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1、35M 跨预应力混凝土简支箱梁桥计算摘要：本桥采用预应力简支梁结构，全桥总长为35 米，全宽为 9.5米，、，单跨桥，全桥断面都采用 单箱单室结构。全桥计算采用桥梁博士，首先对整座桥进行单元划分，本桥共划分为37 个单元，各个单元的断面形式都为单箱单室结构，分别确定各个单元的具体尺寸和坐标位置，把所有信息输入后建立 全桥立体模型。接下来定出钢束几何形状进行输入。采用整体预制施工，荷载为公路一级，设计 车道数为两车道。所有数据输入完毕就进行数据计算，计算完成就可看输出结果。结果包括单元 截面应力、强度验算、钢束应力验算、使用阶段应力、计算模型等。单元强度、钢束应力验算通 不过的，就要进行钢束调整
2、直到所有验算满足通过后上部结构计算完成。最后完成初步设计。该软件计算数据结果输出清晰明了,计算结果安全.可用于设计此类直线及大半径桥梁，但不 适于做小半径的曲线桥梁，计算精度不够。关键词：简支梁 初步设计 立体模型目录第一章总体说明3第二章 全桥纵向模型建立4第三章 基本数据计算6第四章 结构计算7第五章 结构验算9第六章 预应力损失计算19结论24致谢25主要参考文献25第一章.总体说明1 设计资料：1) 桥梁跨径及桥宽标准跨径：35m (墩中心距离)桥面净空：净-8+2*0.75=9.5m2) 设计荷载汽车荷载等级：公路-I级，人群荷载标准值为3.5KN/m23 )材料及施工工艺混凝土：主
3、梁采用C40混凝土，栏杆及桥面铺装采用C20混凝土预应力钢筋采用ASTM270级15.24底松弛钢绞线(相当于原标准II级钢筋)，小于12mm的采用R235或(Q235)热扎光圆钢筋(相当于原标准I级钢筋)4) 设计依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)5) 桥面铺装：采用5cm厚C20混凝土+5cm厚沥青混凝土。6) 施工方式：预制7) 温度效应梯度温度引起的效应按T1=20C T2=6.7C考虑。2.设计规范：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
4、)3. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)4. 公路砖石及混凝土桥涵设计规范( JTJ022-85)5. 公路桥涵地基与基础设计规范( JTJ024-85)6. 公路工程抗震设计规范( JTJ004-89)7. 公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2第二章 全桥纵向模型建立选用箱型截面出于这样几点考虑：首先，箱型截面整体性好，结构刚度大；其次，箱梁的顶、底 板可提供足够面积来布设预应力钢束以承受正、负弯矩；另外，抗扭能力强，同时箱型截面能够 提供较大的顶板翼缘悬臂，底版宽度相应较窄，可大幅度减小下部结构工程量。2.1初步拟订截面尺寸：由经验可知，本桥可采用单箱
5、单室。箱梁由顶板，底板，腹板等各部分组成。他们的拟订尺寸如下：1）预应力混凝土梁桥的标准设计高跨比为1/171/19，本设计取梁高2m,高跨比为1/17.5。2）顶板厚度确定：顶板的厚度取决于顶板的跨径及顶板内纵横向管道的布置，细头所占的最小尺寸和施工水平，其尺寸可根据经验公式估算：d/36 +15cm式中： d 为腹板净距。根据所知设计资料，顶板厚度拟采用 25cm3）箱梁悬臂板长度确定：箱梁悬臂板长度经验估计公式为单箱单室： c/b=0.24-0.00048Lmax+0.0058b式中： c 为一侧悬臂板长度， b 为箱梁顶宽拟取悬臂长 2.5m4）腹板厚度确定：经验公式：h/36+5cm
6、+管道尺寸式中：h为高度（cm）腹板厚度拟采用50cm5）底板厚度确定：拟采用 25cm6）横隔梁设置：为方便施工，主梁不设跨中横隔梁横隔梁高度与主梁同高厚度取用20cm具体尺寸见下页图：毛截面几何特性计算：A=59500cm2毛截面重心距 h/2 高出的距离为： 8.5cm毛截面对重心的惯性距为： 300300245cm4图 2-1全桥拟采用37 个单元，单元几何图及三维图见下图：1；!3 d 4 !i 5 (i 6 7 7 II 8 !l 9 1011 11 111 21213 ；141I15 I! 1616171718 E 19193202021212222232425262627272
7、82829303132323333343I35353BB33B图 2-2全桥三维图形：图 2-3第三章 基本数据计算3.1基本数据桥结构为单箱单室，车道数为2，横向折减系数为1考虑到荷载偏心效应和剪力滞效应，横向分布系数为2X1。2=2.4施工阶段存在均布的永久荷载即二期恒载为：q 2 =桥面铺装集度+防撞护拦集度 =0.05X9.5X25+0.05X9.5X21+0.301X1.5X25=33.14（kN/m）其中沥青铺装层密度按21kN/m3，护拦按10米3.01 m 3混凝土计算，混凝土容重按25kN/m3计3.2 钢筋估算：预应力钢筋采用ASTM270级15.24底松弛钢绞线，本桥采用
8、的预应力混凝土为C40混凝土;预应力钢束采用中交04预应力筋:270K级钢绞线（15.24）的钢绞线，f =1860Mpa，其公称面积pd139mm2。张拉千斤顶型号为2PZ460/31。输入原始数据后，可得配筋在正常使用状态的估算图如下：图 3-1每束钢束编束根数为 6 根，故，所需钢束数为：n=（ 0.021X1000000）/6*139=25.2取钢筋束为 26 束第四章 结构计算预应力混凝土连续梁采用“桥梁博士 3.0BETA2.0”程序进行内力分析和配束，并进行结构安全 性验算。计算由于梯度温度引起的效应时按=20C T2=6.7C。4.1应用程序计算的说明 桥梁博士系统是一套通用桥
9、梁结构设计施工计算系统，具有以下特点：1、系统寄托在Windows工作平台，遵从国际标准的用户界面，充分利用Windows强大的软件与设备 支持特性和多任务功能。2、系统的数据输入全部采用标准的界面人机交互输入，并提供了强大的数据自动生成和编辑功能， 以及有效的数据纠错与查错功能，从而使得数据输入这一繁琐的工作得到了大大的简化。3、系统具有强大的直线桥梁、平面斜、弯和异型桥梁设计与施工计算功能，能进行各种结构体系 的恒载与活载的线性与非线性结构响应计算，能够实现复杂的截面施工操作，能够有效地模拟 施工中采用的临时支架和挂篮设备，能够进行结构上下部共同作用的分析；能够自动对斜拉桥 等带索体系进行
10、结构优化及考虑活载效应后估算拉索面积，并能够自动计算每根拉索的施工张 拉力；能够自动按照规范进行三种承载能力极限状态组合和六种正常使用极限状态组合（包括 施工阶段组合V）,并根据您的要求进行这九种组合的配筋计算或应力验算和强度验算及抗裂性 验算；系统同时附有截面设计计算、活载横向分布系数计算以及基础计算等模块。4.2荷载组合的处理承载能力极限状态组合，组合I：基本组合；按规范JTGD60-2004第4.1.6条规定；按此组合验算结构的承载能力极限 状态的强度；正常使用极限状态内力组合组合I：长期效应组合；按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定；组合II：短期效应组合；按规范JTG D
11、60-2004第4.1.7条规定；按此组合验算钢筋混凝土结 构的裂缝宽度；组合V：施工组合应力组合组合I：长期效应组合，仅供部分预应力A类构件的抗裂安全验算（参照规范JTG D62 - 2004 第6.3.1条），组合原则按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定，但组合时只考虑直接作用荷载， 不考虑间接作用，例如不计汽车冲击、不计沉降、温度等；符合规范JTG D62 -2004第6.3.1条 规定；组合II：短期效应组合，对预应力混凝土构件而言是按照抗裂验算的要求进行组合计算的，组 合原则按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定，并满足规范JTG D62 - 2004第6.3.
12、1条有关规定， 即对全预应力构件和部分预应力 A 类构件以及预制和现浇构件的最小法向应力组合时预应力引起 的应力部分分别按照0.85 （全预应力预制构件）、0.8 （全预应力现浇构件）、1.0 （部分预应力A 类构件）的系数来考虑的。其它类型应力以及非预应力构件的各种应力组合由预应力引起的应力 部分都是按照1.0的系数考虑的；组合III：标准组合，所有应力组合时各种荷载的分项组合系数都为1.0，参与组合的荷载类 型为规范JTG D60-2004第4.1.7条中短期效应组合中规定的所有荷载类型，只是荷载分项系数都 为1.0；4.3计算结果汇总预应力混凝土构件设计：承载能力极限状态强度验算：查看承
13、载能力极限状态荷载组合I强度验算结果。正常使用极限状态应力验算：法向压应力：查看正常使用极限状态荷载组合III应力验算结果；（最大压应力验算结果）。 法向拉应力（抗裂性）：全预应力构件：查看正常使用极限状态荷载组合II应力验算结果；（最大拉应力验算结果）。部分预应力A类构件：长期效应组合：查看正常使用极限状态荷载组合I应力验算结果；（最 大拉应力验算结果）；短期效应组合：查看正常使用极限状态荷载组合 II 应力验算结果；（最大 拉应力验算结果）。主压应力：查看正常使用极限状态荷载组合III应力验算结果；（最大主压应力验算结果）。 主拉应力：查看正常使用极限状态荷载组合II应力验算结果；（最大主
14、拉应力验算结果）。第五章 结构验算5.1承载能力验算5.1.1正截面强度验算 公路桥涵的持久状况设计应按承载能力极限状态的要求，对构件进行承载力及稳定计算，必 要时尚进行结构的倾覆和滑移的计算。在进行承载能力极限状态计算时，作用（或荷载）的效应 （其中汽车荷载应计入冲击系数）应采用其组合设计值；结构材料性能采用其强度的设计值。正截面承载能力计算 由平衡条件可写出如下方程： 沿纵向力的方向平衡条件：工X = 0f A + f A = f A + f、A、+b、A、py p sy s cm c sy s p p对受拉区钢筋（预应力筋和非预应力筋）合力作用点力矩平衡条件：工M =0psM M = f
15、 S + f、A、（h - a、）+b、A、（h - a、）u cm c , ps sy s 0 s p p 0 p式中 f 混凝土弯曲抗压强度设计值；cmf 预应力筋抗拉强度设计值；pyf 非预应力筋的抗拉强度设计值；syf、非预应力筋的抗压强度设计值；syb、 受压预应力筋的计算应力；pA 、A 分别为受拉区预应力筋和非预应力筋截面面积；psA、A、分别为受压区预应力筋和非预应力筋截面面积：psA 受压区混凝土截面面积；cS 受压区混凝土截面对受拉区钢筋合力作用点的净c, ps矩；a、a、一一分别为受压区预应力筋合力作用点和非预应力筋合力作用点至截面受压边缘的 ps距离；h 、 a 受压区预应力筋和非预应力筋合力作用点至截面受压边缘和受拉边缘的距离，0h = h-a；0h、a分别为受压区预应力筋和非预应力筋合力点至截面受拉边缘和受压边缘距离0h、二
