25m小箱梁计算书正文.doc
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1、预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术通用图设计计算书(装配式预应力混凝土箱形连续梁主梁计算)跨 径:25m路基宽度:26m 设计计算人: 日期: 复核核对人: 日期:单位审核人: 日期:项目负责人: 日期:编制单位:中交第一公路勘察设计研究院编制时间:二七年一月目 录1 计算依据与基础资料11.1 标准及规范11.1.1 标准11.1.2 规范11.1.3 参考资料11.2 主要材料11.3 设计要点22 横断面布置22.1 横断面布置图22.2 跨中计算截面尺寸33 汽车荷载横向分布系数、冲击系数计算33.1 汽车荷载横向分布系数计算33.1.1 刚性横梁法33.1.2 刚接梁法53.1.
2、3 铰接梁法73.1.4 荷载横向分布系数汇总93.2 剪力横向分布系数93.3 汽车荷载冲击系数值计算93.3.1汽车荷载纵向整体冲击系数93.3.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数114 主梁纵桥向结构计算114.1箱梁施工流程114.2 有关计算参数的选取124.3 计算程序134.4 持久状况承载能力极限状态计算134.4.1 正截面抗弯承载能力计算134.4.2 斜截面抗剪承载能力验算134.5 持久状况正常使用极限状态计算164.5.1 抗裂验算164.5.2 挠度验算194.6 持久状况和短暂状况构件应力计算204.6.1 使用阶段正截面法向应力计算204.6.2 使用阶段混凝土主
3、压应力、主拉应力计算224.6.3 施工阶段应力验算224.7 主梁计算结论244.8 支点反力计算244.9 其他255 附图预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术通用图计算书(26m路基25m装配式预应力混凝土连续箱梁)1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准 跨 径:桥梁标准跨径25m;跨径组合525m; 斜 交 角:0; 设计荷载:公路级; 桥面宽度:(路基宽26m,高速公路),半幅桥全宽12.75m, 0.5m(护栏墙)+11.5m(行车道)+ 0.75m(波型护栏)12.75m; 桥梁安全等级:一级; 环境条件:类。1.1.2 规范 公路工程技术标准JTG B01-
4、2003 公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004(简称通规) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004(简称预规)1.1.3 参考资料公路桥涵设计手册桥梁上册(人民交通出版社2004.3)1.2 主要材料1) 混凝土:预制梁及现浇湿接缝、横梁为C50、现浇调平层为C40;2) 预应力钢绞线:采用钢绞线,3) 普通钢筋:采用HRB335,1.3 设计要点1) 本计算书按后张法A类预应力混凝土构件设计,桥面铺装层80mmC40混凝土不参与截面组合作用;2) 根据组合箱梁横断面,采用荷载横向分布系数的方法将组合箱梁简化为单片梁进行计算,荷载横向分配系数采用刚性横梁法、刚
5、(铰)接梁法计算,取其中大值进行控制设计;3) 预应力张拉控制应力值,混凝土强度达到85时才允许张拉预应力钢束;4) 预应力钢筋传力锚固时刻的龄期:7d;5) 环境平均相对湿度RH=55;6) 存梁时间为3090d。2 横断面布置2.1 横断面布置图单位:m2.2 跨中计算截面尺寸单位:mm 边、中梁毛截面几何特性 表1梁号边梁中梁几何特性面积抗弯惯矩截面重心到顶板距离面积抗弯惯矩截面重心到顶板距离1.19220.2760.4811.15690.2730.4913 汽车荷载横向分布系数、冲击系数计算3.1 汽车荷载横向分布系数计算3.1.1 刚性横梁法1) 抗扭惯矩计算宽跨比B/L12.75/
6、250.510.5,不宜采用刚性横梁法。荷载横向分布系数计算时考虑主梁抗扭刚度的影响,抗扭刚度采用公式 计算,计算采用以下简化截面(单位mm):计算得边、中梁抗扭惯矩,边、中梁截面几何特性相差不到2,按主梁截面均相同计算对结果影响不大,以下计算按主梁截面均相同考虑。抗扭系数。2) 采用桥梁结构计算程序桥梁博士v3.0计算输入原始数据见下图:计算结果如下表: 汽车荷载横向分布系数表 表2项目1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车横向分布系数0.6830.6860.5570.6143.1.2 刚接梁法采用桥梁结构计算程序桥梁博士v3.0计算输入原始数据见下图:计算结果如下:汽车荷载横向分布系数表 表
7、3项目1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车横向分布系数0.6870.6710.5820.6363.1.3 铰接梁法采用桥梁结构计算程序桥梁博士v3.0计算输入原始数据见下图:计算结果如下:汽车荷载横向分布系数表 表4项目1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车横向分布系数0.6890.6690.5930.6413.1.4 荷载横向分布系数汇总横向分布系数汇总表 表5方法1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车刚性横梁法0.6830.6860.5570.614刚接梁法0.6870.6710.5820.636铰接梁法0.6890.6690.5930.641统计最大0.6890.6860.5930.641结
8、论:各计算方法所得横向分布系数相差不到5,边梁、中梁均在采用铰接梁法时分布系数最大。以下计算边梁近似取0.69,中梁取0.65。3.2 剪力横向分布系数支点处设置了端、中横梁,并采用橡胶支座,因而剪力可采用与弯矩同样的分布系数,且纵桥向采用一个值。具体值见“3.1 汽车荷载横向分布的计算”。3.3 汽车荷载冲击系数值计算3.3.1汽车荷载纵向整体冲击系数按照通规第4.3.2条,连续桥梁的自振频率可采用下列公式估算:,计算连续梁的冲击力引起的正弯矩和剪力效应时,采用,计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时,采用。1) 边梁冲击系数计算弹性模量计算跨径跨中截面惯矩跨中截面面积单位长度质量 kg/m按
9、照通规第4.3.2条,冲击系数可按下式计算:2) 中梁冲击系数计算弹性模量计算跨径跨中截面惯矩跨中截面面积单位长度质量 kg/m按照通规第4.3.2条,冲击系数可按下式计算:3.3.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数 采用。4 主梁纵桥向结构计算4.1箱梁施工流程1) 先预制主梁,待混凝土强度达到设计强度的85后,且混凝土龄期不小于7d时,张拉正弯矩区预应力钢束,压注水泥浆。2) 设置临时支座并安装好永久支座(联端无需设临时支座),逐孔安装主梁,置于临时支座上成为简支状态。3) 浇筑连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板,待混凝土强度达到设计强度的85后,且混凝土龄期不小于7
10、d时,张拉顶板负弯矩预应力钢束,并压注水泥浆。箱梁形成连续的步骤详见附图。4) 接头施工完成后,浇筑剩余部分桥面板湿接缝混凝土,浇筑完成后拆除一联内临时支座,完成体系转换。从箱梁预制到浇筑完横向湿接缝的时间按三个月(90天)计算。4.2 有关计算参数的选取 一期恒载:预制梁重力密度取 二期恒载:1) 湿接缝 C50混凝土,重力密度取(参与受力)2) 80mm C40混凝土,重力密度取(4片梁均分)3) 100mm沥青混凝土铺装重力密度取(4片梁均分)4) 护栏(单侧),重力密度取,边梁按铰接梁法计算,分配系数为0.587,中梁按刚性横梁法计算,分配系数为0.5。边梁(二期铺装,不含湿接缝) 中
11、梁(二期铺装,不含湿接缝) 活载:公路-级,无人群荷载,汽车的横向分配系数:边梁为0.69,中梁为0.65。相对湿度: 55;锚下控制张拉力: ;锚具变形与钢束回缩值(一端): L6mm;管道摩阻系数: 0.25;管道偏差系数: 0.0015 1/m;钢束松弛系数: 0.3;地基及基础不均匀沉降: 5mm;梯度温度:竖向日照正温差的温度基数按100mm沥青混凝土铺装层,考虑80/2mm混凝土调平层折减后采用;竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。4.3 计算程序主梁计算采用平面杆系有限元程序GQJS9.3。4.4 持久状况承载能力极限状态计算4.4.1 正截面抗弯承载能力计算荷载基本组合表达式:
12、 通规4.1.61式其中各分项系数的取值见通规4.1.61式。由程序计算得主要控制截面抗弯承载能力见下表:主梁主要控制截面抗弯承载能力(KN.m) 表6截面位置边跨跨中 下缘中支点中跨跨中 下缘上缘下缘边梁强度 7940-757913277077效应 7197-5011-2446161中梁强度 7933-769813297071效应 6864-4889-2935838表中构件承载力设计值均大于作用效应的组合设计值,正截面承载能力满足规范要求。4.4.2 斜截面抗剪承载能力验算1) 由程序计算得主要控制截面剪力组合设计值及相应的弯矩组合设计值列表如下:主梁主要控制截面剪力效应 表7截面位置最大剪
13、力Vd(KN)对应弯矩Md(KN.m)广义剪跨比m水平投影长度C (m)边梁端支点h/2处127016630.973 0.786 腹板变厚处-1375-6510.352 0.284 现浇中横梁边缘处-1566-34081.617 1.306 中梁端支点h/2处121216140.989 0.799 腹板变厚处-1321-7110.400 0.323 现浇中横梁边缘处-1503-33081.635 1.321 注:表中最大剪力及对应弯矩为正表示截面下缘受拉,反之,表示截面上缘受拉,以下按绝对值提供。2) 根据预规第5.2.9条,受弯构件抗剪截面应符合下列要求:根据预规第5.2.10条,当时可不进
14、行抗剪承载力计算,箍筋按构造配筋。式中混凝土C50:,;。按预规第5.2.9条和第5.2.10条的验算列表如下:主梁主要控制截面抗剪验算 表8截面位置腹板厚度b(mm)最大剪力Vd(KN)VR1(KN)VR2(KN)截面尺寸是否满足箍筋是否构造配筋边梁端支点h/2处222212702136 677 是否腹板变厚处218013751747 554 是否现浇中横梁边缘处225015662427 770 是否中梁端支点h/2处222212122136 677 是否腹板变厚处218013211747 554 是否现浇中横梁边缘处225015032427 770 是否表中计算表明箱梁的尺寸满足预规第5.
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