midas计算预应力连续刚构桥梁工程课程设计

预应力混凝土连续刚构桥结构设计书

1.结构总体布置

本部分结构设计所取计算模型为三跨变截面连续箱梁桥，根据设计要求确定桥梁的分孔，主跨长度为80m，取边跨46m，边主跨之比为0.575。设计该桥为三跨的预应力混凝土连续梁桥（46m+80m+460m），桥梁全长为172m。大桥桥面采用双幅分离式桥面，单幅桥面净宽20m （4X3.75行车道+1m左侧路肩+3.0m右侧路肩人行道+2X0.5m防撞护栏），两幅桥面之间的距离为1m，按高速公路设计，行程速度100Km/h。桥墩采用单墩，断面为长方形，长14米，宽3.5米，高25米。

上部结构桥面和下部结构桥墩均采用C50混凝土，预应力钢束采用Strand1860钢材。

桥梁基本数据如下：

桥梁类型 : 三跨预应力箱型连续梁桥(FCM)

桥梁长度 : L =46 + 80 + 46 = 172 m

桥梁宽度 : B = 20 m (单向4车道)

斜交角度 : 90˚(正桥)

桥梁正视图

桥梁轴测图

2．箱梁设计

主桥箱梁设计为单箱单室断面，箱梁顶板宽20m，底板宽14m，支点处梁高为h支= (1/15 ~ 1/18)L中= 4.44 ~5.33m，取h支=5.0m，高跨比为1/16，跨中梁高为h中= (1/1.5~1/2.5) h 支= 2~ 3.33m，取h中=2.30m，其间梁底下缘按二次抛物线曲线变化。箱梁顶板厚为27.5cm。底板厚根部为54cm，跨中为27cm，其间分段按直线变化，边跨支点处为80cm，腹板厚度为80cm 具体尺寸如下图所示：

箱梁断面图

连续梁由两个托架浇筑的墩顶0号梁段、在两个主墩上按“T构”用挂篮分段对称悬臂浇

筑的梁端、吊架上浇筑的跨中合拢梁段及落地支架上浇筑的边跨现浇梁段组成， 0号梁段长2m ，两个“T构”的悬臂各分为9段梁段，累计悬臂总长38m 。全桥共有一个2m 长的主跨跨中合拢梁段和两个2m 长的边跨合拢梁段。两个边跨现浇梁段各长4m ，梁高相同。主墩墩顶箱梁综合考虑受力和变形情况箱梁内各设柔性横隔板2道，边墩顶各设横隔板一道。为满足施工和管理需要，在每道横隔板出均设置了人洞。同时为保持箱内干燥，在箱梁根部区段底板上设有排水口。

3．荷载参数

3.1永久荷载

结构重力

在程序中以自重输入 二期恒载 W=32.5KN/m

3.2预应力荷载

跨中与边跨钢束()196.0(192.15-''⨯ϕϕmm ) 截面面积 :2

353.2619387.1cm A p =⨯= 顶板钢束()196.0(312.15-''⨯ϕϕmm ) 截面面积 :297.94231387.1cm A p =⨯= 孔道直径 :mm 103/100

张拉力 : 施加75%抗拉强度的张力 张拉初期的损失(由程序计算) 摩擦损失 :)kL (0)X (e P P +μα-⋅= 顶板束 : 20.0=μ, 001.0k = 底板束 : 30.0=μ, 006.0k = 锚固端滑移量 : mm 6I c =∆

混凝土弹性压缩预应力损失 : 损失量, SP P E A f P ⋅∆=∆ 预应力长期损失(由程序计算) 应力松弛

徐变和干缩引起的损失

3．3徐变和干缩

条件

水泥 : 普通水泥

t=日

施加持续荷载时混凝土的材龄 : 5

o

t=日

混凝土暴露在大气中时的材龄 : 3

s

相对湿度 : %

RH=

70

大气或养生温度 : C

=

T︒

20

适用标准 : 道桥设计标准 (CEB-FIP)

徐变系数 : 由程序计算

混凝土干缩应变 : 由程序计算

3．4挂篮荷载

假设挂篮自重如下

P=

80

0.

tonf

3.5可变荷载

可变作用主要考虑汽车荷载、温度作用、支座沉降等作用。汽车荷载为高速公路1级，4车道布置，考虑荷载横向分布系数0.67，不考虑人群荷载作用。温度作用考虑四种工况，体系温升20℃，体系温降-20℃。每个支座均考虑支座沉降，其中沉降量均为10mm，取最不利组合。

3.6使用状态荷载组合

正常使用极限状态下，标准值组合恒载组合系数1.0，汽车荷载组合系数为0.7。；承载力极限状态下，结构的重要性系数为1.1，恒载组合系数1.2，汽车荷载组合系数为1.4，温度组合系数0.8；标准值组合恒载组合系数1.0，汽车荷载组合系数为1.0。

4．计算模型

4.1单元与节点

计算模型中全桥共划分为61节点，58个单元。确定计算模型时主要根据主桥梁段划分情况来确定，每一悬浇段为一个单元。施工阶段分析考虑挂篮移动，混凝土浇注，预应力钢筋张拉以及施工临时荷载的变化等。 0号梁段长2m，两个“T构”的悬臂各分为9段梁段，累计悬臂总长38m。全桥共有一个2m长的主跨跨中合拢梁段和两个2m长的边跨合拢梁段。两个边跨现浇梁段各长4m，梁高相同。

4.2预应力体系

纵向预应力钢束共设置了顶、底板束和腹板束，采用Strand1860钢材，设计张拉应力1395Mpa.

部分预应力筋如图

顶板横向预应力沿轴线每60cm布置一束，钢束均采用φ15.24-3钢绞线，设计张拉吨位586kN，用扁锚体系锚固，采用两端张拉方式，竖向预应力钢筋采用φ32的精轧螺纹粗钢筋，设计张拉吨位为673kN，采用梁顶一端张拉方式锚固。

5.施工阶段模拟

桥箱梁按两个“T”对称悬臂浇筑施工，0号梁段采用搭设托架现场浇筑完成，其余梁段采用挂篮悬臂浇筑，两边跨各4m现浇梁段采用搭设支架现浇，边跨合拢段长为2m，中跨合拢段长为2m。全桥共分为26个施工阶段。

悬臂法(FCM)的施工顺序一般如下：