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

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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:

e

P

M

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：

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）