三跨预应力混凝土变截面连续箱梁计算书

三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计学 院 专 业 年级班别 学 号 学生姓名 指导教师 2010 年 6 月 2 日目录1.概 要 . 21.1 桥梁基本数据以及一般截面 . 22.设定建模环境. 33.桥梁分析 . 43.1 定义材料和截面 . 43.2 建立结构模型 . 63.3 建立荷载组. 93.4 输入荷载 . 103.5 定义并建立施工阶段 . 113.6 分析 . 143.7 分析运行结果 . 14三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计1.概 要本桥为45+80+45三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，采用悬臂法施工。在此利用MIDAS进行分析与设计，其分析模型如图1所示：图1 分析模型(竣工后)1.1 桥梁基本数据以及一般截面1.桥梁基本数据如下：桥梁类型 : 三跨预应力箱型连续梁桥桥梁长度 : L =45.0 + 80.0 + 45.0 = 170.0 m桥梁宽度 : B = 35.0 m 斜交角度 : 1052. 桥梁一般截面桥梁纵向剖面图与标准截面图分别如图2、3所示：图2 纵向剖面 图3 标准截面2设定建模环境文件/新建项目文件/保存（连续梁桥）工具/单位体系 长度m；力KN图4 设定单位体系3.桥梁分析3.1 定义材料和截面 模型/材料与截面特性/材料（输入结果如图5所示）1.混凝土：主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土。2.钢材：采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860。3.截面：箱梁截面尺寸为截面尺寸如图4所示，墩采用实腹轨道型截面，其尺寸为：H=12m、H=3.5m。图5 定义材料及截面3.2 建立结构模型参照图6(a)建立预应力箱型梁模型。将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。1.建立结构单元模型/节点/建立（如图6(b)）将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。其总节点数为73，总单元数为70。对于桥墩模型的建立，采用复制预应力箱型梁的节点后使用扩展单元功能建立。图6(a) 桥梁段的划分图6(b) 建立结构单元2.建立结构组模型/组/定义结构组（如图7）图7 定义结构组3.定义边界组及输入边界条件模型/组/定义边界组（如图8）图8 定义边界组模型/边界条件/一般支撑；弹性支撑根据墩底固结、墩顶弹性连接和支架处设滚动支座，输入边界条件。建立的结构模型如图9所示：图9（a）体系转换前图9（b）体系转换后图9（c）不变边界约束图9（d）最终边界约束3.3 建立荷载组1.将各荷载工况定义为施工阶段荷载类型荷载/静力荷载工况(如图10)图10 定义荷载条件2. 定义各荷载工况所属的荷载组模型/组/定义荷载组(如图11)图11 定义荷载组3.4 输入荷载 荷载/自重；钢束预应力荷载；节点荷载；梁单元荷载1.恒荷载 ：自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算。2.预应力 ：钢束(15.2 mm17)，截面面积: Au =2380 mm2；钢束(15.2 mm21) ，截面面积: Au =2940 mm2 ；孔道直径: 100 mm ；钢筋松弛系数(开)，选择JTG04和0.3(低松弛)；超张拉(开)； 预应力钢筋抗拉强度标准值:1860N/ mm2；预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25；管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:0.003(1/mm)；锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm，结束点:6mm；张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力：3232MPa/3992MPa（如图12所示）。3.徐变和收缩 ：条件：水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥)；28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):50N/ mm2；长期荷载作用时混凝土的材龄:=5天；混凝土与大气接触时的材龄:=3天；相对湿度:70%。构件理论厚度:程序计算 适用规范:中国规范(JTG D62-2004) 徐变系数: 程序计算混凝土收缩变形率: 程序计算4.挂篮荷载挂篮自重如下:M=Pe=702.0=140.0 tonfm（如图13所示） 图13 挂篮自重图12 预应力钢束特性值3.5 定义并建立施工阶段1.定义施工阶段施工阶段是根据施工顺序划分为12阶段，其施工顺序如图14所示：图14 施工顺序图荷载/施工阶段数据分析数据/定义施工阶段（输入结果如图15所示）图15(a) 定义施工阶段 图15(b) 建立施工阶段1（CS1） 图15(c) 建立施工阶段2（CS2） 图15(d) 建立施工阶段3（CS3） 图15(e) 建立施工阶段4（CS4） 图15(f) 建立施工阶段5（CS5） 图15(g) 建立施工阶段6（CS6） 图15(h) 建立施工阶段7（CS7） 图15(i) 建立施工阶段8（CS8） 图15(j) 建立施工阶段9（CS9） 图15(k) 建立施工阶段10（CS10） 图15(l) 建立施工阶段11（CS11） 图15(m) 建立施工阶段12（CS12）3.6 分析 分析/施工阶段分析控制数据（分析数据分别如图16所示）图16 施工阶段分析控制数据分析/运行分析3.7 分析运行结果结果/内力/梁单元内力图1.桥梁内力图 如图17所示：图17(a) 桥梁弯矩图(My)图17(b) 桥梁剪力图(Fz)2.桥梁应力图 如图18所示：图18(a) 桥梁正应力图图18(b) 桥梁剪应力图3.桥梁在活载作用下的变形图 如图19所示：图19 桥梁变形图4.桥梁支座反力图 如图20所示图20 支座反力图结果/分析结果表格/梁单元内力5. 查看各施工阶段应力变化 如图21所示图21各施工阶段应力表格6. 查看预应力钢束坐标 如图22所示结果/分析结果表格/预应力钢束/预应力钢束坐标图22 钢束坐标表格7查看钢束伸长量 如图23所示结果/分析结果表格/预应力钢束/预应力钢束伸长量图23 钢束伸长量表格8查看预应力的损失 如图24所示施工阶段CS12结