桥梁电算计算书.doc

_唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：丰润北环新建工程4号桥梁结构设计 系 别： 土木工程系 班 级： 10本3班 姓 名： 指 导 教 师： 2014年5月21 日丰润北环新建工程4号桥结构设计摘要 本桥跨越老还乡河，属丰润北环新建工程4号桥。上部结构为装配式部分预应力混凝土箱形连续梁，跨径布置3X25m,下部结构采用桩柱式墩台。桥梁横截截面为双向四车道，双幅桥每幅宽12.75m,桥面横坡2%。 本设计属于结构验算，主要对设计好的箱型连续梁上部结构进行施工和使用阶段安全验算，利用桥梁博士软件进行建模，输出计算结果并进行调束，使得截面内力和应力满足规范要求，最后画出修正后梁的构造图和配筋图。设计目的是熟悉装配式预应力箱梁连续梁桥的施工工艺及施工到成桥验算指标，熟悉桥梁博士的建模过程并判别输出验算结果正误，进一步熟练掌握桥梁CAD软件，为以后从事桥梁施工和设计工作打好基础。 关键词：先简支后连续 桥梁博士 横向分布系数 桥梁CADFengrun North Central New Project 4 Bridge Structural Design AbstractThe bridge supposes for the cross LaoHuanXiang river,which belongs to Rich North Central New Project on the 4th bridge.The superstructure is composed of fabricated parts of prestressed concrete continuous box bridge and the span arrangement is (3X25)m. Column pier pile is used to constitute the substructure. The form of Cross-section is Two-way four-lane，which is embodied by Double width bridge.Each width is 12.75m and bridge cross slope is 2%. This thesis is classified to structure checking,which main point is to check Structural Safety during Construction Phase and Use phase by the Doctor Bridge .After output results is checked ,Steel Beam is turned until the requirements of internal forces and stresses is met.Then structural map and diagram of the beam reinforcement is drew according to the results .The aim of design is to know well about the process of construction technology and checking project.Modeling process and Modification of results can be learned .Moreover ,further proficiency of bridges CAD software can be exercised in the process of design. Keywords: Simple Support and Continuous Doctor Bridge Transverse distribution coefficient Bridges CAD目录1 引言12 验算模型及参数12.1结构介绍12.2 计算方法22.3 计算采用规范22.4 计算采用标准22.5结构验算参数32.5.1 计算要点32.5.2 结果参数说明42.5.3 横断面布置42.5.4跨中计算截面尺寸及几何特性42.5.5汽车荷载横向分布系数52.5.6汽车荷载冲击系数值计算62.5.7 荷载63 中梁第1施工阶段应力验算73.1 施工阶段的累计内力图83.2 各截面应力验算表格84 中梁持久状况下正常使用极限状态抗裂验算214.1 长期效应组合验算214.1.1 长期效应组合验算表格214.1.2 各截面上下边缘拉应力图254.2 短期效应组合264.2.1 各截面应力验算表格264.2.2 各截面上下边缘拉应力图304.3 持久状况下预应力构件标准值效应组合应力计算324.3.1 各截面应力验算表格324.3.2 各截面上下边缘拉应力图364.3 承载能力极限状态基本组合正截面强度验算364.3.1 各截面内力验算表364.3.2 内力包络图394.4 钢束信息输出394.4.1 钢束引申量及钢束长度表394.4.2 钢束最大应力验算表404.5 成桥结构位移414.6 荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置414.7 支反力汇总415 边梁第1施工阶段应力验算415.1 施工阶段的累计内力图425.2 各截面应力验算表格436 边梁持久状况下正常使用极限状态抗裂验算546.1 长期效应组合546.1.1 各截面应力验算表格546.1.2 各截面上下边缘拉应力图606.2 短期效应组合616.2.1 各截面应力验算表格616.2.2 各截面上下边缘拉应力图656.3 持久状况下预应力构件标准值效应组合应力计算656.3.1 各截面应力验算表格656.3.2 各截面上下边缘拉应力图696.3 承载能力极限状态基本组合正截面强度验算706.3.1 各截面内力验算表706.3.2 内力包络图736.4 钢束信息输出746.4.1 钢束引申量及钢束长度表746.4.2 钢束最大应力验算表746.5 成桥结构位移756.6 荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置756.7 支反力汇总757 下部结构计算767.1 4号桥桥墩桩柱计算书767.2 4号桥桥墩盖梁计算书1147.3 4号桥桥台桩柱计算书1438 结论183谢辞184参考文献185精品资料_1 引言本设计是针对丰润北环新建工程4号桥梁进行的结构验算和施工设计。然后结合桥梁分析理论、力学计算、结构设计等课程知识利用桥梁博士进行上部结构计算，桥梁下部结构计算由桥梁通软件完成。上、下部结构计算完成后，利用CAD软件绘制桥梁上部结构图和施工图，下部的结构图和施工图同样由桥梁通软件完成。2 验算模型及参数2.1结构介绍装配式预应力混凝土先简支后连续箱梁梁（3*25m），共8片小箱梁,分两幅。主梁高度1.40m，梁间距3.15m，其中内梁预制宽度1.0m、边梁预制宽度1.05m，翼缘板中间湿接缝宽度0.75m。主梁跨中两腹板厚0.18m，顶板厚0.18m,支点腹板肋宽0.25m,近梁端处采取梁肋，底板加宽方式抗剪并满足构造和布束要求截面两端部均匀变截面段1.50m。箱梁标准横断面布置见图1。图1 箱梁标准横断面图（单位：mm）精品资料施工顺序：箱梁预制、张拉正弯矩束布置临时支座并架设梁片浇梁端端横梁及梁端湿接缝混凝土张拉负弯矩预应力筋浇筑翼缘板湿接缝拆除临时支座转化为连续梁安装护栏浇筑桥面现浇层浇筑沥青混凝土铺装、安装附属设施成桥。2.2 计算方法计算书中将分别采用“桥梁博士V3.2”对箱梁梁进行分析计算，并以公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）为标准进行检算。结构按A类预应力混凝土结构进行检算。2.3 计算采用规范(一)公路工程技术标准JTG B01-2003 (二)公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004(三)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004(四)公路桥涵施工技术规范JTG TF50 2011 （五）城市桥梁设计准则 CTJ11-932.4 计算采用标准(一) 标准跨径:3*25m；(二) 桥面宽度: 0.5m（防撞护栏）+11.75m（行车道）+0.5m（防撞护栏）+0.5m（中央分隔带），共分两幅，双向四车道，桥面横坡2%；(三)设计荷载:公路-I级；(四)设计行车速度：80Km/h。(五)主要材料：混凝土抗压弹性模量：3.45104MPa混凝土抗弯弹性模量：3.45104MPa预应力混凝土的容重：26KN/m3铺装沥青混凝土容重：24 KN/ m3混凝土热膨胀系数：1.010-5弹性继效系数：0.3徐变速度系数：0.021徐变特征终极值：2.0收缩速度系数：0.021收缩特征终极值：0.00021钢绞线弹性模量：1.95105MPa张拉控制应力 ：18600.75=1395MPa钢绞线松弛系数：0.25孔道磨阻系数 ：0.25孔道偏差系数 ：0.0015一端锚固回缩值：0.006m收缩徐变天数 ：3650天（约10年） 桥面铺装：10cm沥青混凝土+8cmC50防水混凝土 (六)T梁的体系温度变化：升温20oC,降温-20oC；桥面板升降温：按公路桥涵设计通用规范（TTG D62-2004）取值2.5结构验算参数2.5.1 计算要点1）本计算按后张法部分预应力混凝土A类构件设计，桥面铺装层100mm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；3）预应力张拉控制应力值，混凝土强度达到100时才允许张拉预应力钢束;4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时张拉锚固龄期为7d;5）环境平均相对湿度RH=55;6）存梁时间为15d60d。2.5.2 结果参数说明应力结果中数值拉为负，压为正。应力结果除注明外，均以MPa为单位。竖向位移结果中向下为正，向上为负。2.5.3 横断面布置参见下图2图2 T梁断面布置图（单位：mm）2.5.4跨中计算截面尺寸及几何特性表1中给出了各特征截面的面积、绕横轴的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩（考虑横向湿接缝）。表1 各箱梁截面几何特性表（单位制：m数量级）位置AreaIyyJ边梁（跨中处）1.13840.26720.3615中梁（跨中处）1.16860.27440.36102.5.5汽车荷载横向分布系数（1）横桥向按一幅共4根梁，根据横梁截面及横梁间桥面板截面尺寸，建立平面杆系模型，利用桥梁博士采用刚性横梁法求出在跨中各梁的横向分布效应，杠杆法求出支点截面的横向分布系数。计算时布置三个车道。表2-表3分别给出了两种算法各片箱梁在汽车作用下的横向分布系数，表4为对应的影响线坐标值。表2 汽车荷载的横向分布系数（刚性横梁法）梁号1234横向分布系数0.7800.6590.6070.534表3 各片梁影响线数值（刚性横梁法）坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁00.4490.2650.1680.1181.8380.410.2820.180.1273.2250.3460.3070.2030.1444.80.2750.3040.2450.1766.3750.2120.2880.2880.2127.950.1760.2450.3040.2759.5250.1440.2030.3070.34610.9130.1270.180.2820.4112.750.1180.1680.2650.449表4 汽车荷载的横向分布系数（杠杆法）梁号1234横向分布系数0.4600.5230.5230460 因此，边梁横向分布系数取：汽车跨中0.780；汽车支点0.460中梁横向分布系数取：汽车0.659；汽车支点0.5232.5.6汽车荷载冲击系数值计算2.5.6.1汽车荷载纵向整体冲击系数按照通规第4.3.2条，冲击系数可按下式计算： 当时，。根据通规，计算、如下表所示。表5 冲击系数位置中梁10.10.393边梁10.20.3972.5.6.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数 采用。2.5.7 荷载 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厚 C50混凝土桥面现浇层，重力密度取3）100mm沥青混凝土铺装重力密度取 活载：公路-I级 不考虑人群荷载 梯度温度：正、负温差按100mm沥青铺装、80mm混凝土调平层考虑，加载模式见下图5。图4 梯度温差取值示意图3 中梁第1施工阶段应力验算原始截面几何信息单元号单元重量截面抗截面面积(m2)截面高度(m)中性轴高(m)弯惯距(m4)960.70.273211.167391.40.9062560.70.273211.167391.40.9063121.20.273211.167391.40.906施工阶段截面信息单元号单元重量面抗弯惯距(m4)截面面积(m2)截面高度(m)中性轴高(m)960.70.2838521.196851.40.9082560.70.2848241.196851.40.9073121.20.2886471.196851.40.904施工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)99-1.69e+03-1.825.3e+03259-1.26e+03-28.14.63e+03319-1.04e+0337.04.65e+033.1 施工阶段的累计内力图3.2 各截面应力验算表格 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 最大主应力最大主应力正应力正应力正应力正应力压应力拉应力11应力8.79e-028.79e-02-0.228-0.2288.79e-02-0.228容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.02应力1.521.527.487.487.48-0.134容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是22应力1.521.527.287.287.28-1.06e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.03应力1.521.527.247.247.24-2.64e-05容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是33应力1.521.527.27.27.2-2.64e-05容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.04应力1.551.558.988.988.98-2.34e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是44应力1.551.558.928.928.92-2.34e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.05应力1.351.359.29.29.2-5.97e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是55应力1.351.359.189.189.18-5.97e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.06应力1.21.29.479.479.47-1.82e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是66应力1.21.29.469.469.46-1.82e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.07应力1.31.39.369.369.36-8.92e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是77应力1.31.39.369.369.36-8.93e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.08应力1.541.549.09.09.0-8.82e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是88应力1.541.549.09.09.0-8.82e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.09应力1.661.668.878.878.87-5.59e-06容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是99应力1.661.668.868.868.86-5.59e-06容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.010应力1.611.618.848.848.84-1.25e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1010应力1.611.618.848.848.84-1.25e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.011应力1.61.68.88.88.8-1.03e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1111应力1.591.598.88.88.8-1.03e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.012应力1.831.838.388.388.38-1.78e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1212应力1.831.838.48.48.4-1.78e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.013应力2.182.187.867.867.86-1.62e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1313应力2.052.056.536.536.53-1.78e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.014应力2.282.286.276.276.27-2.03e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1414应力2.292.296.336.336.33-2.02e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.015应力2.292.295.035.035.03-4.97e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1515应力2.292.295.535.535.53-4.87e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.016应力2.32.35.555.555.55-2.76e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1616应力2.372.375.745.745.74-0.143容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.017应力-4.17e-02-4.17e-02-0.219-0.2190.0-0.219容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是1919应力-2.25e-02-2.25e-02-0.216-0.2160.0-0.216容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.020应力2.022.025.165.165.16-0.12容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2020应力1.961.964.984.984.98-1.7e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.021应力1.971.974.944.944.94-1.23e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2121应力1.971.974.494.494.49-1.26e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.022应力2.072.075.485.485.48-8.06e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2222应力2.072.075.425.425.42-8.11e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.023应力2.042.045.365.365.36-2.7e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2323应力2.192.196.466.466.46-2.45e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.024应力2.02.06.776.776.77-7.24e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2424应力2.02.06.776.776.77-7.24e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.025应力1.821.827.087.087.08-1.47e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2525应力1.821.827.087.087.08-1.47e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.026应力1.821.827.147.147.14-1.06e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2626应力1.821.827.147.147.14-1.06e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.027应力1.891.897.077.077.070.0容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2727应力1.891.897.077.077.070.0容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.028应力1.821.827.147.147.14-1.06e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2828应力1.821.827.147.147.14-1.06e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.029应力1.821.827.087.087.08-1.47e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是2929应力1.821.827.087.087.08-1.47e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.030应力2.02.06.776.776.77-7.24e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3030应力2.02.06.776.776.77-7.24e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.031应力2.192.196.456.456.45-2.44e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3131应力2.192.196.456.456.45-2.44e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.032应力2.232.236.456.456.45-5.02e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3232应力2.072.075.355.355.35-5.53e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.033应力2.072.075.415.415.41-8.12e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3333应力2.072.075.485.485.48-8.06e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.034应力1.971.974.494.494.49-1.26e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3434应力1.971.974.944.944.94-1.23e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.035应力1.961.964.984.984.98-1.7e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3535应力2.022.025.165.165.16-0.12容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.036应力-2.29e-02-2.29e-02-0.215-0.2150.0-0.215容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3838应力-4.1e-02-4.1e-02-0.22-0.220.0-0.22容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.039应力2.372.375.745.745.74-0.143容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是3939应力2.32.35.555.555.55-2.76e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.040应力2.292.295.535.535.53-4.86e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是4040应力2.292.295.035.035.03-4.97e-04容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.041应力2.292.296.336.336.33-2.01e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是4141应力2.292.296.266.266.26-2.03e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.042应力2.182.186.346.346.34-8.74e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是4242应力2.332.337.637.637.63-7.94e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.043应力2.182.187.87.87.8-1.58e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是4343应力2.192.197.87.87.8-1.58e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.044应力1.831.838.398.398.39-1.78e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是44444444应力1.831.838.388.388.38-1.78e-02容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.045应力1.61.68.88.88.8-1.03e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是4545应力1.61.68.88.88.8-1.03e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.046应力1.61.68.898.898.89-1.25e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是 4646应力1.61.68.898.898.89-1.25e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.047应力1.671.678.818.818.81-5.71e-06容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是4747应力1.661.668.828.828.82-5.71e-06容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是1.01.048应力1.541.549.09.09.0-8.82e-03容许值22.7-3.0522.7-3.050.00.0是否满足是是是是是是4848应力1.541.549.09.09.0-8.82e-03容许值22.7-3