大跨度桥梁结构计算书.doc

大跨度桥梁结构计算书
1 结构概况
该桥为双薄壁墩刚构桥，主梁采用变高度箱梁，该桥跨径为85+130+85m。桥梁的结构形式如下：

图1.1 桥梁结构形式
2技术标准和设计参数
2.1计算依据
1、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）；
2、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）；
3、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
4、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；
2.2设计技术条件
公路等级：公路Ⅰ级。
2.3 主要设计参数
桥梁结构所承受的荷载(或作用)包括结构自重、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移（按沉降量按1.0cm考虑）、活载、结构整体升降温和温度梯度等。上部结构设计计算取用的有关参数如下：
1、结构重力:混凝土容重取26KN/m³
2、二期恒载:包括桥面铺装、栏杆等
二期恒载的总荷载为：60.8 KN/m
3、收缩徐变影响力:按04设计规范取用，天数3650天
4、基础变位影响力:不均匀沉降按1.0cm计
5、相对湿度 70%
6、纵向预应力锚下控制应力 1395MPa
7、孔道偏差系数 0.0015
8、一端锚具回缩 0.006m
9、钢束松弛率 0.3
10、预应力孔道摩擦系数 0.17
11、施加预应力混凝土强度 ≥90%
12、温度荷载
整体温差+20℃、-20℃
温度梯度：按04规范取值，即14.0℃—5℃—0℃，反温差为上述值的-0.5倍。
3 有限元模型
3.1单元和截面的建立
该桥有限元模型共106个单元，101个节点。具体模型如下图。

图3.1.1 消隐模式的全桥模型

图3.1.2 全桥模型
3.2边界条件
该桥支座采用固结形式。

图3.2.1 该桥支座
3.3主要荷载
荷载主要有二期荷载，预应力，自重，温度梯度，系统升降温。自重:26 KN/m³，采用程序系统提供的-1.04自重系数加载。系统升降温：升温20度，降温20度。温度梯度：14℃/5.5℃。二期恒载：60.9kN/m，采用线均布荷载来加载到截面上。预应力荷载：张拉应力1395Mpa，两端张拉。两端支点处横隔板以及中支点处横隔板按均布荷载施加到箱梁上。
预应力参数方面，主梁预应力束为Φs15.2，面积139，控制张拉应力为0.75 fpk，预应力损失计算参数按规范选取：1）相对湿度为85%；2）预应力管道采用塑料波纹管成形，管道摩擦系数μ=0.17；3）管道偏差系数K=0.0015；4）锚具变形与钢束回缩值6mm。预应力钢束为19束，分为顶板束和底板束共122束。
该桥为移动挂篮施工，挂篮荷载为6276.3KN，挂篮引起的弯矩为15690.6KN·m。考虑混凝土的湿重。
3.4 施工阶段
该桥模拟施工阶段为：挂篮就位、浇筑混凝土、混凝土成型，张拉预应力钢束。主墩和零号块按一次施工完成考虑。具体施工阶段见下表。
表3.4 施工阶段
施工阶段
说明
CS1
桥墩和0#块形成，张拉0#块预应力，挂篮就位，浇筑1#块
CS2
1#块形成，张拉1#块预应力，挂篮前移，浇筑2#块
CSn
（n-1）#块形成，张拉（n-1）#块预应力，挂篮前移，浇筑n#块
CS13
12#块形成，张拉12#块预应力
CS14
在支架上浇筑边跨现浇段，悬臂端进行相应配重，准备合龙边跨
CS15
边跨合龙，张拉边跨底板预应力束和合龙束，跨中顶推，准备合龙中跨
CS16
中跨合龙，张拉中跨合龙束
CS17
施加二期恒载，考虑10000天收缩徐变影响
部分施工阶段如下：

图3.4.1 CS1阶段

图3.4.2 CS15边跨合龙阶段

图3.4.2 CS16跨中合龙阶段
4 计算结果
4.1 施工阶段应力图

图4.1.1 CS1阶段主梁最大应力图

图4.1.2 CS15边跨合龙阶段主梁最大应力图

3

图4.3.1 短期荷载组合上缘应力包络图

图4.3.2 短期荷载组合下缘应力包络图
二、长期荷载组合应力包络图

图4.3.3 长期荷载组合上缘应力包络图

图4.3.4 长期荷载组合下缘应力包络图
从以上的云图可以看出在标准组合情况下，主梁上缘未出现拉应力。可见，在标准组合下，基本保证主梁全截面受压，主梁应力满足C50混凝土抗压允许值。
4.4 承载能力极限状态

图4.4.1 承载能力极限状态组合弯矩包络图

图4.4.2 承载能力极限状态组合剪力包络图
4.5 分析结果一览表
表4.3.1 正常使用极限状态应力计算汇总表
工况
跨中
边跨0.4L边
中支点
上缘应力
（MPa）
下缘应力
（MPa）
上缘应力
（MPa）
下缘应力
（MPa）
上缘应力
（MPa）
下缘应力
（MPa）
短期荷载组
合（最大）
-5.49
-4.46
-8.68
-3.71
-1.41
-10.39
短期荷载组合
允许应力
1.85
1.85
1.85
1.85
1.85
1.85
长期荷载
组合（最大）
-6.33
-7.09
--8.71
-5.88
-2.31
-10.99
长期荷载组合
允许应力
0
0
0
0
0
0
注：应力拉为正，压为负。
表4.3.2 极限承载力计算汇总表
工况
跨中
边跨0.4L边
中支点
边支点
弯矩
（KN*M）
剪力
（KN）
弯矩
（KN*M）
剪力
（KN）
弯矩
（KN*M）
剪力
（KN）
剪力
（KN）
承载能力
极限状态
128346
-3427
94834
6493
-718556
28877
9582

4.6 结论
通过计算可以发现，该桥在施工阶段和正常使用阶段，主梁均未收到拉应力作用，主梁均处在受压状态。本桥分析了桥梁施工阶段各个阶段应力和变形情况，有助于施工人员了解该桥的受力特点。