20m预应力混凝土空心板（正边板）结构安全验算书

20m 预应力混凝土 空心板（正 边 板） -结构安全验算书 规范标准：公桥规 JTG D60-2004 公桥规 JTG D62-2004 计 算： 复 核： 审 核： 2007 年 10 月 8 日 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 1 目 录 1. 概 述 2. 计算依据 及参考 3.计算过程 4.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算 5.持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算 6.承载能力极限状态基本组合截面强度验算 7、钢束信息输出 8、成桥结构位移 9、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 2 20 米空心板验算 1 概述 采用 上海同豪土木 公司 所开发的桥梁结构计算软件（桥梁博士）计算分析。以新规范 JTG D60-2004和 JTG D62-2004为标准 并参考大量 同类计算资料加以分析，综合考虑以确定各参数的输入 。 2 计算依据及参考 公路桥涵设计通用规 范 JTG D60-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60-2004 公路桥涵设计规范 JTJ023-85 3 计算过程 3.1 基本数据 跨径： 20m，计算跨径： 19.2m； 设计荷载：公路 I 级； 桥面布置 ： 0.5m（防撞护栏） +1.25m（人行道） +8.5m（ 行车道） +1.0m（中间带） +8.5m（行车道） +1.25m（人行道） +0.5m（防撞护栏） 材料： 预应力钢筋： 1 x 7 钢绞线，直径 15.2mm，强度标准值 1860MPa，强度设计值 1260MPa，控制张拉应力 0 . 7 5 1 8 6 0 1 3 9 5c o n MPa。弹性模量 51.95 10 MPa。 普通钢筋 HRB335：强度标准值 335MPa，强度设计值 280MPa，弹性模量52 10 MPa。 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 3 混凝土 C50：抗压强度标准值 32.4MPa，设计值 22.4MPa，弹性模量 43.25 10 MPa，抗拉强度标准值 2.65MPa，设计值 1.83MPa。 3.2 结构单元的划分及模型的建立结构 为了保证结构计算的准确性及分析的方便， 本结构单元划分长度为 5.8cm-70cm不等，整个结构共分 50 个单元， 坐标原点建在 结构 跨中 的顶 面上 ，沿跨径方向为 x 轴方向（向右为正），垂直于板顶面方向为 y 轴方向（向上为正）。以下为结构 计算单元划分示意图： 支点附近空心板截面 （ 1#截面） ： 跨中附近空心板截面 （ 2#截面） ： 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 4 本验算书以支点截面、 1/8 截面、 1/4 截面、跨中截面为全桥验算截面，分别对应 4#， 10#， 16#， 26#截面 4 第一施工阶段 4.1 控制 截面几何特征信息 单元号 节点号 截面抗弯 截面面积 截面高度 中性轴高 惯矩（ m4) （ m2） （ m） （ m） 4 4 7.75833E-02 0.79212 0.9 0.460 10 10 6.94675E-02 0.61482 0.9 0.477 16 16 6.89893E-02 0.61482 0.9 0.479 26 26 6.89893E-02 0.61482 0.9 0.479 4.2 桥梁博士计算时，主要的控制参数： 4.4.1 项目总体信息的输入 计算类别：全桥结构安全演算 相对湿度： 0.8 计算内容：计算预应力 、 计算收缩 、 计算徐变 、 计算活载 结构重要性系数： 1.1 规范：中交 04 规范 4.4.2 单元特征信息的输入 15 与 4650 单元用 1#截面， 744 单元使用 2#截面， 6 与 45 单元为过度单元 。 1 与 50 单元为钢筋混凝土单元， 249 单元为预应力混凝土单元。 所有单元都为桥面单元。 自重系数： 1.05 混凝土： C50 中交新混凝土 4.4.3 预应力束信息输入 每块 板有 4 束预应力钢束，为 2N1 与 2N2 钢束钢质：中交新预应力筋 -270K 级钢绞线（ 15.24） 钢束编束根数： 5 根 弹性回缩合计总变形（ mm）： 12 张拉控制应力（ MPa）： 1395 N1 成孔面积（ mm2）： 3849 N2 成孔面积（ mm2）： 3849 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 5 成孔方式：预埋波纹管 张拉方式：两端张拉 4.4.4 施工阶段信息输入 第一阶段：安装单元（杆件） 1#50#，并张拉预应力钢束 第二阶段：施加二期恒载及施工临时荷载 第三阶段：十年收缩徐变 4.4.5 使用阶段信息输入 非线性 温度 1 与非线系温度 2 的输入根据规范输入 活载：公路级，车道荷载，不计挂车荷载，人群集度： 3.0KN / m2 横向分布调整系数的确定： 经计算比较，杠杆法所计算出的数据比较偏于安全。 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 1.750 1.000 7.500 0.500 0.500 7.500 1.000 1.750 左车道数 = 2, 右车道数 = 2, 不计车道折减 汽车等级 : 汽车超 -20 级 挂车等级 : 无挂车荷载 人群集度 : 3.000 KPa 影响线数值 : 坐标 X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 5#梁 6#梁 7#梁 8#梁 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.490 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2.980 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4.470 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.960 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 7.450 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 8.940 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 10.430 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 11.920 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 13.410 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 14.900 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 16.390 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 17.880 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 19.370 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 6 9#梁 10#梁 11#梁 12#梁 13#梁 14#梁 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 横向分布系数计算结果 : 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.000 0.000 1.194 0.744 0.000 0.000 2 0.265 0.000 0.146 0.994 0.000 0.000 3 0.499 0.000 0.000 0.959 0.000 0.000 4 0.564 0.000 0.000 1.489 0.000 0.000 5 0.564 0.000 0.000 1.489 0.000 0.000 6 0.494 0.000 0.000 1.489 0.000 0.000 7 0.403 0.000 0.000 1.478 0.000 0.000 8 0.408 0.000 0.000 0.692 0.000 0.000 9 0.499 0.000 0.000 1.245 0.000 0.000 10 0.564 0.000 0.000 1.489 0.000 0.000 11 0.564 0.000 0.000 1.489 0.000 0.000 12 0.494 0.000 0.000 1.489 0.000 0.000 13 0.260 0.000 0.144 1.346 0.000 0.000 14 0.000 0.000 1.193 3.391 0.000 0.000 中板横向分布调整系数： Q=1.1x0.67x1.194=0.88 R=0 根据实际情况及偏于结构安全考虑：所以 Q 取 0.88， R 取 0.1 其中： 0.67 为四车道折减系数； 1.1 为结构安全重要性系数 冲击系数： 0.3（按旧规范取） 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 7 第一施工 阶段 控制截面 累计内力 单元号 节点号 阶段累计效应 弯矩 (KN.m) 剪力 (kN) 轴力 (KN) 4 4 137 -308 3.26E+03 10 10 -406 -63.7 3.30E+03 16 16 -477 74.7 3.33E+03 26 26 -306 1.55E-09 3.36E+03 本阶段结构累计内力图 ： 弯矩图 剪力图 轴力图 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 8 第一阶段施工组合应力 单 节 施工阶段应力验算 (Mpa) 元 点 应力 上缘最 大 上缘最小 下缘最 大 下缘最小 最大 主 最大主 号 号 正应力 正应 力 正应力 正应 力 压应 力 拉应力 4 4 应力 4.75 4.75 3.26 3.26 4.75 -0.132 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 5 应力 4.53 4.53 3.48 3.48 4.53 -0.133 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 10 10 应力 2.82 2.82 7.93 7.93 7.93 -1.2E-02 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 11 应力 2.73 2.73 8.03 8.03 8.03 -1.33E-02 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 16 16 应力 2.45 2.45 8.48 8.48 8.48 -1.69E-02 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 17 应力 2.59 2.59 8.35 8.35 8.35 -1.44E-02 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 26 26 应力 3.5 3.5 7.38 7.38 7.38 0 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 27 应力 3.49 3.49 7.38 7.38 7.38 -1.59E-04 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 本施工阶段累计应力图 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 9 上缘应力 下缘应力 施工阶段支反力 节点号 水平力 (KN) 竖向力 (KN) 弯矩 (KN.m) 4 4.56E-10 160 0 48 0 160 0 第二 施工阶段信息 1、阶段截面几何特征信息 单元号 节点号 截面抗弯 截面面积 截面高度 中性轴高 惯矩（ m4) （ m2） （ m） （ m） 4 4 7.91315E-02 0.823342 0.9 0.462 10 10 7.15678E-02 0.646042 0.9 0.466 16 16 7.20229E-02 0.646042 0.9 0.464 26 26 7.20229E-02 0.646042 0.9 0.464 2、 第 二 阶段 控制截面 累计内力 单元号 节点号 阶段累计效应 弯矩 (KN.m) 剪力 (kN) 轴力 (KN) 4 4 136 -173 3.24E+03 10 10 -107 51.4 3.28E+03 16 16 73.2 171 3.32E+03 26 26 587 -8.5E-06 3.36E+03 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 10 本阶段结构累计内力图 弯矩图 剪力图 轴力图 第二阶段施工组合应力 单 节 施工阶段应力验算 (Mpa) 元 点 应力 上缘最 大 上缘最小 下缘最 大 下缘最 小 最大主 最大主 号 号 正应力 正应 力 正应力 正应力 压应力 拉应力 4 4 应力 4.68 4.68 3.24 3.24 4.68 -4.25E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 5 应力 4.56 4.56 3.36 3.36 4.56 -4.4E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 10 10 应力 4.5 4.5 5.96 5.96 5.96 -8.29E-3 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 11 应力 4.57 4.57 5.9 5.9 5.9 -6.75E-3 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 11 16 16 应力 5.61 5.61 4.97 4.97 5.61 -8.69E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 17 应力 5.93 5.93 4.65 4.65 5.93 -7.95E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 26 26 应力 8.65 8.65 1.76 1.76 8.65 0 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 27 应力 8.6 8.6 1.81 1.81 8.6 -7.18E-3 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 本施工阶段累计应力图 上缘应力 下缘应力 施工阶段支反力 节点号 水平力 (KN) 竖向力 (KN) 弯矩 (KN.m) 4 -6.25E-03 295 0 48 0 295 0 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 12 第 3 施工阶段信息 1、阶段截面几何特征信息 单元号 节点号 截面抗弯 截面面积 截面高度 中性轴高 惯矩（ m4) （ m2） （ m） （ m） 4 4 7.91315E-02 0.823342 0.9 0.462 10 10 7.15678E-02 0.646042 0.9 0.466 16 16 7.20229E-02 0.646042 0.9 0.464 26 26 7.20229E-02 0.646042 0.9 0.464 2、阶段累计内力 单元号 节点号 阶段累计效应 弯矩 (KN.m) 剪力 (kN) 轴力 (KN) 4 4 128 -162 3.10E+03 10 10 -87.3 51.9 3.08E+03 16 16 85.8 161 3.12E+03 26 26 572 50 3.18E+03 本阶段结构累计内力图 弯矩图 剪力图 轴力图 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 13 3、阶段施工组合应力 单 元 号 节 点 号 施工阶段应力验算 (Mpa) 应力 上缘最 大 上缘最小 下缘最 大 下缘最 小 最大主 最大主 正应力 正应 力 正应力 正应力 压应力 拉应力 4 4 应力 3.83 3.83 2.84 2.84 3.83 -4.41E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 5 应力 3.72 3.72 2.94 2.94 3.72 -4.53E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 10 10 应力 3.6 3.6 4.92 4.92 4.92 -1.04E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 11 应力 3.66 3.66 4.86 4.86 4.86 -8.48E-3 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 16 16 应力 4.59 4.59 4.04 4.04 4.59 -9.39E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 17 应力 4.86 4.86 3.77 3.77 4.86 -8.55E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 26 26 应力 7.26 7.26 1.27 1.27 7.26 -1.37E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 27 应力 7.12 7.12 1.41 1.41 7.12 -1.96E-2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 是否满足 是 是 是 是 是 是 本施工阶段累计应力图 上缘应力 图 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 14 下缘应力 图 施工阶段支反 力 节点号 水平力 (KN) 竖向力 (KN) 弯矩 (KN.m) 4 -6.25E-04 285 0 48 0 285 0 5.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算 1、长期效应组合验算 梁最大拉应力 单元号 节点号 正应力 (Mpa) 上缘最小拉应力 下缘最小拉应力 4 4 应力值 3.81 2.84 容许值 0 0 是否满足 是 是 10 10 应力值 3.57 4.53 容许值 0 0 是否满足 是 是 16 16 应力值 4.57 3.37 容许值 0 0 是否满足 是 是 26 26 应力值 7.24 0.384 容许值 0 0 是否满足 是 是 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 15 长期效应组合最大正拉应力图 2、短期效应组合验算 梁最大拉应力 单元号 节点号 正应力 (Mpa) 上缘最小拉应力 下缘最小拉应力 4 4 应力值 2.57 1.34 容许值 0 0 是否满足 是 是 10 10 应力值 3.12 1.38 容许值 0 0 是否满足 是 是 16 16 应力值 4.45 0.8 容许值 0 0 是否满足 是 是 26 26 应力值 7.13 0.5 容许值 0 0 是否满足 是 是 短期效应组合最大正拉应力图 宜昌市交通规划勘察设计 研究院 -20 米空心板（正边板）验算 16 3、 持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算 单元号 节点号 应力 正应力 (Mpa) 主应力 (Mpa) 上缘最大压应力 下缘最大压应力 最大主压应力 4 4 应力值 5.98 3.41 5.98 容许值 16.2 16.2 19.4 是否满足要求 是 是 是 10 10 应力值 6.45 3.23 6.45 容许值 16.2 16.2 19.4 是否满足要求 是 是 是 16 16 应力值 8.09 4.23 8.09 容许值 16.2 16.2 19.4