30m箱梁通用图设计计算书(共24页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上30m组合箱梁上部结构计算书、设计资料和结构尺寸一、设计资料1. 标准跨径:30.0m；2. 计算跨径:边跨29.24m，中跨29m；3. 桥面宽度:全宽2×(0.5+11.5+0.75)+0.5=26m；净宽2×11.5m；4. 设计荷载:公路-I级；5. 材料及特性（1）混凝土：预应力混凝土预制箱梁、横梁及现浇接头湿接缝混凝土均为C50。6cm调平层混凝土为C40，桥面铺装层采用10cm厚沥青混凝土。（2）钢绞线：采用符合GB/T 5224-1995技术标准的低松弛钢绞线。（3）非预应力钢筋：采用符合新规范的R235,HRB335钢筋。凡钢筋直径12毫米者，采用HRB335(20MnSi)热轧螺纹钢；凡钢筋直径<12毫米者，采用R235钢。（4）钢板应符合GB70088规定的Q235钢板。（5）材料容重：钢筋混凝土=26kN/m3,沥青混凝土=23kN/m3,钢板容重=78.5kN/m3。以上各种材料特性参数值参见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)，所需参数如下：6. 锚具GVM15-3、GVM15-4和GVM15-5。7. 施工工艺预制梁部分按后张法制作主梁，预留预应力钢丝孔道，由=50mm和=55mm的预埋波纹管形成。在现场安装完成后现浇湿接头，完成结构转换工作。8. 设计依据:（1）公路工程技术标准（JTG B01-2003）；（2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；（3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)。7.计算方法:极限状态法。二、结构尺寸箱梁梁高160cm，预制中梁宽240cm，预制边梁宽285cm。桥梁横断面布置如下图：三、箱梁的横截面几何特性计算 预制端截面 预应力钢筋锚固截面根据已定好的箱梁结构尺寸，计算其截面特性，结果如下：截面面积：A=1.235m2抗扭惯矩：Ixx=0.272m4抗弯惯矩：Iyy=0.367m4截面中心：y=1.2m，z=0.957m上核心距：ks=0.311m下核心距：kx=0.462m换算截面：一般区段，b=360mm；端部区段：b=500mm。、荷载计算一、电算模型1.使用软件Dr.Bridge3.0、Ansys、MidasCivil6.7.1、GQJS。2.模型分析（1）外部环境特性计算相对湿度75；不均匀沉降考虑为1/3000；桥面板与其他部分的温差为±14。（2）施工阶段划分 按照该桥梁实际施工工序，即预制安装（40天）现浇湿接头和张拉负区束（其中两边跨现浇段为第一步，第二三跨现浇段为第二步，第三四跨现浇段为第三步，共35天）铺装桥面及设备（10天）完工使用阶段，建立从施工阶段到成桥阶段的模型。（3）单元划分根据该桥梁构造特性，共划分98个单元，其中边跨为2x22个，中跨为3x18个，将端横梁视为集中荷载加载于相应位置。（4）预应力钢束特性预应力管道为钢波纹管管道，摩擦系数0.23；管道偏差系数0.0015/m；钢筋回缩和锚具变形为每侧6mm，两端张拉，张拉控制应力。（5）荷载信息根据荷载横向分布计算结果，按跨中和支点段分别计算跨中与支点段的荷载效应。模型简图（半桥）二、恒载作用计算1.每延米梁重： 2.湿接桥面板重： 3.现浇层、沥青铺装层及内外侧栏杆现浇砼厚6cm，则现浇层的荷载集度为：沥青铺装层的荷载集度为：栏杆的荷载集度为（两侧合计）按照荷载分布位置，有三、活载作用计算1.荷载横向分布影响线的计算（1）ANSYS计算结果横桥向共4根梁，根据横梁截面及横梁间桥面板截面尺寸，用ANSYS建立空间杆系模型，通过在不同节点上施加单位荷载，求出在不同工况下（荷载沿桥跨纵向及横向不同位置）各梁的横向分布效应，结果如下表： 工况1梁2梁3梁4梁工况1梁2梁3梁4梁10.49810.23140.15120.1193170.22310.46400.19310.119620.45360.24690.16650.1330180.2430.38960.21340.153930.40910.26240.18180.1467190.26290.31520.23370.188240.39250.26760.18800.1519200.26780.31530.23610.180850.37860.26960.19370.1581210.26930.29240.24010.198260.37150.27070.19680.1611220.27100.29660.24070.191770.36360.27080.20030.1653230.27070.28390.24190.203580.35980.27110.20200.1671240.27100.28800.24240.198790.35480.27090.20430.1700250.27120.27990.24250.2063100.35260.27090.20540.1711260.27010.28280.24340.2036110.34940.27070.20690.1730270.27170.27800.24270.2076120.34820.27070.20750.1736280.26920.27940.24400.2073130.34640.27060.20830.1747290.27230.27720.24270.2078140.34580.27060.20860.1750300.26840.27720.24450.2099150.34520.27060.20890.1753310.27310.27740.24250.2070160.34520.27060.20890.1753320.26770.27600.24470.2116其中工况1-16为单位荷载在1#梁上从支点移动到跨中的工况，工况17-32为单位荷载在2#梁上从支点移动到跨中的工况，在3#梁以及在4#梁上的工况情况分别与2#和4#梁的工况相对称。根据以上横向分布效应值，有： 1121314112223242电算结果0.345 0.271 0.209 0.175 0.268 0.276 0.248 0.212 a.三列车1#梁：m=(0.360+0.318+0.266+0.269+0.205+0.225)*0.78/2=0.6412#梁：m=(0.287+0.249+0.274+0.266+0.240+0.258)*0.78/2=0.614b.两列车 1#梁：m=(0.360+0.318+0.266+0.269)/2=0.6072#梁：m=(0.287+0.249+0.274+0.266)/2=0.538因此，荷载横向分布系数取0.641，为外边梁三列车作用的情况。（2）GQJS计算结果计算方法: 刚接板法桥面宽度 人行道宽 主梁跨径 主梁根数 翼缘宽度 翼缘悬臂长 翼缘板厚 抗弯惯矩 抗扭惯矩12.75 1.25 30 4 2.4 0.66 0.18 0.367 0.272活载信息: 汽车荷载: 公路-I级横向分布系数计算结果: 1#梁 0.6432#梁 0.6113.梁端横向分布系数支点处荷载横向分布系数按照杠杆原理法计算，得。4.荷载横向分布系数荷载横向分布系数沿桥跨的变化，按跨中到四分点处保持不变的mc，从四分点到支点处的区段内荷载横向分布系数呈直线变化。荷载横向分布系数表荷载跨中四分点mc支点m0三列车0.64215.活载作用内力计算活载加载时，该桥梁结构已由简支结构转为连续结构，因此，活载内力计算是基于成桥状态的连续结构求解的。（1）冲击系数计算 依据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第84页对于连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频与的计算方法，有：因此，根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第4.3.2条，有：正弯矩段：负弯矩段：（2）活载作用内力S=(1+)mipiyi式中：1+冲击系数； 多车道桥涵的汽车荷载折减系数； mi沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数； pi车辆荷载的轴重； yi沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。四、内力组合（1）基本组合在此基本组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则基本组合作用效应表达式为：式中：结构重要性系数，取为1.0； 永久作用结构重力效应分项系数，取为1.2；可变作用荷载效应分项系数，取为1.4；除汽车荷载效应（含冲击力、离心力）、风荷载外其它可变作用效应系数；永久作用结构重力效应标准值；可变作用汽车荷载效应标准值。（2）短期组合在此短期组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则短期组合作用效应表达式为：式中：可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.7，温度梯度取为0.8，其他1.0；第j个可变作用荷载效应频遇值。（3）长期组合在此长期组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则长期组合作用效应表达式为：式中：可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.4，温度梯度取为0.8，其他1.0；第j个可变作用荷载效应准永久值。（4）连续梁内力组合（按施工顺序计算，不计预应力）控制内力弯矩(kN*m)剪力(kN) 跨中1/4支点跨中1/4支点边跨/边支点92806230 -135251 993 1620 中跨/中支点84206720-45203579111750弯矩包络图剪力包络图、预应力钢束的估算和布置一、截面钢束的估算与确定1.估算方法按承载力极限状态应力要求和使用阶段应力要求综合考虑。2.钢束布置 边跨配束8束，其中N1、N4由4根编束，N2、N3由5根编束，共36根钢束，对称布置；中跨配束8束，其中N1、N2、N3由4根编束，N4由3根编束，共30根钢束，对称布置。二、预应力钢束的布置1.跨中预应力钢束布置采用=50mm（3根编束）和=55mm（4根及以上编束）的波纹管成型，在保证管道构造要求的前提下，使钢束群重心尽量偏离形心，布置如下图，其重心距梁底：边跨：=(2×4×9+2×5×9+2×5×20+2×4×31)/36=16.9cm中跨：=(2×3×9+2×4×9+2×4×20+2×4×31)/30=17.8cm2.梁端预应力钢束布置（中梁同边梁） 梁端预应力钢束布置遵循两个原则：一是预应力钢束群重心尽可能靠近截面形心，使截面受压均匀；二是考虑锚头布置可能性，满足张拉操作。因此，端截面预应力钢束距底面距离分别为：12.5cm、56cm、88cm、120cm，其重心距梁底：边跨：=(2×4×120+2×5×88+2×5×56+2×4×12.5)/36=69.4cm中跨：=(2×4×120+2×4×88+2×4×56+2×3×12.5)/30=72.9cm 端截面 跨中截面3.顶板预应力钢束布置（中梁同边梁） 顶板预应力钢束主要用于负弯矩区，其一般段距箱梁顶缘8cm，锚固区距箱梁顶缘14cm，即处于顶板中间位置。T1长束3束，每束5根；T2短束2束，每束5根。 一般区段 锚固区段三、预加应力后荷载组合（持久状况承载能力极限组合）半跨弯矩包络图半跨剪力包络图荷载组合值详见第V部分持久状况承载能力极限状态验算。、普通钢筋配筋估算一、截面普通钢筋的估算与确定本桥梁为部分预应力混凝土结构，根据电算结果，在原设计钢筋直径情况下，支点附近箱梁上缘拉应力不能满足规范要求，因此将箱梁底部和负弯矩段16的钢筋改为20，箱梁顶板内10的钢筋改为12，经过验算，梁体上缘的应力得到了改善，满足规范要求。具体应力值可参见第部分构件应力计算结果。二、普通钢筋的布置顶部和底部最外缘的钢筋距截面边缘42mm，排成一排；负弯矩区钢筋配置在墩顶两侧各6m范围内，比普通段加密一倍。、持久状况承载能力极限状态计算一、结果显示单元号的确定由于单元划分较多，不能在此一一显示，因此依据内力和应力值确定显示结果单元号，一般有跨中、支点、1/4跨、变截面处、配筋变化点等。本模型最终确定显示计算结果的节点号为：10#（边跨跨中）、17#（边跨1/4截面）、25#（近次中支点）、28#（次中跨1/4截面）、32#（次中跨跨中）、43#（近中支点）、47#（中跨1/4截面）、50#（中跨跨中）。二、正截面抗弯承载力计算桥梁博士系统文本结果输出 项目名称:5x30m箱梁输出组合类型:1（承载能力极限组合）10#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 6.937e+003 -7.571e+002 2.248e+004最小轴力 上拉偏压 5.781e+003 -2.876e+002 2.438e+004最大弯矩 下拉偏压 5.781e+003 2.679e+003 1.674e+004最小弯矩 上拉偏压 6.937e+003 -1.873e+003 1.854e+00410#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 6.942e+003 -8.302e+002 2.217e+004最小轴力 上拉偏压 5.785e+003 -3.279e+002 2.415e+004最大弯矩 下拉偏压 5.785e+003 2.659e+003 1.686e+004最小弯矩 上拉偏压 6.942e+003 -2.013e+003 1.815e+00417#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 9.665e+003 -1.978e+003 2.191e+004最小轴力 上拉偏压 8.054e+003 -1.071e+003 2.372e+004最大弯矩 下拉偏压 8.054e+003 9.125e+002 2.657e+004最小弯矩 上拉偏压 9.665e+003 -3.863e+003 1.818e+00417#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 9.647e+003 -2.188e+003 2.146e+004最小轴力 上拉偏压 8.039e+003 -1.233e+003 2.322e+004最大弯矩 下拉偏压 8.039e+003 6.531e+002 2.751e+004最小弯矩 上拉偏压 9.647e+003 -4.115e+003 1.750e+00425#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 1.031e+004 -1.776e+003 2.837e+004最小轴力 上拉偏压 8.591e+003 -7.455e+002 3.235e+004最大弯矩 下拉偏压 8.591e+003 4.823e+002 3.866e+004最小弯矩 上拉偏压 1.031e+004 -4.936e+003 1.794e+00425#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 1.031e+004 -1.744e+003 2.857e+004最小轴力 上拉偏压 8.592e+003 -7.211e+002 3.257e+004最大弯矩 下拉偏压 8.592e+003 4.962e+002 3.856e+004最小弯矩 上拉偏压 1.031e+004 -4.853e+003 1.819e+00428#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 8.570e+003 -2.048e+003 2.125e+004最小轴力 上拉偏压 7.141e+003 -1.029e+003 2.360e+004最大弯矩 下拉偏压 7.141e+003 8.458e+002 2.651e+004最小弯矩 上拉偏压 8.570e+003 -4.289e+003 1.423e+00428#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 8.616e+003 -1.402e+003 2.284e+004最小轴力 上拉偏压 7.180e+003 -5.194e+002 2.551e+004最大弯矩 下拉偏压 7.180e+003 1.805e+003 2.289e+004最小弯矩 上拉偏压 8.616e+003 -3.444e+003 1.776e+00432#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 5.843e+003 -1.342e+003 1.939e+004最小轴力 上拉偏压 4.869e+003 -5.531e+002 2.244e+004最大弯矩 下拉偏压 4.869e+003 2.484e+003 1.594e+004最小弯矩 上拉偏压 5.843e+003 -2.951e+003 1.390e+00432#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 5.812e+003 -1.557e+003 1.858e+004最小轴力 上拉偏压 4.844e+003 -7.673e+002 2.117e+004最大弯矩 下拉偏压 4.844e+003 2.168e+003 1.722e+004最小弯矩 上拉偏压 5.812e+003 -3.183e+003 1.330e+00443#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 1.032e+004 -1.428e+003 2.987e+004最小轴力 上拉偏压 8.602e+003 -7.980e+002 3.206e+004最大弯矩 下拉偏压 8.602e+003 7.617e+002 3.741e+004最小弯矩 上拉偏压 1.032e+004 -3.951e+003 2.065e+00443#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 1.033e+004 -1.400e+003 3.005e+004最小轴力 上拉偏压 8.605e+003 -7.740e+002 3.226e+004最大弯矩 下拉偏压 8.605e+003 7.755e+002 3.730e+004最小弯矩 上拉偏压 1.033e+004 -3.879e+003 2.065e+00447#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 8.619e+003 -1.239e+003 2.335e+004最小轴力 上拉偏压 7.183e+003 -6.104e+002 2.509e+004最大弯矩 下拉偏压 7.183e+003 1.803e+003 2.290e+004最小弯矩 上拉偏压 8.619e+003 -2.865e+003 1.919e+00447#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 5.815e+003 -1.501e+003 1.877e+004最小轴力 上拉偏压 4.846e+003 -8.094e+002 2.093e+004最大弯矩 下拉偏压 4.846e+003 2.114e+003 1.755e+004最小弯矩 上拉偏压 5.815e+003 -2.970e+003 1.382e+00450#单元左截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 5.844e+003 -1.367e+003 1.930e+004最小轴力 上拉偏压 4.870e+003 -6.871e+002 2.164e+004最大弯矩 下拉偏压 4.870e+003 2.271e+003 1.665e+004最小弯矩 上拉偏压 5.844e+003 -2.751e+003 1.443e+00450#单元右截面:类型 性质 Nj Mj R最大轴力 上拉偏压 5.829e+003 -1.444e+003 1.899e+004最小轴力 上拉偏压 4.858e+003 -7.450e+002 2.130e+004最大弯矩 下拉偏压 4.858e+003 2.128e+003 1.750e+004最小弯矩 上拉偏压 5.829e+003 -2.879e+003 1.407e+004通过上述计算结果不难看出，截面抗力R计算弯矩Mj，满足规范要求。三、斜截面抗剪承载力计算1.计算截面选取与箍筋布置选取24#节点（近支点处）和27#节点（变截面和箍筋变间距处）进行斜截面抗剪承载力验算。箍筋采用HRB335钢筋，直径为12mm，四肢箍，距支点2.4m范围内箍筋间距Sv100mm，其余Sv200mm。计算模型的活载横向分布系数采用1.0。2.斜截面抗剪承载力计算（1）24#节点截面抗剪强度上下限复核：截面符合规范要求，并需要配置箍筋。异号变矩影响系数，对连续梁近边支点取1.0，近中支点取0.9；预应力提高系数，取1.25；受压翼缘影响系数，取1.1；b斜截面受压端正截面处腹板宽度，取b=500mm；p斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率，。箍筋配筋率， 该截面抗剪承载力能够满足设计要求，并有较大的富余。（2）27#节点截面抗剪强度上下限复核：截面符合规范要求，并需要配置箍筋。箍筋配筋率， 该截面抗剪承载力是能够满足设计要求，并有较大富余。、预应力损失计算注：本表仅示出半跨钢束预应力损失，另半跨与之对称；其余钢束各施工阶段预应力损失及有效预应力形式如上，不再单独列表，详情可查询计算模型。、持久状况正常使用极限状态计算一、电算应力结果1.使用阶段荷载组合1应力（长期效应）桥梁博士系统文本结果输出项目名称: 5x30m箱梁正常使用阶段荷载组合1应力:单元号 节点号 上缘最大 上缘最小 下缘最大 下缘最小 最大主压 最大主拉10 10 5.24 3.54 6.83 3.72 6.83 -0.012310 11 5.18 3.44 6.99 3.82 6.99 -0.02517 17 5.18 3.61 11.5 8.25 11.5 -0.17717 18 4.88 3.32 11.9 8.68 11.9 -0.17825 25 4.14 2.76 9.61 6.95 9.61 -0.038925 26 4.16 2.81 9.54 6.9 9.54 -0.060428 28 4.41 2.72 10.9 7.55 10.9 -0.13428 29 5.38 3.62 9.51 6.15 9.51 -0.065932 32 3.94 1.99 7.22 3.78 7.22 -0.0060332 33 3.56 1.68 7.68 4.34 7.68 -0.064643 43 4.2 3.24 8.92 6.86 8.92 -0.036743 44 4.23 3.29 8.86 6.81 8.86 -0.05747 47 5.27 3.87 9.16 6.38 9.16 -0.058947 48 3.53 1.76 7.52 4.28 7.52 -0.047150 50 3.8 1.99 7.21 3.98 7.21 -0.0066350 51 3.68 1.87 7.39 4.14 7.39 -0.03082.使用阶段荷载组合2应力（短期效应）桥梁博士系统文本结果输出项目名称: 5x30m箱梁正常使用阶段荷载组合2应力（支点附近截面25#、43#节点应力计算活载横向分布系数采用1.0，跨中截面应力计算活载横向分布系数采用0.65）:单元号 节点号 上缘最大 上缘最小 下缘最大 下缘最小 最大主压 最大主拉10 10 8.79 0.3 7.82 2.25 8.79 -0.033110 11 8.76 0.142 8.08 2.31 8.76 -0.051717 17 8.65 -0.261 13.5 6.88 13.5 -0.2717 18 8.33 -0.581 14 7.33 14 -0.58125 25 7.93 -1.89 12.9 5.79 12.9 -1.8925 26 7.94 -1.81 12.8 5.76 12.8 -1.8128 28 7.98 -1.24 13.1 5.98 13.1 -1.2428 29 9.07 -0.132 11.4 4.41 11.4 -0.1432 32 8.02 -1.43 8.51 1.45 8.51 -1.4332 33 7.74 -1.73 8.95 1.84 8.95 -1.7343 43 8.85 -0.496 10.9 4.41 10.9 -0.49643 44 8.87 -0.424 10.8 4.39 10.8 -0.42447 47 9.4 0.561 10.3 3.92 10.3 -0.10847 48 7.59 -1.53 8.59 1.97 8.59 -1.5350 50 7.74 -1.27 8.24 1.87 8.24 -1.2750 51 7.51 -1.41 8.45 2.2 8.45 -1.41注：电算结果中对于对于横向分布为1.0的计算结果，提取支点附近的主压和主拉应力，而横向分布为0.65的计算结果，主要提取单元正应力。支点处拉应力较大（如25#节点）是因为程序仅将现浇的端横梁视为集中荷载加载于相应位置，截面刚度不足，且连续梁支点弯矩可以有所折减，实际支点段截面应力应远小于计算结果。在横向分布为0.65的情况下，25#节点与43#节点的上缘拉应力分别为-1.6和-0.285