先简支后连续预应力混凝土连续箱梁30m 计算书Word文档格式.docx
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三车道折减(0.78折减系数)
两车道
0.733
0.571
0.567
0.884
0.689
0.667
1号梁取0.57,4号梁取0.69
2、刚接梁法:
G/E=0.4单梁抗扭惯矩:
29.4m悬臂长:
0.6625m
0.0
0.385
0.202
0.124
0.351
0.281
0.215
0.154
3.0
0.317
0.272
0.227
0.184
0.282
0.239
0.216
6.0
0.248
0.252
9.0
12.0
0.734
0.572
0.556
0.866
0.676
0.647
1号梁取0.57,4号梁取0.68
第二节冲击系数计算
E=3.45×
1010N/m2抗弯惯矩:
0.3760m4
计算跨径:
30.0mG=31161N/mmc=3176.45kg/m
适用于连续梁正弯矩及剪力效应,对应
=0.264
适用于连续梁负弯矩效应,对应
=0.361
第三节主梁计算
一、结构设计概况
桥梁全宽为24.0m,桥面净空:
1.5m人行道+2.5m非机动车道+2×
3.75m行车道+0.5m分隔带+2×
3.75m行车道+2.5m非机动车道+1.5m人行道;
设计速度:
80公里/小时;
设计荷载:
公路—I级。
地震动峰值加速度系数为0.05。
主桥上部结构为(4×
30+5×
30+4×
30)m先简支后连续预应力混凝土连续箱梁,梁高1.60m,采用C50混凝土。
预应力材料采用OVM及OBM系列锚具、镀锌双波纹管,桥面铺装为12厘米现浇混凝土。
二、设计参数取值
1、永久作用
⑴结构重力:
一期恒载混凝土容重为26kN/m3计,按实际断面计重量,横梁按集中荷载考虑,抗压及抗弯弹性模量为3.45×
104MPa,线膨胀系数为0.00001,弹性继效系数为0.3,二期恒载为栏杆及桥面铺装等二期恒载取为12.48kN/m。
⑵预加力:
预应力钢绞线采用公称直径Фs15.24mm低松弛钢绞线,其抗拉强度标准值fpk=1860MPa,弹性模量Ep=1.95×
105MPa,松弛率=3.5%,孔道摩擦系数0.25,孔道偏差系数0.0015,一端锚具变形及钢束回缩6mm,锚下张拉控制应力为0.75fpk=1395Mpa。
计算模型中已经考虑预制箱梁中普通受力钢筋的影响,按照预应力A类构件进行计算。
将桥面铺装当作二期恒载,不考虑桥面铺装参与受力。
⑶混凝土收缩及徐变作用:
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)计算,环境年平均相对湿度RH取80%。
⑷基础变位作用:
按隔墩沉降1cm考虑。
2、可变作用
⑴汽车荷载:
公路—Ⅰ级(横向分配系数为:
0.69)
⑵汽车冲击力:
按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)规定的方法计算(取0.264)。
⑶温度(均匀温度和梯度温度)作用:
体系升温20℃、体系降温-20℃,梯度温度按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)的规定进行计算。
计算模式见图1。
图2温度计算模式
3、作用组合
组合1:
恒载+汽车荷载
组合2:
恒载+汽车荷载+第一组支座沉降+第一组温度(升温)
组合3:
恒载+汽车荷载+第一组支座沉降+第二组温度(降温)
组合4:
恒载+汽车荷载+第二组支座沉降+第一组温度(升温)
组合5:
恒载+汽车荷载+第二组支座沉降+第二组温度(降温)
4、计算原则
计算图示及离散图均按原设计文件确定,施工流程按原设计文件提出的施工方案确定。
材料参数根据设计文件及规范取值,见下表。
材料设计参数表
材料
项目
参数
备注
C50
混凝土
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
特性参数
计算材料容重
2.6t/m3
线膨胀系数α
1.0E-5
收缩徐变速度系数及终极值
按JTGD62-2004取值
相对湿度
0.80
低松弛
钢绞线
标准强度fpk
1860Mpa
控制张拉应力
1395Mpa
0.75fpk
弹性模量Ep
195000Mpa
松弛率
0.035
锚具及
波纹管
钢束管道摩阻系数
0.25
钢束管道偏差系数
0.0015
单端锚具变形及回缩值
0.006m
三、四跨一联结构计算
1、结构离散
结构的静力计算分析采用平面杆系理论,以主梁轴线为基准线划分结构离散图,按施工步骤划分数个施工阶段和运营阶段进行计算,验算主梁的内力、应力、位移等,计算采用《桥梁静力线性计算程序QJX》进行计算。
四跨一联结构共划分143个节点、主梁单元142个,永久约束单元5个,临时约束单元6个。
结构离散图见图2。
图3四跨一联结构离散图
2、符号规定
弯矩M:
以单元下缘受拉为正,单元上缘受拉为负;
剪力Q:
以使单元产生顺时针转动为正,反之为负;
轴力N:
以单元受压为正,受拉为负;
位移:
竖直方向以向上为正,水平方向以向右为正;
应力:
以单元受压为正,受拉为负。
3、四跨一联结构计算结果附图
(1)持久状况极限状态承载能力(见《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)4.1.6):
·
组合1承载能力见图4;
组合2承载能力见图5;
组合3承载能力见图6;
组合4承载能力见图7;
组合5承载能力见图8;
图4持久状况极限状态组合1承载能力
图5持久状况极限状态组合2承载能力
图6持久状况极限状态组合3承载能力
图7持久状况极限状态组合4承载能力
图8持久状况极限状态组合5承载能力
(2)A类预应力构件短期效应荷载组合抗裂验算(见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)6.3.1):
短期效应组合1正应力见图9;
短期效应组合2正应力见图10;
短期效应组合3正应力见图11;
短期效应组合4正应力见图12;
短期效应组合5正应力见图13;
短期效应组合汽车最大剪力下主应力见图14;
短期效应组合汽车最小剪力下主应力见图15;
图9短期效应组合1正应力
图10短期效应组合2正应力
图11短期效应组合3正应力
图12短期效应组合4正应力
图13短期效应组合5正应力
图14短期效应组合汽车最大剪力下主应力
图15短期效应组合汽车最小剪力下主应力
(3)A类预应力构件长期效应荷载组合抗裂验算(见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)6.3.1):
长期效应组合1正应力见图16;
长期效应组合2正应力见图17;
长期效应组合3正应力见图18;
长期效应组合4正应力见图19;
长期效应组合5正应力见图20;
图16长期效应组合1正应力
图17长期效应组合2正应力
图18长期效应组合3正应力
图19长期效应组合4正应力
图20长期效应组合5正应力
(4)持久状况和短暂状况的应力验算(见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)7.1.5):
成桥阶段正应力见21;
组合1正应力见图22;
组合2正应力见图23;
组合3正应力见图24;
组合4正应力见图25;
组合5正应力见图26;
汽车最大剪力下主应力见图27;
汽车最小剪力下主应力见图28。
图21持久状况成桥阶段截面正应力
图22持久状况组合1截面正应力
图23持久状况组合2截面正应力
图24持久状况组合3截面正应力
图25持久状况组合4截面正应力
图26持久状况组合5截面正应力
图27持久状况汽车最大剪力下截面主应力
图28持久状况汽车最小剪力下截面主应力
4、四跨一联结构计算主要结论
(1)规范强制性条款:
持久状况极限状态承载能力验算(见《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)4.1.6)
在组合1~组合5五种工况下,截面极限状态承载能力均满足要求。
(2)规范强制性条款:
预应力混凝土受弯构件抗裂验算(见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)6.3.1)
1)、正截面抗裂验算
在短期效应组合1~组合5五种工况下满足A类预应力混凝土构件规范要求。
在长期效应组合作用下,在墩顶处下缘虽出现拉应力;
但出现拉应力的区域均在墩顶实心段,所算数值不真实,而其它部位均未出现拉应力,所以在长期效应作用下满足A类预应力混凝土构件规范要求。
2)、斜截面抗裂验算
在短期效应组合下,最大主拉应力为1.06MPa,小于A类预应力混凝土构件在短期效应作用拉应力限值(1.855MPa),结构满足A类预应力混凝土构件规范要求。
(2.65*0.7=1.855)预制构件A类
(3)持久状况和短暂状况的应力验算(见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)7.1.5)
1)、正应力:
成桥阶段:
上缘最大应力7.36MPa;
下缘最大应力7.45MPa。
持久状况组合1:
上缘最大应力8.66MPa;
下缘最大应力10.24MPa。
持久状况组合2:
上缘最大应力12.69MPa;
下缘最大应力10.39MPa。
持久状况组合3:
上缘最大应力9.26MPa;
下缘最大应力11.16MPa。
持久状况组合4:
上缘最大应力12.50MPa;
下缘最大应力11.04MPa。
持久状况组合5:
上缘最大应力8.80MPa;
下缘最大应力11.96MPa。
2)、主压应力:
最大主压应力7.49MPa。
持久状况汽车最大剪力下:
最大主压应力8.83MPa。
持久状况汽车最小剪力下:
最大主压应力8.25MPa。
(4)活载位移
取挠度长期增长系数为1.425,主梁边跨跨中在活载作用下最大上拱度为3.38mm,最大下挠度为9.11mm,其绝对值之和为12.48mm;
主梁次边跨跨中在活载作用下最大上拱度为4.19mm,最大下挠度为7.34mm,其绝对值之和为11.53mm,满足规范要求(L/600=49mm)。
(5)主要结论
持久状况极限承载能力满足规范要求;
短期效应组合正截面抗裂验算满足要求,长期效应组合正截面抗裂验算满足要求,短期效应组合斜截面抗裂验算满足要求;
使用阶段混凝土的压应力和主压应力满足要求;
活载位移满足要求。
四、五跨一联结构计算
五跨一联结构共划分179个节点、主梁单元178个,永久约束单元6个,临时约束单元8个。
结构离散图见图29。
图29五跨一联结构离散图
3、五跨一联结构计算结果附图
组合1承载能力见图30;
组合2承载能力见图31;
组合3承载能力见图32;
组合4承载能力见图33;
组合5承载能力见图34;
图30持久状况极限状态组合1承载能力
图31持久状况极限状态组合2承载能力
图32持久状况极限状态组合3承载能力
图33持久状况极限状态组合4承载能力
图34持久状况极限状态组合5承载能力
短期效应组合1正应力见图35;
短期效应组合2正应力见图36;
短期效应组合3正应力见图37;
短期效应组合4正应力见图38;
短期效应组合5正应力见图39;
短期效应组合汽车最大剪力下主应力见图40;
短期效应组合汽车最小剪力下主应力见图41;
图35短期效应组合1正应力
图36短期效应组合2正应力
图37短期效应组合3正应力
图38短期效应组合4正应力
图39短期效应组合5正应力
图40短期效应组合汽车最大剪力下主应力
图41短期效应组合汽车最小剪力下主应力
长期效应组合1正应力见图42;
长期效应组合2正应力见图43;
长期效应组合3正应力见图44;
长期效应组合4正应力见图45;
长期效应组合5正应力见图46;
图42长期效应组合1正应力
图43长期效应组合2正应力
图44长期效应组合3正应力
图45长期效应组合4正应力
图46长期效应组合5正应力
成桥阶段正应力见47;
组合1正应力见图48;
组合2正应力见图49;
组合3正应力见图50;
组合4正应力见图51;
组合5正应力见图52;
汽车最大剪力下主应力见图53;
汽车最小剪力下主应力见图54。
图47持久状况成桥阶段截面正应力
图48持久状况组合1截面正应力
图49持久状况组合2截面正应力
图50持久状况组合3截面正应力
图51持久状况组合4截面正应力
图52持久状况组合5截面正应力
图53持久状况汽车最大剪力下截面主应力
图54持久状况汽车最小剪力下截面主应力
4、五跨一联结构计算主要结论
上缘最大应力7.35MPa;
上缘最大应力12.73MPa;
下缘最大应力10.77MPa。
上缘最大应力9.03MPa;
下缘最大应力11.23MPa。
上缘最大应力12.51MPa;
下缘最大应力11.93MPa。
最大主压应力7.45MPa。
最大主压应力8.30MPa。
取挠度长期增长系数为1.425,主梁边跨跨中在活载作用下最大上拱度为3.29mm,最大下挠度为9.26mm,其绝对值之和为12.55mm;
主梁次边跨跨中在活载作用下最大上拱度为4.35mm,最大下挠度为7.25mm,其绝对值之和为11.60mm,满足规范要求(L/600=49mm)。