50米箱梁横向计算说明书

50米预应力箱梁横向设计计算

一、箱梁横断面构造

引桥采用多跨预应力混凝土连续梁，其标准横断面布置如图1所示，全桥采用分离式双幅单箱单室截面，桥面板内设置横向预应力，斜腹板内不设竖向预应力钢筋。单幅箱梁跨中梁高2.8m，斜腹板宽度0.50m，底板厚度0.25m；桥面板悬臂端部厚度0.18m，悬臂根部厚度0.5m，箱室顶板跨中厚度0.25m。为了保证荷载传递顺畅，所有的顶板、

二、箱梁横向分析

1．结构离散

箱梁采用单箱单室截面形式，横向分析取纵桥向单位长度箱形框架考虑。箱梁横向分析计算采用桥梁结构计算软件《qjx》进行结构分析，取箱梁为受力分析对象，共划分为54个单元和54个节点，支承形式采用简支形式，结构按施工及使用受力顺序划分为3个阶段，其箱梁结构离散图详见图2所示。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，汽车横桥向距路缘石的最小距离为0.5m ，挂车横桥向距路缘石的最小距离为1.0m ，桥面板采用双悬臂梁结构图式，计算车轮在桥面板上的分布宽度。

汽车—超20级和挂车—120的荷载主要技术指标详见表1。

桥梁设计技术规范规定，箱梁横断面位置上汽车荷载可以按1~4车道布置，其横向布置可以在悬臂板或中板上，而挂车全桥只能布置一辆，且位置一般情况下在专用车道上，因而挂车荷载仅按作用在中板上考虑。

以下仅介绍汽车荷载作用下板的有效分布宽度计算过程： （1）、悬臂板荷载有效分布宽度

悬臂板上的集中荷载在垂直于板跨方向的分布宽度，按下式计算：

'21b a a +=

式中：—1a 垂直于板跨方向车轮通过铺装层后的分布于板顶的尺寸； —'b 集中荷载通过铺装层分布于板顶的宽度外缘至腹板边的距离。

（2）、跨中板荷载有效分布宽度

a) 车轮作用于板的跨中时：

对于一个车轮荷载，板的有效分布宽度为：

3/1L a a +=，但不小于L 3

2

。

对于两个或几个相同车轮荷载，当一个车轮荷载计算的分布宽度有重叠时，车重取其总和，而分布宽度则按边轮分布外缘计算：

3/1L d a a ++=，但不小于L d 3

2

+

。 式中：—1a 垂直于板跨方向车轮通过铺装层后的分布于板顶的尺寸； —L 板的计算跨径；

—d 多个车轮时，外轮的中距。

b) 车轮作用于板的支承处时：

对于一个车轮荷载，板的有效分布宽度为：

t a a +=1

式中： —1a 垂直于板跨方向车轮通过铺装层后的分布于板顶的尺寸； —t 板的厚度；

（3） 、车轮作用于板的支承附近处时：

在车轮荷载作用下，按支承处板的有效分布宽度45o 刚性扩散角与跨中板有效分布宽度接顺。

上述计算公式中一些参数的取值如下：

计算跨径L=L0+t=7.72+0.28=8m

a1×b1=0.46m×0.86m

根据荷载分布宽度，汽车跨中分布时，荷载冲击系数为1.3，汽车靠边分布时，冲击系数为1.254。

桥面板上车轮荷载及板的有效分布宽度示意见下图图3～5所示。

各种情况下的等效荷载如下： a)汽车情况：（图3～4）

第一组集中载（荷载跨中分布）时，等效集中荷载从左至右为

第二组集中载（荷载靠边分布）时，等效集中荷载从左至右为

b)挂车情况：（图5）

第一组集中载（荷载跨中分布）时，等效集中荷载从左至右为

单箱单室预应力混凝土箱型截面，其箱梁顶板横向预应力采用ASTM A416-92（270级）24.155j φ低松弛钢绞线，以100cm 的间距布设，采用交替单端张拉施工工艺，张拉端采用BM15-5型扁锚，非张拉端采用BM15-5固定端H 型锚。OVM 锚固体系，其锚

下张拉控制应力为b

y k R 72.0=σ，其设计张拉吨位为937.3KN 。预应力损失计算中孔道偏

差系数0015.0=k ，管道摩擦系数22.0=μ，一端锚具回缩量mm 6=∆，混凝土徐变终极值2=ϕ，收缩终极值4105.1-⨯=ε，钢束松弛率2.5%。

预应力张拉采用张拉吨位和钢束引伸量双控即应力和应变双控原则，其箱梁横断面桥面板预应力钢束布置详见图6所示。

施工阶段，使用阶段对箱梁结构自重、桥面铺装、桥面附属荷载、活载、预应力、混凝土收缩徐变和温度变化（日照温差取±5o C的温度场）等荷载作用下分别进行计算。计算中按有关规范规定对不同阶段下的各种荷载进行组合。

7

第一阶段：施工阶段（结构自重＋预应力），荷载产生的正应力如图

第三阶段：使用阶段荷载按以下方式组合：

验算汽车：（荷载产生的正应力如图9～12）

第1组：恒载+第一组集中载（汽车荷载跨中分布）＋第一组温度力（升温）第2组：恒载+第一组集中载（汽车荷载跨中分布）＋第二组温度力（降温）第3组：恒载+第二组集中载（汽车荷载靠边分布）＋第一组温度力（升温）第4组：恒载+第二组集中载（汽车荷载靠边分布）＋第二组温度力（降温）

s

验算挂车：（荷载产生的正应力如图13～14）

第1组：恒载+第一组集中载（挂车荷载跨中分布）＋第一组温度力（升温）第2组：恒载+第一组集中载（挂车荷载跨中分布）＋第二组温度力（降温）

4．计算结论

综合上述结构应力可知，桥面板在施工阶段，悬臂板下缘最大拉应力0.8064MPa（节点8号处），上缘不出现拉应力；恒载和汽车以及升降温最不利组合下，其跨中不出现拉应力，腹板附近桥面板上缘最大拉应力1.5148MPa（节点10号处），下缘最大拉应力0.4929MPa（节点7号处）,仍然属于部分预应力混凝土A类构件。