4x30m连续梁计算书.docx
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4x30m连续梁计算书
4x30m标准段计算书
第一章概述
1.1、工程简介
上部标准段结构为预应力混凝土现浇箱梁结构,跨径4x30m,桥宽25m,梁高2m,桥面布置为0.5m(护栏)+11.75m(行车道)+0.5m(中央护栏)+11.75m(行车道)+0.5m(护栏),桥面铺装为10cm沥青混凝土+8cmC50混凝土。
梁体采用后张法预应力构件,结构计算考虑施工和使用阶段中预应力损失以及预应力、温度、混凝土收缩徐变等引起的次内力对结构的影响。
1.1.1、采用的主要规范及技术标准
①、《工程建设标准强制性条文》建标【2000】202号
②、建设部部颁标准《城市桥梁设计荷载标准》CJJ11-2011
③、交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
④、交通部部颁标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63—2007
⑤、交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
⑥、建设部部颁标准《城市道路设计规范》CJJ37-90
技术标准:
1、道路等级:
快速路
2、设计车速:
主线60km/h。
3、设计荷载:
公路—Ⅰ级。
4、地震烈度:
Ⅶ度,地震动峰值加速度0.1g。
5、横断面:
0.5m(防撞护栏)+11.75m(车行道)+0.5m(中央防撞护栏)
+11.75m(车行道)+0.5m(防撞护栏)=25m
6、桥梁结构设计安全等级:
一级
7、路面类型:
沥青混凝土路面。
1.1.2、应用的计算软件
①、MidasCIVIL2010
②、桥梁博士3.1.0(同豪土木)
1.1.3、主要参数及荷载取值
1)主梁:
C50混凝土,γ=26kN/m3,强度标准值fck=32.4MPa,ftk=2.65MPa。
强度设计值fcd=22.4MPa,ftd=1.83MPa,桥梁达到设计强度的100%张拉
2)二期恒载:
桥面铺装沥青混凝土部分:
0.1×24×24=57.6KN/m;
桥面铺装防水混凝土部分:
0.08×24×26=49.92KN/m;
两侧防撞护栏(单个):
0.47×26=12.22KN/m(考虑部分声屏障);
中央防撞护栏:
0.40×26=10.4KN/m;
3)预应力钢束采用1860级φs15.20钢绞线,公称面积139.0mm2,标准强度fpk=1860MPa(270级),张拉控制应力σcon=1350MPa。
4)管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:
;
5)预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:
;
6)钢筋松弛系数,Ⅱ级(低松弛),
;
7)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:
(单端);
8)混凝土加载龄期:
7天;
9)收缩徐变效应计算至3650天
10)支座不均匀沉降为采用6mm(最大跨径的L/5000)计算;
11)砼箱梁的有效宽度按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004第4.2.3条计算;
12)竖向日照温差:
℃,
℃,竖向日照反温差为正温差乘以-0.5;年最高气温:
34℃;年最低气温:
-23℃;
13)冲击系数
的计算,参考规范(JTGD60-2004)第4.3.2计算
1.2计算理论
1、桥梁计算以弹塑性理论为基础,采用承载能力极限状态法和正常使用极限状态计算。
第二章主梁计算
2.1、单元划分
本联以杆系理论为基础进行梁单元建模,构件类型为A类预应力构件。
其设计安全等级为一级,构件制作方法为现浇。
采用梁单元建立模型。
其中梁单元共计72个,节点83个,结构离散图下图。
模型图
横断面
混凝土箱梁支点横断面图
混凝土箱梁跨中横断面图
对于模型成桥状态的边界条件,见表2—1.1与图2—1.1。
表2—1.1全桥成桥状态模型边界条件
节点编号
74、76、80、82号
78号
75、77、81、83号
79号
约束条件
Dz
Dx、Dz
Dy、Dz
Dx、Dy、Dz
(注:
X为纵桥向,Y为横桥向,Z为竖桥向)
图2—1.1边界条件示意图
2.2、施工阶段划分
采用整体支架现浇施工,先在支架上浇筑混凝土,进行养护,当混凝土达到规定强度后张拉预应力钢筋,最后进行桥面施工,具体施工阶段划分见表1—2.1。
表2—2.1施工阶段划分
施工阶段
周期(天)
说明
1
10
浇筑混凝土箱梁,张拉预应力钢束
2
30
施工二期恒载
3
3650
收缩徐变
2.3、持久状况承载能力极限状态计算
2.3.1、抗弯计算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),第5.2.2-5.2.5的规定,需进行使用阶段正截面抗弯强度验算
内力图
图2—3.1最大最小弯矩包络图
根据弯矩包络图(如图2—3.1所示)可知:
第一跨跨中最大抗力值为115186.8kN*m,最大抗力对应的内力值为93796.0kN*m。
第二跨跨中最大抗力值为98161.1kN*m,最大抗力对应的内力值为63488.2kN*m。
中支点最小抗力值为-196494.9kN*m,最小抗力对应的内力值为-97943.3km/m。
综上所述所有截面的内力均小于截面的抗力,满足规范要求。
2.3.2、抗剪计算
图2—3.2最大最小剪力包络图
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),第5.2.6-5.2.11的规定,需进行使用阶段斜截面抗剪验算。
根据剪力包络图(如图2—3.2所示)可知:
最大剪力设计值取距中支点0.5倍的梁高处,最大抗力值为23260.1kN,最大抗力对应的内力值为15921.7kN。
综上所述所有截面的内力均小于截面的抗力,满足规范要求。
2.4、持久状况正常使用极限状态抗裂验算
2.4.1正截面抗裂验算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),第6.3.1-1和6.3.2的规定,需进行使用阶段正截面抗裂验算。
规范规定:
A类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)的短期效应的组合下,浇筑构件需满足
;但在长期荷载作用下要满足
。
图2—4.1.1短期荷载组合下混凝土箱梁截面法向拉应力图
根据短期荷载效应组合下截面法向拉应力图(如图2—4.1.1所示)可知,在所有的短期组合中,全桥最大拉应力1.26
,满足规范要求。
图2—4.1.2长期荷载作用下混凝土箱梁截面法向拉应力图
根据长期荷载效应组合下截面法向拉应力图(如图2—4.1.2所示)可知,在所有长期效应的组合作用下,全桥并未出现拉应力,满足规范要求。
2.4.2斜截面抗裂验算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),第6.3.1-2和6.3.3的规定,需进行使用阶段斜截面抗裂验算。
图2—4.2短期荷载组合下混凝土箱梁截面主拉应力包络图
规范规定,A类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)的短期效应的组合下,浇筑构件需要满足
。
根据主拉应力的包络图(如图2—4.2所示)可知,最大主拉应力为0.79Mpa<
=1.325MPa,满足规范要求。
2.5、持久状况应力计算
2.5.1、正截面混凝土法向压应力计算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),第7.1.3、7.1.4和7.1.5的规定,需进行使用阶段正截面压应力验算。
规范规定,对于未开裂构件,使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土压应力需要满足:
。
图2—5.1混凝土箱梁截面正截面压应力图
根据正截面压应力图(如图2—5.1所示)可知,最大正截面压应力为14.21MPa<
=16.2MPa,满足规范要求。
2.5.2、斜截面混凝土主压应力计算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),第7.1.6的规定,需进行使用阶段斜截面主压应力验算。
对于使用阶段预应力混凝土受弯构件,其斜截面混凝土主压应力需要满足:
。
图2—5.2混凝土箱梁截面斜截面主压应力图
根据斜截面主压应力图(如图2—5.2所示)可知,最大斜截面主压应力为10.28MPa<
=19.44MPa,满足规范要求。
2.5.3、钢束应力计算
根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),第7.1.3-7.1.5的规定,需进行受拉区预应力钢筋拉应力验算。
规范规定:
A类预应力混凝土受弯构件,使用阶段的预应力钢绞线的应力
=0.65x1860Mpa=1209Mpa。
根据计算结果,结合钢绞线使用阶段最大拉应力为1178.82Mpa
MPa,满足规范要求。
2.6挠度验算
消除结构自重产生的长期挠度后主梁最大挠度值2.2cm<5cm=L/600,结构挠度满足要求。
边跨预应力产生的长期反拱值为2.39cm,荷载短期效应组合计算的长期挠度为3.534cm,应设预拱度。
中跨预应力产生的长期反拱值为0.53cm,荷载短期效应组合计算的长期挠度为1.596cm,应设预拱度。
2.7主要结论
根据以上分析和所有的计算结果,全桥纵向验算通过,满足规范要求。