预应力混凝土箱梁上部结构计算分解

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

设计：

复核：

审核：

吉林省公路勘测设计院二室

2007年02月

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 E C =3.45e4Mpa

抗剪弹性模量 G C =1.38e4Mpa

轴心抗压标准强度f ck=32.4Mpa

轴心抗拉标准强度f tk=2.65Mpa

轴心抗压设计强度f cd=22.4Mpa

轴心抗拉设计强度f td=1.83Mpa

使用阶段混凝土最大压应力0.5 f ck=16.2Mpa

使用阶段混凝土最大主压应力0.6 f ck=19.44Mpa

荷载短期效应组合下混凝土最大拉应力限值0.7 f tk=1.855Mpa

荷载短期效应组合下混凝土最大主拉应力限值0.5 f tk=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f pk=1860Mpa

弹性模量E p =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0.65f pk=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

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；

12 =

=f f

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）

o

16.4 C(-8.2 C)

6 C(-3 C)

o o

o o

Ic ――结构跨中截面的截面惯性矩，由桥博得2.42m 4

Mc ――结构跨中处得单位长度质量m c =（9.15×26+45.44）×

1000/9.81=28882.77Kg

12

11

22

13.61613.86714216.31.5Hz 14Hz =0.1767ln 0.01570.44923.651

216.3f f f f πμμπ=⨯=≤⋅⋅≤≤-=⋅⋅ 正弯矩冲击系数

当时， ＝ 负弯矩冲击系数 2414

0.45μ=≥＝

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: E C =3.45x104

Mpa, G C =1.38x104

Mpa,( G C =0.40 E C )。 4、 计算公式(修正偏压法)：

2

1

...i i n i i p e a p m n

a β==

±∑ 二、 计算截面刚度

1、 计算截面抗弯惯性矩: