midas-连续梁计算书

1、第1章89 # 92 #预应力混凝土连续梁桥1.1结构设计简介该桥为27 27 25.94现浇连续箱梁，截面形式为大悬臂弧形边腹板截面。根据道路总平面布置要求，主梁上、下段为整体，变宽32.713-35m，变截面单箱五室结构。箱梁顶板厚度0.22米，底板厚度0.2米；支点范围的腹板厚度为0.7m，跨中范围的腹板厚度为0.4m.主梁一侧悬臂长度为4.85米，箱梁悬臂端厚度为0.2米，悬臂沿弧线延伸至主梁底板。主梁两侧悬臂设置0.1m后浇带，后浇带与防撞护栏同时浇筑。桥梁的结构和横截面如图11.1.1和图11.1.2所示。图11.1.1箱梁施工图图11.1.2箱梁截面纵向预应力采用s15.2高强度

2、低松弛钢绞线(二级)(GB/T5224-1995)，标准强度=1860。钢束在中间支点截面的布置如图11.1.3所示。图11.1.3中间支点截面的钢束布置下表显示了主要截面中预应力钢筋束的数量部门位置边跨中跨中间支点中间跨度股数(s 15.2)363636预应力墩梁采用S15-19，单向张拉，如下图所示。1.2主要材料1.2.1主要材料类型(1)混凝土：主梁采用C50混凝土；(2)普通钢筋：R235和HRB335钢筋；(3)预应力体系：15.2高强度低松弛钢绞线(二级)(GB/T5224-1995)，标准强度=1860；预应力锚具应具有符合GB/T14370-2002 预应力筋锚具、夹具和连接

3、器中一级要求的高质量。波纹管采用符合JT/T529-2004标准的塑料波纹管。1.2.2主要材料消耗指数该桥上部结构的主要材料消耗指标见表11.2.2-1。表中的材料指标是每平方米桥面的消耗量。表11.2.2-1上部结构主要材料指标材料桥梁总使用量剂量指数单位金额单位剂量指数混凝土(C50)m32015.8m3/m20.737预应力钢绞线t35.902kg/m213.131普通钢筋t345.221kg/m2126.2611.3结构计算和分析1.3.1计算模型结构计算模型如下图所示。图11.3.1-1结构模型图图11.3.1-2箱梁抗弯刚度折减系数示意图1.3.2轴承反力的计算这座桥的所有桥墩都

4、配有三个支架。经计算，该桥各墩的反力见表11.3.2-1，支座布置见图11.3.2-1。图11.3.2-1支撑位置示意图表11.3.2-1支座反力一览表(反力单位：千牛)位置解决(最大)解决(最低)梯度升温梯度冷却活负载(最大)活负载(最低)钢束副手恒载组合最高的组合最低限度末端支点(89号码头)966-966667-3332678-2446358842134627608中间支点(90#码头)2905-2905-6733373860-4064246973138120295中间支点(91号码头)2992-2992-6813403814-4554243373138620111中间支点(92号码头)

5、1052-1052687-3442661-2665338852134587396注：(1)冲击力已经包含在车辆载荷效应中；(2)“组合”项目是标准值的组合结果；(3)表中数据为每个桥墩的总支座反力。1.3.3耐久状态下主梁极限承载力的验算按承载力极限状态组合的桥梁弯矩和剪力包络图及相应的抗力分别见图11.3.3-1 2。图中的单位是千牛米和千牛。图11.3.3-1承载力组合弯矩包络图及相应的阻力图(单位：千牛米)图11.3.3-2承载力组合剪切包络图及相应的阻力图(单位：kN)根据承载力组合，该桥最大正弯矩和负弯矩分别为100，281千牛米和-86，295千牛米。最大和最小剪切力分别为22，0

6、74千牛顿和-21，959千牛顿。从上图可以看出，主梁各截面的正截面弯曲计算和斜截面剪切计算从图11.3.4-1 4可以看出，在短期效应下，中支点和中跨段主梁上缘出现拉应力，中支座处最大值为3.9兆帕，靠近中支座处主梁下缘也出现拉应力，最大值为2.4兆帕，均超过0.7 * ftk(1.855兆帕)的规范。按长期效应组合时，中间支点和中跨段主梁上缘出现拉应力，中间支座最大值为0.8兆帕，不符合规范要求(长期效应组合不允许拉应力)；主梁下边缘没有拉应力。从中可以看出，主梁在中间支座和跨中的截面不符合甲级预应力构件规范的正截面抗裂要求。图11.3.4-1短期组合上缘最大拉应力包络图(单位：兆帕)图1

7、1.3.4-2短期组合下缘最大拉应力包络图(单位：兆帕)图11.3.4-3长期组合上缘最大拉应力包络图(单位：兆帕)图11.3.4-4长期组合下缘最大拉应力包络图(单位：兆帕)(2)斜截面抗裂计算当桥梁按甲类构件计算时，短期效应组合下的主拉应力包络图如图11.3.4-5所示。从图11.3.4-5可以看出，主梁在各支点附近和跨中截面的拉应力为3.9兆帕，超出规范要求0.5 * ftk(1.325兆帕)。可以看出，中支座和跨中主梁截面不符合预应力混凝土构件斜截面规范的抗裂要求。图11.3.4-5短期组合主拉应力包络图(单位：MPa)(3)挠度计算图11.3.4-6 7显示了结合桥梁短期效应计算的最

8、大和最小竖向位移图(扣除恒载变形后)。图11.3.4-6短期组合最大垂直位移图(不包括自重)(单位：mm)图11.3.4-7短期组合最小垂直位移图(不包括自重)(单位：mm)从图中可以看出，结构最大正负挠度之和为1.5毫米，考虑长期挠度增长系数，长期挠度为2.1毫米，规范允许值为L/600=58毫米，满足要求。1.3.5耐久状态下主梁的应力检查(1)正截面混凝土压应力计算根据荷载标准值组合计算的该桥截面上、下边缘的压应力包络图分别如图11.3.5-1 2所示。图11.3.5-1标准组合上缘压应力包络图(单位：兆帕)图11.3.5-2标准组合下缘压应力包络图(单位：兆帕)从上图可以看出，按标准值

9、组合的主梁上缘最大压应力为10.9兆帕；下缘最大压应力为8.3兆帕，上下缘应力均满足规范要求。(2)混凝土主压应力验算根据荷载标准值组合计算的本桥截面主压应力包络图如图11.3.5-3所示。图11.3.5-3标准组合主压应力包络图(单位：兆帕)从图中可以看出，按标准值组合的混凝土最大主压应力为10.9兆帕，满足规范要求。1.3.6端梁的验算端梁宽度为1.2m，支座间距为13.6米，为预应力混凝土结构。计算模型如下。图11.3.6-1端梁计算模型图考虑到梁的悬臂部分的应力与跨中的应力相差不大，且斜腹板是预应力钢筋束集中锚固的区域，所以杆系模型的计算结果不太真实，因此梁的计算结果集中在中间高度相同

10、的部分。表1.3.6-1支座反力一览表(反力单位：千牛)位置活负载(最大)活负载(最低)钢束副手恒载孔班根据图11.3.6-2，根据承载力组合，端梁的最大正负弯矩为7，520kN.m，-21，567 kn . m；最大和最小剪切力分别为6，051千牛顿和-7，215千牛顿。从图11.3.6-3可以看出，端梁中间预应力筋高位部分范围内的正截面弯曲计算和斜截面剪切计算均满足规范要求。(2)梁耐久性正常使用极限状态的验算根据荷载的短期和长期效应的组合，端梁上下边缘的最大拉应力包络见图11.3.6-4 7。图11.3.6-4端横梁短期组合上缘最大拉应力(单位：MPa)图11.3.6-5端梁短期组合下缘

11、最大拉应力(单位：兆帕)图11.3.6-6端横梁长期组合上缘最大拉应力(单位：MPa)图11.3.6-7端横梁长期组合下缘最大拉应力(单位：MPa)从图11.3.6-4 7可以看出，根据短期荷载组合，端梁上缘没有拉应力，下部最大拉应力为0.6MPa，满足规范要求。根据长期荷载组合，端梁上缘无拉应力，下缘最大拉应力为0.5 MPa，出现在两侧支座的内梁段，不符合规范要求。根据荷载短期效应组合，端梁最大主拉应力包络图如图11.3.6-8所示。图11.3.6-8端梁短期组合的最大主拉应力(单位：兆帕)从图11.3.6-9可以看出，根据短期荷载组合，端梁最大主拉应力达到1.0兆帕，满足规范要求。(3)

12、梁的永久状态应力计算根据荷载标准效应组合，端梁上下边缘最大压应力包络图见图11.3.6-10 11。图11.3.6-10端梁标准组合上缘最大压应力(单位：MPa)图11.3.6-11端梁标准组合下缘最大压应力(单位：MPa)从上图可以看出，按标准值组合的主梁上缘最大压应力为5.8兆帕；下边缘最大压应力为7.0兆帕，上下边缘应力均符合规范要求。根据荷载标准值组合计算的端梁截面主压应力包络图如图11.3.6-12所示。图11.3.6-12端梁标准组合的最大主压应力(单位：MPa)从图中可以看出，按标准值组合的混凝土最大主压应力为7.6兆帕，满足规范要求。1.3.7中梁的验算中梁宽度为2.2米，支撑

13、间距为13.6米，为预应力混凝土结构。计算模型如下。图11.3.7-1梁计算模型图考虑到梁的悬臂部分的应力与跨中的应力相差不大，且斜腹板是预应力钢筋束集中锚固的区域，所以杆系模型的计算结果不太真实，因此梁的计算结果集中在中间高度相同的部分。表1.3.6-1支座反力一览表(反力单位：千牛)位置活负载(最大)活负载(最低)钢束副手恒载组合最高的组合最低限度左支点1650-47793095327882中间支点2354-36848134281582913107右支点15591836599258366注：(1)冲击力已经包含在车辆载荷效应中；(2)“组合”项目是标准值的组合结果；(3)表中数据为右端梁下墩顶各支座反力。(4)支点位置的“左、中、右”是指从91#墩到喇叭的方向(1)梁在永久状态下极限承载力的验算按极限承载力和相应抗力组合的中梁弯矩和剪力包络图分别如图11.3.7-2 3所示。计算截面阻力时，纵向普通钢筋应图11.3.7-4中小梁短期组合上缘最大拉应力(单位：MPa)图11.3.7-5中小梁短期组合下缘最大拉应力(单位：兆帕)图11.3.7-6长期梁组合上缘最大拉应力(单位：M