大跨度桥梁结构计算书

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1 结构概况

该桥为双薄壁墩刚构桥，主梁采用变高度箱梁，该桥跨径为85+130+85m。桥梁的结构形式如下：

图1.1 桥梁结构形式

2技术标准和设计参数

2.1计算依据

1、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）；

2、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）；

3、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；

4、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG

D62-2004）；

2.2设计技术条件

公路等级：公路Ⅰ级。

2.3 主要设计参数

桥梁结构所承受的荷载(或作用)包括结构自重、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移（按沉降量按1.0cm考虑）、活载、结构整体升降温和温度梯度等。上部结构设计计算取用的有关参数如下：

1、结构重力:混凝土容重取26KN/m³

2、二期恒载:包括桥面铺装、栏杆等

二期恒载的总荷载为：60.8 KN/m

3、收缩徐变影响力:按04设计规范取用，天数3650天

4、基础变位影响力:不均匀沉降按1.0cm计

5、相对湿度 70%

6、纵向预应力锚下控制应力 1395MPa

7、孔道偏差系数 0.0015

8、一端锚具回缩 0.006m

9、钢束松弛率 0.3

10、预应力孔道摩擦系数 0.17

11、施加预应力混凝土强度≥90%

12、温度荷载

整体温差+20℃、-20℃

温度梯度：按04规范取值，即14.0℃—5℃—0℃，反温差为上述值的-0.5倍。

3 有限元模型

3.1单元和截面的建立

该桥有限元模型共106个单元，101个节点。具体模型如下图。

图3.1.1 消隐模式的全桥模型

图3.1.2 全桥模型

3.2边界条件

该桥支座采用固结形式。

图3.2.1 该桥支座

3.3主要荷载

荷载主要有二期荷载，预应力，自重，温度梯度，系统升降温。自重:26 KN/m³，采用程序系统提供的-1.04自重系数加载。系统升降温：升温20度，降温20度。温度梯度：14℃/5.5℃。二期恒载：60.9kN/m，采用线均布荷载来加载到截面上。预应力荷载：张拉应力1395Mpa，两端张拉。两端支点处横隔板以及中支点处横隔板按均布荷载施加到箱梁上。

预应力参数方面，主梁预应力束为Φs15.2，面积1392

mm，控制张拉应力为0.75f pk，预应力损失计算参数按规范选取：1）相对湿度为85%；2）预应力管道采用塑料波纹管成形，管道摩擦系数μ=0.17；3）管道偏差系数K=0.0015；4）锚具变形与钢束回缩值6mm。预应力钢束为19束，分为顶板束和底板束共122束。

该桥为移动挂篮施工，挂篮荷载为6276.3KN，挂篮引起的弯矩为15690.6KN·m。考虑混凝土的湿重。

3.4 施工阶段

该桥模拟施工阶段为：挂篮就位、浇筑混凝土、混凝土成型，张拉预应力钢束。主墩和零号块按一次施工完成考虑。具体施工阶段见下表。

表3.4 施工阶段

部分施工阶段如下：

图3.4.1 CS1阶段

图3.4.2 CS15边跨合龙阶段

图3.4.2 CS16跨中合龙阶段

4 计算结果

4.1 施工阶段应力图

图4.1.1 CS1阶段主梁最大应力图

图4.1.2 CS15边跨合龙阶段主梁最大应力图

图4.1.3 CS16跨中合龙阶段主梁最大应力图

图4.1.3 CS17二期恒载作用下主梁最大应力图从以上应力图可以看出，该桥在施工阶段主梁未出现拉应力，该桥的设计比较合理。且应力分布均匀，有利于桥梁的后期收缩徐变。

4.2 施工阶段主梁变形

图4.2.1 CS1阶段主梁变形图

图4.2.2 CS15边跨合龙阶段主梁变形图

图4.2.3 CS16中跨合龙阶段主梁变形图

图4.2.4 CS17二期恒载阶段主梁变形图

4.3 正常使用极限状态

一、短期荷载组合应力包络图

图4.3.1 短期荷载组合上缘应力包络图

图4.3.2 短期荷载组合下缘应力包络图二、长期荷载组合应力包络图

图4.3.3 长期荷载组合上缘应力包络图

图4.3.4 长期荷载组合下缘应力包络图

从以上的云图可以看出在标准组合情况下，主梁上缘未出现拉应力。可见，在标准组合下，基本保证主梁全截面受压，主梁应力满足C50混凝土抗压允许值。

4.4 承载能力极限状态

图4.4.1 承载能力极限状态组合弯矩包络图

图4.4.2 承载能力极限状态组合剪力包络图

4.5 分析结果一览表

表4.3.1 正常使用极限状态应力计算汇总表

注：应力拉为正，压为负。

表4.3.2 极限承载力计算汇总表

4.6 结论

通过计算可以发现，该桥在施工阶段和正常使用阶段，主梁均未收到拉应力作用，主梁均处在受压状态。本桥分析了桥梁施工阶段各个阶段应力和变形情况，有助于施工人员了解该桥的受力特点。