【《某高速公路桥混凝土连续箱梁预应力损失及其组合计算过程案例》4800字（论文）】

PAGE6-某高速公路桥混凝土连续箱梁预应力损失及其组合计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u32359某高速公路桥混凝土连续箱梁预应力损失及其组合计算过程案例 16297第一章大桥设计基本信息 261331.1主要技术标准 286391.2主要材料 322455第二章方案设计及比选 5151002.1方案设计 5174282.2推荐方案 92248第三章上部结构建模 11288363.1总体信息 11218443.2结构建模 13225093.3钢束设计 13281223.4钢筋设计 149873.5施工分析阶段 15265393.6运营分析阶段 158183.7调束 1529290第四章主梁内力计算 15233664.1荷载定义 15187704.2内力组合 16247664.3单项永久作用效应下的内力计算 2090834.4单项可变作用效应下的内力计算 2130513第五章预应力钢筋估算 23172735.1预应力钢筋用量的估算 2330423第六章预应力损失及其组合计算 2622536.1预应力损失 26124606.2钢束引伸量 27第一章大桥设计基本信息1.1主要技术标准（1）荷载等级：公路-Ⅰ级；（2）行车道数：单向双车道；（3）单幅桥宽；10m;（4）设计速度：100km/h；（5）桥梁横坡：2%；（6）桥梁纵坡：2%；（7）环境类别：I类；（8）地层资料：主要有黏土、粉细砂、沙砾卵石、碎石等（9）安全等级：一级；（10）设计基准期和设计使用年限：均为100年；（11)地震烈度：不予以考虑（12)每侧防撞护栏重量按6.5kN/m计，混凝土考虑10年的收缩徐变，整体升温、降温均按20℃考虑，温度梯度按现行规范规定取用。1.2主要材料（1）混凝土：预应力混凝土箱梁采用C50混凝土；盖梁采用C50混凝土、墩柱采用C40、基础采用C30。（2）预应力钢绞线:采用∅s（3）普通钢筋：采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300的箍筋。表1-1混凝土性能表标号容重fcdfckftdftkEcC3025.013.820.11.392.0130000C4025.018.426.81.652.3932500C5026.022.432.41.832.6534500表1-2预应力材料表预应力钢绞线张拉控制应力（MPa）弹性模量（MPa）管道摩阻系数局部偏差系数编束根数一端锚具回缩（mm）15-31339195000.20.00153615-41339195000.20.00154615-51339195000.20.00155615-61339195000.20.00156615-71339195000.20.00157615-81339195000.20.00158615-91339195000.20.00159615-101339195000.20.001510615-111339195000.20.001511615-121339195000.20.001512615-131339195000.20.001513615-141339195000.20.001514615-151339195000.20.001515615-161339195000.20.001516615-171339195000.20.001517615-181339195000.20.001518615-191339195000.20.0015196预应力螺纹钢筋8922000000.00111

第二章方案设计及比选2.1方案设计方案一：预应力混凝土连续箱梁图2-1桥型布置图立面（cm）图2-2桥型布置图平面(cm)图2-3桥型布置图剖面（cm）方案二：斜拉桥的设计图2-4桥型布置图立面(cm)图2-5桥型布置图平面(cm)图2-6桥型布置图剖面(cm)图2-7桥型布置图剖面(cm)

方案三：拱桥的设计图2-8桥型设计图立面（cm）图2-9桥型设计图平面(cm)图2-10跨中横断面(cm)

表2-1方案比选桥型预应力混凝土连续箱梁斜拉桥拱桥施工难易程度外形简单，工厂预制生产和现场整体浇筑都很方便斜拉桥有更多的设计变量，施工较为困难。拱桥水平推力较大，在连续多孔的桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需采取较复杂的施工措施。经济性梁桥的建筑高度小，净空面积大，所用结构材料少，施工简单。斜拉桥的主梁尺寸较小，结构自重轻，结构材料用量少，桥梁的跨越能力大。结构自重大，水平推力较大，结构所用材料多，且施工所需结构复杂。美观性梁桥的建筑高度小，相应的大大扩大了净空面积，桥梁结构简单，美观性一般。斜拉桥有很多的设计变量，外观多种多样，多可作为城市景观建筑，美观性较好。拱桥造型优美，多作为景观桥。耐久性预应力混凝土连续箱梁梁桥，行车舒适性较好，耐久性较好。独塔双跨式混凝土斜拉桥结构较复杂，有更多设计变量，耐久性较差。钢筋混凝土拱桥耐久性好。综合分析以上三种方案，根据施工难易程度、经济性、适用性和耐久性等方面，结合桥梁设计的基本原则，方案一：预应力混凝土连续箱梁更加适合，选用方案一作为主设计方案。2.2推荐方案2.2.1截面形式主梁截面采用单箱单室等截面箱梁结构，梁宽10m。施工方法采用满堂支架整体现浇法。2.2.2主梁尺寸拟定（1）顶板宽度：本设计桥梁宽度为10m，但考虑到未设置横向预应力束筋，单箱单室截面b:a之比为1：（2.5-3.0）时横向受力状态较好，故本设计采用单箱单室箱梁截面，顶板宽度分布为：2m+6m+2m，底板宽6m。（2）采用等截面连续箱梁，依据规定：等截面连续梁高跨比1/15-1/25（1），所以梁高3m。（3）顶板中部厚度不应小于顶板净跨径的1/30（4），取0.35m。对于等高度连续梁，底板厚宜采用0.2-0.25m，所以底板厚度可取0.25m。支点处底板厚度为0.4m，顶板厚度为0.5m。跨中处底板厚度0.25m，顶板厚度为0.35m。（4）悬臂板：悬臂长度取箱梁腹板间距的1/3-1/2.5。悬臂长度2m,悬臂端部厚度0.2m，根部厚度0.6m。（5）顶板与腹板接头处设置梗腋，本方案支点采用1：3的形式，即0.2m×0.6m;跨中采用1：4的形式，即0.2m×0.8m。（6）腹板厚度：腹板厚度取0.6m。2.2.3桥面铺装采用10cm现浇C40混凝土+10cm沥青混凝土铺装层（粘层、保护层和沥青面层）（1）。2.2.4桥墩本方案是预应力混凝土连续箱梁，所以选用带盖梁的单排桩柱式桥墩。盖梁：长8m宽2m高1.3m，采用C50混凝土。墩身：单排双柱式桥墩墩身直径为1.5m，墩身高6m。系梁：宽高均为1m的混凝土梁。基础：基础是保证桥梁墩台安全并将各种作用传至地基的桥梁的最下部分，根据钻探，桥位处地层主要有填筑土、淤泥、黏土、细砂、沙砾卵石等，基岩埋置较深，因此全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩。钻孔桩直径不宜小于0.8m（11），本设计基础采用直径为1.8m的单排双柱式灌注摩擦桩结构，拟定桩长为40m。具体尺寸如下图2-11所示：图2-11墩柱剖面图（cm）2.2.5横坡以及纵坡设置桥面横坡是桥面在沿与路线垂直的方向（横向）的坡度。坡度可按路面横坡取用或比后者大0.5%，一般取1.5%～3%之间。此工程横坡取2.0%。由于本设计桥长为140m，属于大桥体系，考虑到桥面排水以及车辆行驶安全因素，故在设计时同时设计出2%的纵坡。2.2.6施工方法满堂支架整体现浇法。满堂支架整体现浇施工是在支架上完成梁体的制作，满堂支架法现浇预应力混凝土连续箱梁在桥梁工程中是一种极为常见的施工方法。满堂支架施工时需要大量的模板支架，通过在桥位处搭设支架，在支架上直接浇筑混凝土，直至混凝土达到强度后拆除模板和支架的方法进行施工。第三章上部结构建模3.1总体信息使用桥梁博士时，首先在软件中设置所建桥梁模型的总体信息如下表所示：图3-1常规信息图3-2计算内容图3-3材料定义图3-4地质土层3.2结构建模首先用CAD规范画图，然后导入到桥梁博士中，导入截面后要定义当前截面的分梁线、悬臂线、腹板线、支座位置等。青州河连续梁桥的跨径布置为40m+60m+40m。模型梁1的对象属性如图3-6所示。图3-5构建对象属性3.3钢束设计在配置钢束之前，先进行预应力钢筋的估算，初步拟定预应力钢束的根数和型号，然后初步确定预应力钢束的位置，根据桥梁博士生成报告来调节钢束的位置和圆弧的半径。图3-6钢束立面布置图表3-1钢束实例汇总表3.4钢筋设计钢筋设计的内容有纵筋和箍筋。在距离梁的上、下边缘60mm处各设置一层纵筋。支点处的箍筋进行加密布置，间距为100mm，跨中位置的箍筋不进行加密，间距为150mm。

3.5施工分析阶段本次设计的施工分析共分为三个阶段。第一个阶段是进行安装构件、钢束的整体现浇张拉钢束阶段，此阶段共30天。第二个阶段是进行桥面附属设施施工的二期恒载阶段，周期7天。第三个阶段是考虑收缩徐变影响的收缩徐变阶段，共3650天。3.6运营分析阶段此阶段主要的荷载是汽车和人群。本次设计没有设置人行道，所以运营分析时只考虑汽车荷载。3.7调束通过桥梁博士生成的计算结果可知，发现梁正截面、斜截面承载力验算和正截面抗裂验算存在不通过的节点，然后对出现验算不通过的节点进行分析，通过调节钢束的型号和位置来进行调束，通过反复的调节来确定钢束最合适的位置，使最后的验算全部通过。第四章主梁内力计算4.1荷载定义4.1.1恒载桥梁的恒载由桥梁结构自重和桥梁上部附属设施的重量组成。一期恒载：在桥博中，默认的混凝土容重和我们在实际施工过程中的不同，桥博中混凝土的重度换算系数为1.04。二期恒载：桥面铺装层重度：护栏重度：二期恒载均布荷载为：4.1.2活载公路—I级车道均布荷载标准值qk=10.5KN/m。集中荷载标准值p4.2内力组合截面位置索引列QzMy端部L最大00端部L最小00支座D0最大-1771.3-4428.3支座D0最小-2511.7-6039.9左边跨1/8最大2681.99567.0左边跨1/8最小1544.94426.1左边跨1/4最大766.517958.9左边跨1/4最小-51.38311.5左边跨3/8最大-892.416874.1左边跨3/8最小-1861.44299.8左边跨1/2最大-1964.710732.3左边跨1/2最小-3148.1-2931.8左边跨5/8最大-3226.2-806.3左边跨5/8最小-4661.9-17394.9左边跨3/4最大-4803-21066左边跨3/4最小-6554.1-45248.3左边跨7/8最大-6241-45984.5左边跨7/8最小-8279.7-78489.31号墩支座最大-7639.3-73721.41号墩支座最小-9957.7-114936中跨1/8最大8408.7-8330.6中跨1/8最小6869.3-35157.5中跨1/4最大5759.636849.4中跨1/4最小4661.79610中跨3/8最大3110.566997.6中跨3/8最小2454.135412.5中跨1/2最大82.979101.6中跨1/2最小-68.845623.2图4-1基本组合剪力（单位：kN）图4-2基本组合弯矩（单位：kN.m）

表4-2标准值组合内力值表截面位置索引列QzMy端部L最大-2822.322547.5端部L最小-2822.322547.5支座D0最大-4464.54825.1支座D0最小-4659.54458.5左边跨1/8最大-1530.13144.1左边跨1/8最小-2131.5150.9左边跨1/4最大-660.4701.3左边跨1/4最小-1261.9-5047.9左边跨3/8最大-853.4-320.2左边跨3/8最小-1454.9-8825.5左边跨1/2最大-1828.1-4604.6左边跨1/2最小-2429.6-14983.9左边跨5/8最大-2283.1-13521.7左边跨5/8最小-2884.6-26105.8左边跨3/4最大1046.9-10668.6左边跨3/4最小445.4-26008.9左边跨7/8最大430-7584.7左边跨7/8最小-171.5-25497.91号墩支座最大-6974-18135.41号墩支座最小-7575.5-38454.5中跨1/8最大1309.52185.3中跨1/8最小1044.3-16012.6中跨1/4最大4096.317750.8中跨1/4最小3831.11356.6中跨3/8最大243239614.3中跨3/8最小2166.824497中跨1/2最大138.444251.5中跨1/2最小-126.829300.1

表4-3频遇组合内力值表截面位置索引列QzMy端部L最大-2822.322547.5端部L最小-2822.322547.5支座D0最大-4464.54825.1支座D0最小-4569.54627.7左边跨1/8最大-1585.62733.8左边跨1/8最小-2099.3465.3左边跨1/4最大-716100.2左边跨1/4最小-1229.7-4659.6左边跨3/8最大-908.9-1112.2左边跨3/8最小-1422.7-8363.3左边跨1/2最大-1883.7-5526.3左边跨1/2最小-2397.5-14471.5左边跨5/8最大-2338.7-14596.1左边跨5/8最小-2852.5-25534.3左边跨3/4最大991.3-11933.9左边跨3/4最小477.6-25363.4左边跨7/8最大374.4-9053.7左边跨7/8最小-139.3-24753.91号墩支座最大-7029.6-19826.81号墩支座最小-7543.3-37581.8中跨1/8最大1308.7502.7中跨1/8最小1045-15149中跨1/4最大4095.516075.7中跨1/4最小3831.82212.3中跨3/8最大2431.337946.8中跨3/8最小2167.525344.7中跨1/2最大137.742592.7中跨1/2最小-126.130138.84.3单项永久作用效应下的内力计算4.3.1结构自重作用表4-4结构在恒载作用下的内力值表截面位置索引列QzMy端部L最大00支座D0最大-1268.8-3172左边跨1/8最小1393.34613.2左边跨1/4最小283.78773.6左边跨3/8最大-808.37462.1左边跨1/2最小-1550.93451.5左边跨5/8最小-2424.5-4499.1左边跨3/4最小-3516.4-19351.4左边跨7/8最小-4516.5-37397.91号墩支座最小-5514.4-57437.9中跨1/8最小4804.8-11704中跨1/4最小327616578.6中跨3/8最小1747.234159.6中跨1/2最小041148.14.4单项可变作用效应下的内力计算4.4.1梯度温度升温作用索引QzMy端部L最大00支座D0最大00左边跨1/8最小234.5961.5左边跨1/4最小234.52134.1左边跨3/8最大234.53306.7左边跨1/2最小234.54104.1左边跨5/8最小234.55042.2左边跨3/4最小234.56214.8左边跨7/8最小234.57270.21号墩支座最小234.58208.2中跨1/8最小08208.4中跨1/4最小08208.6中跨3/8最小08208.8中跨1/2最小082094.4.2汽车荷载作用截面位置索引列QzMy端部L最大00支座D0最大-120-282左边跨1/8最小9.6-242.5左边跨1/4最小-9.7193.7左边跨3/8最大00左边跨1/2最小00左边跨5/8最小9.6-74.8左边跨3/4最小9.6-26.7左边跨7/8最小-9.7-18.91号墩支座最小9.655.2中跨1/8最小-1.245.6中跨1/4最小-1.237.1中跨3/8最小00中跨1/2最小00图4-11汽车活载剪力（单位：KN）图4-12汽车活载弯矩（单位：kN.m）第五章预应力钢筋估算5.1预应力钢筋用量的估算在进行钢束的配置之前，对钢束用量进行了大致估算。本次设计为A类预应力桥梁，在作用频遇组合下，应满足：(5-1)st通过下面公式，对预应力钢束进行估算，（5-2）（5-3）代入（5-1）中可得有效预加力（5-4）预应力的损失值约为张拉控制应力的20%，得预应力钢筋的面积Ap（5-5）本次设计预应力箱梁采用C50混凝土，ftk=2.65MPa,由桥梁博士计算结果可知，Msd=57041.6kN.m=57041.6×106N.mm、e

W=Iy=1.201×10代入得Npe=57041.6×Ap=318049050.8×1860n=21374140×10

第六章预应力损失及其组合计算6.1预应力损失后张法施工是混凝土构件在正常使用时进行极限状态设计的施工方法。截面位置δl1δl2δl3δl4δl5δl6有效预应力(MPa)SigmaP0(MPa)端部L0110.470026.7621.461180.311225.71支座D010.0490.390027.8917.871192.811230.61左边跨1/818.0274.430028.7918.721199.031237.84左边跨1