13米后张法预应力简支空心板通用图计算书Word格式.docx
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(2)计算跨经:
13米
(3)路基宽度:
整体式路基24.5米、12米
(4)车道数:
双向4车道
(5)汽车荷载:
公路-Ⅰ级
1.4作用荷载、荷载组合、荷载作用简图
1.永久作用:
结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用
2.可变作用:
汽车荷载、温度作用
3.作用效应组合
(1)承载能力极限状态
组合设计值Sud=1.2×
永久作用+1.4×
汽车荷载+0.8×
1.4温度
汽车荷载计冲击力,组合值还应乘的结构重要性系数1.1
(2)正常使用极限状态
作用短期效应组合:
永久作用+0.7×
温度梯度+1.0×
均匀温度作用
作用长期效应组合:
永久作用+0.4×
汽车+0.8×
1.5计算模式、重要性系数
按简支结构计算,结构重要性系数为1.1。
1.6材料主要指标
表1.6材料名称及强度取值表
材料
项目
参数
C50混凝土
抗压标准强度fck
32.4Mpa
抗拉标准强度ftk
2.65Mpa
抗压设计强度fcd
22.4Mpa
抗拉设计强度ftd
1.83Mpa
抗压弹性模量Ec
34500Mpa
计算材料容重ρ
26kN/m3
线膨胀系数α
0.00001
φs15.2
低松弛
钢铰线
抗拉标准强度fpk
1860Mpa
抗拉设计强度fpd
1260Mpa
抗压设计强度f’pd
390Mpa
截面面积
140mm2
单位重量
1.102kg/m
弹性模量Ep
1.95×
105Mpa
管道摩擦系数μ
0.225
管道偏差系数k
0.0015
张拉控制应力σcon
0.75fpk
钢丝松弛系数
0.3
单端锚具回缩值ΔL
6mm
普通钢筋
HRB335
抗拉标准强度fsk
335Mpa
抗拉设计强度fsd
280Mpa
抗压设计强度fsd’
1.7主要材料选用
(1)沥青混凝土:
桥面铺装。
(2)C40混凝土:
桥面铺装调平层。
(3)C50混凝土:
预制空心板、现浇连续段。
(4)mm钢绞线:
预制空心板
2.计算模型及相关参数
2.1空心板施工阶段
采用公路桥梁结构设计系统GQJS9.2计算,简支空心板(1-13米)施工阶段共划分为3个,各阶段工作内容见表3 。
表2.1简支空心板施工阶段划分说明
施工阶段
施工天数
工作内容说明
1
10
场内预制空心板并张拉正弯矩预应力束
2
60
安装预制板,现浇铰缝
3
20
现浇桥面铺装、防撞护墙及防撞护栏
2.2结构离散图
13米简支空心板结构离散图见图1。
划分为20个单元21个节点。
图2-2简支空心板计算模型
2.3空心板横断面
(1)空心板边板横截面
图2-3-1空心板边板横截面(单位:
cm)
(2)空心板中板横截面
图2-3-2空心板中板横截面(单位:
2.4活载横向分布系数与汽车冲击系数
空心板采用平面杆系有限元程序进行计算。
按平面杆系有限元计算,考虑活荷载横向分布系数,进行影响线加载。
活载横向分布系数按空间结构分析计算。
汽车冲击系数按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)4.3.2条计算。
计算结果见表4。
表2.4活载横向分布系数及汽车冲击系数
结构类型
横向分布系数
冲击系数
支点
跨中
简支
中板
0.5
0.308
0.367
边板
0.385
0.37
2.5预应力筋构造
预应力钢筋构造见《装配式结构连续空心板通用设计图》。
2.6预应力配置
表2.6预应力配置
结构及位置
N1
N2
边梁
8根
中梁
6根
2.7温度效应及支座沉降
考虑整体均匀温升25℃,整体均匀温降-30℃。
非线形温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)第4.3.10条规定执行。
3.简支空心板计算结果验算
3.1简支空心板边板施工阶段验算
(1)第1施工阶段
●第1施工阶段位移累计值(单位:
m)
计算结果摘录跨中11#节点
节点号
位移性质
最大水平
最小水平
最大竖向
最小竖向
最大转角
最小转角
11
竖向位移
0.2E-002
0.99E-002
注:
位移以向上为正值
●第1施工阶段组合应力(应力单位:
Mpa,压为正,拉为负)
仅摘取支撑中心线(3#节点)、1/4跨(8#节点)及半跨(11号节点)处计算结果
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大主拉
3.222
4.098
-0.0710
8
0.988
7.387
-0.0041
1.615
6.725
(2)第2施工阶段
●第2施工阶段位移累计值(单位:
0.21E-002
0.98E-002
●第2施工阶段组合应力(应力单位:
3.217
4.092
-0.0659
1.120
7.225
-0.0051
1.791
6.513
(3)第3施工阶段
●第3施工阶段位移累计值(单位:
0.28E-002
0.81E-002
●第3施工阶段组合应力(应力单位:
3.158
4.026
-0.0172
2.377
4.658
-0.0184
3.450
4.502
(4)施工阶段应力验算
边梁为C50的预应力混凝土结构。
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)第7.2.8条的规定:
C50混凝土压应力限值:
=0.70=0.70×
32.4=22.68Mpa。
C50混凝土拉应力限值=1.15=1.15×
(-2.65)=-3.048MPa
由边板施工阶段组合应力表中知:
边板截面应力满足施工阶段要求。
3.2简支空心板边板使用阶段验算
(1)正常使用极限状态验算
●正常使用极限状态作用长期效应组合下简支边板拉应力:
(应力单位:
1.918
2.946
-0.0246
2.68
3.924
-0.0573
2.450
2.469
-0.0031
●正常使用极限状态作用短期效应组合下简支边板拉应力:
1.847
3.448
-0.025
1.296
3.225
-0.092
2.412
1.539
-0.010
●正常使用极限状态作用简支边板压应力:
5.012
5.011
7.250
6.275
9.266
5.034
●正常使用极限状态简支空心板边板截面验算
边板为C50预应力混凝土结构。
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)第6.3.1条、第7.1.5条、第7.1.6条,混凝土构件的法向应力和主拉、压应力及部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力应符合下面规定:
Ø
法向压应力限值:
0.5=0.5×
32.4=16.2Mpa
法向拉应力限值(短期效应组合):
0.7=0.7×
2.65=1.855Mpa
主压应力限值:
0.6=0.6×
32.4=19.44Mpa
主拉应力限值(短期效应组合):
0.7=0.7×
由正常使用极限状态荷载组合应力表中可知:
在荷载组合作用下,边梁截面应力均满足要求。
使用荷载作用下,简支边板各束预应力钢绞线最大拉应力值为1057Mpa,小于按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)第7.1.5条,7股钢绞线最大拉应力限值0.65=0.65×
1860=1209M