某大橋25+4×30+25連續(xù)箱梁引橋計(jì)算書(shū)

一、 結(jié)構(gòu)概述

   本橋引橋上部結(jié)構(gòu)采用為25+4×30+25m 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，單箱單室截面，橋?qū)?6.5m（0.5m 護(hù)欄+3.0m 人行道+0.5m 護(hù)欄+凈-12.0m+0.5m 護(hù)欄）；下部結(jié)構(gòu)采用雙柱墩，橋臺(tái)為肋式臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本報(bào)告僅對(duì)引橋上部結(jié)構(gòu)25+4×30+25m 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁做計(jì)算分析。

   箱梁采用單箱單室等高截面，梁高1.60m，頂板寬16.5m，底板寬8.5m，跨中斷面頂板厚28cm，底板厚20cm；箱梁懸臂長(zhǎng)4.0m，懸臂根部厚70cm；腹板采用直腹板，跨中腹板厚45cm。橋面橫坡由箱梁旋轉(zhuǎn)形成。箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見(jiàn)圖1，各部尺寸詳見(jiàn)《箱梁一般構(gòu)造圖》。

圖1 箱梁典型橫斷面（跨中）

    本橋采用滿(mǎn)堂支架逐孔現(xiàn)澆完成上部結(jié)構(gòu)的施工。考慮到施工方便，箱梁不設(shè)齒板，腹板預(yù)應(yīng)力束均錨于梁端，墩頂處負(fù)彎矩扁束利用在施工縫處進(jìn)行張拉。施工方法及施工工序詳見(jiàn)相關(guān)圖紙及說(shuō)明部分。

二、 設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

⑴ 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001-97）

⑵ 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTJ021-89）

⑶ 《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ023-85）

⑷ 《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）

⑸ 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（JTJ024-85）

⑹ 《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004-89）

⑺ 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）

⑻ 《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ074-94）

⑼ 《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ062-91）

⑽ 《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》

三、 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)計(jì)算行車(chē)速度：120km/h

橋面寬度及其組成：0.5m(欄桿式護(hù)欄)+3.0m(人行道)+0.5m(護(hù)欄)+12.0m(行車(chē)

道)+2.0m(中分帶)+12.0m(行車(chē)道)+0.5m(防撞護(hù)欄)+3.0m(人行道)+0.5m(欄桿式護(hù)欄)

橋面橫坡： 1.5 %

設(shè)計(jì)荷載：

1）汽車(chē)—超20 級(jí)，掛車(chē)—120

2）一側(cè)人行道寬度3.0 米，人群荷載3.5KN/m2。

3）設(shè)計(jì)風(fēng)載按中山地區(qū)平均風(fēng)壓800pa 計(jì)。

4）地震荷載：基本地震烈度7 度。

橋面鋪裝：6cm 厚40 號(hào)混凝土調(diào)平層，10cm 厚瀝青混凝土鋪裝

溫度荷載：箱梁體系溫度取35℃，升、降溫各按20℃計(jì)，日照溫差分別按《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。

支座強(qiáng)迫位移：1.0cm。

四、 主要材料

1、 混凝土

箱梁梁體： 50 號(hào)混凝土

調(diào)平層： 40 號(hào)混凝土

橋面鋪裝： 瀝青混凝土

橋面防撞護(hù)欄： 30 號(hào)混凝土

2、普通鋼筋：采用Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)鋼筋。其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB13013－91）、（GB1499－98）的規(guī)定。

3、預(yù)應(yīng)力鋼鉸線(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM A416-97（270 級(jí)）的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa，公稱(chēng)直徑為15.24mm，公稱(chēng)面積為140mm2，彈性模量為Ey=1.95×105MPa，松弛率為3.5%。錨具采用符合交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT／T3291－1997《公路橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)用YM 錨具、連接器規(guī)格系列》要求的產(chǎn)品，縱向預(yù)應(yīng)力錨具采用OVM15－12 型。

4、 拌制混凝土用的砂石和水的質(zhì)量要求應(yīng)符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）的有關(guān)規(guī)定。

五、 計(jì)算取用主要參數(shù)（見(jiàn)表1）

六、 計(jì)算分析與荷載工況

結(jié)合本橋橋型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，箱梁結(jié)構(gòu)共離散為106 個(gè)主梁?jiǎn)卧▽?duì)應(yīng)107 個(gè)節(jié)點(diǎn)）、詳見(jiàn)圖2“結(jié)構(gòu)單元離散圖”。

箱梁上部結(jié)構(gòu)施工階段計(jì)算，結(jié)合箱梁結(jié)構(gòu)型式、施工順序和工藝等實(shí)際情況，考慮了：

第一階段——施工第一跨及0.2L 第二跨；

第二階段——施工余下第二跨及0.2L 第三跨；

第三階段——施工余下第三跨及0.2L 第四跨；

第四階段——施工余下第四跨及0.2L 第五跨；

第五階段——施工余下第五跨及0.2L 第六跨；

第六階段——施工余下第六跨；

第七階段——施工護(hù)欄及橋面系。

    等4 個(gè)施工受力階段，采用《公路橋梁通用計(jì)算程序GQJS》進(jìn)行。分別對(duì)箱梁施工過(guò)程中各截面的內(nèi)力、應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。

箱梁主要材料力學(xué)指標(biāo)及容許應(yīng)力一覽表 表1

    上部結(jié)構(gòu)使用階段靜力分析采用《公路橋梁通用計(jì)算程序GQJS》進(jìn)行，分別包括成橋狀態(tài)下恒載、活載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變、支座強(qiáng)迫位移、溫度變化等荷載作用的計(jì)算，并以橋梁線(xiàn)性、非線(xiàn)性計(jì)算程序進(jìn)行校核計(jì)算。計(jì)算中按有關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)各種荷載進(jìn)行不同的荷載組合，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。

以下僅列出使用階段的各計(jì)算荷載組合工況下截面應(yīng)力圖，組合如下：

組合Ⅰ：恒載 + 汽車(chē)-超20 級(jí)

組合Ⅱ：恒載 + 掛車(chē)-120

組合Ⅲ：恒載 + 汽車(chē)-超20 級(jí) + 第一組支座沉降 + 體系升溫 + 橋面板升溫

組合Ⅳ：恒載 + 汽車(chē)-超20 級(jí) + 第一組支座沉降 + 體系降溫 + 橋面板降溫

組合Ⅴ：恒載 + 汽車(chē)-超20 級(jí) + 第二組支座沉降 + 體系升溫 + 橋面板升溫

組合Ⅵ：恒載 + 汽車(chē)-超20 級(jí) + 第二組支座沉降 + 體系降溫 + 橋面板降溫

七、 計(jì)算結(jié)果與結(jié)論

1、箱梁施工階段和使用階段的內(nèi)力、正應(yīng)力和主拉應(yīng)力等圖示，詳見(jiàn)圖3～圖9。（圖中單位制采用kN—m 制，即軸力、剪力：kN，彎矩：kN·m，位移：m，應(yīng)力：MPa。）

2、施工階段計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果（詳見(jiàn)附圖附件），箱梁整個(gè)施工過(guò)程（共7 個(gè)受力階段）中，主梁的施工應(yīng)力控制滿(mǎn)足規(guī)范要求，各斷面均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，壓應(yīng)力亦符合規(guī)范要求。（箱梁各截面整個(gè)施工過(guò)程最大壓應(yīng)力9.75MPa，最小壓應(yīng)力2.0MPa。）截面上、下緣應(yīng)力分布比較均勻，壓應(yīng)力儲(chǔ)備較多，一般為2.5～5.5MPa。結(jié)構(gòu)受力安全。

3、使用階段計(jì)算結(jié)果

主梁使用階段的計(jì)算共考慮了六種工況，根據(jù)計(jì)算結(jié)果（詳見(jiàn)附圖附件），最不利荷載組合狀態(tài)下，截面上緣最小壓應(yīng)力出現(xiàn)在中墩頂（按3.5 列汽車(chē)布載時(shí)為0.4Mpa），截面下緣最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在中墩頂（按3.5 列汽車(chē)布載時(shí)為0.1MPa），箱梁壓應(yīng)力（最大7.6MPa）均小于規(guī)范規(guī)定的容許值（組合I[σ]=17.5MPa，組合II[σ]=21.0MPa），同時(shí)全橋各截面主拉應(yīng)力（最小-1.46MPa）均未超出規(guī)范容許值（-2.7MPa），滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4、結(jié) 論

施工階段和使用階段各工況計(jì)算結(jié)果表明，本橋箱梁尺寸擬定比較合理（箱梁梁高1.6m，為跨徑的1/18.75），箱梁鋼束配置比較充裕（腹板配置12 股21Φj15.24 鋼絞線(xiàn)，底板配置12 股5Φj15.24 鋼絞線(xiàn)，頂板在每個(gè)墩頂配置12 股5Φj15.24 鋼絞線(xiàn)），結(jié)構(gòu)受力滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。

完整報(bào)告見(jiàn)附件！

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