某大桥25+4×30+25连续箱梁引桥计算书

张应迁 2017年6月2日浏览：2097

一、结构概述

本桥引桥上部结构采用为25+4×30+25m 现浇预应力混凝土连续箱梁，单箱单室截面，桥宽16.5m（0.5m 护栏+3.0m 人行道+0.5m 护栏+净-12.0m+0.5m 护栏）；下部结构采用双柱墩，桥台为肋式台，基础采用钻孔灌注桩基础。本报告仅对引桥上部结构25+4×30+25m 现浇预应力混凝土连续箱梁做计算分析。

箱梁采用单箱单室等高截面，梁高1.60m，顶板宽16.5m，底板宽8.5m，跨中断面顶板厚28cm，底板厚20cm；箱梁悬臂长4.0m，悬臂根部厚70cm；腹板采用直腹板，跨中腹板厚45cm。桥面横坡由箱梁旋转形成。箱梁标准横断面见图1，各部尺寸详见《箱梁一般构造图》。

图1 箱梁典型横断面（跨中）

本桥采用满堂支架逐孔现浇完成上部结构的施工。考虑到施工方便，箱梁不设齿板，腹板预应力束均锚于梁端，墩顶处负弯矩扁束利用在施工缝处进行张拉。施工方法及施工工序详见相关图纸及说明部分。

二、设计规范与标准

⑴ 《公路工程技术标准》（JTJ001-97）

⑵ 《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）

⑶ 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85）

⑷ 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

⑸ 《公路桥涵地基与基础技术规范》（JTJ024-85）

⑹ 《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

⑺ 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

⑻ 《高速公路交通安全设施设计与施工技术规范》（JTJ074-94）

⑼ 《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062-91）

⑽ 《公路桥梁抗风设计指南》

三、设计技术标准

设计计算行车速度：120km/h

桥面宽度及其组成：0.5m(栏杆式护栏)+3.0m(人行道)+0.5m(护栏)+12.0m(行车

道)+2.0m(中分带)+12.0m(行车道)+0.5m(防撞护栏)+3.0m(人行道)+0.5m(栏杆式护栏)

桥面横坡： 1.5 %

设计荷载：

1）汽车—超20 级，挂车—120

2）一侧人行道宽度3.0 米，人群荷载3.5KN/m2。

3）设计风载按中山地区平均风压800pa 计。

4）地震荷载：基本地震烈度7 度。

桥面铺装：6cm 厚40 号混凝土调平层，10cm 厚沥青混凝土铺装

温度荷载：箱梁体系温度取35℃，升、降温各按20℃计，日照温差分别按《公路桥涵设计规范》规定的温度场进行计算。

支座强迫位移：1.0cm。

四、主要材料

1、混凝土

箱梁梁体： 50 号混凝土

调平层： 40 号混凝土

桥面铺装：沥青混凝土

桥面防撞护栏： 30 号混凝土

2、普通钢筋：采用Ⅰ级和Ⅱ级钢筋。其技术标准应分别符合国家标准（GB13013－91）、（GB1499－98）的规定。

3、预应力钢铰线技术标准应符合美国标准ASTM A416-97（270 级）的规定，标准强度为1860MPa，公称直径为15.24mm，公称面积为140mm2，弹性模量为Ey=1.95×105MPa，松弛率为3.5%。锚具采用符合交通行业标准JT／T3291－1997《公路桥梁预应力钢绞线用YM 锚具、连接器规格系列》要求的产品，纵向预应力锚具采用OVM15－12 型。

4、拌制混凝土用的砂石和水的质量要求应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的有关规定。

五、计算取用主要参数（见表1）

六、计算分析与荷载工况

结合本桥桥型结构特点，箱梁结构共离散为106 个主梁单元（对应107 个节点）、详见图2“结构单元离散图”。

箱梁上部结构施工阶段计算，结合箱梁结构型式、施工顺序和工艺等实际情况，考虑了：

第一阶段——施工第一跨及0.2L 第二跨；

第二阶段——施工余下第二跨及0.2L 第三跨；

第三阶段——施工余下第三跨及0.2L 第四跨；

第四阶段——施工余下第四跨及0.2L 第五跨；

第五阶段——施工余下第五跨及0.2L 第六跨；

第六阶段——施工余下第六跨；

第七阶段——施工护栏及桥面系。

等4 个施工受力阶段，采用《公路桥梁通用计算程序GQJS》进行。分别对箱梁施工过程中各截面的内力、应力进行计算和验算。

箱梁主要材料力学指标及容许应力一览表表1

上部结构使用阶段静力分析采用《公路桥梁通用计算程序GQJS》进行，分别包括成桥状态下恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、温度变化等荷载作用的计算，并以桥梁线性、非线性计算程序进行校核计算。计算中按有关规范规定对各种荷载进行不同的荷载组合，对结构的强度、刚度和应力进行验算。

以下仅列出使用阶段的各计算荷载组合工况下截面应力图，组合如下：

组合Ⅰ：恒载 + 汽车-超20 级

组合Ⅱ：恒载 + 挂车-120

组合Ⅲ：恒载 + 汽车-超20 级 + 第一组支座沉降 + 体系升温 + 桥面板升温

组合Ⅳ：恒载 + 汽车-超20 级 + 第一组支座沉降 + 体系降温 + 桥面板降温

组合Ⅴ：恒载 + 汽车-超20 级 + 第二组支座沉降 + 体系升温 + 桥面板升温

组合Ⅵ：恒载 + 汽车-超20 级 + 第二组支座沉降 + 体系降温 + 桥面板降温

七、计算结果与结论

1、箱梁施工阶段和使用阶段的内力、正应力和主拉应力等图示，详见图3～图9。（图中单位制采用kN—m 制，即轴力、剪力：kN，弯矩：kN·m，位移：m，应力：MPa。）

2、施工阶段计算结果

根据计算结果（详见附图附件），箱梁整个施工过程（共7 个受力阶段）中，主梁的施工应力控制满足规范要求，各断面均未出现拉应力，压应力亦符合规范要求。（箱梁各截面整个施工过程最大压应力9.75MPa，最小压应力2.0MPa。）截面上、下缘应力分布比较均匀，压应力储备较多，一般为2.5～5.5MPa。结构受力安全。

3、使用阶段计算结果

主梁使用阶段的计算共考虑了六种工况，根据计算结果（详见附图附件），最不利荷载组合状态下，截面上缘最小压应力出现在中墩顶（按3.5 列汽车布载时为0.4Mpa），截面下缘最大拉应力出现在中墩顶（按3.5 列汽车布载时为0.1MPa），箱梁压应力（最大7.6MPa）均小于规范规定的容许值（组合I[σ]=17.5MPa，组合II[σ]=21.0MPa），同时全桥各截面主拉应力（最小-1.46MPa）均未超出规范容许值（-2.7MPa），满足设计要求。

4、结论

施工阶段和使用阶段各工况计算结果表明，本桥箱梁尺寸拟定比较合理（箱梁梁高1.6m，为跨径的1/18.75），箱梁钢束配置比较充裕（腹板配置12 股21Φj15.24 钢绞线，底板配置12 股5Φj15.24 钢绞线，顶板在每个墩顶配置12 股5Φj15.24 钢绞线），结构受力满足规范规定和设计要求。