20m预应力混凝土空心板正边板16米边板计算资料.docx
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20m预应力混凝土空心板正边板16米边板计算资料
16m预应力混凝土空心板(正边板)
------结构安全验算书
规范标准:
公桥规JTGD60-2004
公桥规JTGD62-2004
计算:
复核:
审核:
2007年10月8日
目录
1.概述
2.计算依据及参考
3.计算过程
4.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算
5.持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算
6.承载能力极限状态基本组合截面强度验算
7、钢束信息输出
8、成桥结构位移
9、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置
16米空心板验算
1概述
采用上海同豪土木公司所开发的桥梁结构计算软件(桥梁博士)计算分析。
以新规范JTGD60-2004和JTGD62-2004为标准并参考大量同类计算资料加以分析,综合考虑以确定各参数的输入。
2计算依据及参考
《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD60-2004
《公路桥涵设计规范》JTJ023-85
3计算过程
3.1基本数据
跨径:
16m,计算跨径:
15.2m;
设计荷载:
公路I级;
桥面布置:
0.5m(防撞护栏)+9.75m(行车道)+1.0m(中间带)+9.75m(行车道)+0.5m(防撞护栏)
材料:
预应力钢筋:
1x7钢绞线,直径15.2mm,强度标准值1860MPa,强度设计值1260MPa,控制张拉应力
MPa。
弹性模量
MPa。
普通钢筋HRB335:
强度标准值335MPa,强度设计值280MPa,弹性模量
MPa。
混凝土C50:
抗压强度标准值32.4MPa,设计值22.4MPa,弹性模量
MPa,抗拉强度标准值2.65MPa,设计值1.83MPa。
3.2结构单元的划分及模型的建立结构
为了保证结构计算的准确性及分析的方便,本结构单元划分长度为5.8cm---70cm不等,整个结构共分40个单元,坐标原点建在结构跨中的顶面上,沿跨径方向为x轴方向(向右为正),垂直于板顶面方向为y轴方向(向上为正)。
以下为结构计算单元划分示意图:
支点附近空心板截面(1#截面):
跨中附近空心板截面(2#截面):
本验算书以支点截面、1/4截面、跨中截面为全桥验算截面,分别对应4#,13#,21#截面
4第一施工阶段
4.1控制截面几何特征信息
单元号
节点号
截面抗弯
截面面积
截面高度
中性轴高
惯矩(m4)
(m2)
(m)
(m)
4
4
4.57983E-02
0.684753
0.75
0.375
13
13
4.16554E-02
0.544268
0.75
0.386
21
21
4.16129E-02
0.544268
0.75
0.386
4.2桥梁博士计算时,主要的控制参数:
4.4.1项目总体信息的输入
计算类别:
全桥结构安全演算
相对湿度:
0.8
计算内容:
计算预应力、计算收缩、计算徐变、计算活载
结构重要性系数:
1.1
规范:
中交04规范
4.4.2单元特征信息的输入
1~5与36~40单元用1#截面,7~34单元使用2#截面,6与35单元为过度单元。
1与40单元为钢筋混凝土单元,2~39单元为预应力混凝土单元。
所有单元都为桥面单元。
自重系数:
1.05
混凝土:
C50中交新混凝土
4.4.3预应力束信息输入
每块板有4束预应力钢束,为2N1与2N2
钢束钢质:
中交新预应力筋----270K级钢绞线(15.24)
钢束编束根数:
N1为4根,N2为5根
弹性回缩合计总变形(mm):
12
张拉控制应力(MPa):
1395
N1成孔面积(mm2):
2376N2成孔面积(mm2):
2376
成孔方式:
预埋波纹管
张拉方式:
两端张拉
4.4.4施工阶段信息输入
第一阶段:
安装单元(杆件)1#~40#,并张拉预应力钢束
第二阶段:
施加二期恒载及施工临时荷载
第三阶段:
十年收缩徐变
4.4.5使用阶段信息输入
非线性温度1与非线系温度2的输入根据规范输入
活载:
公路Ⅰ级,车道荷载,不计挂车荷载,人群集度:
0.0kN/m2
横向分布调整系数的确定:
经计算比较,杠杆法所计算出的数据比较偏于安全。
人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道
0.0001.0008.7500.5000.5008.7501.0000.000
左车道数=2,右车道数=2,不计车道折减
汽车等级:
汽车超-20级
挂车等级:
无挂车荷载
人群集度:
0.000KPa
影响线数值:
坐标X
1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁6#梁7#梁8#梁
0.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.4900.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0002.9800.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0004.4700.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0000.0005.9600.0000.0000.0000.0001.0000.0000.0000.0007.4500.0000.0000.0000.0000.0001.0000.0000.000
8.9400.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.00010.4300.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.00011.9200.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00013.4100.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00014.9000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
16.3900.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
17.8800.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00019.3700.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
9#梁10#梁11#梁12#梁13#梁14#梁
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
1.0000.0000.0000.0000.0000.000
0.0001.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0001.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0001.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0001.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.0001.000
横向分布系数计算结果:
梁号汽车挂车人群满人特载车列
10.0000.0000.0000.0000.0000.000
20.3170.0000.0000.0000.0000.000
30.4990.0000.0000.0000.0000.000
40.5640.0000.0000.0000.0000.000
50.5640.0000.0000.0000.0000.000
60.4990.0000.0000.0000.0000.000
70.4940.0000.0000.0000.0000.000
80.3170.0000.0000.0000.0000.000
90.4990.0000.0000.0000.0000.000
100.4990.0000.0000.0000.0000.000
110.5640.0000.0000.0000.0000.000
120.5640.0000.0000.0000.0000.000
130.4940.0000.0000.0000.0000.000
140.5330.0000.0000.0000.0000.000
中板横向分布调整系数:
Q=1.1x0.67x0.533=0.392821
R=0
根据实际情况及偏于结构安全考虑:
所以Q取0.3,R取0.1
其中:
0.67为四车道折减系数;1.1为结构安全重要性系数
冲击系数:
0.3(按旧规范取)
第一施工阶段控制截面累计内力
单元号
节点号
阶段累计效应
弯矩(KN.m)
剪力(kN)
轴力(KN)
4
4
71.7
-481
3.11E+03
13
13
-525
-1.7
3.21E+03
21
21
-468
-5.54E-10
3.23E+03
本阶段结构累计内力图:
弯矩图
剪力图
轴力图
第一阶段施工组合应力
单
节
施工阶段应力验算(Mpa)
元
点
应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主
最大主
号
号
正应力
正应力
正应力
正应力
压应力
拉应力
4
4
应力
5.17
5.17
3.85
3.85
5.17
-0.392
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
5
应力
4.67
4.67
4.37
4.37
4.92
-0.399
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
13
13
应力
1.46
1.46
10.3
10.3
10.3
-1.4E-05
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
14
应力
1.44
1.44
10.4
10.4
10.4
-1.83E-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
21
21
应力
2.0
2.0
9.87
9.87
9.87
0
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
22
应力
1.99
1.99
9.87
9.87
9.87
-1.83E-04
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
本施工阶段累计应力图
缘应力
下缘应力
施工阶段支反力
节点号
水平力(KN)
竖向力(KN)
弯矩(KN.m)
4
2.21E-10
112
0
38
0
112
0
第二施工阶段信息
1、阶段截面几何特征信息
单元号
节点号
截面抗弯
截面面积
截面高度
中性轴高
惯矩(m4)
(m2)
(m)
(m)
4
4
4.66879E-02
0.710083
0.75
0.376
13
13
4.32250E-02
0.569598
0.75
0.375
21
21
4.32921E-02
0.569598
0.75
0.374
2、第二阶段控制截面累计内力
单元号
节点号
阶段累计效应
弯矩(KN.m)
剪力(kN)
轴力(KN)
4
4
70.5
-345
3.10E+03
13
13
-74
102
3.20E+03
21
21
302
22.6
3.23E+03
本阶段结构累计内力图
弯矩图
剪力图
轴力图
第二阶段施工组合应力
单
节
施工阶段应力验算(Mpa)
元
点
应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主
最大主
号
号
正应力
正应力
正应力
正应力
压应力
拉应力
4
4
应力
5.15
5.15
3.81
3.81
5.15
-0.214
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
5
应力
4.78
4.78
4.19
4.19
4.8
-0.22
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
13
13
应力
5.28
5.28
6.5
6.5
6.5
-4.25E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
14
应力
5.55
5.55
6.25
6.25
6.25
-3.67E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
21
21
应力
8.59
8.59
3.38
3.38
8.59
-2.08E-3
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
22
应力
8.56
8.56
3.4
3.4
8.56
-5.74E-3
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
本施工阶段累计应力图
上缘应力
下缘应力
施工阶段支反力
节点号
水平力(KN)
竖向力(KN)
弯矩(KN.m)
4
2.11E-10
248
0
38
0
253
0
第3施工阶段信息
1、阶段截面几何特征信息
单元号
节点号
截面抗弯
截面面积
截面高度
中性轴高
惯矩(m4)
(m2)
(m)
(m)
4
4
4.66879E-02
0.710083
0.75
0.376
13
13
4.32250E-02
0.569598
0.75
0.375
21
21
4.32921E-02
0.569598
0.75
0.374
2、阶段累计内力
单元号
节点号
阶段累计效应
弯矩(KN.m)
剪力(kN)
轴力(KN)
4
4
65.1
-328
2.95E+03
13
13
-121
63
2.98E+03
21
21
49.6
6.83E-04
3.02E+03
本阶段结构累计内力图
弯矩图
剪力图
轴力图
3、阶段施工组合应力
单
节
施工阶段应力验算(Mpa)
元
点
应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主
最大主
号
号
正应力
正应力
正应力
正应力
压应力
拉应力
4
4
应力
5.06
5.06
3.07
3.07
5.06
-0.212
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
5
应力
4.72
4.72
3.39
3.39
4.72
-0.219
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
13
13
应力
4.7
4.7
5.6
5.6
5.6
-1.87E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
14
应力
4.86
4.86
5.47
5.47
5.47
-1.34E-2
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
21
21
应力
6.23
6.23
4.31
4.31
6.23
0
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
22
应力
6.2
6.2
4.33
4.33
6.2
-8.99E-4
容许值
22.7
-3.05
22.7
-3.05
0
0
是否满足
是
是
是
是
是
是
本施工阶段累计应力图
上缘应力
下缘应力
施工阶段支反力
节点号
水平力(KN)
竖向力(KN)
弯矩(KN.m)
4
-0.0385
239
0
48
0
239
0
5.持久状况下正常使用极限状态抗裂验算
1、长期效应组合验算
梁最大拉应力
单元号
节点号
正应力(Mpa)
上缘最小拉应力下缘最小拉应力
4
4
应力值
4.95
3.07
容许值
0
0
是否满足
是
是
13
13
应力值
4.61
4.46
容许值
0
0
是否满足
是
是
21
21
应力值
6.17
2.78
容许值
0
0
是否满足
是
是
长期效应组合最大正拉应力图
2、短期效应组合验算
梁最大拉应力
单元号
节点号
正应力(Mpa)
上缘最小拉应力下缘最小拉应力
4
4
应力值
2.38
1.71
容许值
0
0
是否满足
是
是
13
13
应力值
3.4
0.574
容许值
0
0
是否满足
是
是
21
21
应力值
5.04
0.2
容许值
0
0
是否满足
是
是
短期效应组合最大正拉应力图
3、持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算
单元号
节点号
应力
正应力(Mpa)
主应力(Mpa)
上缘最大压应力
下缘最大压应力
最大主压应力
4
4
应力值
6.96
2.9
6.96
容许值
16.2
16.2
19.4
是否满足要求
是
是
是
13
13
应力值
9.27
2.76
9.27
容许值
16.2
16.2
19.4
是否满足要求
是
是
是
21
21
应力值
11.8
4.36
11.8
容许值
16.2
16.2
19.4
是否满足要求
是
是
是
预应力构件标准值效应组合最大正压应力图
预应力构件标准值效应组合最大主压应力图
6、承载能力极限状态基本组合正截面强度验算
单元号
节点号
内力属性
Mj
极限抗力
受力类型
受压区高度
最小配筋
(KNorKN.M)
(KNorKN.M)
是否满足
率是否满足
4
4
最大弯矩
-2.49
-1.27E+03
上拉受弯
是
是
最小弯矩
-56
-1.27E+03
上拉受弯
是
是
13
13
最大弯矩
1.35E+03
2.41E+03
下拉受弯
是
是
最小弯矩
662
2.41E+03
下拉受弯
是
是
21
21
最大弯矩
1.8E+03
2.45E+03
下拉受弯
是
是
最小弯矩
909
2.45E+03
下拉受弯
是
是
单元承载能力极限组合最大抗力及对应内力图
单元承载能力极限组合最小抗力及对应内力图
7、钢束信息输出
钢束引伸量及钢束长度
钢束号
钢束曲线长度(m)
左端引伸量(m)
右端引伸量(m)
合计引伸量(m)
1
15.5
5.42E-02
5.42E-02
0.108
2
15.5
5.30E-02
5.30E-02
0.108
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
-1.11E+03
-1.21E+03
是
2
-1.11E+03
-1.21E+03
是
8、成桥结构位移
节点号
水平位移(mm)
竖向位移(mm)
转角位移
21
-1.89
13.6
-7.83E-05
9、荷载短期效应组合长期挠度与预拱度设置
节点号
荷载短期效应组合
预加应力产生
消除结构自重后
预拱度(mm)
26
长期竖向挠度(mm)
的长期挠度(mm)
结构挠度(mm)
14.3
-15.9
30
-5.92
综上所述:
可知本结构是安全的,可以达到预期功能!