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1、某现浇箱梁结构验算核报告 一、结构概况 某现浇箱梁为跨越S201线的一座桥梁，斜交角度为148度，采用斜桥正做，错孔跨越，桥梁全长97m。本桥平面位于R=2000m的曲线段段内，上部结构采用25+30+25 m预应力混凝土现浇连续箱梁。桥墩采用独柱墩，钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式U型桥台，扩大基础。 1、上部结构： 主梁采用C50混凝土，箱梁采用单箱双室截面； 箱梁梁高1.8m，悬臂端部厚度0.18m，根部厚度0.45m； 箱梁底板与桥面横坡一致，通过箱梁底面三角垫石来适应桥面的横坡变化； 箱梁顶板宽13.0m，底板在非连续端1.5m范围内宽8.4m，经3m变化段变至8.0m，
2、直至中跨跨中，悬臂长度2.0m； 箱梁顶板厚度：横梁端部45cm，经300cm倒角变至25cm，直到跨中； 箱梁底板厚度：横梁端部42cm，经300cm倒角变至22cm，直到跨中； 箱梁腹板厚度：边腹板在端横梁端部85cm，经300cm倒角变至45cm，直到跨中；边腹板在中横梁端部65cm，经300cm倒角变至45cm，直到跨中；中腹板横梁端部85cm，经300cm倒角变至45cm，直到跨中； 横梁：端横梁厚度150cm，中横梁厚度200cm； 纵向预应力：采用标准强度fpk=1860MPa的钢绞线，其性能符合GB/T5224-2003的要求，锚下张拉控制应力为1395MPa，钢束弹
3、性模量为Ep=1.95×105MPa，单根直径φs15.2mm，截面面积A=140mm2，纵向束采用OVM15-15型锚固体系。 2、下部结构： 桥墩全部采用独柱墩，柱径1.6m，基础均采用钻孔灌注桩基础； 桥台采用重力式U型桥台，基础采用扩大基础。 3、施工方法 箱梁采用满堂支架整体现浇方案。 4、其他 支座设置：桥墩处采用单支座，桥台处采用双支座，支座间距为740cm； 支座类型：采用GPZ盆式橡胶支座。 二、结构分析简化模型 为了分析主梁在各种作用下的最不利效应，结构分析采用“Midas 2010空间有限元程序”进行，有限元模型中充分考虑了施工及运营阶段的结构刚度模拟
4、与各种荷载的作用过程。考虑到该桥平面位于R=2000m的曲线段内，由于曲线半径较大，桥梁的弯扭耦合效应可以忽略，主梁扭矩很小，同一支点曲线内外支座的支反力差异可以忽略，故该桥按“空间单梁模型”进行简化模拟。 施工阶段计算分析过程中，根据该桥的施工方法，进行从施工阶段到使用阶段的全过程结构整体分析。 整个结构分析过程中，模型的边界条件均根据支座设置情况进行模拟，除在1号墩处约束梁体的纵、横、竖向变位及扭转变位外，其余墩（台）处仅约束横、竖向变位及扭转变位。 图 2-1 结构分析简化模型(支架未显示) 三、结构分析荷载类型 1、永久荷载 (1) 恒载：按施工顺序施加的各部分结构自
5、重。包括： 一期恒载：箱梁主梁及横梁自重。箱梁混凝土容重按26kN/m3记取，箱梁断面精确按实际尺寸精确输入。端横梁自重为190kN，中横梁自重为253kN，中横隔板自重为83kN。 二期恒载：主要包括桥面铺装及防撞护栏。二期恒载集度为56.5kN/m。 (2) 预应力：预应力钢束按照钢束平、竖向空间曲线精确输入。预应力的各主要计算参数如下： 标准强度1860MPa，张拉控制应力1395MPa，弹性模量1.95×105MPa， 预应力管道摩擦系数0.25，管道偏差系数0.0015，单端锚具回缩：6mm，预应力钢束的松驰系数0.3。 (3) 收缩徐变：按《公路钢筋混凝土及预应
6、力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）计算收缩徐变效应。计算年限为建成后运营10年。 (4) 强迫位移：不均匀沉降按5mm计取， 2、基本可变荷载： (1) 公路Ⅰ级 汽车荷载按双向2车道加载时不需考虑车道折减。 桥梁跨径小于150m，无纵向折减。 采用单梁模型进行计算时，汽车荷载偏载增大系数取1.15。 (2) 活载系数 公路Ⅰ级：2×1.15=2.3 汽车荷载冲击系数：冲击系数根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3.2条计算采用。 3、其他可变荷载 (1) 结构体系温度：年均升温+25 ℃，年均降温-61℃。 (2) 箱梁日照温差
7、温度梯度根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3.10条取用，其中，日照正温差为14—5.5—0度，日照反温差为（-7）—（-2.75）—0度。 四、结构分析荷载组合 结构分析中共考虑44种荷载组合，其中20种承载能力极限状态基本组合，10种正常使用极限状态短期效应组合，5种正常使用极限状态长期效应组合，9种弹性阶段应力验算组合。具体荷载组合情况详见下表。 表4.1 荷载组合情况一览表 荷载组合1 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次 荷载组合2 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0
8、收缩二次+1.4公路Ⅰ级 荷载组合3 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4升温+1.4日照正温差 荷载组合4 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4升温+1.4日照反温差 荷载组合5 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4降温+1.4日照正温差 荷载组合6 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4降温+1.4日照反温差 荷载组合7 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩
9、二次+1.4公路Ⅰ级+1.12升温+1.12日照正温差 荷载组合8 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级+1.12升温+1.12日照反温差 荷载组合9 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级+1.12降温+1.12日照正温差 荷载组合10 0.5强迫位移+1.2自重+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级+1.12降温+1.12日照反温差 荷载组合11 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次 荷载组合12 0.
10、5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级 荷载组合13 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4升温+1.4日照正温差 荷载组合14 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4升温+1.4日照反温差 荷载组合15 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4降温+1.4日照正温差 荷载组合16 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4降温+1.4日照反温差 荷载组合17
11、 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级+1.12升温+1.12日照正温差 荷载组合18 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级+1.12升温+1.12日照反温差 荷载组合19 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级+1.12降温+1.12日照正温差 荷载组合20 0.5强迫位移+1.0自重+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.4公路Ⅰ级+1.12降温+1.12日照反温差 荷载组合21 1.0强迫位移+1.0
12、自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次 荷载组合22 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.7公路Ⅰ级 荷载组合23 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0升温+0.8日照正温差 荷载组合24 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0升温+0.8日照反温差 荷载组合25 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0降温+0
13、8日照正温差 荷载组合26 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0降温+0.8日照反温差 荷载组合27 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.7公路Ⅰ级+1.0升温+0.8日照正温差 荷载组合28 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.7公路Ⅰ级+1.0升温+0.8日照反温差 荷载组合29 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.7公路Ⅰ级+1.0
14、降温+0.8日照正温差 荷载组合30 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.7公路Ⅰ级+1.0降温+0.8日照反温差 荷载组合31 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.4公路Ⅰ级 荷载组合32 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.4公路Ⅰ级+1.0升温+0.8日照正温差 荷载组合33 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.4公路Ⅰ级+1.0升温+
15、0.8日照反温差 荷载组合34 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.4公路Ⅰ级+1.0降温+0.8日照正温差 荷载组合35 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+0.4公路Ⅰ级+1.0降温+0.8日照反温差 荷载组合36 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0公路Ⅰ级 荷载组合37 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0升温+1.0日照正温差 荷
16、载组合38 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0升温+1.0日照反温差 荷载组合39 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0降温+1.0日照正温差 荷载组合40 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0降温+1.0日照反温差 荷载组合41 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0公路Ⅰ级+1.0升温+1.0日照正温差 荷载组合42 1.0强迫
17、位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0公路Ⅰ级+1.0升温+1.0日照反温差 荷载组合43 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0公路Ⅰ级+1.0降温+1.0日照正温差 荷载组合44 1.0强迫位移+1.0自重+1.0钢束一次+1.0钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次+1.0公路Ⅰ级+1.0降温+1.0日照反温差 包络组合Ⅰ 荷载组合1~20的包络组合，即承载能力极限状态基本组合的整体包络 包络组合Ⅱ 荷载组合21~30的包络组合，即正常使用极限状态短期效应组合的
18、整体包络 包络组合Ⅲ 荷载组合21、31~35的包络组合，即正常使用极限状态长期效应组合的整体包络 包络组合Ⅳ 荷载组合36~44的包络组合，即弹性阶段应力验算组合的整体包络 五、主要施工阶段计算结果 1、施工阶段的划分 根据该桥的设计施工方案，计算分析过程中严格按设计意图进行施工阶段划分，具体情况详见表5-1。 表5-1 左幅桥施工阶段划分 施工阶段及其描述 St=1 支架现浇箱梁，张拉预应力，拆除现浇支架 St=2 桥面系施工 St=3 成桥后运营10年 2、主要计算结果 （1）现浇箱梁施工完毕（St=1） 图5-1 截面上缘应力
19、 图5-2 截面下缘应力 （2）桥面系施工完毕（St=2） 图5-3 截面上缘应力 图5-4 截面下缘应力 通过计算分析发现，桥梁结构在施工过程中均处于全断面受压状态，最大压应力为11.6MPa，满足《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）7.2.8条σcct≤0.70fck’=26.8×0.7=18.76MPa的要求。 六、运营阶段正常使用极限状态计算结果 1、正截面抗裂性验算 图6-1 短期荷载组合作用下截面上缘包络应力（MPa） 图6-2 短期荷载组合作用下截面下缘包络应力（MPa） 图6-3 长期荷载组合作用下截面上
20、缘包络应力（MPa） 图6-4 长期荷载组合作用下截面下缘包络应力（MPa） 经计算发现： 主梁在作用（荷载）短期效应组合下，主梁的最大拉应力仅为1.26MPa，满足《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.3.1条σst-σpc≤0.70ftk=0.7×2.65=1.855MPa的要求。 主梁在作用（荷载）长期效应组合下，主梁为全断面受压，未出现拉应力，满足《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.3.1条σlt-σpc≤0的要求。 2、斜截面抗裂性验算 图6-5 短期荷载组合作用下主梁主拉包络应力（MPa）
21、经计算发现：在作用（荷载）短期效应组合下，主梁的最大主拉应力均不超过1.29MPa，满足《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.3.1条σtp≤0.50ftk=0.5×2.65=1.325MPa的要求。 3、正截面压应力验算 图6-6 弹性阶段应力验算组合作用下截面上缘包络应力（MPa） 图6-7 弹性阶段应力验算组合作用下截面下缘包络应力（MPa） 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）7.1.5条的规定，受压区混凝土的最大压应力应满足σkc+σpt≤0.50fck=0.5×32.4=16.2MPa的要求。经计
22、算发现，在使用阶段持久状况下，主梁的最大压应力为11.83MPa，满足上述要求。 4、斜截面主压应力验算 图6-8 弹性阶段应力验算组合作用下主梁主压包络应力（MPa） 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）7.1.6条的规定，区混凝土的主压应力应满足σcp≤0.60fck=0.6×32.4=19.44MPa的要求。经计算发现，在使用阶段持久状况下，左幅桥主梁的最大压应力为11.83MPa，满足上述要求。 5、预应力钢束应力验算 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）7.1.5条的规定，受拉区预应力钢筋的最大拉应
23、力应满足σpe+σp≤0.65fpk=0.65×1860=1209MPa的要求。经计算发现，在使用阶段持久状况下，预应力钢筋的最大拉应力均未超过1209MPa，满足要求。 表6-1 预应力钢筋最大拉应力验算结果一览表 钢束位置 钢束应力（MPa） 规范允许值（MPa） 验算结果 N1 1137.1 1209 基本满足 N2 1124.8 1209 满足 N3 1134.1 1209 基本满足 七、运营阶段承载能力极限状态计算结果 在承载能力极限状态各基本荷载组合作用下，主梁弯矩及剪力包络内力计算结果如图7-1～7-2所示。 根据主梁的实际截面尺寸、配筋情
24、况，经计算分析，主梁各截面的抗弯、抗剪承载能力均可满足受力要求。各主要设计控制截面的承载能力验算结果详见表7-1～7-2。 图7-1 主梁弯矩包络图（kN.m） 图7-2 主梁剪力包络图（kN） 表7-1 主梁控制截面抗弯极限承载能力验算结果一览表 截面位置 类型 最不利荷载组合名称 主梁弯矩rMu (kN*m) 主梁抗力Mn (kN*m) 验算 边跨跨中截面 MAX 荷载组合7 36702.1 70635.5 满足 MIN 荷载组合20 14283.1 70635.5 满足 1号墩支点截面 MAX 荷载组合13 6602.3
25、19008.3 满足 MIN 荷载组合10 -17379.3 67408.6 满足 中跨跨中截面 MAX 荷载组合7 50745.9 74445.7 满足 MIN 荷载组合20 22032.0 74445.7 满足 表7-2 主梁控制截面抗剪极限承载能力验算结果一览表 截面位置 最不利荷载组合名称 主梁剪力rVd (kN) 主梁抗力Vn (kN) 截面验算 承载力验算 0号台支点截面 荷载组合7 -6622.1 19589.6 满足要求 满足 1号墩支点截面 荷载组合10 -7739.1 13547.2 满足要求 满足
26、 八、箱梁刚度验算结果 图8-1 主梁在公路—Ⅰ级荷载作用下向上的最大位移（mm） 图8-2 主梁在公路—Ⅰ级荷载作用下向下的最大位移（mm） 短期效应作用下中跨最大下挠度为7.5mm，最大上拱度为8.2mm，位移绝对值之和为15.7mm，考虑挠度长期增长系数1.425，位移绝对值之和为22.4mm，小于L/600=50mm，结构刚度满足规范要求。 九、计算结果分析 1、主梁正常使用极限状态应力检算 （1）主梁正截面抗裂性验算 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.3.1条，A类预应力混凝土构件，在作用（荷载）短期效应组合下
27、应满足σst-σpc≤0.70ftk的规定；同时，在荷载长期效应组合下，应满足σlt-σpc≤0的规定。 经计算发现： ① 主梁在作用（荷载）短期效应组合下，最大拉应力仅为1.26MPa≤0.70ftk=0.7×2.65=1.855MPa，满足规范要求。 ② 主梁在作用（荷载）长期效应组合下，主梁均为全断面受压，未出现拉应力，满足规范要求。 综上所述，该桥主梁在正常使用极限状态下，其正截面抗裂可以满足规范要求。 （2）主梁斜截面抗裂性验算 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.3.1条，对于现场浇筑的A类或B类预应力混凝土构件，在作用（荷载）
28、短期效应组合下，混凝土斜截面主拉应力σtp应满足σtp≤0.50ftk的规定。 经计算发现：在作用（荷载）短期效应组合下，主梁的最大主拉应力不超过1.29MPa≤0.50ftk=0.5×2.65=1.325MPa，满足规范要求。 综上所述，该桥主梁在正常使用极限状态下，其斜截面抗裂满足规范要求。 （3）主梁正截面压应力验算 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件，受压区混凝土的最大压应力应符合σkc+σpt≤0.50fck的规定。 经计算发现，在使用阶段持久状况下，主梁的最大压应力为11.83MPa≤0.50
29、fck=0.5×32.4=16.2MPa，满足规范要求。 综上所述，该桥主梁在使用阶段持久状况下，其正截面压应力小于规范限值，满足规范要求。 （4）主梁斜截面主压应力验算 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）7.1.6条的规定，预应力混凝土受弯构件的混凝土主压应力应满足σcp≤0.60fck的规定。 经计算发现，在使用阶段持久状况下，主梁的最大压应力为11.83MPa≤0.60fck=0.6×32.4=19.44MPa，满足规范要求。 综上所述，该桥主梁在使用阶段持久状况下，其斜截面主压应力小于规范限值，满足规范要求。 （5）预应力钢束应力验算
30、 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）7.1.5条，预应力混凝土受弯构件受拉区预应力钢筋的最大拉应力应满足σpe+σp≤0.65fpk的规定。 经计算发现：，在使用阶段持久状况下，预应力钢筋的最大拉应力均不超过1209MPa，满足规范要求。 综上所述，该桥在使用阶段持久状况下，其预应力钢筋的最大拉应力满足规范要求。 2、主梁承载能力极限状态验算 1）、正截面强度验算 由表7-1可知： 支点：γMu（负弯距设计值）＜Mn（截面的抗弯承载力），满足要求； 跨中：γMu（正弯距设计值）＜Mn（截面的抗弯承载力），满足要求。 结论：主梁正截面
31、抗弯极限承载力满足规范要求。 2）、斜截面强度验算 由表7-2可知： 支点：γVd（剪力设计值）＜Vn（截面的抗剪承载力），满足要求。 结论：主梁斜截面抗剪极限承载力满足规范要求。 3、主梁刚度验算 根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.5.3条，考虑荷载长期效应影响后的预应力混凝土梁式桥最大挠度不应超过L/600。 经计算发现，考虑荷载长期效应影响后，主梁最大的位移绝对值之和为22.4mm＜L/600=50mm，满足规范要求。 综上所述，该桥主梁的结构刚度均可满足规范要求。 目录 一、结构概况 1 二、结构分析简化模型 2 三、结构分析荷载类型 2 四、结构分析荷载组合 4 五、主要施工阶段计算结果 6 六、运营阶段正常使用极限状态计算结果 8 七、运营阶段承载能力极限状态计算结果 12 八、箱梁刚度验算结果 14 九、计算结果分析 15
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