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1、国家高速公路网包头至茂名高速公路（G65）陕西境西安至铜川高速公路改扩建工程K3+736二号高架桥第十六联 38+50+38m箱梁计算书陕西省公路勘察设计院二八年五月1箱梁计算采用大型有限元计算程序桥梁博士进行；并采用桥梁博士结合手算的方法对桥梁部分结构构件进行了验算，详述如下：一、箱梁纵向预应力的计算（一）计算说明：1、采用同豪土木桥梁博士 3.0计算;2、基础资料：a. 荷载等级：公路-I 级；b. 活载横向分布调整系数： m=车道数*折减系数*1.15;对处于小半径曲线上的桥梁，考虑一定的抗扭系数;具体如下：箱梁荷载横向分布调整系数桥面宽度（m） 车道数车道折减系数取用荷载横向分布系数小
2、半径时分布系数7 1.00 1.00 1.15 1.21 7-10.5 2.00 1.00 2.30 2.42 10.5-14 3.00 0.78 2.69 2.83 14-17.5 4.00 0.67 3.08 3.24 17.5-21 5.00 0.60 3.45 3.62 21-24.5 6.00 0.55 3.80 3.98 c.材料：主梁混凝土:C50；预应力钢材采用符合国家标准(GB5224-2003)的钢绞线，钢绞线标准强度为 1860Mpa，公称直径为 15.2mm，公称面积为 139mm2，弹性模量为1.9E5Mpad.桥面二期恒载：混凝土桥面铺装容重取为 26KN/立方，沥
3、青混凝土桥面铺装取为23KN/立方，护栏单侧取为 6KN/立方；e.张拉控制应力 con=0.75f pK=0.75*1860=1395MPa锚具回缩变形单端 6mm 孔道摩阻系数 及孔道局部偏差的摩擦系数取为桥梁博士的默认值体系温度：取升温 25(温 1)，降温 25(温 2)；梯度温度：根据桥涵设计通用规范，10 厘米沥青混凝土桥面铺装时，下面的顶板升温为 T1=14，10cm 下为 5.5；本桥采用了混凝土铺装，箱梁顶板升温取为 7,降温取为-3.5（桥面铺装厚度较大） ；2支座不均匀沉降取为 10mm；3、施工及使用阶段应力计算：将设计的预应力束输入到模型中，使用阶段箱梁最大压应力控制
4、在小于 16.5Mpa,拉应力大于 0 Mpa；4、极限强度验算：按设计钢束情况进行验算，主要验算各支点断面及跨中断面的极限承载能力;5、张拉伸长量计算:不考虑张拉工作段钢束的影响,所计算出的单端伸长量；6、位移计算：活载及温度组合最大效应下的跨中挠度;7、钢束应力验算：钢束组合最大应力应满足要求；8、支反力计算：根据计算出的墩台顶反力选用支座；（二）结构概述本联桥上部结构采用为 38+50+38m 现浇预应力混凝土连续箱梁。采用单箱三室截面，桥面单向横坡 2，箱梁顶面全宽 20.4m。箱梁采用变截面，跨中梁高 190cm、端部梁高 300cm。外侧腹板斜率为 4：1。 箱梁顶板宽 20.4m
5、，底板变宽。顶板厚为 28cm、底板在支点附近厚度为 40cm，跨中厚度为 22cm。箱梁悬臂长 250cm，悬臂端部厚 15cm，根部变厚。跨中腹板厚 40cm，加厚段60cm。箱梁跨中标准横断面见下图，各部尺寸详见设计图纸箱梁一般构造图 。本桥采用满堂支架整体现浇完成上部结构的施工。腹板内预应力束采用两端张拉。施工方法及施工工序详见相关图纸及说明部分。3a、 设计规范与标准1、 公路工程技术标准JTG B01-2003；2、 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004；3、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004。b、 主要材料1、 混凝土箱梁梁体： C50 混
6、凝土桥面铺装： 10cm 厚沥青混凝土桥面防撞护栏： C30 混凝土 2、普通钢筋：采用 R235级和 HRB335级钢筋。其技术标准应分别符合国家标准（GB1301391） 、 （GB149998）的规定。3、预应力钢绞线：均采用 GB/T5224-2003标准的高强度低松弛钢绞线，标准强度为 1860MPa，公称直径为 15.2mm，公称面积为 139mm2，弹性模量为Ey=1.95105MPa，松弛率为 3.0%。4、锚具：采用符合交通行业标准 JTT329.11997公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列要求的产品，纵向预应力锚具采用 OVM1517(10)型。5、拌制混凝土用
7、的砂石和水的质量要求应符合公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）的有关规定。c、 计算取用主要参数1、混凝土材料力学特性：混凝土抗压弹性模量：3.4510 4MPa混凝土抗弯弹性模量：3.4510 4MPa预应力混凝土的容重：26KN/M 3铺装沥青混凝土容重：23KN/M 3混凝土线性膨胀系数：1.010 -542、砼材料收缩徐变特性：28天标准强度： 50MPa计算混凝土收缩用传力锚固龄期：7 天计算混凝土徐变用加载龄期：7 天环境相对湿度： 703、预应力材料力学特性：预应力孔道面积：78.0cm 2钢束面积：23.8(14.0)cm 2钢绞线弹性模量： 1.9510 5MPa张
8、拉控制应力： 0.73f pk=1357.8MPa钢绞线松弛率： 3.0%孔道摩阻系数： 0.25孔道偏差系数： 0.0015钢束回缩及锚具变形值(单端)： 6mm4、基础不均匀沉降： 1.5mm5、箱梁计算温度场：T14/5.56、支座摩阻系数： 0.057、设计荷载：公路级8、桥梁安全等级：一级9、结构设计类型：全预应力混凝土构件d、 计算模型与方法结合本桥桥型结构特点，箱梁结构共离散为 86个主梁单元（对应 87个节点） ，4个支撑杆元:1、箱梁上部结构施工阶段计算，结合箱梁结构型式、施工顺序和工艺等实际情况，考虑了三个施工阶段：第一阶段：整体支架现浇混凝土箱梁（截面几何性质见附表） ；
9、 第二阶段：分批张拉腹板预应力钢束；5第三阶段：拆除支架，上护栏、铺装等二期荷载。准备运营。 以上阶段分别对各截面的内力、应力进行了计算。2、箱梁上部结构使用阶段静力分析采用桥梁博士 V3.03进行，分别包括成桥状态下恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、温度变化等荷载作用的计算。计算中按有关规范规定对各种荷载进行不同的荷载组合，对结构的强度和应力进行计算。主梁主要材料力学指标及应力限值一览表 表 1名称 项 目 符 号 单 位 数 值立方体强度 fcu MPa 50弹性模量 Ec MPa 3.45E-04轴心抗压标准强度 fck MPa 32.4抗拉标准强度 ftk MPa 2.
10、65抗压设计强度 fcd MPa 22.4抗拉设计强度 Ftd MPa 1.83极限压应力 0.7 fck MPa 6.7施工阶段 极限拉应力 1.15 ftk MPa 0极限压应力 0.5 fck MPa 10.3持久状况 极限主压应力 0.6 fck MPa 10.3长期组合极限拉应力 lt- pc MPa 0短期组合极限拉应力 st-0.8* pc MPa 0混凝土正常使用 短期组合极限主拉应力 0.4 ftk MPa 0.6标准强度 fpk MPa 1860弹性模量 Ep MPa 1.95 E5抗拉设计强度 fpd MPa 1260张拉控制应力 0.75 fpk MPa 1375预应力
11、钢绞线正常使用阶段最大组合应力限值 0.65 fpk MPa 1209e、 主要计算结果施工阶段及使用阶段各组合状况下的应力如下（因结构对称，仅列出一半单元）：由计算结果可以看出，使用阶段各单元最大压应力为 10.3MPa；最大拉应力为正值，全截面受压；满足全预应力混凝土构件要求；输出附加内容单元号:1-43输出阶段号:1-3输出组合类型:1-3*指定单元截面应力输出6*第 1施工阶段应力结果阶段累计应力:单元号 左上缘 左下缘 右上缘 右下缘1 -0.0228 -0.018 3.71 5.182 3.7 5.17 3.84 53 3.84 5 3.95 4.874 3.95 4.87 4.0
12、7 4.725 4.07 4.72 4.13 5.016 4.13 5.01 4.53 5.187 4.53 5.18 4.81 5.68 4.81 5.59 5.19 5.769 5.19 5.75 5.53 6.0710 5.24 5.03 5.48 5.2511 5.48 5.24 5.67 5.612 5.66 5.6 5.73 5.8313 5.73 5.83 5.78 5.5514 5.78 5.55 5.74 5.4215 5.74 5.42 5.62 5.4716 5.62 5.47 5.51 5.4617 5.51 5.46 5.45 5.4218 5.45 5.42 5.37 5.3919 5.37 5.39 5.7 4.820 5.7 4.8 5.83 3.8121 5.84 3.81 5.88 3.0322 5.88 3.03 6.15 2.2623 6.16 2.26 6.21 1.7924 6.21 1.79 5.95 1.7125 5.96 1.71 5.45 1.9326 5.46 1.93
