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桥梁工程箱梁设计计算书1 设计资料及构造布置1.1 桥梁跨径及桥宽：标准跨径：40m主梁全长：39.96m计算跨径：39 m桥面净空：净11.25+2×11.2 设计荷载:公路I级人群荷载：3kN/m2,每侧栏杆，人行道重量的作用力分别为5kN/m和3.0kN/m1.3 材料及工艺:混凝土：主梁C50，栏杆及桥面铺装C30钢筋：预应力钢筋采用φj15.2低松弛钢绞线，每束6根；普通钢筋：直径大于和等于12mm的采用Ⅱ级热扎螺纹钢筋，直径小于12mm的均用Ⅰ级热扎光圆钢筋；钢板：锚头下支承垫板、支座垫板等均采用A3碳素钢。
按后张法施工工艺制作主梁，采用直径70mm的波纹管和OVM.1.4 设计依据:《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 D62—2004）《公路工程技术标准》（JTG 001—2004）2. 构造布置:2.1 主梁尺寸的拟定：预应力混凝土简支梁的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25之间，本设计主梁高度取用200cm,其高跨比为1/18~1/19之间。
2.2 横断面布置（见图1）依据《公路桥梁设计规范》主梁间距为3.25米,翼板宽均为270厘米，净11.25+2×1.0米的桥宽选用4片主梁（见图1）2.3 主梁截面细部尺寸：箱梁翼板的厚度主要取决于桥面板系承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时翼板受压要求。
绘制梁截面如图2所示。
2.4主梁截面几何特性的计算跨中截面几何特性计算表分块面积Yi Si=Yi*Si Ii Yu-Yi Ix=Ai*(Yu-Yi) I6500 10 65000 216666.7 84.21 74.21 36012973 7040 100 704000 15018667 84.21 -15.79 16773908 3800 190 722000 126666.7 84.21 -105.79 42654458 720 23 16560 3240 84.21 61.21 2700838 144 176 25344 1152 84.21 -91.79 1214410 18204 1532904 99356588检验截面效率指标ρ(希望ρ在0.5以上)上核心距ku =ΣI/ΣAiyb=47.14cm下核心距kb=ΣI/ΣAiyu=64.81cm截面效率指标ρ= (ku+ kb)/h= 0.559751>0.5 符合要求。
预应力砼简支小箱梁在现代桥梁建设中，预应力砼简支小箱梁是一种被广泛应用的结构形式。
它以其独特的优势，在跨越江河、山谷等地形时发挥着重要作用。
预应力砼简支小箱梁，顾名思义，是由混凝土制成，并通过预应力技术增强其性能的一种箱梁结构。
这种结构的“简支”特点意味着它在两端支撑，受力较为简单明确。
先来说说混凝土。
混凝土是这种箱梁结构的主要材料之一，它由水泥、骨料（如砂、石子）、水以及外加剂等按一定比例混合而成。
优质的混凝土具有良好的抗压性能，能够承受巨大的压力。
但混凝土的抗拉性能相对较弱，这就需要预应力技术来弥补。
预应力技术是预应力砼简支小箱梁的核心所在。
通过在混凝土构件中预先施加一定的压力，可以有效地提高构件的抗裂性能和承载能力。
在施工过程中，通常会使用高强度的钢绞线或钢丝作为预应力筋。
这些预应力筋在箱梁预制时就被张拉到一定的应力水平，然后锚固在梁的两端。
当箱梁承受荷载时，预先施加的压力会抵消一部分拉应力，从而延缓裂缝的出现，提高箱梁的耐久性和安全性。
预应力砼简支小箱梁的制作通常在预制厂进行。
预制的好处在于可以更好地控制质量和施工进度。
在预制厂，工人会先制作箱梁的模板，然后将钢筋骨架布置在模板内，接着浇筑混凝土。
待混凝土达到一定强度后，进行预应力筋的张拉和锚固。
箱梁的设计也是至关重要的一环。
设计人员需要根据桥梁的跨度、荷载要求、使用环境等因素，确定箱梁的尺寸、配筋数量和预应力的大小。
例如，跨度较大的箱梁需要更厚的腹板和顶板，以承受更大的弯矩；而在重载交通的情况下，配筋和预应力都需要相应增加。
在施工安装阶段，预应力砼简支小箱梁一般通过吊车或架桥机进行架设。
将预制好的箱梁准确地放置在桥墩上，并做好连接和固定工作。
连接部位的处理要确保箱梁之间的整体性和受力传递的顺畅。
与其他桥梁结构形式相比，预应力砼简支小箱梁具有诸多优点。
首先，它的预制生产方式可以大大缩短施工周期，减少现场施工对交通和环境的影响。
其次，由于采用了预应力技术，箱梁的跨度可以较大，能够满足不同桥梁跨径的需求。
30m小箱梁后张法预应力张拉计算与应力控制1 工程概况（1）跨径30m的预应力混凝土简支连续箱梁，梁体高度1.6m,宽度2.4m,采用C50混凝土，（2）钢绞线规格：采用高强低松驰钢绞线Φs15.2规格，标准强度Rby=1860Mpa，公称截面面积140mm2，弹性模量根据检测报告取Ep＝2.00×105Mpa。
钢束编号从上到下依次为N1、N2、N3、N4，其中：中跨梁：N1、N2、N3、N4为4Φs15.2；边跨梁：N1、N2为5Φs15.2，N3、N4为4Φs15.2；(3) 根据施工设计图钢绞线张拉控制应力按75%控制，即σcon=1860×75%=1395Mpa，单股钢绞线张拉吨位为：P＝1395×140＝195.3KN，锚口摩阻损失厂家提供为2%，5股钢绞线张拉吨位为：F＝195.3×5×1.02＝996.03KN，4股钢绞线张拉吨位为：F＝195.3×4×1.02＝796.82KN，采用两端张拉，夹片锚固。
(4)箱梁砼强度达到90%、N4钢束。
(5)张拉：0～10%（测延伸量）～20%（测延伸量）～100%（测延伸量并核对）～（持荷5分钟，以消除夹片锚固回缩的预应力损失）～锚固（观测回缩）。
2 油压表读数计算根据千斤顶的技术性能参数，结合计量测试研究院检定证书检定结果所提供的线性方程，计算实际张拉时的压力表示值Pu：前端：千斤顶型号：YCYP150型编号：6067 油压表编号：9398或3676校准方程：编号6067千斤顶配9398油表：P=0.0333XF+0.2ApEp PpL 编号6067千斤顶配3676油表：P=0.0334XF-0.06后端：千斤顶型号：YCYP150型 编号：6068 油压表编号：2246或2360编号6068千斤顶配2246油表：P=0.0331XF+0.28编号6068千斤顶配2360油表：P=0.0328XF+0.48XF=所需力值P=压力表读数3 伸长量计算(1) 预应力筋的理论伸长△L （mm ）按下式计算：△L=式中：Pp-预力筋的平均张拉力为（N ），直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋，计算方法见曲线段预应力筋平均张拉力：L=预应力筋的长度（mm ）Ap=预应力筋的截面面积（mm 2）：取140Ap=预应力筋的弹性模量（N/mm 2）。
河南建材
2019年第2期
预应力混凝土小箱梁桥加固设计分析及计算
励东东王仕珏
中国公路工程咨询集团有限公司（北京）（100000）
摘要:文章以某30m先简支后连续预应力混凝土小箱梁的加固设计为例，对小箱梁的加固设计方案进行了
总结，并采用有限元分析软件桥梁博士对方案进行了加固效果的分析计算。
关键词:小箱梁桥；加固设计；
分析；计算
0引言
某高速公路桥梁上部为30m先简支后连续预
应力混凝土小箱梁袁通车运行多年后袁发现小箱梁
有较为严重的病害袁且发展迅速遥病害主要为箱梁
腹板裂缝尧箱梁底板裂缝尧箱梁翼板与腹板间和翼
板下缘折线处纵向开裂尧横隔板开裂以及支座伸缩
缝等的破坏遥为保证通行安全袁对此桥进行了加固
设计遥
1采用的主要加固方案
为起到限制病害发展袁提高结构强度的加固效
果袁根据病害原因分析及施工可行性等袁提出以下
加固措施:
1冤重做桥面铺装袁提高整桥的刚度遥
增加混凝土桥面铺装厚度袁通过植筋使桥面混
凝土与箱梁形成整体袁可以起到增加全桥整体刚度尧
提高正截面抗弯强度的目的袁同时可以在一定程度
上改善小箱梁间的横向分布遥
2冤针对小箱梁腹板斜裂缝病害发展的情况袁粘
贴不同厚度的水平钢板条遥
针对小箱梁腹板斜裂缝病害情况粘贴不同厚
度水平钢板条袁可以起到降低截面主拉应力的效果袁
但粘贴水平钢板对截面抗剪强度的贡献袁规范未做
考虑遥在加固效果的计算中袁参考张树仁教授的部
分文献袁按照加固钢板对主拉应力的分担作用考虑
抗剪强度的提高遥建议在加固完成后使用载荷试验
或其他可靠方法验证加固效果遥
3冤在小箱梁底部采用粘钢板或碳纤维布方式袁
以提高抗弯强度遥
小箱梁底板加固主要根据理论验算结果袁对于
承载能力相差较大的采用粘贴钢板加固袁对于承载
能力相差较小的采用粘贴碳纤维布加固遥粘钢加固
方式的优点如下:一是统一加固手段袁便于施工和
现场的质量控制曰二是粘贴钢板能有效地增加截面
刚度曰三是粘贴钢板的花费较少袁约为粘贴碳纤维
布加固的60%遥
4冤对于梁腋处严重开裂和一般开裂的小箱梁袁
根据病害情况采取植筋尧粘贴钢板尧灌注混凝土砂
浆等方案来处理遥建议在加固完成后采用荷载试验
或其他可靠方法验证加固效果遥而梁腋处严重开
裂尧腹板裂缝严重的小箱梁袁建议进行更换处理遥
5冤对于横隔板损坏的部分袁建议进行增大截面
处理遥增大截面后的横隔板能够起到增强横向连接
并改善横向分布的作用遥
6冤对破损的支座和伸缩缝直接进行更换遥
2加固效果计算
根据检测结果及结构现状袁文章按照加固方案
对加固处理后的结构及本桥设计时所采用的规范
进行了计算遥
计算时袁主要考虑以下四个方面:淤计入加固材
料的重力效应曰于该桥箱梁混凝土在设计时采用的
标号为C40袁根据检测结果,推定强度范围为大于40
MPa袁满足设计要求袁计算中仍按40号混凝土考虑曰
盂在加固方案中袁桥面铺装改为13cm厚C40混凝
土桥面铺装袁并在箱梁的顶板内进行大面积植筋以
使桥面铺装与箱梁形成一个整体袁结构在进行抗弯
强度计算时考虑了10cm厚度混凝土铺装的作用遥
榆在对更换的新梁进行计算时袁考虑新梁刚度与其
他旧梁相比有所增加,对横向分布系数进行了调整遥
1冤采用的基本计算资料如下:
淤结构重力:混凝土容重按26kN/m
3
计遥
于活载:双向四车道袁汽原超20袁挂原120遥冲击系
数:滋越0.1125遥
盂混凝土收缩及徐变影响力:相对湿度80%袁计
算参数按照规范有关规定取值遥
榆整体升降温按包络范围取值如下:均匀升温
25益曰均匀降温25益
虞日照温差:按照规范取值
愚基础变位影响力:按墩尧台各沉降0.5cm计
算袁自动组合遥
2冤加固后正截面抗弯计算
试
验
研
究
63
河南建材
201812019年第2期
加固效果计算要点如下:淤参照叶公路桥梁加固设计规范曳渊JTG/TJ22要2008冤第6章的内容袁计算粘贴钢板的加固效果遥第一阶段弯矩效应Md1取值还应考虑桥梁在加固施工时的交通分流方案袁即完全封闭半幅桥梁袁另半幅通车的实际情况遥于参考叶公路桥梁加固设计规范曳渊JTG/TJ22要2008冤第7章的内容袁计算粘贴碳纤维布的加固效果遥考虑分阶段的受力特点袁即考虑碳纤维布的滞后应变遥粘贴碳纤维布有效面积计入纤维复合材料环境影响折减系数遥根据桥梁博士软件的计算结果院加固后的中梁尧边梁正截面抗弯强度大于弯矩组合设计值袁符合规范相关要求遥3冤粘贴范围计算叶公路桥梁加固设计规范曳渊JTG/TJ22要2008冤关于加固材料粘贴延伸长度相关规定如下:根据第6.2.5条:粘贴延伸长度按下式计算:p=spsppp+300曰根据第7.7.3条:对梁尧板进行抗弯加固时袁碳布截断位置距其充分利用截面的距离不小于下式确定的粘贴长度d=fffff+200遥根据加固桥梁的受力特点袁钢板和碳纤维布的充分利用截面距跨中较近袁在其端部位置只需满足最小锚固长度就能满足受力要求遥将截面正弯矩强度渊计入10cm厚桥面铺装冤与加固后弯矩效应进行对比袁考虑上述规定要求袁可以计算得出梁底粘贴钢板和碳布范围遥根据计算袁需加固范围渊距本跨起点距离冤在8.5~21.4m袁考虑最小锚固长度袁钢板按0.3m考虑袁碳纤维布按0.2m考虑袁粘贴范围距渊本跨起点距离冤应在8.2~21.7m遥本桥加固材料的粘贴长度设计时按15m考虑袁粘贴范围为7.5~22.5m袁满足相关规范要求遥4冤加固后斜截面抗剪计算根据病害严重程度袁腹板粘贴不同厚度的钢板和碳纤维布提高箱梁的抗剪能力及刚度遥对腹板斜裂缝:裂缝严重情况袁加固采用水平粘贴3条30cm宽尧8mm厚钢板曰有未超限裂缝情况袁加固采用水平粘贴3条30cm宽尧6mm厚钢板曰无斜向裂缝情况袁加固采用水平粘贴3条30cm宽尧4mm厚钢板遥对于跨中腹板竖缝:有竖向裂缝情况袁加固采用水平粘贴3条50cm宽碳纤维布遥通过加固后的荷载效应计算:加固后的剪力组
合效应值与加固前相比变化不大遥同时袁通过计算
加固效果袁在设计中使用水平粘贴钢板提高抗剪能
力袁钢板同主拉应力夹角成约45毅时袁可以有效地降
低主拉应力袁从而限制裂缝的发展遥加固后的梁体
抗剪承载能力根据叶公路桥梁加固设计规范曳渊JTG/
TJ22要2008冤第5.2.8条进行计算袁加固设计均能满
足规范要求遥
5冤更换新梁的计算
采用桥梁博士软件进行建模分析袁不考虑桥面
铺装对更换新梁刚度的贡献袁其主要相关的计算结
果如下:正常使用极限状态下法向拉应力计算显示袁
控制设计的正常使用阶段组合域下袁截面上下缘应
力未出现拉应力袁截面正应力基本满足规范要求遥
正常使用阶段组合域下袁新梁最大主拉应力处为-
1.1MPa袁小于0.9Rbl=2.7MPa袁满足规范要求遥承载
能力极限状态复算可知:选取跨中及墩顶控制截面袁
新梁正截面抗弯强度均大于弯矩组合值袁各验算截
面斜截面抗剪强度均大于剪力组合设计值,均满足
规范要求遥
3小结
通过以上对加固方式的计算袁可以得出以下几
点结论:
1冤在加固材料粘贴范围符合规范要求的情况
下袁采用粘钢加固和粘贴碳纤维布加固后袁中梁和
边梁正截面的抗弯强度能够满足规范要求袁加固计
算效果较好遥
2冤对于腹板斜裂缝等病害袁中梁和边梁斜截面
抗剪强度在加固后均大于剪力组合设计值袁符合规
范要求遥
3冤更换新梁的主拉应力尧正应力尧正弯矩强度
和斜截面抗剪强度均能满足规范相关要求遥
4冤在对桥梁病害原因进行准确分析的基础上袁
进行加固方案的设计袁能够起到限制桥梁病害进一
步发展的作用袁加固完成后能够起到提高结构强度
的效果遥
参考文献:
[1]励东东,郝兴东.浅谈预应力混凝土小箱梁的粘钢加固[J].
河南建材,2013(2):22,25.
[2]高建兵.既有钢筋混凝土梁桥外贴增强材料加固技术研究
[D].兰州:兰州交通大学,2011.
试
验
研
究
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