预应力混凝土箱梁上部结构计算资料

米（桥宽17.0米）预应力混凝土连续箱梁




米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书
第 1 页 吉林省公路勘测设计院二室 2007年02月
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第 2 页 第一部分 数据参数 一、规范及参考资料 1、中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）； 2、中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）； 3、中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）； 二、主要计算指标 桥宽：17.0米(0.5+16.0+0.5) 跨径：17+22+22+17米 荷载等级：公路—Ⅰ级 三、有关计算数据的选取 1、有关计算参数的选取 1）混凝土材料之力学特性 C50混凝土（加载龄期14天）: 立方强度50MPa 抗压弹性模量 EC =3.45e4Mpa 抗剪弹性模量 GC =1.38e4Mpa 轴心抗压标准强度fck =32.4Mpa 轴心抗拉标准强度ftk =2.65Mpa 轴心抗压设计强度fcd =22.4Mpa 轴心抗拉设计强度ftd =1.83Mpa 使用阶段混凝土最大压应力0.5 fck =16.2Mpa 使用阶段混凝土最大主压应力0.6 fck =19.44Mpa 荷载短期效应组合下混凝土最大拉应力限值0.7 ftk =1.855Mpa 荷载短期效应组合下混凝土最大主拉应力限值0.5 ftk =1.325Mpa 施工阶段混凝土最大压应力0.7 f,ck =0.7×0.8×32.4=18.14Mpa 施工阶段混凝土最大拉应力0.7f,tk =0.7×0.8×2.65=1.48Mpa 容 重 r=26KN/m3 线膨胀系数α=0.00001 沥青混凝土: 容 重 r=23KN/m3 2）预应力钢绞线之力学特性 ASTM:270K级低松驰钢绞线φS15.20 标准强度fpk =1860Mpa 弹性模量Ep =1.95e5Mpa T1～T8（1号钢束）、 B11～B14、Z11～Z14（4号钢束）、B21～B24、Z21～Z24（3号钢束）、B31～B34、Z31～Z34（2号钢束）张拉控制应力为1350Mpa。 使用阶段预应力钢筋拉应力限值0.65fpk =1209Mpa 预应力束为7φS15.20和9φS15.20，塑料波纹管孔道，孔道直径均为70mm。 局部偏差系数： K=0.0015
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第 3 页 孔道摩阻系数： μ=0.17 一端张拉回缩值：0.006m 3）普通钢筋：未考虑普通钢筋影响。 2、箱梁尺寸（箱梁详细构造见一般构造图，附后）： 3、计算模型 根据主梁实际横断面及桥梁布置，将桥梁按照空间实用理论简化为平面杆系。 桥面系共划分为78个单元，节点79个；支承节点为2、18、40、62、78号节点，一般构造、单元划分、钢束布置参见附图。 4、施工安排 采用满堂支架现浇施工，计算共安排3个施工阶段 第1阶段：浇筑1-78单元，张拉1-4号钢束，工期16天（张拉顺序3，4，2，1） 隔板作为集中力作用于支点处节点： 2、78号节点处隔板重:q=2.1655×3×1.41×26=238.2KN 18

、40、62号节点处隔板重:q=2.1655×3×1.8×26=304.0KN 第2阶段：桥面铺装及护栏和护栏底座的浇筑 工期60天 桥面铺装q1=16.0×0.08×23=29.44KN/m 双侧护栏底座q2=8×2=16KN/m q=q1+q2=45.44KN/m 第3阶段：空阶段（计收缩徐变引起的内力）工期3574天 5、使用阶段荷载 活载：公路—Ⅰ级 温度变化荷载：考虑了3种温度情况 1）非线性温度，采用如下图所示的竖向温度梯度曲线 2）整体升温温差30℃ 3）整体降温温差50℃ 强迫位移: 按支座变位0.5cm计算（桥博软件自动考虑不利组合） 6、箱梁有效宽度计算见附页： 7、冲击系数计算： 以全桥最不利冲击系数作为结构冲击系数； 122213.61623.651 ; 22CCccEIEIfflmlm l――计算跨径，取边跨计算跨径16.3米做计算 0 C竖向梯度温度（尺寸单位：mm）300100o16.4 C(-8.2 C)6 C(-3 C)oooo
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第 4 页 Ic――结构跨中截面的截面惯性矩，由桥博得2.42m4 Mc――结构跨中处得单位长度质量mc=（9.15×26+45.44）×1000/9.81=28882.77Kg 101211102213.6163.45102.4213.86714216.328882.771.5Hz14Hz =0.1767ln0.01570.44923.6513.45102.4216.3ffff 正弯矩冲击系数 当时， ＝ 负弯矩冲击系数 2241428882.77 0.45＝ 片 第二部分 横向分布系数计算 横向分布系数的计算采用“桥梁博士3.1系统”计算，支点处横向分布系数采用刚性横梁法计算，跨中横向分布系数采用修正刚性横梁法计算，考虑箱梁抗扭刚度的影响。计算中将箱梁划分为4片梁，2片边梁和2片中梁。将计算得到的边梁横向分布系数乘4作为全截面的横向分布系数，进行纵向计算。计算过程如下（箱梁划分简图和计算结果见附图）： 一、 设计资料 1、 截面采用跨中标准横断面，按全桥等刚度计算。 2、 桥孔布置:17+22+22+17米 3、 采用C50混凝土计算: EC =3.45x104Mpa, GC =1.38x104Mpa,( GC =0.40 EC)。 4、 计算公式(修正偏压法)： 21...iiniipeapmna 二、 计算截面刚度 1、 计算截面抗弯惯性矩:
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第 5 页 1417002225230354034040330403404035230140242.51444090302.535230282.51451201604101402225271130230 主梁跨中横断面 中性轴高度: 0.809m 将箱梁划分成τ、t两种梁进行计算。 划分结果： τ梁 换算面积: 2.46 m**2 换算惯矩: 0.63 m**4 中性轴高度: 0.809 m T梁 换算面积: 2.12 m**2 换算惯矩: 0.581 m**4 中性轴高度: 0.809 m 2、 计算截面抗扭惯性矩 （1）、截面简化:简化后箱梁高度按边肋中线处截面高度计算,悬臂比拟为等厚板。

（2）、抗扭惯性矩计算： 矩形部分： 2211212121()2tIsshsshttt 2241(11.311.3)1.1651.16511.311.320.40.250.226.77m 其中：t、t1、t2――各板厚度。
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第 6 页 s、s1、s2――各板沿中线长度。 h――板中线竖向间距。 悬臂部分： 321ntiiiiIcbt 其中：bi、ti――单个矩形截面的宽和厚度。 ci――矩形截面抗扭刚度系数。 51[10.630.052()]3titicibibi 55110.270.27[10.630.052()][10.630.052()]332.32.3titicibibi ＝0.3087 3342220.30872.30.270.028tiiiIcbtm 截面总抗扭惯性矩： 4126.770.0286.798tttIIIm 三、 计算截面抗弯及抗扭刚度换算系数 1、抗弯刚度换算系数K的计算： 0k 中跨：边跨＝22：17＝1.29：1 由公路桥涵设计手册《梁桥》下册表4-3-13可得： 项目 边跨 中跨 k 1.363 1.94375 2、抗扭刚度换算系数k取1 四、 按修正偏压法计算荷载横向分布系数 1、 计算公式： 21...iiniipeapmna 其中： n――肋的数量 β――抗扭修正系数 p――外荷载之合力 e――p对桥轴线的偏心距 ai――主梁i至桥轴线的距离 2、 计算β 221112()tiilGIEaIk (0.40)GE
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第 7 页 其中：∑It――全截面抗扭惯性矩 ∑It＝6.798 Ii――主梁抗弯惯性矩，《梁肋纵向内力计算》中将主梁分为τ梁和t梁，Ii为各梁的抗弯惯性矩。 40.63Im 40.581Itm 边跨： 22210.479176.7980.40112(21.850.58125.650.63)1.363 中跨： 22210.439226.7980.40112(21.850.58125.650.63)1.94375 3、计算荷载横向分布系数 （1）.支点处横向分布系数计算 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 支点2列车 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 0.63 0.581 0.581 0.63 m**4 抗扭修正系数: Beta = 1.000000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 不计车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.715 0.377 0.102 -0.195
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第 8 页 3.800 0.409 0.285 0.195 0.111 7.500 0.111 0.195 0.285 0.409 11.300 -0.195 0.102 0.377 0.715 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计

算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 1.333 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.725 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.725 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4 1.331 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 支点3列车 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 0.63 0.581 0.581 0.63 m**4 抗扭修正系数: Beta = 1.000000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 3, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.715 0.377 0.102 -0.195 3.800 0.409 0.285 0.195 0.111 7.500 0.111 0.195 0.285 0.409 11.300 -0.195 0.102 0.377 0.715 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 1.266 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.760 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.759 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
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第 9 页 4 1.264 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 支点4列车 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 0.63 0.581 0.581 0.63 m**4 抗扭修正系数: Beta = 1.000000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 4, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.715 0.377 0.102 -0.195 3.800 0.409 0.285 0.195 0.111 7.500 0.111 0.195 0.285 0.409 11.300 -0.195 0.102 0.377 0.715 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 1.114 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.769 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.768 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0

00 4 1.112 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 （2）.边跨跨中处横向分布系数计算 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 边跨跨中2列车
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第 10 页 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 0.859 0.792 0.792 0.859 m**4 抗扭修正系数: Beta = 0.479000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 不计车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.478 0.306 0.174 0.042 3.800 0.332 0.261 0.218 0.189 7.500 0.189 0.218 0.261 0.332 11.300 0.042 0.174 0.306 0.478 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.909 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.597 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.597 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4 0.910 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 边跨跨中3列车 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 0.859 0.792 0.792 0.859 m**4 抗扭修正系数: Beta = 0.479000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道
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第 11 页 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 3, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.478 0.306 0.174 0.042 3.800 0.332 0.261 0.218 0.189 7.500 0.189 0.218 0.261 0.332 11.300 0.042 0.174 0.306 0.478 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.924 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.656 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.656 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4 0.924 0.000 0.000

0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 边跨跨中4列车 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 0.859 0.792 0.792 0.859 m**4 抗扭修正系数: Beta = 0.479000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 4, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.478 0.306 0.174 0.042
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第 12 页 3.800 0.332 0.261 0.218 0.189 7.500 0.189 0.218 0.261 0.332 11.300 0.042 0.174 0.306 0.478 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.897 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.703 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.703 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4 0.897 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 （3）.中跨跨中处横向分布系数计算 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 中跨跨中2列车 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 1.225 1.129 1.129 1.225 m**4 抗扭修正系数: Beta = 0.439000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 2, 右车道数 = 0, 不计车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.460 0.300 0.180 0.060 3.800 0.326 0.260 0.220 0.195 7.500 0.195 0.220 0.260 0.326 11.300 0.060 0.180 0.300 0.460 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.877 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.587 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
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第 13 页 3 0.587 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4 0.877 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -----

------------------------------------------------------- 计算成功完成 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 中跨跨中3列车 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 1.225 1.129 1.129 1.225 m**4 抗扭修正系数: Beta = 0.439000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 3, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.460 0.300 0.180 0.060 3.800 0.326 0.260 0.220 0.195 7.500 0.195 0.220 0.260 0.326 11.300 0.060 0.180 0.300 0.460 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.897 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.648 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.648 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4 0.897 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 <<桥梁博士>>---横向分布计算系统输出 文档文件营城子至抚民施工图桥博计算新建文件夹横向分布系数.sdt 文档描述: 横向分布系数 任务标识: 中跨跨中4列车
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第 14 页 计算方法: 刚性横梁法 ------------------------------------------------------------ 结构描述: 主梁间距: 3.8 3.7 3.8 m 主梁抗弯惯矩: 1.225 1.129 1.129 1.225 m**4 抗扭修正系数: Beta = 0.439000 ------------------------------------------------------------ 桥面描述: 人行道 分隔带 车行道 中央分隔带 车行道 分隔带 人行道 0.000 0.500 16.000 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 左车道数 = 4, 右车道数 = 0, 自动计入车道折减 汽车等级: 汽车-20级 挂车等级: 无挂车荷载 人群集度: 0.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 0.000 0.460 0.300 0.180 0.060 3.800 0.326 0.260 0.220 0.195 7.500 0.195 0.220 0.260 0.326 11.300 0.060 0.180 0.300 0.460 ------------------------------------------------------------ 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.880 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2 0.698 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3 0.698 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 4 0.880 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 计算成功完成 （4）.横向分布系数计算结果如下： 全截面横向分布系数

为各梁横向分布系数最大者乘4得到，结果偏于安全。 横向分布系数计算结果如下： 支点横向分布系数 跨中横向分布系数 边 跨 中 跨 汽车 1.333 0.924 0.897 采用的全截面横向分布系数 汽车 5.332 3.696 3.588 全截面横向分布系数为边梁横向分布系数乘4得到，结果偏于安全。 155196.55 6.55 1554.2242.5504.2244.2242.5262.5504.2245.3325.3325.3325.3325.3323.6963.6963.5883.58844555544
米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书
第 15 页 第三部分 纵向计算结果 1、抗弯承载能力验算 结构承载力>外荷载引起的结构内力＋预应力引起的次内力 (见附图) 计算结果满足规范要求。 2、抗剪承载能力验算 抗剪验算详见斜截面抗剪计算，计算结果满足规范要求。 3、钢束应力验算 1号钢束组合3最大应力=1167Mpa,小于限值1209Mpa； 2号钢束组合3最大应力=1141Mpa小于限值1209Mpa； 3号钢束组合3最大应力=1140Mpa,小于限值1209Mpa； 4号钢束组合3最大应力=1185Mpa,小于限值1209Mpa。 4、使用阶段正应力、主应力，施工阶段正应力计算结果见附图，计算结果均满足规范要求。 5、箍筋采用HRB335Φ12钢筋，腹板变化段内采用16肢箍间距10cm，其余部分采用8肢箍间距10cm。
米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书
第 16 页 营城子至抚民段高速公路 17+22+22+17米（桥宽17.0米）预应力混凝土连续箱梁 上部结构计算书（补充计算结果） 设计： 复核： 审核：
米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书
第 17 页 吉林省公路勘测设计院二室 2007年02月
米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书
第 18 页 修改内容： 1、1、2、3号钢束张拉控制应力改为1370MPa。 2、B31～B34、Z31～Z34（2号钢束）采用270K级低松驰钢绞线7φS15.20 3、钢束应力验算 1号钢束最大应力=1184Mpa； 2号钢束最大应力=1160Mpa； 3号钢束最大应力=1159Mpa； 4号钢束最大应力=1185Mpa。