45+80+45三跨预应力混凝土变截面连续箱梁计算书

三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计学院
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2010 年6 月2 日
目录
1.概要 (2)
1.1 桥梁基本数据以及一般截面 (2)
2.设定建模环境 (3)
3.桥梁分析 (4)
3.1 定义材料和截面 (4)
3.2 建立结构模型 (6)
3.3 建立荷载组 (9)
3.4 输入荷载 (10)
3.5 定义并建立施工阶段 (11)
3.6 分析 (14)
3.7 分析运行结果 (14)
三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计
1.概要
本桥为45+80+45三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，采用悬臂法施工。

在此利用MIDAS进行分析与设计，其分析模型如图1所示：
图1 分析模型(竣工后)
1.1 桥梁基本数据以及一般截面
1.桥梁基本数据如下：
桥梁类型: 三跨预应力箱型连续梁桥
桥梁长度: L =45.0 + 80.0 + 45.0 = 170.0 m
桥梁宽度: B = 35.0 m
斜交角度: 105˚
2. 桥梁一般截面
桥梁纵向剖面图与标准截面图分别如图2、3所示：
图2 纵向剖面
图3 标准截面2．设定建模环境
文件/新建项目
文件/保存（连续梁桥）
工具/单位体系
长度>m；力>KN
图4 设定单位体系3.桥梁分析
3.1 定义材料和截面
模型/材料与截面特性/材料（输入结果如图5所示）
1.混凝土：主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土。

2.钢材：采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860。

3.截面：箱梁截面尺寸为截面尺寸如图4所示，墩采用实腹轨道型截面，其尺寸为：H=12m、H=3.5m。

图5 定义材料及截面
3.2 建立结构模型
参照图6(a)建立预应力箱型梁模型。

将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。

满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。

1.建立结构单元
模型/节点/建立（如图6(b)）
将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。

满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。

其总节点数为73，总单元数为70。

对于桥墩模型的建立，采用复制预应力箱型梁的节点后使用扩展单元功能建立。

图6(a) 桥梁段的划分
图6(b) 建立结构单元2.建立结构组
模型/组/定义结构组（如图7）
图7 定义结构组
3.定义边界组及输入边界条件
模型/组/定义边界组（如图8）
图8 定义边界组
模型/边界条件/一般支撑；弹性支撑
根据墩底固结、墩顶弹性连接和支架处设滚动支座，输入边界条件。

建立的结构模型如图9所示：
图9（a）体系转换前
图9（b）体系转换后
图9（c）不变边界约束
图9（d）最终边界约束3.3 建立荷载组
1.将各荷载工况定义为施工阶段荷载类型
荷载/静力荷载工况(如图10)
图10 定义荷载条件
2. 定义各荷载工况所属的荷载组
模型/组/定义荷载组(如图11)
图11 定义荷载组
3.4 输入荷载
荷载/自重；钢束预应力荷载；节点荷载；梁单元荷载
1.恒荷载 ：自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算。

2.预应力 ：钢束(φ15.2 mm×17)，截面面积: Au =2380 mm 2
；钢束(φ15.2
mm×21) ，截面面积: Au =2940 mm 2 ；孔道直径: 100 mm ；钢筋松弛系数(开)，选择JTG04和0.3(低松弛)；超张拉(开)； 预应力钢筋抗拉强度标准值: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:0.003(1/mm)；锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm ，结束点:6mm ；张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力：3232MPa/3992MPa （如图12所示）。

3.徐变和收缩 ：条件：
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；长期荷载作用时混凝土的材龄:0t =5天；混凝土与大气接触时的材龄:s t =3天；相对湿度: RH 70%。

构件理论厚度:程序计算
适用规范:中国规范(JTG D62-2004)
徐变系数: 程序计算
混凝土收缩变形率: 程序计算
4.挂篮荷载
挂篮自重如下: M=P ×e=70×2.0=140.0 tonf·m （如图13所示） 图13 挂篮自重
图12 预应力钢束特性值
3.5 定义并建立施工阶段
1.定义施工阶段
施工阶段是根据施工顺序划分为12阶段，其施工顺序如图14所示： e
P M
图14 施工顺序图
荷载/施工阶段数据分析数据/定义施工阶段（输入结果如图15所示）
图15(a) 定义施工阶段
图15(b) 建立施工阶段1（CS1）图15(c) 建立施工阶段2（CS2）
图15(d) 建立施工阶段3（CS3）图15(e) 建立施工阶段4（CS4）
图15(f) 建立施工阶段5（CS5）图15(g) 建立施工阶段6（CS6）
图15(h) 建立施工阶段7（CS7）图15(i) 建立施工阶段8（CS8）
图15(j) 建立施工阶段9（CS9）图15(k) 建立施工阶段10（CS10）
图15(l) 建立施工阶段11（CS11）图15(m) 建立施工阶段12（CS12）3.6 分析
分析/施工阶段分析控制数据（分析数据分别如图16所示）
图16 施工阶段分析控制数据
分析/运行分析
3.7 分析运行结果
结果/内力/梁单元内力图
1.桥梁内力图如图17所示：
图17(a) 桥梁弯矩图(My)
图17(b) 桥梁剪力图(Fz) 2.桥梁应力图如图18所示：
图18(a) 桥梁正应力图
图18(b) 桥梁剪应力图3.桥梁在活载作用下的变形图如图19所示：
图19 桥梁变形图4.桥梁支座反力图如图20所示
图20 支座反力图结果/分析结果表格/梁单元内力
5. 查看各施工阶段应力变化如图21所示
图21各施工阶段应力表格6.查看预应力钢束坐标如图22所示
结果/分析结果表格/预应力钢束/预应力钢束坐标
图22 钢束坐标表格7．查看钢束伸长量如图23所示
结果/分析结果表格/预应力钢束/预应力钢束伸长量
图23 钢束伸长量表格8．查看预应力的损失如图24所示
施工阶段>CS12
结果/分析结果表格/预应力钢束/钢束预应力损失图表
图24 预应力图形9．查看预拱度如图25所示
结果/ 悬臂法预拱度/悬臂法预拱度控制
结果/ 悬臂法预拱度/悬臂法预拱度图形
结果/ 悬臂法预拱度/悬臂法预拱度表格
图25(a) 预拱度图形
图25(b) 预拱度管理图
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