.4短暂状况构件应力验算按照新公桥规第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。CCtWO.70fcl,拉应力OcttO.70ftk,O本桥施工时混凝土强度己达到标准强度的90%,故压应力允许值0.70fck,=0.70X0.90X32.4=20.41Mpa,拉应力允许值X70ftk'=0.70X0.90X2.65=1.67Mpa0表6.4.1所列为施工阶段混凝土的最大、最小正应力。表34施工阶段混凝土应力表（MDa）施工阶段号上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小14.88-0.8818.8-0.12524.13-0.6117.8-0.22534.22-0.41417.3-0.3144.29-0.27717.0-0.37654.340.61915.3-0.42964.380.59613.8-0.47373.46-0.Ill9.14-1.09由表3.4可见，施工阶段混凝土应力满足要求。3.5承载能力极限状态强度验算3.5.1正截面抗弯强度验算图3.6所示为基本组合下全桥最大弯矩及其对应的抗力，图3.7所示为基本组合下全桥最小弯矩及其对应的抗力。图3.6中红、蓝分别代表最大弯矩对应抗力及最大弯矩。图3.6鼓大弯矩对应抗力及力大弯矩(知m)七HI1二ea_10_H121314_IS_-1£-W-t-Itf|团图3.7中红、蓝分别代表最小弯矩对应抗力及最小弯矩。图3.7最小弯矩对应抗力及最小弯矩(kNm)由上图可见，承载能力极限状态下全桥的正截面抗弯强度满足要求。钢束伸长量表钢束号左伸长量(Cm)右伸长量(Cm)合计15.555.5511.125.545.5411.13.5.2斜截面抗剪承载能力验算38最大剪力抗力结果图形39最小剪力抗力结果图形结论：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。3.6支承反力汇总得到各支承点支反力如下，其中荷载组合为使用正常使用极限状态荷载组合III：节点号恒载(kn)荷载组合(kn)322942823229425