混凝土连续梁结构计算报告.docx

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混凝土连续梁结构计算报告

目录

1工程概况3

1.1设计标准4

1.1.1设计道路等级与技术标准4

1.1.2计算参数5

1.1.3荷载组合6

1.2主要材料及性能指标设计参数6

2计算依据和内容7

2.1计算依据7

2.2计算内容7

3纵向计算7

3.1计算模型7

3.2持久状况承载能力极限状态计算8

3.2.1正截面抗弯承载力验算8

3.2.2斜截面抗剪承载力验算8

3.2.3抗扭验算8

3.3持久状况正常使用极限状态计算9

3.3.1裂缝宽度验算9

3.3.2挠度验算10

4端横梁计算11

4.1计算模型11

4.2荷载11

4.3持久状况承载能力极限状态计算11

4.4正截面抗弯承载力验算12

4.5斜截面抗剪承载力验算12

4.6裂缝宽度计算13

5中横梁计算13

5.1计算模型13

5.2荷载13

5.3持久状况承载能力极限状态计算14

5.4正截面抗弯承载力验算14

5.5斜截面抗剪承载力验算15

5.6裂缝宽度计算16

6桥面板计算16

1工程概况

本项目桥位位于。

本联为单箱单室混凝土结构，跨径布置为11+20+11m。

箱梁梁顶宽6m，顶板厚度为0.22m；底板宽3.6m，厚度从距中跨横梁3m的范围内按线性由0.22m渐变为0.5m；跨中箱梁高1m，支点箱梁高1.6m；腹板跨中标准段厚度为0.45m，在纵桥向与底板变厚度相同的梁段区间内，腹板厚度由0.45m变化到0.7m；顶、底板平行布置，顶板加腋尺寸0.4×0.15m，底板加腋尺寸0.2×0.2m，中横梁宽2m，端横梁宽1m，梁端统一留0.03m伸缩用，截面构造图如图1.2、1.3所示：

图1.2主梁跨中标准断面（单位：

mm）

图1.3主梁支点标准断面（单位：

mm）

桥梁宽度：

0.5m（栏杆）+5m（车行道）+0.5m（栏杆）=6m。

主桥施工采用满堂支架现浇施工。

设计标准

设计道路等级与技术标准

1）道路等级

2）设计车速

3）设计基准期和设计安全等级

设计基准期：

100年。

设计使用年限：

50年。

设计安全等级：

一级。

4）荷载标准

按《城市桥梁设计规范》CJJ11-2011取值。

5）桥面宽度：

0.5（栏杆及路灯）+5（道路）+0.5（栏杆及路灯）

6）抗震设防标准：

桥址处的地震动峰值加速度为0.1g（基本烈度7度）（按照《城市桥梁抗震设计规范（CJJ166-2011）》、《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》以及《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》中儋州市的相关规定确定），抗震设防类别为丁类；

7）环境类别：

构件均按III类环境考虑。

9）桥面防水等级：

桥面防水等级为I级。

10）设计洪水频率：

常水位标高：

1.50m；河床底标高：

0.0m。

11）航道等级：

无通航要求。

计算参数

1.恒载

a）施工阶段一期恒载：

包括结构自重（包含结构配重）、徐变收缩、基础变位等；混凝土容重采用26kN/m3。

根据施工步骤，每一阶段通过混凝土加载龄期、荷载变化过程分别考虑徐变、收缩影响。

施工阶段结束后10年的使用阶段混凝土徐变、收缩影响作为可选效应计入组合。

b）二期恒载：

（1）桥面铺装：

8cm混凝土（γ=26kN/m3）+9cm沥青混凝土（γ=23kN/m3）；

（2）栏杆基座：

4.2kN/m；（单侧）；

（3）栏杆：

2kN/m；（单侧）；

（4）防撞护栏：

10kN/m（单侧）；

（5）管线及管线托架：

6kN/m；（按每根管线15kg/m计算）

（6）外装饰砼挂板：

7.1kN/m（单侧）；

（7）外贴面装饰：

3.8kN/m（单侧）；

（8）管线下放砼板：

5kN/m（单侧）。

2.活载

荷载标准：

车辆荷载：

按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）第10.0.3条规定的城-B取值；

非机动车荷载：

无非机动车通行；

消防车荷载：

按《建筑结构荷载规范》第5.1条取值

人群荷载：

按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）第10.0.5条规定及《城市人行天桥与人行地道技术规范（2003修改版）》（CJJ69-95）第3.1.3条规定取值；

车辆按单车道计算。

分别计算车辆和人群荷载，取其不利值；

3.温度荷载

分别计算结构整体升降温20℃。

日照温差遵照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）取值，桥面板表面升温14℃，桥面板以下100mm升温5.5℃，桥面板以下400mm升温0℃，负效应减半。

4.风荷载

风荷载标准值计算按《公路桥涵设计通用设计规范》（JTG60-2015）的规定执行。

5.基础不均匀沉降

基础变位：

每个墩按1/3000的跨径进行计算，进行最不利组合。

6.制动力或摩阻力

桥墩制动力、摩阻力遵照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）取值。

荷载组合

按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）执行。

对持久状况承载能力计算进行荷载效应的基本组合，对正常使用极限状态计算进行各种荷载效应的短期效应和长期效应组合，对支座反力计算进行荷载效应的标准组合等。

主要材料及性能指标设计参数

1、混凝土：

主梁C45混凝土（Ⅲ-E环境）；

表1.1混凝土材料特性

标号

容重ρ（kN/m3）

fcd（MPa）

ftd（MPa）

E（MPa）

泊松比γ

α

C45

26.0

20.5

1.74

3.35×104

0.2

1.0×10-5

混凝土剪切模量Ge=0.4Ec

2、钢材

设计用钢筋为HRB400钢筋，HRB400钢筋必须符合国家标准（GB1499.2—2007）的有关规定。

表1.2普通钢筋材料特性

钢筋种类

弹性模量Es（MPa）

抗拉强度标准值（MPa）

强度设计值（MPa）

fsk

抗拉fsd

抗压fsd’

HRB400

2.0×105

400

330

330

2计算依据和内容

计算依据

现行国家及行业有关法规、标准、规程、规范。

计算内容

1、持久状况承载能力极限状态计算；

2、持久状况正常使用极限状态计算；

3纵向计算

计算模型

整体计算采用Midas/Civil2015进行计算。

在实际建模中，对主梁采用梁单元模拟，整个计算模型共66个节点，49个单元，如图3.1所示。

图3.1计算模型图示

主梁单元坐标轴：

X-顺桥向，Y-横桥向，Z-竖桥向，计算采用kN、m制，应力单位为MPa，截面有效宽度参考JTGD62-2004的第4.2.3条规定计算。

图3.2梁底支座布置图（梁底剖面俯视图）（单位：

mm）

持久状况承载能力极限状态计算

正截面抗弯承载力验算

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）第5.1.5条及《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2015）第4.1.6条的规定，本桥计算时取结构重要性系数1.1。

按照钢筋混凝土构件，并根据规范JTGD62－2004第5.1.1-5.2.5的要求对荷载（作用）进行组合计算，验算正截面的抗弯承载力。

表3.1正截面抗弯承载力计算结果

单元

验算

rMu（kN*m）

Mn（kN*m）

1

OK

0

16817

2

OK

-20

14014

3

OK

637

16817

4

OK

1319

16817

5

OK

2328

16817

6

OK

2910

16817

7

OK

3129

16817

8

OK

3125

16817

9

OK

2897

19875

10

OK

2570

19875

11

OK

2116

19875

12

OK

1555

25347

13

OK

1167

13759

14

OK

539

13759

15

OK

1614

25608

16

OK

2161

25608

17

OK

3278

25608

18

OK

4262

23697

19

OK

5362

23639

20

OK

6181

21747

21

OK

6677

19855

22

OK

6904

16817

23

OK

6677

16817

24

OK

6180

16817

25

OK

5362

16817

26

OK

4261

23697

27

OK

3278

23697

28

OK

2160

27258

29

OK

1614

13759

30

OK

539

13759

31

OK

1167

25347

32

OK

1555

25608

33

OK

2359

24031

34

OK

2897

9937

35

OK

3125

9937

36

OK

3129

9460

37

OK

2910

16817

38

OK

2328

16817

39

OK

1319

16817

40

OK

637

16817

41

OK

-20

14014

图3.3基本组合下的弯矩抗力及对应内力（单位：

KN·m）

图3.3给出了各截面的抗弯承载力及对应的内力，由计算结果可知，截面的设计弯矩均小于截面极限承载弯矩，各截面的抗弯承载力均满足规范要求。

斜截面抗剪承载力验算

按照规范JTGD62-2004的第5.2.6-5.2.12条规定进行斜截面抗剪承载力验算。

箍配筋置为跨中每片腹板2肢Φ16@150mm，腹板加厚段每片4肢Φ16@100mm，计算结果如图3.4所示，表3.4为典型截面位置在基本组合下的抗剪承载能力验算。

表3.2斜截面抗剪承载力计算结果

单元

验算

rVd（kN）

Vn（kN）

1

OK

0

4990

2

OK

309

4847

3

OK

391

4733

4

OK

476

4559

5

OK

681

4194

6

OK

962

3795

7

OK

1194

3996

8

OK

1423

4198

9

OK

1646

4400

10

OK

1824

5198

11

OK

2006

6036

12

OK

2150

6847

13

OK

2349

11596

14

OK

-1122

11596

15

OK

-897

7578

16

OK

-793

7414

17

OK

-589

6248

18

OK

-382

5248

19

OK

-130

5236

20

OK

127

4836

21

OK

388

4436

22

OK

651

3795

23

OK

953

3795

24

OK

1260

3795

25

OK

1569

4994

26

OK

1875

5393

27

OK

2135

6418

28

OK

2419

7405

29

OK

2567

11596

30

OK

-740

9863

31

OK

-504

7049

32

OK

-397

6792

33

OK

-169

5880

34

OK

56

4440

35

OK

250

4440

36

OK

450

4239

37

OK

658

3795

38

OK

916

4194

39

OK

1213

4559

40

OK

1374

4990

41

OK

-81

4847

图3.4基本组合下的剪力抗力及对应内力（单位：

KN）

结果表明验算截面的设计剪力均小于截面极限承载剪力，结构受力安全，斜截面抗剪满足设计规范要求。

抗扭验算

按照规范JTGD62-2004的第5.5.1-5.5.6条规定进行截面抗扭承载力验算。

正常组合下剪力最大时和扭转最大时截面抗扭承载能力验算结果如表3.3所示。

表3.3抗扭承载力计算结果

单元

验算

rTd（kN*m）

Tn（kN*m）

rVd（kN）

Vn（kN）

1

OK

0.00

11823

0

4990

2

OK

-0.18

11823

309

4847

3

OK

-0.20

11823

391

4733

4

OK

-0.20

11823

476

4559

5

OK

-0.28

11823

681

4194

6

OK

0.01

11823

962

3795

7

OK

0.01

12323

1194

3996

8

OK

0.01

12822

1423

4198

9

OK

0.85

13322

1646

4400

10

OK

0.89

14438

1824

5198

11

OK

0.94

15553

2006

6036

12

OK

5.03

16669

2150

6847

13

OK

-0.84

17818

2349

11596

14

OK

-0.21

17818

-1122

11596

15

OK

-0.19

17818

-897

7578

16

OK

0.03

17818

-793

7414

17

OK

0.11

16799

-589

6248

18

OK

-0.09

15780

-382

5248

19

OK

-0.09

14791

-130

5236

20

OK

-0.09

13801

127

4836

21

OK

-0.09

12812

388

4436

22

OK

0.17

11823

651

3795

23

OK

0.18

12812

953

3795

24

OK

0.18

13801

1260

3795

25

OK

0.18

14791

1569

4994

26

OK

0.88

15780

1875

5393

27

OK

0.66

16799

2135

6418

28

OK

-0.01

17818

2419

7405

29

OK

-0.24

17818

2567

11596

30

OK

0.00

17818

-740

9863

31

OK

0.01

17818

-504

7049

32

OK

0.08

16669

-397

6792

33

OK

0.07

14995

-169

5880

34

OK

0.01

13322

56

4440

35

OK

0.01

12822

250

4440

36

OK

0.01

12323

450

4239

37

OK

0.08

11823

658

3795

38

OK

0.07

11823

916

4194

39

OK

0.08

11823

1213

4559

40

OK

0.08

11823

1374

4990

41

OK

0.00

11823

-81

4847

结果表明验算截面的设计扭矩值均小于截面极限承载扭矩。

结构受力安全，截面扭矩满足设计规范要求。

持久状况正常使用极限状态计算

持久状况按正常使用极限状态的要求，采用频遇组合和准永久组合，对构件的裂缝宽度和挠度进行验算。

裂缝宽度验算

按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2015）将各种荷载进行组合，并根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）中第6.4条规定对主梁进行裂缝宽度验算，表3.1为典型截面在频遇组合并考虑准永久效应的裂缝宽度验算。

表3.1正常使用极限状态裂缝宽度验算

单元

验算

钢筋应力（MPa）

wf（mm）

[wf]（mm）

1

OK

0.00

0.00

0.15

2

OK

0.00

0.00

0.15

3

OK

10.61

0.01

0.15

4

OK

22.36

0.01

0.15

5

OK

41.21

0.03

0.15

6

OK

54.54

0.04

0.15

7

OK

61.83

0.04

0.15

8

OK

65.62

0.04

0.15

9

OK

56.44

0.04

0.15

10

OK

54.78

0.04

0.15

11

OK

51.38

0.03

0.15

12

OK

36.45

0.02

0.15

13

OK

60.94

0.06

0.15

14

OK

48.18

0.04

0.15

15

OK

36.10

0.02

0.15

16

OK

42.02

0.03

0.15

17

OK

51.58

0.03

0.15

18

OK

62.82

0.04

0.15

19

OK

68.16

0.04

0.15

20

OK

76.77

0.05

0.15

21

OK

85.83

0.06

0.15

22

OK

103.59

0.07

0.15

23

OK

100.35

0.06

0.15

24

OK

97.84

0.06

0.15

25

OK

94.04

0.06

0.15

26

OK

62.82

0.04

0.15

27

OK

55.54

0.04

0.15

28

OK

39.21

0.03

0.15

29

OK

67.37

0.06

0.15

30

OK

48.16

0.04

0.15

31

OK

32.64

0.02

0.15

32

OK

36.45

0.02

0.15

33

OK

44.50

0.03

0.15

34

OK

112.88

0.08

0.15

35

OK

112.15

0.08

0.15

36

OK

110.71

0.07

0.15

37

OK

54.54

0.04

0.15

38

OK

41.21

0.03

0.15

39

OK

22.36

0.01

0.15

40

OK

10.61

0.01

0.15

41

OK

0.00

0.00

0.15

进行裂缝宽度验算，最大裂缝宽度为0.06mm，小于规范容许的0.15mm，满足要求。

挠度验算

按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）中第6.5.1-6.5.6条的规定对主梁进行挠度验算，图3.7-3.19为在正常使用极限状态下各种荷载工况下的主梁挠度值。

图3.7恒载作用效应下挠度（单位：

mm）

图3.8汽车荷载最大竖向挠度（单位：

mm）

图3.9汽车荷载最小竖向挠度（单位：

mm）

分析位移计算结果表明：

全桥在恒载作用下的最大竖向位移为6.405mm（中跨跨中位置），汽车单项效应造成的最大竖向位移为2.093mm（对应中跨跨中位置）。

考虑到短期组合系数0.7，挠度长期增长系数1.425，主梁在荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期竖向挠度值为（6.405+0.7×2.093）×1.425=11.214mm

在荷载短期效应组合并消除结构自重产生的长期竖向挠度后主梁的最大竖向挠度为0.7×2.186×1.425=2.18mm

4端横梁计算

计算模型

端横梁截面计算模型如图4.1所示，横梁共16个单元，梁高1m，梁宽1m。

图4.1横梁计算模型

荷载

（1）恒载

恒载考虑结构自重、二期恒载、预应力二次力、沉降、温度效应等，其中15%按桥面宽度的均布荷载考虑，85%按腹板中心处的集中力加载，各腹板分配的荷载按腹板及其相邻顶底板面积之和的比值确定。

（2）活载

活载仅考虑汽车荷载的作用。

先根据桥梁纵向影响线计算出结构中心作用单列车道荷载时验算横梁处的最大支反力，再将其作为集中力加载于横梁最不利位置。

横梁汽车荷载按规范考虑横向折减，并比较不同车道数加载结果，取最不利情况验算。

（3）非线性温度

整体升降温：

体系升温20℃；体系降温-20℃。

日照温差遵照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）取值。

持久状况承载能力极限状态计算

构件按持久状况承载能力极限状态设计，应采用基本组合对构件的承载力进行计算。

正截面抗弯承载力验算

按照规范JTGD62-2004的第5.1.1-5.2.5条规定进行正截面抗弯承载力验算。

表4.1端横梁正截面抗弯强度验算

单元

验算

rMu（kN*m）

Mn（kN*m）

1

OK

0

0

2

OK

-2

295

3

OK

-7

387

4

OK

-16

1672

5

OK

-28

1672

6

OK

-47

1672

7

OK

156

1279

8

OK

352

1279

9

OK

538

1279

10

OK

352

1279

11

OK

156

1279

12

OK

-47

1672

13

OK

-28

1672

14

OK

-16

480

15

OK

-7

387

16

OK

-2

295

图4.2最大抗力及抗力对应内力图（KN·m）

图4.3最小抗力及抗力对应内力图（KN·m）

结果表明，验算截面的设计弯矩均小于截面极限承载弯矩。

结构受力安全，正截面强度满足设计规范要求。

斜截面抗剪承载力验算

按照规范JTGD62-2004的第5.2.6-5.2.12条规定进行斜截面抗剪承载力验算，计算结果如表4.2所示。

表4.2端横梁正截面抗弯强度验算

单元

验算

rVd（kN）

Vn（kN）

1

OK

0

495

2

OK

10

655

3

OK

21

801