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]