桥上部计算书

PAGE\*Arabic17/NUMPAGES17计算书CALCULATIONDOCUMENT项目编号：项目名称：子项编号：子项名称：设计阶段：设计专业：计算内容：审定人：审核人：校对人：专业负责人：设计人：日期：路桥梁工程上部结构计算书工程项目概况桥梁为人行桥，主梁采用一跨35m支架现浇预应力混凝土变截面简支箱梁。主梁跨中截面梁高1.5m，支点截面梁高2m，桥面顶面圆弧半径70.702m，梁底面圆弧半径50.551m。主梁除在端部设置厚度为1.2m横梁外，其余部位均不设横梁和横隔板。主梁在横桥不设置横坡。跨中顶板宽10m，底板宽8.2m；端部顶板宽16m，底板宽14.2m。两侧翼缘板各宽1m，单箱三室截面。顶板厚度为25cm；底板厚度由25cm线变化至60cm；腹板厚度由45cm变化到70cm。图1主桥横断面（单位：cm）主要设计规范本计算所遵循的主要规范列出如下：《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004)《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）计算内容及参数3.1计算分析内容计算分析过程包括以下内容：（1）持久状况承载能力极限状态计算，包括构件正截面抗弯和斜截面抗剪的承载力验算；（2）持久状况正常使用极限状态计算，包括构件抗裂性或裂缝宽度及变形验算；（3）持久状况和短暂状况构件的应力计算，包括构件持久状态和短暂状态截面应力验算；（4）支座反力验算；（5）局部计算，包括桥面板及横梁验算；3.2主要材料力学性能指标（1）混凝土主梁采用C55混凝土，主要力学性能指标列表如下：表1混凝土力学性能指标表强度等级弹性模量Ec（MPa）抗压强度标准值值fck（MPa）抗拉强度标准值值ftk（MPa）抗压强度设计值值fcd（MPa）抗拉强度设计值值ftd（MPa）容重γ（KN/m3）热膨胀系数α（1/℃）C553.55×100435.52.7424.41.89261×10-5（2）钢材主梁纵向钢筋采用φs15.20mm低松弛钢绞线，主要力学性能指标及相关计算参数列表如下：表2预应力钢绞线力学性能指标及计算参数表弹性模量Ep（MPa）抗拉强度标准值值fpk（MPa）抗拉强度设计值值fpd（MPa）孔道摩阻系数μμ孔道每米偏差系系数k锚具变形及钢束束回缩值△△l（mm）φs15.201.95×1005186012600.20.00156计算模型及荷载4.1计算模型上部结构按部分预应力A类构件设计，采用《桥梁博士》V3.2.0平面杆系模块进行静力计算，本桥安全等级为一级，重要性系数取1.1。主梁计算跨径为34.1m，结构离散见图2。全桥共划分38个单元，39个节点。图2纵向计算结构离散图（单位：m）全桥共分3个施工阶段，划分如下：（1）支架现浇、张拉预应力、拆除支架，共60天；（2）桥面铺装及附属设施施工，共30天；（3）运营阶段、收缩徐变发展，共3650天。4.2计算荷载1、永久作用（1）结构自重上部结构采用C55砼，容重取26KN/m3，端横梁处加载集中力P=230kN。（2）二期恒载桥面系结构为踏步和推车坡道，按安全取结构厚度15cm，双侧栏杆取6kN/m，钢筋砼铺装容重取25kN/m3。荷载见下表。单元二期（kN）单元二期（kN）1-41.520-43.52-40.621-43.73-23.022-44.04-61.123-44.45-58.824-45.06-56.725-45.77-54.826-46.58-53.127-47.69-51.528-48.710-50.029-50.011-48.730-51.512-47.631-53.113-46.532-54.814-45.733-56.715-45.034-58.816-44.435-61.117-44.036-23.018-43.737-40.619-43.538-41.5（3）收缩徐变按规范进行计算，时间取3650天（10年），相对湿度80%。2、可变作用（1）汽车荷载无。（2）人群荷载计算得人群荷载为3.7kPa。（3）均匀温度平均温度20℃，升温20℃，降温25℃。（4）梯度温度竖向温度梯度作用仅计沥青砼铺装层作为桥面铺装，不考虑混凝土调平层，竖向温度梯度曲线如下图所示：截面正温差：T1=25℃，T2=6.7℃；截面负温差：T1=−12.5℃，T2=−3.35℃。4.3配筋描述（1）预应力钢筋腹板束：通长配置8根15-12钢束；张拉控制应力均为1302MPa，钢束详细布置见施工图。（2）普通钢筋顶底板上下缘均配置φ16（三级钢筋）@10cm纵向钢筋；支点70cm厚腹板段配置四肢φ16（三级钢筋）箍筋，其余配置双肢φ16（三级钢筋）箍筋；箍筋间距除支点7.2m范围内间距10cm间距布置外，其余均按15cm间距布置。纵向计算结果5.1持久状况承载能力极限状态验算5.1.1正截面抗弯承载能力极限状态计算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.1.5条，按基本组合进行持久状况正截面抗弯承载能力极限状态计算。图3承载能力组合构件最大抗力及其对应内力图4承载能力力组合构件件最小抗力及其其对应内力力由上图可以看出出最大抗力力及最小抗抗力均大于于其对应内内力，满足足强度要求求。5.1.2斜截截面抗剪承载能力力极限状态态计算根据《公路钢筋筋混凝土及及预应力混混凝土桥涵涵设计规范范》第5..2.6～～5.2..11条条，进行持持久状况斜斜截面抗剪剪承载能力力极限状态态计算。图5承载能力力组合构件件剪力包络络图1）、根据规范，抗抗剪截面需需符合下列列×（55）×11400..00×19500.00＝＝25799.85>=11.1×69199.00==1.1*6919.0076610.99。所以截面满足构构造要求。2）、根据规范，满满足条件时时可不进行行斜截面抗抗剪承载力力验算。×1.00×1..89×14000.00××19500.00＝＝103225.5771.11×69199.00＝＝=1.1*6919.0076100.9。所以进行验算斜斜截面抗剪剪承载力验验算。承载力验算1）、箍筋和混凝凝土能够提提供的抗剪剪承载力为为：1.00×1..00×1.000×0.455×10-3×14000.00××19500.00××（（2＋0.6×0.73365）××（55）1/2×0.01115×330）=100179..63。2）、弯起钢筋能能够提供的的抗剪承载载力为：0.75×100-3×330×24122.74××Sin455422..25。3）、整个截面能能提供的抗抗剪承载力力为100601..88kkN1.1×69199.00==1.1*6919.0076610.99，成立。结论：承载力满满足要求。5.2持久状况况正常使用用极限状态态验算预应力砼受弯构构件应进行行抗裂验算算，参照《公公路钢筋混混凝土及预预应力混凝凝土桥涵设设计规范》第6.3.1条，对构件进行正截面和斜截面抗裂验算。5.2.1正截截面抗裂法法向拉应力力验算A类构件：短期效应组合，长期效应应组合。即长期组合合不出现拉拉应力，短短期组合不不超过限值值。图6长长期效应组组合构件上缘正正应力包络络图图7长长期效应组组合构件下下缘正应力力包络图由上图可以看出出长期效应应组合下，上上下缘正应应力均大于于0（端部节节点奇异可可不考虑），满足规范要求。图8短短期效应组组合构件上上缘正应力力包络图图9短短期效应组组合构件下下缘正应力力包络图由上图可以看出出短期效应组组合下，上上下缘均不不存在拉应应力（端部部节点奇异异可不考虑虑）,小于0.77×2.744=1.9918MPPa，满足足规范要求求。5.2.2斜截截面抗裂主主拉应力验验算A类构件现场浇筑筑构件短期期效应组合合图9短短期效应组组合构件主主应力包络络图由上图可以看出出短期效应组组合下，最最大主拉应应力为-0.661MPaa（端部节节点奇异可可不考虑）,小于0.5×2.74=1.37MPa，满足规范要求。5.2.3挠度度验算根据《公路钢筋筋混凝土及及预应力混混凝土桥涵涵设计规范范》第6.55.3条，受受弯构件在在使用阶段段挠度（乘乘以长期增增长系数）在在消除结构构自重的影影响下不超超过计算跨跨径的1//600。根据《公路钢筋筋混凝土及及预应力混混凝土桥涵涵设计规范范》第6.55.4条，预预应力产生生的反拱值值大于荷载载短期效应应组合计算算的长期挠挠度时不设设置预拱度度，小于时时取差值为为预拱度。消除永久作用后后的长期竖竖向挠度向向上，小于于计算跨径径的1/6600=558mm，满满足使用要要求。预应应力的长期期反拱值大大于长期竖竖向挠度，可可不设预挠挠度。5.3持久状况况和短暂状状况应力验验算持久状况预应力力混凝土构构件应力计计算参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.1条的规定加以考虑。计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，并不得超过规定限值。考虑预加力效应，分项系数取1.0，并采用标准组合，汽车荷载考虑冲击系数。5.3.1持久久状况预应应力混凝土土构件正应力验算算正截面验算：标标准组合下下构件边缘缘混凝土法法向压应力力图11持久状况况构件上缘缘正应力包包络图图12持久状况况构件下缘缘正应力包包络图由上图可以看出出持久状况况下下，最大正正应力为17.555MPaa,小于0.55×35.55=17..75MPPa，满足足规范要求求。5.3.2持久久状况预应应力混凝土土构件主应力验算算标准组合下构件件边缘混凝凝土主压应应力图13持久状况况构件主应应力包络图图由上图可以看出出持久状况况下下，最大主主压应力为17.555MPaa,小于0.66×35.55=21..3MPaa，满足规规范要求。混凝土主拉应力力除端支点出现现较大拉应应力外，其其余处均小小于0.55×2.74=1..37MPaa，端部节点点引起的失失真可以不不考虑。5.3.3使用用阶段预应应力钢筋的的拉应力验验算使用阶段受拉区区钢铰线最最大拉应力力，钢束应力力验算结果果见下表。钢束最大应力(MPPa)容许最大应力((MPa)是否满足111401210是211301210是311301210是411601210是可以看出钢束最最大应力均均满足规范范要求。5.3.4短暂暂状况构件件的应力验验算短暂状况预应力力混凝土应应力验算根根据《公路路钢筋混凝凝土及预应应力混凝土土桥涵设计计规范》第7.2..8条，计计算在预应应力和构件件自重等施施工荷载作作用下截面面边缘的法法向应力。要要求：法向压应力：法向拉应力：a．当，预拉区纵纵向钢筋配配筋率不小小于0.22%b．当，预拉区纵纵向钢筋配配筋率不小小于0.44%c．当，预拉区纵纵向钢筋配配筋率线性性内插5.4支反力支座反力计算结结果见表：：节点编号恒载反力（kNN）标准组合最小反反力（kNN）标准组合最大反反力（kNN）253005300604038530053006040局部计算结果6.1主梁横横梁计算分分析6.1.1计计算模型中横梁宽1.22m。支座中中心横向间间距4m+3.22m+4mm。6.2.2计计算荷载为简化方便计算算，将主梁梁纵向计算算得到的支支座反力作作为横梁上上计算荷载载，将恒载载分为集中中力和均布布力加载。集中中力占总荷荷载的700%，均分支座座反力并作作为集中力力加载至腹腹板中心线线位置；均均布力占总总荷载的330%，作作为均布力力加载在横横梁范围内内（不考虑虑悬臂）。加载时均分为两两阶段加载载，第一阶阶段加载永永久作用支支座反力，第第二阶段加加载可变作作用。计算时考考虑梯度温温度作用。图19计算模型型示意图横梁抗弯承载力力验算图20横梁承承载能力组组合构件最大抗抗力及其对对应内力图21横梁承承载能力组组合构件最小抗力及其其对应内力力由上图可以看出出最大抗力力及最小抗抗力均大于于其对应内内力，满足足强度要求求。裂缝验算图22横梁上上下缘裂缝缝由上图可知，横横梁裂缝满满足规范要要求。目录一、工程项目目概况2二、主要设计计规范2三、计算内容容及参数23.1计算分分析内容23.2主要材料料力学性能能指标3四、计算模型型及荷载34.1计算模模型34.2计算荷荷载44.3配筋描描述5五、纵向计算算结果55.1持久状况况承载能力力极限状态态验算55.1.1正截截面抗弯承承载能力极极限状态计计算55.1.2斜截截面抗剪承承载能力极极限状态计计算65.2持久状况况正常使用用极限状态态验算75.2.1正截截面抗裂法法向拉应力力验算75.2.2斜截截面抗裂主主拉应力验验算85.2.3挠度度验算8HYPERLINK\l"_Toc372