T梁xxx河50mT梁计算书要点.docx
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T梁xxx河50mT梁计算书要点
K269+522.5青根河1号大桥计算书
一、工程概括
青根河桥位于共和至玉树(结古)公路K269+522.5桩号处,桥梁跨径布置为2×35+3×35+50+2×40m,桥梁总长为305m,其中50m跨径为简支结构,本计算书针对50mT梁做计算分析。
1、主要技术标准
(1)设计荷载:
公路-Ⅰ级。
(2)半幅桥面宽度:
0.39m防撞护栏+9.91m行车道+0.44m防撞护栏=10.74m。
(3)地震动参数:
根据《中国地震动参数区划图》(GB1306-2001),本段地震动峰值加速度系数(g)为0.15,地震基本烈度为Ⅶ度。
(4)环境类别:
Ⅱ类。
(5)构件类型:
A类预应力混凝土构件
(6)结构安全等级:
一级
2、技术规范
(1)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
(4)《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)
(5)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2010)
二、结构概况
1、上部结构尺寸
跨径50m预应力简支T梁桥由五片梁(三片中梁和两片边梁)组成,T梁顶设置10cmC50混凝土和9cm厚沥青混凝土桥面铺装。
T梁采用预制安装,预制梁顶板宽度1.7m,T梁高2.8m,悬臂端部厚度为20cm,根部厚度为30cm。
跨中腹板厚度为22cm,支点附近腹板厚度为40cm,腹板厚度过渡段距梁端支座中心线1.5~4m。
T梁施工采取单片梁预制安装,各片T梁之间采用56cm现浇湿接缝连接,在每个支点处设置一道端横隔板,中间设置三道中横隔板,具体跨中、支点横断面图及T梁立面图、平面图如图2.1、图2.2、图2.3、图2.4、图2.5、图2.6所示。
未尽事意,详见施工图纸。
图2.1跨中横断面图(cm)
图2.2支点横断面图(cm)
图2.3T梁立面图(cm)
图2.4T梁平面图(cm)
图2.5边梁截面(cm)图2.6跨中截面(cm)
图2.7预应力钢束布置图(cm)
梁位
边梁
中梁
钢束号
N1
N2
N3
N4
N1
N2
N3
N4
股数
11
11
11
2×12
11
11
11
11
三、设计采用的主要材料计算参数
1、主要材料
(1)混凝土:
T梁采用C50混凝土,Ec=34500MPa,G=1.38×104mPa
(2)钢绞线:
低松弛高强度钢绞线应符合GB/T5224-2003或ASTMA416-2003的规定。
单根钢绞线直径Φs15.2mm,钢绞线面积140mm2,fpk=1860MPa,弹性模量EP=1.95×105MPa。
(3)R235,HRB335钢筋应分别符合GB13013-1991和GB1499-98的规定。
2、计算参数
(1)结构重要性系数1.1
(2)相对湿度:
70%
(3)管道摩擦系数:
u=0.25管道偏差系数:
k=0.0015
(4)钢筋回缩和锚具变形为:
一端6mm
(5)梯度温度:
正负温差按9cm沥青铺装层考虑,T1=15.2℃,T2=5.74℃
四、上部结构MIDASCIVIL静力计算
主梁上部结构分析采用空间梁格模型,运用MIDASCIVIL2010V7.8.0软件进行计算。
1、空间梁格计算模型
50m预应力混凝土简支T梁桥每片梁划分46个单元,5片主梁共计230个单元,各片纵梁之间在横隔板处以I和工字截面梁单元模拟横向联结,其余位置处以矩形截面梁单元模拟横向联结,纵桥向间距为1.5m。
具体结构离散图如图4.1、4.2所示。
主梁支座处边界条件的边界约束如表4.1和图4.3所示。
主梁预应力钢束布置图见图4.4
图4.1空间梁格50m简支T梁有限元离散模型
(一)
图4.2空间梁格50m简支T梁有限元离散模型
(二)
图4.3边界条件约束示意图
图4.4预应力钢束布置示意图
表4.1边界约束表
节点
Dx
Dy
Dz
Rx
Ry
Rz
547
1
0
1
0
0
0
548
0
0
1
0
0
0
549
1
0
1
0
0
0
550
0
0
1
0
0
0
551
1
0
1
0
0
0
552
0
0
1
0
0
0
553
1
0
1
0
0
0
554
0
0
1
0
0
0
555
1
1
1
0
0
0
556
0
1
1
0
0
0
2、基本计算资料
(1)、计算荷载
·永久作用
1)结构重力:
一期恒载C50混凝土(26kN/m3)按实际断面计算重量。
二期恒载为桥面铺装和防撞护栏。
其中:
桥面铺装为9cm厚沥青混凝土(24kN/m3),10cm厚混凝土调平层组成。
桥面混凝土铺装(kN/m)
沥青混凝土铺装(kN/m)
单侧护栏(kN/m)
26.85
23.2
6.0
边梁分配
中梁分配
边梁分配
中梁分配
对边梁偏心(m)
4.95
5.65
4.28
4.88
0.66
·公路Ⅰ级荷载
2)汽车荷载:
预制梁长为49.84m,计算跨径为48.72m
Pk=160+4×L=160+4×48.72=354.88kN
qk=10.5kN/m
3)冲击系数计算:
跟据以上建立的结构模型,把恒载重量转化成节点质量后,利用midascivil2010V7.8.0进行结构动力分析,结构第一~三阶模态如图4.5~图4.7
图4.5结构振型第一模态
图4.6结构振型第二模态
图4.7结构振型第三模态
通过结构动力特性计算,本桥结构基频为2.33Hz。
冲击系数为:
μ=0.1767ln(f)-0.0157=0.134
4)预应力
预应力钢绞线采用公称直径为15.2mm低松弛钢绞线,其抗拉强度标准值fpk=1860MPa,钢束控制张拉应力为0.75fpk=11395MPa。
5)混凝土收缩徐变作用
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)计算。
具体收缩、徐变随时间的变化曲线如图4.8、图4.9所示。
图4.8徐变系数随时间变化曲线
图4.9收缩应变随时间变化曲线
6)温度(梯度温度)作用
T梁截面上下缘温度变化参考规范《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)第4.3.10条取用。
根据沥青铺装厚度内插。
升温:
T1=15.2OC,T2=5.74OC;降温:
T1=-7.6OC,T2=-2.87OC。
3、荷载组合
主要荷载组合如下:
1)组合Ⅰ:
恒载(自重+二期+预应力+收缩徐变)
2)组合Ⅱ-1:
恒载+汽车荷载工况1
3)组合Ⅱ-2:
恒载+汽车荷载工况2
4)组合Ⅲ-1:
恒载+汽车荷载工况1+梯度升温
5)组合Ⅲ-2:
恒载+汽车荷载工况2+梯度升温
6)组合Ⅳ-1:
恒载+汽车荷载工况1+梯度降温
7)组合Ⅳ-2:
恒载+汽车荷载工况2+梯度降温
汽车荷载加载工况示意:
图4.10偏载布载图(汽车荷载工况1)
图4.11对称布载图(汽车荷载工况2)
4、定义施工阶段
施工阶段
施工天数
工作内容说明
1
8
预制主梁养护至设计强度(蒸汽养护)张拉预应力束
2
浇筑湿接缝桥面铺装
架设主梁、浇筑湿接缝、桥面铺装、防护栏安装
3
3650
10年砼收缩徐变
4
成桥后加车辆、加温度梯度荷载
五、梁验算
按A类预应力混凝土构件进行验算。
1、施工阶段正截面砼法向应力验算
;
图5.1预制边梁上下缘应力图
图5.2成桥边梁上下缘应力图
图5.3预制中梁上下缘应力图
图5.4成桥中梁上下缘应力图
通过以上应力图可以看出,施工阶段混凝土法向应力满足规范要求。
2、受拉区预应力钢筋的应力验算
梁号
钢束
验算
施工阶段预应力筋应力(MPa)
使用阶段预应力筋应力(MPa)
控制张拉应力(MPa)
使用阶段容许应力(MPa)
边梁
N1
OK
1284
1161
1395
1209
N2
OK
1273
1159
1395
1209
N3
OK
1262
1158
1395
1209
N4
OK
1273
1170
1395
1209
中梁
N1
OK
1284
1168
1395
1209
N2
OK
1273
1166
1395
1209
N3
OK
1262
1167
1395
1209
N4
OK
1273
1179
1395
1209
3、持久状况正常使用极限状态正截面A类预应力构件抗裂验算
(1)A类预应力混凝土构件短期效应组合正截面抗裂验算
图5.5正截面抗裂验算短期荷载组合边梁上、下缘最小压应力图(MPa)
图5.6正截面抗裂验算短期荷载组合中梁上、下缘最小压应力图(MPa)
(2)A类预应力混凝土构件长期效应组合正截面抗裂验算
图5.7正截面抗裂验算长期荷载组合边梁上、下缘最小压应力图(MPa)
图5.8正截面抗裂验算长期荷载组合中梁上、下缘最小压应力图(MPa)
从以上短期荷载组合和长期荷载组合作用下,混凝土法向应力抗裂满足规范要求。
4、使用阶段斜截面抗裂验算
图5.9斜截面抗裂验算短期荷载组合边梁主拉应力图(MPa)
图5.10斜截面抗裂验算短期荷载组合中梁主拉应力图(MPa)
从以上主拉应力图可以看出最大主拉应力发生在边梁为1.8MPa,满足规范要求。
5、使用阶段正截面砼压应力验算
图5.11正截面最大压应力验算标准组合边梁上、下缘最大压应力图(MPa)
图5.12正截面最大压应力验算标准组合中梁上、下缘最大压应力图(MPa)
从以上正截面最大压应力图可以看出最大压应力发生在边梁上翼缘为16.1MPa,满足规范要求。
6、使用阶段斜截面主压应力验算:
图5.13斜截面主压应力验算标准组合边梁主压应力图(MPa)
图5.14斜截面主压应力验算标准组合中梁主压应力图(MPa)
从以上主压应力图可以看出,最大主压应力发生在边梁为17.3MPa,满足规范要求。
7、使用阶段正截面抗弯验算
图5.15边梁使用阶段正截面抗弯承载能力验算图(kN·m)
图5.16中梁使用阶段正截面抗弯承载能力验算图(kN·m)
从以上使用阶段正截面抗弯承载能力图可以看出,主梁满足规范对正截面抗弯承载能力的要求。
8、使用阶段斜截面抗剪验算
梁号
单元
位置
最大/最小
类型
验算
结构荷载剪力(kN)
结构抗剪承载力(kN)
截面验算
剪力验算
中梁
301
I[300]
最小
FX-MIN
OK
0
3336
OK
跳过
302
I[301]
最大
FZ-MAX
OK
784
3451
OK
跳过
302
I[301]
最小
FZ-MIN
OK
23
3451
OK
跳过
303
I[302]
最大
FZ-MAX
OK
-1206
3460
OK
验算
303
I[302]
最小
FZ-MIN
OK
-2547
3460
OK
验算
304
I[303]
最大
FZ-MAX
OK
-1088
3345
OK
验算
304
I[303]
最小
FZ-MIN
OK
-2399
3345
OK
验算
305
I[304]
最大
FZ-MAX
OK
-1094
3372
OK
验算
305
I[304]
最小
FZ-MIN
OK
-2402
3372
OK
验算
306
I[305]
最大
FZ-MAX
OK
-933
3444
OK
验算
306
I[305]
最小
FZ-MIN
OK
-2205
3444
OK
验算
307
I[306]
最大
FZ-MAX
OK
-770
3524
OK
验算
307
I[306]
最小
FZ-MIN
OK
-2011
3524
OK
验算
308
I[307]
最大
FZ-MAX
OK
-600
3408
OK
验算
308
I[307]
最小
FZ-MIN
OK
-1815
3408
OK
验算
309
I[308]
最大
FZ-MAX
OK
-480
2606
OK
跳过
309
I[308]
最小
FZ-MIN
OK
-1687
2606
OK
验算
310
I[309]
最大
FZ-MAX
OK
-419
2627
OK
跳过
310
I[309]
最小
FZ-MIN
OK
-1617
2627
OK
验算
311
I[310]
最大
FZ-MAX
OK
-688
2626
OK
验算
311
I[310]
最小
FZ-MIN
OK
-1863
2626
OK
验算
312
I[311]
最大
FZ-MAX
OK
-665
2616
OK
验算
312
I[311]
最小
FZ-MIN
OK
-1826
2616
OK
验算
313
I[312]
最大
FZ-MAX
OK
-501
2566
OK
跳过
313
I[312]
最小
FZ-MIN
OK
-1636
2566
OK
验算
314
I[313]
最大
FZ-MAX
OK
-349
2498
OK
跳过
314
I[313]
最小
FZ-MIN
OK
-1461
2498
OK
验算
315
I[314]
最大
FZ-MAX
OK
-196
2471
OK
跳过
315
I[314]
最小
FZ-MIN
OK
-1288
2471
OK
验算
316
I[315]
最大
FZ-MAX
OK
-29
2438
OK
跳过
316
I[315]
最小
FZ-MIN
OK
-1105
2438
OK
验算
317
I[316]
最大
FZ-MAX
OK
171
2421
OK
跳过
317
I[316]
最小
FZ-MIN
OK
-896
2421
OK
验算
318
I[317]
最大
FZ-MAX
OK
-206
2418
OK
跳过
318
I[317]
最小
FZ-MIN
OK
-1277
2418
OK
验算
319
I[318]
最大
FZ-MAX
OK
-83
2399
OK
跳过
319
I[318]
最小
FZ-MIN
OK
-1114
2399
OK
验算
320
I[319]
最大
FZ-MAX
OK
76
2372
OK
跳过
320
I[319]
最小
FZ-MIN
OK
-934
2372
OK
验算
321
I[320]
最大
FZ-MAX
OK
230
2341
OK
跳过
321
I[320]
最小
FZ-MIN
OK
-763
2341
OK
验算
322
I[321]
最大
FZ-MAX
OK
391
2326
OK
跳过
322
I[321]
最小
FZ-MIN
OK
-585
2326
OK
跳过
323
I[322]
最大
FZ-MAX
OK
577
2326
OK
跳过
323
I[322]
最小
FZ-MIN
OK
-389
2326
OK
跳过
324
I[323]
最大
FZ-MAX
OK
294
2326
OK
跳过
324
I[323]
最小
FZ-MIN
OK
-692
2326
OK
验算
325
I[324]
最大
FZ-MAX
OK
364
2326
OK
跳过
325
I[324]
最小
FZ-MIN
OK
-607
2326
OK
跳过
326
I[325]
最大
FZ-MAX
OK
542
2326
OK
跳过
326
I[325]
最小
FZ-MIN
OK
-438
2326
OK
跳过
327
I[326]
最大
FZ-MAX
OK
712
2341
OK
验算
327
I[326]
最小
FZ-MIN
OK
-281
2341
OK
跳过
328
I[327]
最大
FZ-MAX
OK
885
2372
OK
验算
328
I[327]
最小
FZ-MIN
OK
-123
2372
OK
跳过
329
I[328]
最大
FZ-MAX
OK
1079
2399
OK
验算
329
I[328]
最小
FZ-MIN
OK
51
2399
OK
跳过
330
I[329]
最大
FZ-MAX
OK
870
2418
OK
验算
330
I[329]
最小
FZ-MIN
OK
-207
2418
OK
跳过
331
I[330]
最大
FZ-MAX
OK
884
2421
OK
验算
331
I[330]
最小
FZ-MIN
OK
-186
2421
OK
跳过
332
I[331]
最大
FZ-MAX
OK
1067
2438
OK
验算
332
I[331]
最小
FZ-MIN
OK
-11
2438
OK
跳过
333
I[332]
最大
FZ-MAX
OK
1238
2471
OK
验算
333
I[332]
最小
FZ-MIN
OK
147
2471
OK
跳过
334
I[333]
最大
FZ-MAX
OK
1407
2498
OK
验算
334
I[333]
最小
FZ-MIN
OK
301
2498
OK
跳过
335
I[334]
最大
FZ-MAX
OK
1589
2566
OK
验算
335
I[334]
最小
FZ-MIN
OK
462
2566
OK
跳过
336
I[335]
最大
FZ-MAX
OK
1799
2616
OK
验算
336
I[335]
最小
FZ-MIN
OK
644
2616
OK
验算
337
I[336]
最大
FZ-MAX
OK
1441
2626
OK
验算
337
I[336]
最小
FZ-MIN
OK
210
2626
OK
跳过
338
I[337]
最大
FZ-MAX
OK
1560
2627
OK
验算
338
I[337]
最小
FZ-MIN
OK
339
2627
OK
跳过
339
I[338]
最大
FZ-MAX
OK
1648
3360
OK
验算
339
I[338]
最小
FZ-MIN
OK
427
3360
OK
跳过
340
I[339]
最大
FZ-MAX
OK
1730
3303
OK
验算
340
I[339]
最小
FZ-MIN
OK
496
3303
OK
跳过
341
I[340]
最大
FZ-MAX
OK
1908
3431
OK
验算
341
I[340]
最小
FZ-MIN
OK
653
3431
OK
跳过
342
I[341]
最大
FZ-MAX
OK
2108
3383
OK
验算
342
I[341]
最小
FZ-MIN
OK
828
3383
OK
验算
343
I[342]
最大
FZ-MAX
OK
2350
3347
OK
验算
343
I[342]
最小
FZ-MIN
OK
1038
3347
OK
验算
344
I[343]
最大
FZ-MAX
OK
2379
3323
OK
验算
344
I[343]
最小
FZ-MIN
OK
1063
3323
OK
验算
345
I[344]
最大
FZ-MAX
OK
-30
3460
OK
跳过
345
I[344]
最小
FZ-MIN
OK
-794
3460
OK
跳过
346
I[345]
最大
FZ-MAX
OK
-29
3137
OK
跳过
346
I[345]
最小
FZ-MIN
OK
-786
3137
OK
跳过
边梁
501
I[500]
最大
FZ-MAX
OK
0
3336
OK
跳过
501
I[500]
最小
FX-MIN
OK
0
2623
OK
跳过
502
I[501]
最大
FZ-MAX
OK
794
3165
OK
跳过
502
I[501]
最小
FZ-MIN
OK
31
3482
OK
跳过
503
I[502]
最大
FZ-MAX
OK
-1398
3152
OK
验算
503
I[502]
最小
FZ-MIN
OK
-2879
3152
OK
验算
504
I[503]
最大
FZ-MAX
OK
-1259
3372
OK
验算
504
I[503]
最小
FZ-MIN
OK
-2711
3372
OK
验算
505
I[504]
最大
FZ-MAX
OK
-1244
3400
OK
验算
505
I[504]
最小
FZ-MIN
OK
-2688
3400
OK
验算
506
I[505]
最大
FZ-MAX
OK
-1074
3472
OK
验算
506
I[505]
最小
FZ-MIN
OK
-2476
3472
OK
验算
507
I[506]
最大
FZ-MAX
OK
-927
3553
OK
验算
507
I[506]
最小
FZ-MIN
OK
-2290
3553
OK
验算
508
I[507]
最大
FZ-MAX
OK
-788
3445
OK
验算
508
I[507]