30m组合箱梁上部结构计算书Ⅰ、设计资料和结构尺寸一、设计资料1.标准跨径:30.0m；2.计算跨径:边跨29.24m，中跨29m；3.桥面宽度:全宽2×(0.5+11.5+0.75)+0.5=26m；净宽2×11.5m；4.设计荷载:公路-I级；5.材料及特性（1）混凝土：预应力混凝土预制箱梁、横梁及现浇接头湿接缝混凝土均为C50。

6cm 调平层混凝土为C40，桥面铺装层采用10cm厚沥青混凝土。

（2）钢绞线：采用符合GB/T 5224-1995技术标准的低松弛钢绞线。

（3）非预应力钢筋：采用符合新规范的R235,HRB335钢筋。

凡钢筋直径≥12毫米者，采用HRB335(20MnSi)热轧螺纹钢；凡钢筋直径<12毫米者，采用R235钢。

（4）钢板应符合GB700－88规定的Q235钢板。

（5）材料容重：钢筋混凝土γ=26kN/m3,沥青混凝土γ=23kN/m3,钢板容重γ=78.5kN/m3。

以上各种材料特性参数值参见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)，所需参数如下：6.锚具GVM15-3、GVM15-4和GVM15-5。

7.施工工艺预制梁部分按后张法制作主梁，预留预应力钢丝孔道，由Φ=50mm和Φ=55mm的预埋波纹管形成。

在现场安装完成后现浇湿接头，完成结构转换工作。

8.设计依据:（1）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。

7.计算方法:极限状态法。

二、结构尺寸箱梁梁高160cm，预制中梁宽240cm，预制边梁宽285cm。

桥梁横断面布置如下图：三、箱梁的横截面几何特性计算预制端截面预应力钢筋锚固截面根据已定好的箱梁结构尺寸，计算其截面特性，结果如下：截面面积：A=1.235m^2抗扭惯矩：Ixx=0.272m^4抗弯惯矩：Iyy=0.367m^4截面中心：y=1.2m，z=0.957m上核心距：ks=0.311m下核心距：kx=0.462m换算截面：一般区段，b=360mm；端部区段：b=500mm。

Ⅱ、荷载计算一、电算模型1.使用软件Dr.Bridge3.0、Ansys 、MidasCivil6.7.1、GQJS 。

2.模型分析 （1）外部环境特性计算相对湿度75％；不均匀沉降考虑为1/3000；桥面板与其他部分的温差为±14℃。

（2）施工阶段划分按照该桥梁实际施工工序，即预制安装（40天）——现浇湿接头和张拉负区束（其中两边跨现浇段为第一步，第二三跨现浇段为第二步，第三四跨现浇段为第三步，共35天）——铺装桥面及设备（10天）——完工——使用阶段，建立从施工阶段到成桥阶段的模型。

（3）单元划分根据该桥梁构造特性，共划分98个单元，其中边跨为2x22个，中跨为3x18个，将端横梁视为集中荷载加载于相应位置。

（4）预应力钢束特性预应力管道为钢波纹管管道，摩擦系数ｕ＝0.23；管道偏差系数κ＝0.0015/m ；钢筋回缩和锚具变形为每侧6mm ，两端张拉，张拉控制应力MPa f pk con 133972.0==σ。

（5）荷载信息根据荷载横向分布计算结果，按跨中和支点段分别计算跨中与支点段的荷载效应。

模型简图（半桥）二、恒载作用计算1.每延米梁重：11.3226*235.11=≈g m kN /2.湿接桥面板重：51.326*18.0*75.02==g m kN /3.现浇层、沥青铺装层及内外侧栏杆现浇砼厚6cm ，则现浇层的荷载集度为：m kN /125.192575.1206.0=⨯⨯ 沥青铺装层的荷载集度为：m kN /45.26235.111.0=⨯⨯ 栏杆的荷载集度为m kN /14（两侧合计）按照荷载分布位置，有m kN g /4.185.0144/)45.26125.19(3=⨯++=三、活载作用计算1.荷载横向分布影响线的计算 （1）ANSYS 计算结果横桥向共4根梁，根据横梁截面及横梁间桥面板截面尺寸，用ANSYS 建立空间杆系模型，通过在不同节点上施加单位荷载，求出在不同工况下（荷载沿桥跨纵向及横向不同位置）各梁的横向分布效应，结果如下表：工况 1＃梁11η2＃梁21η3＃梁31η4＃梁41η工况1＃梁12η2＃梁22η3＃梁32η4＃梁42η1 0.4981 0.2314 0.1512 0.1193 17 0.2231 0.4640 0.1931 0.1196 2 0.4536 0.2469 0.1665 0.1330 180.2430.3896 0.2134 0.1539 3 0.4091 0.2624 0.1818 0.1467 19 0.2629 0.3152 0.2337 0.1882 4 0.3925 0.2676 0.1880 0.1519 20 0.2678 0.3153 0.2361 0.1808 5 0.3786 0.2696 0.1937 0.1581 21 0.2693 0.2924 0.2401 0.1982 60.37150.27070.19680.1611 22 0.27100.29660.24070.19177 0.3636 0.2708 0.2003 0.1653 23 0.2707 0.2839 0.2419 0.20358 0.3598 0.2711 0.2020 0.1671 24 0.2710 0.2880 0.2424 0.19879 0.3548 0.2709 0.2043 0.1700 25 0.2712 0.2799 0.2425 0.206310 0.3526 0.2709 0.2054 0.1711 26 0.2701 0.2828 0.2434 0.203611 0.3494 0.2707 0.2069 0.1730 27 0.2717 0.2780 0.2427 0.207612 0.3482 0.2707 0.2075 0.1736 28 0.2692 0.2794 0.2440 0.207313 0.3464 0.2706 0.2083 0.1747 29 0.2723 0.2772 0.2427 0.207814 0.3458 0.2706 0.2086 0.1750 30 0.2684 0.2772 0.2445 0.209915 0.3452 0.2706 0.2089 0.1753 31 0.2731 0.2774 0.2425 0.207016 0.3452 0.2706 0.2089 0.1753 32 0.2677 0.2760 0.2447 0.2116其中工况1-16为单位荷载在1#梁上从支点移动到跨中的工况，工况17-32为单位荷载在2#梁上从支点移动到跨中的工况，在3#梁以及在4#梁上的工况情况分别与2#和4#梁的工况相对称。

根据以上横向分布效应值，有：ηγij11 21 31 41 12 22 32 42电算结果0.345 0.271 0.209 0.175 0.268 0.276 0.248 0.212a.三列车1#梁：m=(0.360+0.318+0.266+0.269+0.205+0.225)*0.78/2=0.6412#梁：m=(0.287+0.249+0.274+0.266+0.240+0.258)*0.78/2=0.614b.两列车1#梁：m=(0.360+0.318+0.266+0.269)/2=0.6072#梁：m=(0.287+0.249+0.274+0.266)/2=0.538因此，荷载横向分布系数取0.641，为外边梁三列车作用的情况。

（2）GQJS计算结果计算方法: 刚接板法桥面宽度人行道宽主梁跨径主梁根数翼缘宽度翼缘悬臂长翼缘板厚抗弯惯矩抗扭惯矩12.75 1.25 30 4 2.4 0.66 0.18 0.367 0.272活载信息: 汽车荷载: 公路-I 级 横向分布系数计算结果: 1#梁 0.643 2#梁 0.6113.梁端横向分布系数支点处荷载横向分布系数按照杠杆原理法计算，得10≈m 。

4.荷载横向分布系数荷载横向分布系数沿桥跨的变化，按跨中到四分点处保持不变的m c ，从四分点到支点处的区段内荷载横向分布系数呈直线变化。

荷载横向分布系数表荷载 跨中～四分点m c支点m 0三列车0.64215.活载作用内力计算活载加载时，该桥梁结构已由简支结构转为连续结构，因此，活载内力计算是基于成桥状态的连续结构求解的。

（1）冲击系数计算依据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第84页对于连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频1f 与2f 的计算方法，有：因此，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.2条，有：正弯矩段：088.00157.0798.1ln *1767.00157.0ln 1767.0=-=-=f μ 负弯矩段：186.00157.0123.3ln *1767.00157.0ln 1767.0=-=-=f μ（2）活载作用内力S=(1+μ)ξΣm i p i y i式中：1+μ—冲击系数；ξ—多车道桥涵的汽车荷载折减系数；m i —沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数；HzG EIg l f 798.1333.2548088.9*367.0*10*45.329*2616.132616.1310221===ππHzG EIg l f 123.3333.2548088.9*367.0*10*45.329*2651.232651.2310222===ππp i —车辆荷载的轴重；y i —沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。

四、内力组合 （1）基本组合在此基本组合考虑永久作用—结构重力，可变作用—汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则基本组合作用效应表达式为：式中：0γ—结构重要性系数，取为1.0；G γ—永久作用结构重力效应分项系数，取为1.2；Qjk k Q γγ、1—可变作用荷载效应分项系数，取为1.4；c ϕ—除汽车荷载效应（含冲击力、离心力）、风荷载外其它可变作用效应系数；G S —永久作用结构重力效应标准值； Q S —可变作用汽车荷载效应标准值。

（2）短期组合在此短期组合考虑永久作用—结构重力，可变作用—汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则短期组合作用效应表达式为：式中：j 1φ—可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.7，温度梯度取为0.8，其他1.0；Qjk S —第j 个可变作用荷载效应频遇值。