现浇连续梁桥计算说明书

现浇连续梁桥计算说明书
1概述
1.1工程概况 (3)
1.2桥梁上部结构 (3)
1.3主要材料 (4)
1.4设计规范 (4)
1.3技术标准 (4)
2 MIDAS软件建模
2.1材料、截面 (5)
2.2节点、单元 (5)
2.3边界条件 (7)
2.6荷载 (7)
3设计截面验算
3.1荷载内力图 (10)
3.2荷载组合 (12)
3.3抗裂验算 (13)
3.4持久状况构件的应力验算 (17)
3.5承载能力极限状态抗弯和抗剪验算 (17)
1概述
1.1工程概况
本桥为主线上跨地方二级公路的分离式立交桥，平面位于R-5300的平曲线上，纵面位于R-18000m的凸形竖曲线上，根据地方协议，本桥采用净空为14*4.5m（现有碎石路面12m），主线与地方路交叉桩号为K120+500.2978，交角为34°14′16″。

主桥用22.3+31.3+22.3m预应力混凝土连续梁桥。

主梁采用单箱双室，中墩为独柱墩，桥台为肋板台。

桥型布置里立面图如图1-1，桥型布置平面图如图1-2
桥型里面布置图1-1
桥型平面布置图1-2
1.2桥梁上部结构
主桥为现浇后张预应力混凝土等高度连续箱梁结构，分为左右两幅桥，本次验算值考
虑左幅桥。

其梁高为 1.6m，主梁单箱双室形式，在支座处采用实心截面，上部结构设计如图1-3
1.3主要材料
(1).混凝土:预应力混凝土箱梁采用C50混凝土。

(2).钢材:
①普通钢筋构造筋采用R235、受力筋采用HRB335。

②预应力钢束采用国标钢绞线，型号为1×12标准型-15.2，标准抗拉强度R y b=1860MPa，设计张拉控制应力σk=1395MPa。

（3）锚具采用ovm15—12型，钢束孔道采用金属波纹管成孔，孔道直径为90mm，孔道外经为97mm。

1.4设计规范
(1)《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
(2)《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）
(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
(4)．《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）
(5)．《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T 502803）
（6）《中国公路桥梁荷载》（JTJ 001-97）
1.3技术标准
(1)．设计基准期：10年。

(2)．设计安全等级：一级。

(3)．荷载等级：汽-超20
(4)．设计时速：100km/h。

2 MIDAS软件建模
2.1材料、截面
根据工程要求，定义了二种材料，分别为：
C50混凝土：选取GB（RC），C50标准自定义混凝土，主要用于主桥箱梁。

主要设计参数：强度标准值：fck=35.5MPa，ftk=2.74MPa。

强度设计值：fcd=24.4MPa，ftd=1.89MPa。

弹性模量：Ec=34554MPa。

钢材：选取ASTM定义的1860钢绞线,要设计参数：抗拉强度标准值：fpk=1860MPa。

抗拉强度设计值：fpd=1260MPa。

弹性模量：Ep=199950MPa。

设计截面形式为单箱双室箱梁。

梁高定为1.6m，利用spc截面计算特性。

主梁截面形式如图2-1。

图2-1截面形式
2.2节点、单元
本桥共取节点85个，，采用对称布置，节点坐标如表3-1,
表3-1 节点坐标表
节点X(cm) Y(cm) Z(cm) 节点X(cm) Y(cm) Z(cm)
1 0 0 0 43 2421 0 0
2 46 0 0 44 7582 0 0
3 96 0 0 45 7536 0 0
4 296 0 0 46 7486 0 0
5 195
6 0 0 4
7 7386 0 0
6 2106 0 0 48 7286 0 0
7 2226 0 0 49 7188.352941 0 0
8 2346 0 0 50 5626 0 0
9 2496 0 0 51 5551 0 0
10 3791 0 0 52 5476 0 0
11 196 0 0 53 5416 0 0
12 393.647059 0 0 54 5356 0 0
13 491.294118 0 0 55 5296 0 0
14 588.941176 0 0 56 5236 0 0
15 686.588235 0 0 57 5161 0 0
16 784.235294 0 0 58 5086 0 0
17 881.882353 0 0 59 4986.384615 0 0
18 979.529412 0 0 60 7090.705882 0 0
19 1077.176471 0 0 61 6993.058824 0 0
20 1174.823529 0 0 62 6895.411765 0 0
21 1272.470588 0 0 63 6797.764706 0 0
22 1370.117647 0 0 64 6700.117647 0 0
23 1467.764706 0 0 65 6602.470588 0 0
24 1565.411765 0 0 66 6504.823529 0 0
25 1663.058824 0 0 67 6407.176471 0 0
26 1760.705882 0 0 68 6309.529412 0 0
27 1858.352941 0 0 69 6211.882353 0 0
28 2595.615385 0 0 70 6114.235294 0 0
29 2695.230769 0 0 71 6016.588235 0 0
30 2794.846154 0 0 72 5918.941176 0 0
31 2894.461538 0 0 73 5821.294118 0 0
32 2994.076923 0 0 74 5723.647059 0 0
33 3093.692308 0 0 75 4886.769231 0 0
34 3193.307692 0 0 76 4787.153846 0 0
35 3292.923077 0 0 77 4687.538462 0 0
36 3392.538462 0 0 78 4587.923077 0 0
37 3492.153846 0 0 79 4488.307692 0 0
38 3591.769231 0 0 80 4388.692308 0 0
39 3691.384615 0 0 81 4289.076923 0 0
40 2031 0 0 82 4189.461538 0 0
41 2166 0 0 83 4089.846154 0 0
42 2286 0 0 84 3990.230769 0 0
85 3890.615385 0 0
本设计采用的是全桥杆系梁单元设计，主桥段分为三跨22.3m+31.3m+22.3m，共64个单元，采用对称布置,如图2-2.
图2-2梁单元布置
2.3边界条件
边界条件是给模型加上约束，能更好模拟现实情况。

一般支承是约束选定节点的自由度。

主桥部分有4个支座，，顺序为1号，2号，3号，4号，其中1，3，4号支座，可以有X方向的水平位移和Y方向的转动，锁住Y和Z方向竖向位移，锁住X和Z方向上的转动。

锁住2号支座的水平位移，只保留其Y方向的自由转动。

整体边界条件情况如下图3-3示。

图2-3边界条件
2.6荷载
添加恒荷载，预应力荷载，汽车荷载，温度梯度荷载，温度荷载（包括整体升温和整体降温），收缩徐变作用以及支座沉降荷载。

2.6.1自重
在静力分析中，求得的自重可使用于整体坐标系的X、Y和Z轴方向。

在Z方向里输入－1。

MIDAS会使用单元的体积和密度自动计算模型的自重。

2.6.2预应力
钢束：依照图纸钢束为φ15.2 mm×12
钢束截面面积: 程序自动计算
孔道波纹管直径: 简支梁段为55 mm。

钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2
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:1.5e-006(1/mm)
锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点:6mm结束点:6mm
张拉应力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa
钢束形状如图2-4
图2-4
2.6.3收缩徐变
定义时间依存材料:
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/mm^2
混凝土与大气接触时的材龄: ts = 3天
相对湿度: RH = 70%
构件理论厚度:程序计算
定义施工阶段：定义整体落架施工阶段1和考虑徐变施工阶段2，阶段持续时间：1095天（3年）
1）整体落架施工阶段1：
结构激活：所有结构组材龄：10天
边界激活：所有支撑变形前
荷载激活：自重荷载组、预应力荷载组
2）考虑徐变施工阶段2：
阶段持续时间：1095天
2.6.4移动荷载
适用规范：公路工程技术标准(JTG B01-1958)
荷载种类：公路I级
车道布置依照规范间距偏心布载。

车辆荷载组：公路I级
车辆荷载工况：最小加载车道数：1，最大加载车道数：4
2.6.5温度荷载
整体最高温度为+10C°，整体最低温度为-10C°。

2.6.6温度梯度荷载
计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图3-5所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板表面的最高温度错误！未找到引用源。

规定见通规，对混凝土结构，当梁高H小于400mm时，图中A=H – 100（mm）；当梁高H等于或大于400mm时，A=300mm。

对带混凝土桥面板得钢结构，A=300mm，t为混凝土桥面板得厚度（mm）。

混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向执照反温差为正温差乘以0.5。

图2-5 竖向温度梯度（单位mm）
2.6.7支座沉降荷载
本算例假定各支座最大沉降为10mm
3 设计截面验算3.1荷载内力图
恒荷载弯矩图
钢束一次荷载弯矩图
钢束二次荷载弯矩图
移动荷载弯矩图
支座沉降弯矩图
3.2荷载组合
1 cLCB1 承载能力相加0 0.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)
2 cLCB2 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M
3 cLCB3 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[1]
4 cLCB4 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[2]
5 cLCB5 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[1]
6 cLCB6 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[2]
7 cLCB7 承载能力相加0 0.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)
8 cLCB8 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M
9 cLCB9 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[1]
10 cLCB10 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[2]
11 cLCB11 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[1]
12 cLCB12 承载能力相加0
0.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[2]
13 cLCB13 使用性能相加0
1.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)
14 cLCB14 使用性能相加0
1.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.7/(1+mu)M+0.8TPG[1]
15 cLCB15 使用性能相加0
1.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.7/(1+mu)M+0.8TPG[2] 16 cLCB16 使用性能相加0
1.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.4/(1+mu)M+0.8TPG[1] 17 cLCB17 使用性能相加0
1.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.4/(1+mu)M+0.8TPG[2] 18 cLCB18 使用性能相加1
1.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.0M+1.0TPG[1]
19 cLCB19 使用性能相加1
1.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.0M+1.0TPG[2]
3.3抗裂验算
预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算：
3.3.1正截面抗裂验算
（1）正截面抗裂应对构件真截面混凝土的拉应力进行验算，并应符合下列要求：全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
预制构件σst-0.85σpc≤0
分段浇注或砂浆接缝的纵向分块构件σst-σpc≤0
（2）A类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下
σst-σpc≤0.7f
tk
但在荷载长期效应组合下
σlt-σpc≤0
由midas程序进行正截面验算，验算结果如表3-1
单位应为MPa
正截面抗裂验算表3-1
3.3.2斜截面抗裂验算
斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力σtp进行验算,并应符合下列要求:
(1)全预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下
预制构件σtp≤0.6f tk
现场浇注(包括预制拼装)构件σtp≤0.4f tk
(2). A类和B类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下
预制构件σtp≤0.7f tk
现场浇注(包括预制拼装)构件σtp≤0.6f tk
式中σst——在作用(或荷载)短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力;
σlt——在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力;
σpc——扣除全部预应力损失后的预加力杂构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力;
σtp——由作用(或荷载)短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力;
f tk——混凝土的抗拉强度标准值.
由midas程序运行斜截面验算，程序验算了10个位置,本表知列出了四个位置,其中最大值是由10个位置中选取的,验算结果如表3-2，将得到的结果绘制成折线图,如图3-2
单位应为MPa
斜截面抗裂验算表3-2
3.4持久状况构件的应力验算
3.4.1使用阶段正截面压应力验算：
按照新《公桥规》第7.1.5条规定，使用阶段正截面应力应符合下列要求
错误！未找到引用源。

+错误！未找到引用源。

式中 错误！未找到引用源。

—— 由作用（或荷载）标准值产生的混凝土法向压应力，参见《公预规》式（7.1.31）
σpt —— 由预加力产生的混凝土法向拉应力,先张法构件按本规范公式(6.1.5-1)计算,后张法构件按本规范公式(6.1.5-4)计算. 由midas 程序自动验算，验算结果如表3-3。

单位应为MPa
正截面压应力验算表3-3
所有截面都符合正截面压应力要求
3.4.2预应力钢筋拉应力验算
按照新《公桥规》第7.1.5条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的拉应力，应符合下列规定：
对于钢绞线，钢丝，为开裂构件：
错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

全预应力或者A类预应力混凝土构件，受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；
错误！未找到引用源。

预应力钢筋犹豫结构自重，汽车荷载，人群荷载温差差生的应力midas验算结果如下表：
单位应为MPa
受拉区钢筋的拉应力验算表3-4
3.4.3使用阶段斜截面主压应力验算
根据《公预规》第7.1.6条规定，斜截面混凝土主压应力应符合下列要求：
错误！未找到引用源。

=19.44MPa
由Midas进行混凝土斜截面主压应力验算，验算结果如表3-5。

单位应为MPa
斜截面主压应力验算表3-5
所有截面都符合斜截面主压应力验算要求
3.5承载能力状态抗弯和抗剪验算
1使用阶段正截面抗弯验算
由midas 程序自动验算，验算结果如表3-6
单位应为MPa
使用阶段正截面抗弯验算表3-6
2.使用阶段斜截面抗剪验算
由midas程序自动验算，验算结果如表3-7
使用阶段斜截面抗剪验算表3-7。