丰润北环新建工程4号桥梁结构设计.docx
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丰润北环新建工程4号桥梁结构设计
丰润北环新建工程4号桥梁结构设计
引言
本设计是针对丰润北环新建工程4号桥梁进行的结构验算和施工设计。
然后结合桥梁分析理论、力学计算、结构设计等课程知识利用桥梁博士进行上部结构计算，桥梁下部结构计算由桥梁通软件完成。
上、下部结构计算完成后，利用CAD软件绘制桥梁上部结构图和施工图，下部的结构图和施工图同样由桥梁通软件完成。
2验算模型及参数
2.1结构介绍
装配式预应力混凝土先简支后连续箱梁梁（3*25m），共8片小箱梁,分两幅。
主梁高度1.40m，梁间距3.15m，其中内梁预制宽度1.0m、边梁预制宽度1.05m，翼缘板中间湿接缝宽度0.75m。
主梁跨中两腹板厚0.18m，顶板厚0.18m,支点腹板肋宽0.25m,近梁端处采取梁肋，底板加宽方式抗剪并满足构造和布束要求截面两端部均匀变截面段1.50m。
。
箱梁标准横断面布置见图1。
图1箱梁标准横断面图（单位：
mm）
施工顺序：
箱梁预制、张拉正弯矩束→布置临时支座并架设梁片→浇梁端端横梁及梁端湿接缝混凝土→张拉负弯矩预应力筋→浇筑翼缘板湿接缝→拆除临时支座转化为连续梁→安装护栏→浇筑桥面现浇层→浇筑沥青混凝土铺装、安装附属设施→成桥。
2.2计算方法
计算书中将分别采用“桥梁博士V3.2”对箱梁梁进行分析计算，并以《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）为标准进行检算。
结构按A类预应力混凝土结构进行检算。
2.3计算采用规范
（一）《公路工程技术标准》JTGB01-2003
（二）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
（三）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
（四）《公路桥涵施工技术规范》JTGTF502011
（五）《城市桥梁设计准则》CTJ11-93
2.4计算采用标准
（一）标准跨径:
3*25m；
（二）桥面宽度:
0.5m（防撞护栏）+11.75m（行车道）+0.5m（防撞护栏）+0.5m（中央分隔带），共分两幅，双向四车道，桥面横坡2%；
（三）设计荷载:
公路-I级；
（四）设计行车速度：
80Km/h。
（五）主要材料：
混凝土抗压弹性模量：
3.45×104MPa
混凝土抗弯弹性模量：
3.45×104MPa
预应力混凝土的容重：
26KN/m3
铺装沥青混凝土容重：
24KN/m3
混凝土热膨胀系数：
1.0×10-5
弹性继效系数：
0.3
徐变速度系数：
0.021
徐变特征终极值：
2.0
收缩速度系数：
0.021
收缩特征终极值：
0.00021
钢绞线弹性模量：
1.95×105MPa
张拉控制应力：
1860×0.75=1395MPa
钢绞线松弛系数：
0.25
孔道磨阻系数：
0.25
孔道偏差系数：
0.0015
一端锚固回缩值：
0.006m
收缩徐变天数：
3650天（约10年）
桥面铺装：
10cm沥青混凝土+8cmC50防水混凝土
（六）T梁的体系温度变化：
升温20oC,降温-20oC；
桥面板升降温：
按《公路桥涵设计通用规范》（TTGD62-2004）取值
2.5结构验算参数
2.5.1计算要点
1）本计算按后张法部分预应力混凝土A类构件设计，桥面铺装层100mm混凝土不参与截面组合作用；
2）根据组合箱梁横断面，采用荷载横向分布系数的方法将组合箱梁简化为单片梁进行计算；
3）预应力张拉控制应力值
，混凝土强度达到100％时才允许张拉预应力钢束;
4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时张拉锚固龄期为7d;
5）环境平均相对湿度RH=55％;
6）存梁时间为15d～60d。
2.5.2结果参数说明
应力结果中数值拉为负，压为正。
应力结果除注明外，均以MPa为单位。
竖向位移结果中向下为正，向上为负。
2.5.3横断面布置
参见下图2
图2T梁断面布置图（单位：
mm）
2.5.4跨中计算截面尺寸及几何特性
表1中给出了各特征截面的面积、绕横轴的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩（考虑横向湿接缝）。
表1各箱梁截面几何特性表（单位制：
m数量级）
位置
Area
Iyy
J
边梁（跨中处）
1.1384
0.2672
0.3615
中梁（跨中处）
1.1686
0.2744
0.3610
2.5.5汽车荷载横向分布系数
（1）横桥向按一幅共4根梁，根据横梁截面及横梁间桥面板截面尺寸，建立平面杆系模型，利用桥梁博士采用刚性横梁法求出在跨中各梁的横向分布效应，杠杆法求出支点截面的横向分布系数。
计算时布置三个车道。
表2-表3分别给出了两种算法各片箱梁在汽车作用下的横向分布系数，表4为对应的影响线坐标值。
表2汽车荷载的横向分布系数（刚性横梁法）
梁号
1
2
3
4
横向分布系数
0.780
0.659
0.607
0.534
表3各片梁影响线数值（刚性横梁法）
坐标X
1#梁
2#梁
3#梁
4#梁
0
0.449
0.265
0.168
0.118
1.838
0.41
0.282
0.18
0.127
3.225
0.346
0.307
0.203
0.144
4.8
0.275
0.304
0.245
0.176
6.375
0.212
0.288
0.288
0.212
7.95
0.176
0.245
0.304
0.275
9.525
0.144
0.203
0.307
0.346
10.913
0.127
0.18
0.282
0.41
12.75
0.118
0.168
0.265
0.449
表4汽车荷载的横向分布系数（杠杆法）
梁号
1
2
3
4
横向分布系数
0.460
0.523
0.523
0460
因此，边梁横向分布系数取：
汽车跨中0.780；汽车支点0.460
中梁横向分布系数取：
汽车0.659；汽车支点0.523
2.5.6汽车荷载冲击系数
值计算
2.5.6.1汽车荷载纵向整体冲击系数
按照《通规》第4.3.2条，冲击系数
可按下式计算：
当
时，
。
根据《通规》，计算
、
如下表所示。
表5冲击系数
位置
中梁
10.1
0.393
边梁
10.2
0.397
2.5.6.2汽车荷载的局部加载的冲击系数
采用
。
2.5.7荷载
一期恒载
：
预制梁重力密度取
二期恒载
：
1）湿接缝C50混凝土，重力密度取
（参与受力）
2）80mm厚C50混凝土桥面现浇层，重力密度取
3）100mm沥青混凝土铺装重力密度取
活载：
公路-I级
不考虑人群荷载
梯度温度：
正、负温差按100mm沥青铺装、80mm混凝土调平层考
虑，加载模式见下图5。
图4梯度温差取值示意图
3中梁第1施工阶段应力验算
原始截面几何信息
单元号
单元重量
截面抗
截面面积（m2）
截面高度（m）
中性轴高（m）
弯惯距（m4）
9
60.7
0.27321
1.16739
1.4
0.906
25
60.7
0.27321
1.16739
1.4
0.906
31
21.2
0.27321
1.16739
1.4
0.906
施工阶段截面信息
单元号
单元重量
面抗弯惯距（m
4）截面面积（m2）
截面高度（m）
中性轴高（m）
9
60.7
0.283852
1.19685
1.4
0.908
25
60.7
0.284824
1.19685
1.4
0.907
31
21.2
0.288647
1.19685
1.4
0.904
施工阶段累计内力
单元号
节点号
阶段累计效应
弯矩（KN.m）
剪力（kN）
轴力（KN）
9
9
-1.69e+03
-1.82
5.3e+03
25
9
-1.26e+03
-28.1
4.63e+03
31
9
-1.04e+03
37.0
4.65e+03
3.1施工阶段的累计内力图
3.2各截面应力验算表格
单元号
节点号
施工阶段应力验算（Mpa）
应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小最大主应力
最大主应力
正应力
正应力
正应力
正应力
压应力
拉应力
1
1
应力
8.79e-02
8.79e-02
-0.228
-0.228
8.79e-02
-0.228
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
2
应力
1.52
1.52
7.48
7.48
7.48
-0.134
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
2
2
应力
1.52
1.52
7.28
7.28
7.28
-1.06e-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
3
应力
1.52
1.52
7.24
7.24
7.24
-2.64e-05
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
3
3
应力
1.52
1.52
7.2
7.2
7.2
-2.64e-05
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
4
应力
1.55
1.55
8.98
8.98
8.98
-2.34e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
4
4
应力
1.55
1.55
8.92
8.92
8.92
-2.34e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
5
应力
1.35
1.35
9.2
9.2
9.2
-5.97e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
5
5
应力
1.35
1.35
9.18
9.18
9.18
-5.97e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
6
应力
1.2
1.2
9.47
9.47
9.47
-1.82e-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
6
6
应力
1.2
1.2
9.46
9.46
9.46
-1.82e-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
7
应力
1.3
1.3
9.36
9.36
9.36
-8.92e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
7
7
应力
1.3
1.3
9.36
9.36
9.36
-8.93e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
8
应力
1.54
1.54
9.0
9.0
9.0
-8.82e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
8
8
应力
1.54
1.54
9.0
9.0
9.0
-8.82e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
9
应力
1.66
1.66
8.87
8.87
8.87
-5.59e-06
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
9
9
应力
1.66
1.66
8.86
8.86
8.86
-5.59e-06
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
10
应力
1.61
1.61
8.84
8.84
8.84
-1.25e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
10
10
应力
1.61
1.61
8.84
8.84
8.84
-1.25e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
11
应力
1.6
1.6
8.8
8.8
8.8
-1.03e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
11
11
应力
1.59
1.59
8.8
8.8
8.8
-1.03e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
12
应力
1.83
1.83
8.38
8.38
8.38
-1.78e-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
12
12
应力
1.83
1.83
8.4
8.4
8.4
-1.78e-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
13
应力
2.18
2.18
7.86
7.86
7.86
-1.62e-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
13
13
应力
2.05
2.05
6.53
6.53
6.53
-1.78e-02
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
14
应力
2.28
2.28
6.27
6.27
6.27
-2.03e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
14
14
应力
2.29
2.29
6.33
6.33
6.33
-2.02e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
15
应力
2.29
2.29
5.03
5.03
5.03
-4.97e-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
15
15
应力
2.29
2.29
5.53
5.53
5.53
-4.87e-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
16
应力
2.3
2.3
5.55
5.55
5.55
-2.76e-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
16
16
应力
2.37
2.37
5.74
5.74
5.74
-0.143
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
17
应力
-4.17e-02
-4.17e-02
-0.219
-0.219
0.0
-0.219
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
19
19
应力
-2.25e-02
-2.25e-02
-0.216
-0.216
0.0
-0.216
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
20
应力
2.02
2.02
5.16
5.16
5.16
-0.12
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
20
20
应力
1.96
1.96
4.98
4.98
4.98
-1.7e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
21
应力
1.97
1.97
4.94
4.94
4.94
-1.23e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
21
21
应力
1.97
1.97
4.49
4.49
4.49
-1.26e-03
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
1.0
1.0
22
应力
2.07
2.07
5.48
5.48
5.48
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容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0.0
0.0
是否满足
是
是
是
是
是
是
22
22
应力
2.07
2.07
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5.42
5.42
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容许值
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是
是
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应力
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5.36
5.36
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容许值
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0.0
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是
是
是
是
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是
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23
应力
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2.19
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6.46
6.46
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是
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是
是
是
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24
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是
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25
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1.82
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7.08
7.08
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