20m预应力混凝土空心板（正边板）结构安全验算书

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1、宜昌市交通规划勘察设计研究院-20米空心板（正边板）验算20m预应力混凝土空心板（正边板） -结构安全验算书规范标准：公桥规 JTG D60-2004 公桥规 JTG D62-2004计 算： 复 核： 审 核： 2007年10月8日目 录1. 概 述2. 计算依据及参考 3.计算过程4.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算5.持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算6.承载能力极限状态基本组合截面强度验算7、钢束信息输出8、成桥结构位移9、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置20米空心板验算1 概述采用上海同豪土木公司所开发的桥梁结构计算软件（桥梁博士）计算分析。以新规范JTG D60-20

2、04和JTG D62-2004为标准并参考大量同类计算资料加以分析，综合考虑以确定各参数的输入。2 计算依据及参考公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D60-2004公路桥涵设计规范JTJ023-853 计算过程3.1基本数据跨径：20m，计算跨径：19.2m；设计荷载：公路I级；桥面布置：0.5m（防撞护栏）+1.25m（人行道）+8.5m（行车道）+1.0m（中间带）+8.5m（行车道）+1.25m（人行道）+0.5m（防撞护栏） 材料：预应力钢筋：1 x 7钢绞线，直径15.2mm，强度标准值1860MPa，强度设计值1260MPa

3、，控制张拉应力MPa。弹性模量 MPa。普通钢筋HRB335：强度标准值335MPa，强度设计值280MPa，弹性模量 MPa。混凝土C50：抗压强度标准值32.4MPa，设计值22.4MPa，弹性模量 MPa，抗拉强度标准值2.65MPa，设计值1.83MPa。3.2结构单元的划分及模型的建立结构为了保证结构计算的准确性及分析的方便，本结构单元划分长度为5.8cm-70cm不等，整个结构共分50个单元，坐标原点建在结构跨中的顶面上，沿跨径方向为x轴方向（向右为正），垂直于板顶面方向为y轴方向（向上为正）。以下为结构计算单元划分示意图： 支点附近空心板截面（1#截面）： 跨中附近空心板截面（2

4、#截面）：本验算书以支点截面、1/8截面、1/4截面、跨中截面为全桥验算截面，分别对应4#，10#，16#，26#截面4 第一施工阶段4.1 控制截面几何特征信息单元号节点号截面抗弯截面面积截面高度中性轴高惯矩（m4) （m2） （m） （m）447.75833E-020.792120.90.46010106.94675E-020.614820.90.47716166.89893E-020.614820.90.47926266.89893E-020.614820.90.4794.2 桥梁博士计算时，主要的控制参数： 4.4.1 项目总体信息的输入 计算类别：全桥结构安全演算 相对湿度：0.8

5、计算内容：计算预应力、计算收缩、计算徐变、计算活载 结构重要性系数：1.1 规范：中交04规范 4.4.2 单元特征信息的输入 15与4650单元用1#截面，744单元使用2#截面，6与45单元为过度单元。 1与50单元为钢筋混凝土单元，249单元为预应力混凝土单元。 所有单元都为桥面单元。 自重系数：1.05 混凝土：C50中交新混凝土4.4.3预应力束信息输入每块板有4束预应力钢束，为2N1与2N2钢束钢质：中交新预应力筋-270K级钢绞线（15.24） 钢束编束根数：5根 弹性回缩合计总变形（mm）：12 张拉控制应力（MPa）：1395 N1成孔面积（mm2）：3849 N2成孔面积（

6、mm2）：3849 成孔方式：预埋波纹管 张拉方式：两端张拉4.4.4施工阶段信息输入第一阶段：安装单元（杆件）1#50#，并张拉预应力钢束第二阶段：施加二期恒载及施工临时荷载第三阶段：十年收缩徐变4.4.5使用阶段信息输入非线性温度1与非线系温度2的输入根据规范输入活载：公路级，车道荷载，不计挂车荷载，人群集度：3.0kN / m2 横向分布调整系数的确定：经计算比较，杠杆法所计算出的数据比较偏于安全。人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道1.7501.0007.5000.500 0.5007.5001.0001.750左车道数 = 2, 右车道数 = 2, 不计车道折减汽车等级:

7、汽车超-20级挂车等级: 无挂车荷载人群集度: 3.000 KPa影响线数值:坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁6#梁7#梁8#梁 0.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.4900.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0002.9800.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0004.4700.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0005.9600.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0007.4500.0

8、000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0008.9400.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.00010.4300.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.00011.9200.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00013.4100.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00014.9000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00016.3900.0000.0000.0000.0000.0000.0

9、000.0000.00017.8800.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00019.3700.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0009#梁10#梁11#梁12#梁13#梁14#梁0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0

10、000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.000横向分布系数计算结果:梁号汽车挂车人群满人特载车列10.0000.0001.1940.7440.0000.

11、00020.2650.0000.1460.9940.0000.00030.4990.0000.0000.9590.0000.00040.5640.0000.0001.4890.0000.00050.5640.0000.0001.4890.0000.00060.4940.0000.0001.4890.0000.00070.4030.0000.0001.4780.0000.00080.4080.0000.0000.6920.0000.00090.4990.0000.0001.2450.0000.000100.5640.0000.0001.4890.0000.000110.5640.0000.000

12、1.4890.0000.000120.4940.0000.0001.4890.0000.000130.2600.0000.1441.3460.0000.000140.0000.0001.1933.3910.0000.000中板横向分布调整系数： Q=1.1x0.67x1.194=0.88 R=0根据实际情况及偏于结构安全考虑：所以Q取0.88，R取0.1其中：0.67为四车道折减系数；1.1为结构安全重要性系数冲击系数：0.3（按旧规范取）第一施工阶段控制截面累计内力单元号节点号阶段累计效应弯矩(KN.m)剪力(kN)轴力(KN)44137-3083.26E+031010-406-63.73.

13、30E+031616-47774.73.33E+032626-3061.55E-093.36E+03本阶段结构累计内力图：弯矩图剪力图轴力图第一阶段施工组合应力单节施工阶段应力验算(Mpa)元点应力上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小最大主最大主号号正应力正应力正应力正应力压应力拉应力44应力4.754.753.263.264.75-0.132容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是5应力4.534.533.483.484.53-0.133容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是1010应力2.822.827.937.937.93-1.2E-0

14、2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是11应力2.732.738.038.038.03-1.33E-02容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是1616应力2.452.458.488.488.48-1.69E-02容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是17应力2.592.598.358.358.35-1.44E-02容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是2626应力3.53.57.387.387.380容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是27应力3.

15、493.497.387.387.38-1.59E-04容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是本施工阶段累计应力图上缘应力下缘应力施工阶段支反力节点号水平力(KN)竖向力(KN)弯矩(KN.m)44.56E-1016004801600第二施工阶段信息1、阶段截面几何特征信息单元号节点号截面抗弯截面面积截面高度中性轴高惯矩（m4) （m2） （m）（m）447.91315E-020.8233420.90.46210107.15678E-020.6460420.90.46616167.20229E-020.6460420.90.46426267.20229E-020.6

16、460420.90.4642、第二阶段控制截面累计内力单元号节点号阶段累计效应弯矩(KN.m)剪力(kN)轴力(KN)44136-1733.24E+031010-10751.43.28E+03161673.21713.32E+032626587-8.5E-063.36E+03本阶段结构累计内力图弯矩图剪力图轴力图第二阶段施工组合应力单节施工阶段应力验算(Mpa)元点应力上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小最大主最大主号号正应力正应力正应力正应力压应力拉应力44应力4.684.683.243.244.68-4.25E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是5应力4.56

17、4.563.363.364.56-4.4E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是1010应力4.54.55.965.965.96-8.29E-3容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是11应力4.574.575.95.95.9-6.75E-3容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是1616应力5.615.614.974.975.61-8.69E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是17应力5.935.934.654.655.93-7.95E-2容许值22.7-3.0522.7

18、-3.0500是否满足是是是是是 是2626应力8.658.651.761.768.650容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是27应力8.68.61.811.818.6-7.18E-3容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是本施工阶段累计应力图上缘应力下缘应力施工阶段支反力节点号水平力(KN)竖向力(KN)弯矩(KN.m)4-6.25E-0329504802950第3施工阶段信息1、阶段截面几何特征信息单元号节点号截面抗弯截面面积截面高度中性轴高惯矩（m4) （m2） （m） （m）447.91315E-020.8233420.90.4

19、6210107.15678E-020.6460420.90.46616167.20229E-020.6460420.90.46426267.20229E-020.6460420.90.4642、阶段累计内力单元号节点号阶段累计效应弯矩(KN.m)剪力(kN)轴力(KN)44128-1623.10E+031010-87.351.93.08E+03161685.81613.12E+032626572503.18E+03本阶段结构累计内力图弯矩图剪力图轴力图3、阶段施工组合应力单元号节点号施工阶段应力验算(Mpa)应力上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小最大主最大主正应力正应力正应力正应力压应力拉应力4

20、4应力3.833.832.842.843.83-4.41E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是5应力3.723.722.942.943.72-4.53E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是1010应力3.63.64.924.924.92-1.04E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是11应力3.663.664.864.864.86-8.48E-3容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是1616应力4.594.594.044.044.59-9.39E-2容许值22.

21、7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是17应力4.864.863.773.774.86-8.55E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是2626应力7.267.261.271.277.26-1.37E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是是27应力7.127.121.411.417.12-1.96E-2容许值22.7-3.0522.7-3.0500是否满足是是是是是 是本施工阶段累计应力图上缘应力图下缘应力图施工阶段支反力节点号水平力(KN)竖向力(KN)弯矩(KN.m)4-6.25E-04285048028505

22、.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算1、长期效应组合验算梁最大拉应力单元号节点号正应力(Mpa) 上缘最小拉应力 下缘最小拉应力44应力值3.812.84容许值00是否满足是是1010应力值3.574.53容许值00是否满足是是1616应力值4.573.37容许值00是否满足是是2626应力值7.240.384容许值00是否满足是是长期效应组合最大正拉应力图2、短期效应组合验算梁最大拉应力单元号节点号正应力(Mpa) 上缘最小拉应力 下缘最小拉应力44应力值2.571.34容许值00是否满足是是1010应力值3.121.38容许值00是否满足是是1616应力值4.450.8容许值00是否满足是

23、是2626应力值7.130.5容许值00是否满足是是短期效应组合最大正拉应力图3、持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算单元号节点号应力正应力(Mpa)主应力(Mpa)上缘最大压应力下缘最大压应力最大主压应力44应力值5.983.415.98容许值16.216.219.4是否满足要求是是是1010应力值6.453.236.45容许值16.216.219.4是否满足要求是是是1616应力值8.094.238.09容许值16.216.219.4是否满足要求是是是2626应力值11.36.9111.3容许值16.216.219.4是否满足要求是是是预应力构件标准值效应组合最大正压应力图预应力构件

24、标准值效应组合最大主压应力图6、承载能力极限状态基本组合正截面强度验算单元号节点号内力属性Mj极限抗力受力类型受压区高度最小配筋(KN or KN.M)(KN or KN.M)是否满足率是否满足44最大弯矩-2.09-2.43E+03上拉受弯是是最小弯矩-20.5-2.43E+03上拉受弯是是1010最大弯矩9842.76E+03下拉受弯是是最小弯矩6272.76E+03下拉受弯是是1616最大弯矩1.73E+033.07E+03下拉受弯是是最小弯矩1.13E+033.07E+03下拉受弯是是2626最大弯矩2.52E+033.07E+03下拉受弯是是最小弯矩1.69E+033.07E+03下

25、拉受弯是是单元承载能力极限组合最大抗力及对应内力图单元承载能力极限组合最小抗力及对应内力图7、钢束信息输出钢束引伸量及钢束长度钢束号钢束曲线长度(m)左端引伸量(m)右端引伸量(m)合计引伸量(m)119.46.80E-026.80E-020.136219.56.77E-026.77E-020.135钢束最大拉应力验算钢束号最大应力(Mpa)容许最大应力(Mpa)是否满足1-1.15E+03-1.21E+03是2-1.18E+03-1.21E+03是8、成桥结构位移节点号水平位移(mm)竖向位移(mm)转角位移26-2.1710.43.45E-049、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置节点号荷载短期效应组合预加应力产生消除结构自重后预拱度(mm)26长期竖向挠度(mm)的长期挠度(mm)结构挠度(mm)5.77-29.635-6.08综上所述：可知本结构是安全的，可以达到预期功能！18