斜腿刚构计算书.docx
《斜腿刚构计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《斜腿刚构计算书.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
斜腿刚构计算书
斜腿刚构
（JTGD62-2004）
邢汾高速公路19+40+19m
咨询计算书
本桥具体尺寸请参照邢汾高速公路施工图。
一、主要技术标准
（1）设计车道数及横向分布系数：
参见表1-2；
（2）荷载标准：
公路-II级；
（3）按部分预应力A类构件进行设计；
（4）设计安全等级：
II级
二、计算依据
（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
（2）部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
（3）部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
三、计算基本数据
1、计算荷载
（1）钢筋混凝土重力密度为26kn/m3；
（2）二期恒载
防撞护栏重量9kN/m，按照横向分布影响线值分配；
1边板二期恒载
桥面铺装集度：
0.11*1.75*26+0.04*1.25*24=6.2kN/m
防撞护栏：
0.8*9kN/m=7.2kN/m；
原结构二期铺装集度共计：
13.4kN/m；
湿接缝：
（0.18*0.5*26）12=1.17kN/m;
2中板二期恒载
桥面铺装集度：
0.11*2*26+0.04*2*24=7.64kN/m;
防撞护栏：
9*0.6kN/m=5.4kN/m；
原结构二期铺装集度共计：
13.04kN/m；
湿接缝：
0.18*0.5*26=2.34kN/m；
3全桥15道横隔：
单道横隔重量：
1.8*0.2*1.22*26=11.5kN
（3）车辆荷载：
行车道宽4.5m，单向一车道，跨中横向分布系数按照刚性横梁法计
算，支点处横向分布系数按照杠杆法计算，计算结果见表1-1、1-2。
梁位置
梁高
（m）
面积
（m2）
抗弯惯性矩
（m4）
T梁跨中
1.6
0.752
0.24
T梁截面特性表
表1-1
横向分布系数表1-2
梁编号
汽车跨中me
汽车支点m0
1车道
边梁
0546
0438
中梁
0333
0550
（4）温度荷载：
整体升温30C,整体降温35C;考虑到现浇层混凝土的影响，最终
确定截面正温差梯度如图1所示，T1=14C,T2=5.5C;截面负温差梯度在正温差梯度
的基础上乘以-0.5。
（5）收缩徐变：
按规范取值。
相对湿度取60%。
（6）预应力荷载：
采用strand1860钢绞线，M15-13和M15-8型锚具。
张拉控制
应力1339.2mpa，参见表1-3。
表1-3斜腿刚构钢绞线统计表
通长束钢绞线（39束）
编号
型号
根数
1
15.2-13
1
2
15.2-13
1
3
15.2-13
1
短束钢绞线（32束）
编号
型号
根数
1
15.2-8
2
2
15.2-8
2
波纹管
塑料波纹管
（7）支座沉降：
将各墩分别沉降0.005m，由程序自动包络取最不利值；
（8）冲击系数：
按照04规范，根据上部结构基频，计算得：
正弯矩卩=0.1319，负弯
矩卩=0.2294。
2、结构特性
（1）斜腿刚构混凝土强度等级为C50;桥面现浇层混凝土强度等级为C50;
（2）主梁受力普通钢筋采用HRB335钢筋，跨中上缘配置8根直径16mm的钢筋，下缘配置8根直径25mm的钢筋；支点上缘配置8根直径16mm的钢筋，下缘配置16根直径25mm的钢筋
（3）计算模型及截面如下：
由于本桥边中梁截面相同，且荷载较接近，仅对边梁进行结构分析。
计算模型
3、施工方法
图纸中关于施工方法的描述有错误，本计算采用一次落架施工方法进行模拟。
四、截面验算
1、施工阶段应力验算
按照规范JTGD62-2004第728条，进行预应力混凝土受弯构件施工阶段法向应力验算。
预应力混凝土受弯构件，在预应力和构件自重等施工荷载作用下，截面边缘混凝土的压
应力应满足cc0.7fck；截面边缘压拉应力ct0-7ftk时，预拉区应配置其配筋率
不小于0.2%的纵向钢筋。
本桥仅构造钢筋即满足配筋要求。
2、正常使用阶段抗裂验算
本节按照正常使用极限状态的要求，采用作用的短期效应组合和短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，按A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。
a）按照正常使用极限状态的规范强制性要求，对于A类预应力混凝土受弯构件，在作
用短期组合下，拉应力应小于0.7ftk，《预桥规》公式（631-3）。
图4正常使用阶段截面上下缘最小正应力（短期组合抗裂验算）
边主梁上下缘最小正应力（短期组合抗裂验算）表2-1
节点号
上缘最小正应力
下缘最小正应力
容许最小正应力
上缘是否满足
下缘是否满足
（MPa）
（MPa）
（MPa）
29
-1.69
7.3
-1.85
是
是
51
5.39
1.66
-1.85
是
是
注：
表格中51号节点为边跨跨中截面；29号节点为支点截面，以下不再另行说明
从上图和表格可以看出：
正常使用阶段短期组合下正截面抗裂满足规范要求。
b）A类预应力混凝土构件长期效应荷载组合，长期效应只计入直接荷载，不计入间接
荷载，故温度力、汽车冲击力等荷载长期组合不计入。
规范强制性要求，对于A类预应力
混凝土受弯构件，在长期效应组合下，不允许出现拉应力。
截面拉应力抗裂验算公式为《预
桥规》公式（6.3.1-4）。
图5正常使用阶段截面上下缘最小正应力（长期组合抗裂验算）
边主梁上下缘最小正应力（长期组合抗裂验算）表3-1
节点号
上缘最小正应力
下缘最小正应力
容许最小正应力
上缘是否满足
下缘是否满足
（MPa）
（MPa）
（MPa）
29
9.08
1.76
0
是
是
51
7.87
5.19
0
是
是
可以看出，正常使用阶段长期组合下正截面抗裂满足规范要求。
c）规范强制性要求：
作用短期效应组合下，A类预应力混凝土预制构件主拉应力应小于
0.7ftk，《预桥规》公式（631-8）。
图6正常使用阶段截面最大主拉应力图
边主梁最大主拉应力（斜截面抗裂验算）表4-1
节点号
主拉应力
容许主拉应力
是否满足
MPa
（MPa）
29
-1.69
-1.33
是
51
-1.82e-02
-1.33
是
可以看出，正常使用阶段支点截面斜截面抗裂不满足规范要求。
d）挠度验算
本例为A类预应力混凝土构件，截面不会开裂，截面刚度取为:
BoO.95EJo
《预规》6.5.2-3式
《桥规》第6.5.3条规定，受弯构件在使用阶段挠度应考虑长期效应的影响，按以上刚
度计算的挠度值乘以挠度长期增长系数，长期挠度值在消除结构自重产生的长期挠度后,
梁式桥最大挠度（跨中），不允许超过计算跨径的1600。
挠度增长系数：
混凝土强度标准值C40-C80时,
预应力引起的上拱度
145〜135
1.451.35，C50内插得
1.425
。
《桥规》第6.5.4条，由预加力引起的反挠度，用结构力学法Eel。
进行计算，其值应
f2f
乘以长期增长系线2，即fp2lp。
节点号
荷载短期效应组合
长期竖向挠度（mm）
预加应力产生
的长期挠度（mm）
消除结构自重后
结构挠度（mm）
是否
设反预拱度
上拱值（mm）
51
-52.1
67
-10.6
是
15.1
边梁预拱度计算表表4-3
注：
表中挠度向上为正，预拱度向下为正
结论：
预加力长期反拱值大于荷载短期效应组合长期挠度，可不设置预拱度。
4）施工阶段的变形
由于预应力的徐变产生的挠度很小，并在挠度增长系数中考虑了，可不计算。
3、持久状况应力验算
1）按照规范JTGD62-2004第7.1.5条，对持久状况预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力进行验算。
持久状况预应力混凝土截面受压区最大压应力应小于0.5fck，《预
桥规》公式（7.1.5-1）;且受拉区预应力钢绞线的最大拉应力应不大于0.65fpk,《预桥规》
公式（7.1.5-2）。
预应力混凝土受弯构件受拉区的普通钢筋，其使用阶段的应力很小，可不
边主梁持久状况截面上下缘最大压应力（规范7.1.5条）表5-1
节点号
上缘最大正应力
下缘最大正应力
容许最大压应力
是否满足
（MPa）
（MPa）
（MPa）
16
16.4
9.56
16.2
否
51
15.9
8.78
16.2
是
注：
节点16为边跨1.6m梁高变截面处节点，以下不再说明
从上图和表可以看出，持久状况边跨1.6m梁高变截面处最大压应力不满足规范要求。
2）按照规范JTGD62-2004第7.1.6条，对持久状况预应力混凝土受弯构件斜截面混凝
土的最大主压应力进行验算。
持久状况预应力混凝土截面受压区最大主压应力应小于0.6
fck，《预桥规》公式（7.1.6-1）。
图8持久状况主梁主压应力图
边主梁持久状况主梁主压应力表7-1
节点号
最大主压应力
容许主压应力
是否满足要求
（MPa）
（MPa）
16
16.4
19.4
是
51
15.9
19.4
是
从上面图表可以看出，持久状况主梁各截面最大主压应力满足规范要求。
3）预应力钢绞线验算
表8-1钢束最大拉应力验算
钢束号
最大应力（Mpa）
容许最大应力（Mpa）
是否满足
1
-1.10E+03
-1.21E+03
是
2
-1.08E+03
-1.21E+03
是
3
-1.08E+03
-1.21E+03
是
4
-1.09E+03
-1.21E+03
是
5
-1.09E+03
-1.21E+03
是
由上表可以看出，钢束应力满足规范要求。
4、强度验算
1）承载力最不利组合下内力包络图如下:
图10-2主梁边跨弯矩抗力包络图
图11全桥弯矩包络图
图12全桥剪力包络图
图13全桥轴力包络图
由图10可以看出边跨为纯弯构件，抗弯承载力满足规范要求。
主跨内力表表9
节点号
内力属性
Mj
Nj
受力类型
（KN.M）
（KN）
支点靠跨中侧截面
最大弯矩对应内力
11400
1540
上拉偏压
最大轴力对应内力
9830
1560
上拉偏压
跨中
最大弯矩对应内力
3600
1270
上拉偏压
最大轴力对应内力
2700
1560
上拉偏压
通过编制EXCEL表格进行验算，主跨承载力满足规范要求。
五、斜腿计算
mm的
斜腿与主梁结合处截面尺寸为60cmX150cm，上缘钢筋为14根直径28
HRB335钢筋，下缘钢筋为21根直径28mm的HRB335钢筋，截面内力如下表：
内力属性
Mj
Nj
受力类型
斜腿截面内力
表9-3
（KN.M）
（KN）
最大弯矩对应内力
3140
2650
下拉偏压
最大轴力对应内力
1570
2700
下拉偏压
通过编制EXCEL表格进行验算，斜腿为大偏心受压构件，承载力满足规范要求，裂缝宽度为0.1mm，满足规范要求。
六、分析
（一）问题：
1、本桥在计算中采用了新规范温度梯度计算模式，而设计图纸中考虑的温度梯度为桥面板升高5度。
2、持久状况边跨1.6m梁高变截面处最大压应力不满足规范要求。
3、支点处主拉应力不满足规范要求。
（二）分析原因：
1、斜腿刚构本身受温度影响较大（目前的温度模式产生的温度正应力较大），其结
构形式决定中跨截面在外荷载作用下产生轴力外力，为偏心受压构件；由截面正应力图可见
中跨截面压应力较大，达到15.9Mpa。
因此，斜腿刚构桥梁的最大压应力均较大。
2、过大的压应力决定钢束配束不能太多，而本桥跨中截面较大，支点截面较小，支
点上缘拉应力控制导致钢束的增多和短束的出现。
最终导致边跨截面正常使用状态下最大压
应力不满足规范要求。
此时，支点上缘仍有较大拉应力，且主拉应力不满足规范要求。
2、边跨跨径较小，通长钢束一般很难充分下弯。
更促使压应力的超限。
目前的配束
形式如下:
（三）建议：
建议增大支点截面梁高，减小跨中截面梁高，40m跨径T梁采用2m梁高，梁高偏小。
升级会员 