PAGE6-某高速公路橋混凝土連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力損失及其組合計(jì)算過(guò)程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u32359某高速公路橋混凝土連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力損失及其組合計(jì)算過(guò)程案例 16297第一章大橋設(shè)計(jì)基本信息 261331.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 286391.2主要材料 322455第二章方案設(shè)計(jì)及比選 5151002.1方案設(shè)計(jì) 5174282.2推薦方案 92248第三章上部結(jié)構(gòu)建模 11288363.1總體信息 11218443.2結(jié)構(gòu)建模 13225093.3鋼束設(shè)計(jì) 13281223.4鋼筋設(shè)計(jì) 149873.5施工分析階段 15265393.6運(yùn)營(yíng)分析階段 158183.7調(diào)束 1529290第四章主梁內(nèi)力計(jì)算 15233664.1荷載定義 15187704.2內(nèi)力組合 16247664.3單項(xiàng)永久作用效應(yīng)下的內(nèi)力計(jì)算 2090834.4單項(xiàng)可變作用效應(yīng)下的內(nèi)力計(jì)算 2130513第五章預(yù)應(yīng)力鋼筋估算 23172735.1預(yù)應(yīng)力鋼筋用量的估算 2330423第六章預(yù)應(yīng)力損失及其組合計(jì)算 2622536.1預(yù)應(yīng)力損失 26124606.2鋼束引伸量 27第一章大橋設(shè)計(jì)基本信息1.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）荷載等級(jí)：公路-Ⅰ級(jí)；（2）行車(chē)道數(shù)：?jiǎn)蜗螂p車(chē)道；（3）單幅橋?qū)挘?0m;（4）設(shè)計(jì)速度：100km/h；（5）橋梁橫坡：2%；（6）橋梁縱坡：2%；（7）環(huán)境類(lèi)別：I類(lèi)；（8）地層資料：主要有黏土、粉細(xì)砂、沙礫卵石、碎石等（9）安全等級(jí)：一級(jí)；（10）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和設(shè)計(jì)使用年限：均為100年；（11)地震烈度：不予以考慮（12)每側(cè)防撞護(hù)欄重量按6.5kN/m計(jì)，混凝土考慮10年的收縮徐變，整體升溫、降溫均按20℃考慮，溫度梯度按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定取用。1.2主要材料（1）混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用C50混凝土；蓋梁采用C50混凝土、墩柱采用C40、基礎(chǔ)采用C30。（2）預(yù)應(yīng)力鋼絞線:采用?s（3）普通鋼筋：采用HRB400鋼筋，箍筋采用HPB300的箍筋。表1-1混凝土性能表標(biāo)號(hào)容重fcdfckftdftkEcC3025.013.820.11.392.0130000C4025.018.426.81.652.3932500C5026.022.432.41.832.6534500表1-2預(yù)應(yīng)力材料表預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉控制應(yīng)力（MPa）彈性模量（MPa）管道摩阻系數(shù)局部偏差系數(shù)編束根數(shù)一端錨具回縮（mm）15-31339195000.20.00153615-41339195000.20.00154615-51339195000.20.00155615-61339195000.20.00156615-71339195000.20.00157615-81339195000.20.00158615-91339195000.20.00159615-101339195000.20.001510615-111339195000.20.001511615-121339195000.20.001512615-131339195000.20.001513615-141339195000.20.001514615-151339195000.20.001515615-161339195000.20.001516615-171339195000.20.001517615-181339195000.20.001518615-191339195000.20.0015196預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋8922000000.00111

第二章方案設(shè)計(jì)及比選2.1方案設(shè)計(jì)方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁圖2-1橋型布置圖立面（cm）圖2-2橋型布置圖平面(cm)圖2-3橋型布置圖剖面（cm）方案二：斜拉橋的設(shè)計(jì)圖2-4橋型布置圖立面(cm)圖2-5橋型布置圖平面(cm)圖2-6橋型布置圖剖面(cm)圖2-7橋型布置圖剖面(cm)

方案三：拱橋的設(shè)計(jì)圖2-8橋型設(shè)計(jì)圖立面（cm）圖2-9橋型設(shè)計(jì)圖平面(cm)圖2-10跨中橫斷面(cm)

表2-1方案比選橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁斜拉橋拱橋施工難易程度外形簡(jiǎn)單，工廠預(yù)制生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)整體澆筑都很方便斜拉橋有更多的設(shè)計(jì)變量，施工較為困難。拱橋水平推力較大，在連續(xù)多孔的橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需采取較復(fù)雜的施工措施。經(jīng)濟(jì)性梁橋的建筑高度小，凈空面積大，所用結(jié)構(gòu)材料少，施工簡(jiǎn)單。斜拉橋的主梁尺寸較小，結(jié)構(gòu)自重輕，結(jié)構(gòu)材料用量少，橋梁的跨越能力大。結(jié)構(gòu)自重大，水平推力較大，結(jié)構(gòu)所用材料多，且施工所需結(jié)構(gòu)復(fù)雜。美觀性梁橋的建筑高度小，相應(yīng)的大大擴(kuò)大了凈空面積，橋梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，美觀性一般。斜拉橋有很多的設(shè)計(jì)變量，外觀多種多樣，多可作為城市景觀建筑，美觀性較好。拱橋造型優(yōu)美，多作為景觀橋。耐久性預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁梁橋，行車(chē)舒適性較好，耐久性較好。獨(dú)塔雙跨式混凝土斜拉橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有更多設(shè)計(jì)變量，耐久性較差。鋼筋混凝土拱橋耐久性好。綜合分析以上三種方案，根據(jù)施工難易程度、經(jīng)濟(jì)性、適用性和耐久性等方面，結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)的基本原則，方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁更加適合，選用方案一作為主設(shè)計(jì)方案。2.2推薦方案2.2.1截面形式主梁截面采用單箱單室等截面箱梁結(jié)構(gòu)，梁寬10m。施工方法采用滿堂支架整體現(xiàn)澆法。2.2.2主梁尺寸擬定（1）頂板寬度：本設(shè)計(jì)橋梁寬度為10m，但考慮到未設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力束筋，單箱單室截面b:a之比為1：（2.5-3.0）時(shí)橫向受力狀態(tài)較好，故本設(shè)計(jì)采用單箱單室箱梁截面，頂板寬度分布為：2m+6m+2m，底板寬6m。（2）采用等截面連續(xù)箱梁，依據(jù)規(guī)定：等截面連續(xù)梁高跨比1/15-1/25（1），所以梁高3m。（3）頂板中部厚度不應(yīng)小于頂板凈跨徑的1/30（4），取0.35m。對(duì)于等高度連續(xù)梁，底板厚宜采用0.2-0.25m，所以底板厚度可取0.25m。支點(diǎn)處底板厚度為0.4m，頂板厚度為0.5m?？缰刑幍装搴穸?.25m，頂板厚度為0.35m。（4）懸臂板：懸臂長(zhǎng)度取箱梁腹板間距的1/3-1/2.5。懸臂長(zhǎng)度2m,懸臂端部厚度0.2m，根部厚度0.6m。（5）頂板與腹板接頭處設(shè)置梗腋，本方案支點(diǎn)采用1：3的形式，即0.2m×0.6m;跨中采用1：4的形式，即0.2m×0.8m。（6）腹板厚度：腹板厚度取0.6m。2.2.3橋面鋪裝采用10cm現(xiàn)澆C40混凝土+10cm瀝青混凝土鋪裝層（粘層、保護(hù)層和瀝青面層）（1）。2.2.4橋墩本方案是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，所以選用帶蓋梁的單排樁柱式橋墩。蓋梁：長(zhǎng)8m寬2m高1.3m，采用C50混凝土。墩身：?jiǎn)闻烹p柱式橋墩墩身直徑為1.5m，墩身高6m。系梁：寬高均為1m的混凝土梁。基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是保證橋梁墩臺(tái)安全并將各種作用傳至地基的橋梁的最下部分，根據(jù)鉆探，橋位處地層主要有填筑土、淤泥、黏土、細(xì)砂、沙礫卵石等，基巖埋置較深，因此全橋基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注摩擦樁。鉆孔樁直徑不宜小于0.8m（11），本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)采用直徑為1.8m的單排雙柱式灌注摩擦樁結(jié)構(gòu)，擬定樁長(zhǎng)為40m。具體尺寸如下圖2-11所示：圖2-11墩柱剖面圖（cm）2.2.5橫坡以及縱坡設(shè)置橋面橫坡是橋面在沿與路線垂直的方向（橫向）的坡度。坡度可按路面橫坡取用或比后者大0.5%，一般取1.5%～3%之間。此工程橫坡取2.0%。由于本設(shè)計(jì)橋長(zhǎng)為140m，屬于大橋體系，考慮到橋面排水以及車(chē)輛行駛安全因素，故在設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)設(shè)計(jì)出2%的縱坡。2.2.6施工方法滿堂支架整體現(xiàn)澆法。滿堂支架整體現(xiàn)澆施工是在支架上完成梁體的制作，滿堂支架法現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁在橋梁工程中是一種極為常見(jiàn)的施工方法。滿堂支架施工時(shí)需要大量的模板支架，通過(guò)在橋位處搭設(shè)支架，在支架上直接澆筑混凝土，直至混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆除模板和支架的方法進(jìn)行施工。第三章上部結(jié)構(gòu)建模3.1總體信息使用橋梁博士時(shí)，首先在軟件中設(shè)置所建橋梁模型的總體信息如下表所示：圖3-1常規(guī)信息圖3-2計(jì)算內(nèi)容圖3-3材料定義圖3-4地質(zhì)土層3.2結(jié)構(gòu)建模首先用CAD規(guī)范畫(huà)圖，然后導(dǎo)入到橋梁博士中，導(dǎo)入截面后要定義當(dāng)前截面的分梁線、懸臂線、腹板線、支座位置等。青州河連續(xù)梁橋的跨徑布置為40m+60m+40m。模型梁1的對(duì)象屬性如圖3-6所示。圖3-5構(gòu)建對(duì)象屬性3.3鋼束設(shè)計(jì)在配置鋼束之前，先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算，初步擬定預(yù)應(yīng)力鋼束的根數(shù)和型號(hào)，然后初步確定預(yù)應(yīng)力鋼束的位置，根據(jù)橋梁博士生成報(bào)告來(lái)調(diào)節(jié)鋼束的位置和圓弧的半徑。圖3-6鋼束立面布置圖表3-1鋼束實(shí)例匯總表3.4鋼筋設(shè)計(jì)鋼筋設(shè)計(jì)的內(nèi)容有縱筋和箍筋。在距離梁的上、下邊緣60mm處各設(shè)置一層縱筋。支點(diǎn)處的箍筋進(jìn)行加密布置，間距為100mm，跨中位置的箍筋不進(jìn)行加密，間距為150mm。

3.5施工分析階段本次設(shè)計(jì)的施工分析共分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段是進(jìn)行安裝構(gòu)件、鋼束的整體現(xiàn)澆張拉鋼束階段，此階段共30天。第二個(gè)階段是進(jìn)行橋面附屬設(shè)施施工的二期恒載階段，周期7天。第三個(gè)階段是考慮收縮徐變影響的收縮徐變階段，共3650天。3.6運(yùn)營(yíng)分析階段此階段主要的荷載是汽車(chē)和人群。本次設(shè)計(jì)沒(méi)有設(shè)置人行道，所以運(yùn)營(yíng)分析時(shí)只考慮汽車(chē)荷載。3.7調(diào)束通過(guò)橋梁博士生成的計(jì)算結(jié)果可知，發(fā)現(xiàn)梁正截面、斜截面承載力驗(yàn)算和正截面抗裂驗(yàn)算存在不通過(guò)的節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)出現(xiàn)驗(yàn)算不通過(guò)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，通過(guò)調(diào)節(jié)鋼束的型號(hào)和位置來(lái)進(jìn)行調(diào)束，通過(guò)反復(fù)的調(diào)節(jié)來(lái)確定鋼束最合適的位置，使最后的驗(yàn)算全部通過(guò)。第四章主梁內(nèi)力計(jì)算4.1荷載定義4.1.1恒載橋梁的恒載由橋梁結(jié)構(gòu)自重和橋梁上部附屬設(shè)施的重量組成。一期恒載：在橋博中，默認(rèn)的混凝土容重和我們?cè)趯?shí)際施工過(guò)程中的不同，橋博中混凝土的重度換算系數(shù)為1.04。二期恒載：橋面鋪裝層重度：護(hù)欄重度：二期恒載均布荷載為：4.1.2活載公路—I級(jí)車(chē)道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10.5KN/m。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值p4.2內(nèi)力組合截面位置索引列QzMy端部L最大00端部L最小00支座D0最大-1771.3-4428.3支座D0最小-2511.7-6039.9左邊跨1/8最大2681.99567.0左邊跨1/8最小1544.94426.1左邊跨1/4最大766.517958.9左邊跨1/4最小-51.38311.5左邊跨3/8最大-892.416874.1左邊跨3/8最小-1861.44299.8左邊跨1/2最大-1964.710732.3左邊跨1/2最小-3148.1-2931.8左邊跨5/8最大-3226.2-806.3左邊跨5/8最小-4661.9-17394.9左邊跨3/4最大-4803-21066左邊跨3/4最小-6554.1-45248.3左邊跨7/8最大-6241-45984.5左邊跨7/8最小-8279.7-78489.31號(hào)墩支座最大-7639.3-73721.41號(hào)墩支座最小-9957.7-114936中跨1/8最大8408.7-8330.6中跨1/8最小6869.3-35157.5中跨1/4最大5759.636849.4中跨1/4最小4661.79610中跨3/8最大3110.566997.6中跨3/8最小2454.135412.5中跨1/2最大82.979101.6中跨1/2最小-68.845623.2圖4-1基本組合剪力（單位：kN）圖4-2基本組合彎矩（單位：kN.m）

表4-2標(biāo)準(zhǔn)值組合內(nèi)力值表截面位置索引列QzMy端部L最大-2822.322547.5端部L最小-2822.322547.5支座D0最大-4464.54825.1支座D0最小-4659.54458.5左邊跨1/8最大-1530.13144.1左邊跨1/8最小-2131.5150.9左邊跨1/4最大-660.4701.3左邊跨1/4最小-1261.9-5047.9左邊跨3/8最大-853.4-320.2左邊跨3/8最小-1454.9-8825.5左邊跨1/2最大-1828.1-4604.6左邊跨1/2最小-2429.6-14983.9左邊跨5/8最大-2283.1-13521.7左邊跨5/8最小-2884.6-26105.8左邊跨3/4最大1046.9-10668.6左邊跨3/4最小445.4-26008.9左邊跨7/8最大430-7584.7左邊跨7/8最小-171.5-25497.91號(hào)墩支座最大-6974-18135.41號(hào)墩支座最小-7575.5-38454.5中跨1/8最大1309.52185.3中跨1/8最小1044.3-16012.6中跨1/4最大4096.317750.8中跨1/4最小3831.11356.6中跨3/8最大243239614.3中跨3/8最小2166.824497中跨1/2最大138.444251.5中跨1/2最小-126.829300.1

表4-3頻遇組合內(nèi)力值表截面位置索引列QzMy端部L最大-2822.322547.5端部L最小-2822.322547.5支座D0最大-4464.54825.1支座D0最小-4569.54627.7左邊跨1/8最大-1585.62733.8左邊跨1/8最小-2099.3465.3左邊跨1/4最大-716100.2左邊跨1/4最小-1229.7-4659.6左邊跨3/8最大-908.9-1112.2左邊跨3/8最小-1422.7-8363.3左邊跨1/2最大-1883.7-5526.3左邊跨1/2最小-2397.5-14471.5左邊跨5/8最大-2338.7-14596.1左邊跨5/8最小-2852.5-25534.3左邊跨3/4最大991.3-11933.9左邊跨3/4最小477.6-25363.4左邊跨7/8最大374.4-9053.7左邊跨7/8最小-139.3-24753.91號(hào)墩支座最大-7029.6-19826.81號(hào)墩支座最小-7543.3-37581.8中跨1/8最大1308.7502.7中跨1/8最小1045-15149中跨1/4最大4095.516075.7中跨1/4最小3831.82212.3中跨3/8最大2431.337946.8中跨3/8最小2167.525344.7中跨1/2最大137.742592.7中跨1/2最小-126.130138.84.3單項(xiàng)永久作用效應(yīng)下的內(nèi)力計(jì)算4.3.1結(jié)構(gòu)自重作用表4-4結(jié)構(gòu)在恒載作用下的內(nèi)力值表截面位置索引列QzMy端部L最大00支座D0最大-1268.8-3172左邊跨1/8最小1393.34613.2左邊跨1/4最小283.78773.6左邊跨3/8最大-808.37462.1左邊跨1/2最小-1550.93451.5左邊跨5/8最小-2424.5-4499.1左邊跨3/4最小-3516.4-19351.4左邊跨7/8最小-4516.5-37397.91號(hào)墩支座最小-5514.4-57437.9中跨1/8最小4804.8-11704中跨1/4最小327616578.6中跨3/8最小1747.234159.6中跨1/2最小041148.14.4單項(xiàng)可變作用效應(yīng)下的內(nèi)力計(jì)算4.4.1梯度溫度升溫作用索引QzMy端部L最大00支座D0最大00左邊跨1/8最小234.5961.5左邊跨1/4最小234.52134.1左邊跨3/8最大234.53306.7左邊跨1/2最小234.54104.1左邊跨5/8最小234.55042.2左邊跨3/4最小234.56214.8左邊跨7/8最小234.57270.21號(hào)墩支座最小234.58208.2中跨1/8最小08208.4中跨1/4最小08208.6中跨3/8最小08208.8中跨1/2最小082094.4.2汽車(chē)荷載作用截面位置索引列QzMy端部L最大00支座D0最大-120-282左邊跨1/8最小9.6-242.5左邊跨1/4最小-9.7193.7左邊跨3/8最大00左邊跨1/2最小00左邊跨5/8最小9.6-74.8左邊跨3/4最小9.6-26.7左邊跨7/8最小-9.7-18.91號(hào)墩支座最小9.655.2中跨1/8最小-1.245.6中跨1/4最小-1.237.1中跨3/8最小00中跨1/2最小00圖4-11汽車(chē)活載剪力（單位：KN）圖4-12汽車(chē)活載彎矩（單位：kN.m）第五章預(yù)應(yīng)力鋼筋估算5.1預(yù)應(yīng)力鋼筋用量的估算在進(jìn)行鋼束的配置之前，對(duì)鋼束用量進(jìn)行了大致估算。本次設(shè)計(jì)為A類(lèi)預(yù)應(yīng)力橋梁，在作用頻遇組合下，應(yīng)滿足：(5-1)st通過(guò)下面公式，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行估算，（5-2）（5-3）代入（5-1）中可得有效預(yù)加力（5-4）預(yù)應(yīng)力的損失值約為張拉控制應(yīng)力的20%，得預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積Ap（5-5）本次設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力箱梁采用C50混凝土，ftk=2.65MPa,由橋梁博士計(jì)算結(jié)果可知，Msd=57041.6kN.m=57041.6×106N.mm、e

W=Iy=1.201×10代入得Npe=57041.6×Ap=318049050.8×1860n=21374140×10

第六章預(yù)應(yīng)力損失及其組合計(jì)算6.1預(yù)應(yīng)力損失后張法施工是混凝土構(gòu)件在正常使用時(shí)進(jìn)行極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的施工方法。截面位置δl1δl2δl3δl4δl5δl6有效預(yù)應(yīng)力(MPa)SigmaP0(MPa)端部L0110.470026.7621.461180.311225.71支座D010.0490.390027.8917.871192.811230.61左邊跨1/818.0274.430028.7918.721199.031237.84左邊跨1