混凝土连续梁结构计算报告讲解.docx
《混凝土连续梁结构计算报告讲解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土连续梁结构计算报告讲解.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
混凝土连续梁结构计算报告讲解
1工程概况
本项目桥位位于。
本联为单箱单室混凝土结构,跨径布置为11+20+11m。
箱梁梁顶宽6m,顶板厚度为0.22m;底板宽3.6m,厚度从距中跨横梁3m的范围内按线性由0.22m渐变为0.5m;跨中箱梁高1m,支点箱梁高1.6m;腹板跨中标准段厚度为0.45m,在纵桥向与底板变厚度相同的梁段区间内,腹板厚度由0.45m变化到0.7m;顶、底板平行布置,顶板加腋尺寸0.4×0.15m,底板加腋尺寸0.2×0.2m,中横梁宽2m,端横梁宽1m,梁端统一留0.03m伸缩用,截面构造图如图1.2、1.3所示:
图1.2主梁跨中标准断面(单位:
mm)
图1.3主梁支点标准断面(单位:
mm)
桥梁宽度:
0.5m(栏杆)+5m(车行道)+0.5m(栏杆)=6m。
主桥施工采用满堂支架现浇施工。
设计标准
设计道路等级与技术标准
1)道路等级
2)设计车速
3)设计基准期和设计安全等级
设计基准期:
100年。
设计使用年限:
50年。
设计安全等级:
一级。
4)荷载标准
按《城市桥梁设计规范》CJJ11-2011取值。
5)桥面宽度:
0.5(栏杆及路灯)+5(道路)+0.5(栏杆及路灯)
6)抗震设防标准:
桥址处的地震动峰值加速度为0.1g(基本烈度7度)(按照《城市桥梁抗震设计规范(CJJ166-2011)》、《中国地震动参数区划图(GB18306-2001)》以及《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》中儋州市的相关规定确定),抗震设防类别为丁类;
7)环境类别:
构件均按III类环境考虑。
9)桥面防水等级:
桥面防水等级为I级。
10)设计洪水频率:
常水位标高:
1.50m;河床底标高:
0.0m。
11)航道等级:
无通航要求。
计算参数
1.恒载
a)施工阶段一期恒载:
包括结构自重(包含结构配重)、徐变收缩、基础变位等;混凝土容重采用26kN/m3。
根据施工步骤,每一阶段通过混凝土加载龄期、荷载变化过程分别考虑徐变、收缩影响。
施工阶段结束后10年的使用阶段混凝土徐变、收缩影响作为可选效应计入组合。
b)二期恒载:
(1)桥面铺装:
8cm混凝土(γ=26kN/m3)+9cm沥青混凝土(γ=23kN/m3);
(2)栏杆基座:
4.2kN/m;(单侧);
(3)栏杆:
2kN/m;(单侧);
(4)防撞护栏:
10kN/m(单侧);
(5)管线及管线托架:
6kN/m;(按每根管线15kg/m计算)
(6)外装饰砼挂板:
7.1kN/m(单侧);
(7)外贴面装饰:
3.8kN/m(单侧);
(8)管线下放砼板:
5kN/m(单侧)。
2.活载
荷载标准:
车辆荷载:
按《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)第10.0.3条规定的城-B取值;
非机动车荷载:
无非机动车通行;
消防车荷载:
按《建筑结构荷载规范》第5.1条取值
人群荷载:
按《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)第10.0.5条规定及《城市人行天桥与人行地道技术规范(2003修改版)》(CJJ69-95)第3.1.3条规定取值;
车辆按单车道计算。
分别计算车辆和人群荷载,取其不利值;
3.温度荷载
分别计算结构整体升降温20℃。
日照温差遵照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)取值,桥面板表面升温14℃,桥面板以下100mm升温5.5℃,桥面板以下400mm升温0℃,负效应减半。
4.风荷载
风荷载标准值计算按《公路桥涵设计通用设计规范》(JTG60-2015)的规定执行。
5.基础不均匀沉降
基础变位:
每个墩按1/3000的跨径进行计算,进行最不利组合。
6.制动力或摩阻力
桥墩制动力、摩阻力遵照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)取值。
荷载组合
按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)执行。
对持久状况承载能力计算进行荷载效应的基本组合,对正常使用极限状态计算进行各种荷载效应的短期效应和长期效应组合,对支座反力计算进行荷载效应的标准组合等。
主要材料及性能指标设计参数
1、混凝土:
主梁C45混凝土(Ⅲ-E环境);
表1.1混凝土材料特性
标号
容重ρ(kN/m3)
fcd(MPa)
ftd(MPa)
E(MPa)
泊松比γ
α
C45
26.0
20.5
1.74
3.35×104
0.2
1.0×10-5
混凝土剪切模量Ge=0.4Ec
2、钢材
设计用钢筋为HRB400钢筋,HRB400钢筋必须符合国家标准(GB1499.2—2007)的有关规定。
表1.2普通钢筋材料特性
钢筋种类
弹性模量Es(MPa)
抗拉强度标准值(MPa)
强度设计值(MPa)
fsk
抗拉fsd
抗压fsd’
HRB400
2.0×105
400
330
330
2计算依据和内容
计算依据
现行国家及行业有关法规、标准、规程、规范。
计算内容
1、持久状况承载能力极限状态计算;
2、持久状况正常使用极限状态计算;
3纵向计算
计算模型
整体计算采用Midas/Civil2015进行计算。
在实际建模中,对主梁采用梁单元模拟,整个计算模型共66个节点,49个单元,如图3.1所示。
图3.1计算模型图示
主梁单元坐标轴:
X-顺桥向,Y-横桥向,Z-竖桥向,计算采用kN、m制,应力单位为MPa,截面有效宽度参考JTGD62-2004的第4.2.3条规定计算。
图3.2梁底支座布置图(梁底剖面俯视图)(单位:
mm)
持久状况承载能力极限状态计算
正截面抗弯承载力验算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)第5.1.5条及《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)第4.1.6条的规定,本桥计算时取结构重要性系数1.1。
按照钢筋混凝土构件,并根据规范JTGD62-2004第5.1.1-5.2.5的要求对荷载(作用)进行组合计算,验算正截面的抗弯承载力。
表3.1正截面抗弯承载力计算结果
单元
验算
rMu(kN*m)
Mn(kN*m)
1
OK
0
16817
2
OK
-20
14014
3
OK
637
16817
4
OK
1319
16817
5
OK
2328
16817
6
OK
2910
16817
7
OK
3129
16817
8
OK
3125
16817
9
OK
2897
19875
10
OK
2570
19875
11
OK
2116
19875
12
OK
1555
25347
13
OK
1167
13759
14
OK
539
13759
15
OK
1614
25608
16
OK
2161
25608
17
OK
3278
25608
18
OK
4262
23697
19
OK
5362
23639
20
OK
6181
21747
21
OK
6677
19855
22
OK
6904
16817
23
OK
6677
16817
24
OK
6180
16817
25
OK
5362
16817
26
OK
4261
23697
27
OK
3278
23697
28
OK
2160
27258
29
OK
1614
13759
30
OK
539
13759
31
OK
1167
25347
32
OK
1555
25608
33
OK
2359
24031
34
OK
2897
9937
35
OK
3125
9937
36
OK
3129
9460
37
OK
2910
16817
38
OK
2328
16817
39
OK
1319
16817
40
OK
637
16817
41
OK
-20
14014
图3.3基本组合下的弯矩抗力及对应内力(单位:
KN·m)
图3.3给出了各截面的抗弯承载力及对应的内力,由计算结果可知,截面的设计弯矩均小于截面极限承载弯矩,各截面的抗弯承载力均满足规范要求。
斜截面抗剪承载力验算
按照规范JTGD62-2004的第5.2.6-5.2.12条规定进行斜截面抗剪承载力验算。
箍配筋置为跨中每片腹板2肢Φ16@150mm,腹板加厚段每片4肢Φ16@100mm,计算结果如图3.4所示,表3.4为典型截面位置在基本组合下的抗剪承载能力验算。
表3.2斜截面抗剪承载力计算结果
单元
验算
rVd(kN)
Vn(kN)
1
OK
0
4990
2
OK
309
4847
3
OK
391
4733
4
OK
476
4559
5
OK
681
4194
6
OK
962
3795
7
OK
1194
3996
8
OK
1423
4198
9
OK
1646
4400
10
OK
1824
5198
11
OK
2006
6036
12
OK
2150
6847
13
OK
2349
11596
14
OK
-1122
11596
15
OK
-897
7578
16
OK
-793
7414
17
OK
-589
6248
18
OK
-382
5248
19
OK
-130
5236
20
OK
127
4836
21
OK
388
4436
22
OK
651
3795
23
OK
953
3795
24
OK
1260
3795
25
OK
1569
4994
26
OK
1875
5393
27
OK
2135
6418
28
OK
2419
7405
29
OK
2567
11596
30
OK
-740
9863
31
OK
-504
7049
32
OK
-397
6792
33
OK
-169
5880
34
OK
56
4440
35
OK
250
4440
36
OK
450
4239
37
OK
658
3795
38
OK
916
4194
39
OK
1213
4559
40
OK
1374
4990
41
OK
-81
4847
图3.4基本组合下的剪力抗力及对应内力(单位:
KN)
结果表明验算截面的设计剪力均小于截面极限承载剪力,结构受力安全,斜截面抗剪满足设计规范要求。
抗扭验算
按照规范JTGD62-2004的第5.5.1-5.5.6条规定进行截面抗扭承载力验算。
正常组合下剪力最大时和扭转最大时截面抗扭承载能力验算结果如表3.3所示。
表3.3抗扭承载力计算结果
单元
验算
rTd(kN*m)
Tn(kN*m)
rVd(kN)
Vn(kN)
1
OK
0.00
11823
0
4990
2
OK
-0.18
11823
309
4847
3
OK
-0.20
11823
391
4733
4
OK
-0.20
11823
476
4559
5
OK
-0.28
11823
681
4194
6
OK
0.01
11823
962
3795
7
OK
0.01
12323
1194
3996
8
OK
0.01
12822
1423
4198
9
OK
0.85
13322
1646
4400
10
OK
0.89
14438
1824
5198
11
OK
0.94
15553
2006
6036
12
OK
5.03
16669
2150
6847
13
OK
-0.84
17818
2349
11596
14
OK
-0.21
17818
-1122
11596
15
OK
-0.19
17818
-897
7578
16
OK
0.03
17818
-793
7414
17
OK
0.11
16799
-589
6248
18
OK
-0.09
15780
-382
5248
19
OK
-0.09
14791
-130
5236
20
OK
-0.09
13801
127
4836
21
OK
-0.09
12812
388
4436
22
OK
0.17
11823
651
3795
23
OK
0.18
12812
953
3795
24
OK
0.18
13801
1260
3795
25
OK
0.18
14791
1569
4994
26
OK
0.88
15780
1875
5393
27
OK
0.66
16799
2135
6418
28
OK
-0.01
17818
2419
7405
29
OK
-0.24
17818
2567
11596
30
OK
0.00
17818
-740
9863
31
OK
0.01
17818
-504
7049
32
OK
0.08
16669
-397
6792
33
OK
0.07
14995
-169
5880
34
OK
0.01
13322
56
4440
35
OK
0.01
12822
250
4440
36
OK
0.01
12323
450
4239
37
OK
0.08
11823
658
3795
38
OK
0.07
11823
916
4194
39
OK
0.08
11823
1213
4559
40
OK
0.08
11823
1374
4990
41
OK
0.00
11823
-81
4847
结果表明验算截面的设计扭矩值均小于截面极限承载扭矩。
结构受力安全,截面扭矩满足设计规范要求。
持久状况正常使用极限状态计算
持久状况按正常使用极限状态的要求,采用频遇组合和准永久组合,对构件的裂缝宽度和挠度进行验算。
裂缝宽度验算
按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)将各种荷载进行组合,并根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中第6.4条规定对主梁进行裂缝宽度验算,表3.1为典型截面在频遇组合并考虑准永久效应的裂缝宽度验算。
表3.1正常使用极限状态裂缝宽度验算
单元
验算
钢筋应力(MPa)
wf(mm)
[wf](mm)
1
OK
0.00
0.00
0.15
2
OK
0.00
0.00
0.15
3
OK
10.61
0.01
0.15
4
OK
22.36
0.01
0.15
5
OK
41.21
0.03
0.15
6
OK
54.54
0.04
0.15
7
OK
61.83
0.04
0.15
8
OK
65.62
0.04
0.15
9
OK
56.44
0.04
0.15
10
OK
54.78
0.04
0.15
11
OK
51.38
0.03
0.15
12
OK
36.45
0.02
0.15
13
OK
60.94
0.06
0.15
14
OK
48.18
0.04
0.15
15
OK
36.10
0.02
0.15
16
OK
42.02
0.03
0.15
17
OK
51.58
0.03
0.15
18
OK
62.82
0.04
0.15
19
OK
68.16
0.04
0.15
20
OK
76.77
0.05
0.15
21
OK
85.83
0.06
0.15
22
OK
103.59
0.07
0.15
23
OK
100.35
0.06
0.15
24
OK
97.84
0.06
0.15
25
OK
94.04
0.06
0.15
26
OK
62.82
0.04
0.15
27
OK
55.54
0.04
0.15
28
OK
39.21
0.03
0.15
29
OK
67.37
0.06
0.15
30
OK
48.16
0.04
0.15
31
OK
32.64
0.02
0.15
32
OK
36.45
0.02
0.15
33
OK
44.50
0.03
0.15
34
OK
112.88
0.08
0.15
35
OK
112.15
0.08
0.15
36
OK
110.71
0.07
0.15
37
OK
54.54
0.04
0.15
38
OK
41.21
0.03
0.15
39
OK
22.36
0.01
0.15
40
OK
10.61
0.01
0.15
41
OK
0.00
0.00
0.15
进行裂缝宽度验算,最大裂缝宽度为0.06mm,小于规范容许的0.15mm,满足要求。
挠度验算
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中第6.5.1-6.5.6条的规定对主梁进行挠度验算,图3.7-3.19为在正常使用极限状态下各种荷载工况下的主梁挠度值。
图3.7恒载作用效应下挠度(单位:
mm)
图3.8汽车荷载最大竖向挠度(单位:
mm)
图3.9汽车荷载最小竖向挠度(单位:
mm)
分析位移计算结果表明:
全桥在恒载作用下的最大竖向位移为6.405mm(中跨跨中位置),汽车单项效应造成的最大竖向位移为2.093mm(对应中跨跨中位置)。
考虑到短期组合系数0.7,挠度长期增长系数1.425,主梁在荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期竖向挠度值为(6.405+0.7×2.093)×1.425=11.214mm在荷载短期效应组合并消除结构自重产生的长期竖向挠度后主梁的最大竖向挠度为0.7×2.186×1.425=2.18mm4端横梁计算
计算模型
端横梁截面计算模型如图4.1所示,横梁共16个单元,梁高1m,梁宽1m。
图4.1横梁计算模型
荷载
(1)恒载
恒载考虑结构自重、二期恒载、预应力二次力、沉降、温度效应等,其中15%按桥面宽度的均布荷载考虑,85%按腹板中心处的集中力加载,各腹板分配的荷载按腹板及其相邻顶底板面积之和的比值确定。
(2)活载
活载仅考虑汽车荷载的作用。
先根据桥梁纵向影响线计算出结构中心作用单列车道荷载时验算横梁处的最大支反力,再将其作为集中力加载于横梁最不利位置。
横梁汽车荷载按规范考虑横向折减,并比较不同车道数加载结果,取最不利情况验算。
(3)非线性温度
整体升降温:
体系升温20℃;体系降温-20℃。
日照温差遵照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)取值。
持久状况承载能力极限状态计算
构件按持久状况承载能力极限状态设计,应采用基本组合对构件的承载力进行计算。
正截面抗弯承载力验算
按照规范JTGD62-2004的第5.1.1-5.2.5条规定进行正截面抗弯承载力验算。
表4.1端横梁正截面抗弯强度验算
单元
验算
rMu(kN*m)
Mn(kN*m)
1
OK
0
0
2
OK
-2
295
3
OK
-7
387
4
OK
-16
1672
5
OK
-28
1672
6
OK
-47
1672
7
OK
156
1279
8
OK
352
1279
9
OK
538
1279
10
OK
352
1279
11
OK
156
1279
12
OK
-47
1672
13
OK
-28
1672
14
OK
-16
480
15
OK
-7
387
16
OK
-2
295
图4.2最大抗力及抗力对应内力图(KN·m)
图4.3最小抗力及抗力对应内力图(KN·m)
结果表明,验算截面的设计弯矩均小于截面极限承载弯矩。
结构受力安全,正截面强度满足设计规范要求。
斜截面抗剪承载力验算
按照规范JTGD62-2004的第5.2.6-5.2.12条规定进行斜截面抗剪承载力验算,计算结果如表4.2所示。
表4.2端横梁正截面抗弯强度验算
单元
验算
rVd(kN)
Vn(kN)
1
OK
0
495
2
OK
10
655
3
OK
21
801
4
OK
32
3127
5
OK
233
3127
6
OK
-58
3127
7
OK
-39
3127
8
OK
-19
3127
9
OK
404
3071
10
OK
428
3071
11
OK
451
3071
12
OK
-198
3127
13
OK
-42
3127
14
OK
-27
929
15
OK
-17
801
16
OK
-8
655
图4.2斜截面抗剪承载能力验算
裂缝宽度计算
按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)将各种荷载进行组合,并根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中第6.4条规定对横梁进行裂缝宽度验算,最大裂缝宽度为0.077m,小于规范容许的0.15mm,满足要求。
图4.3横梁抗裂性验算
5中横梁计算
计算模型
中横梁截面计算模型及预应力配束立面如图4.1所示,横梁共16个单元,梁高1.6m,梁宽2m。
图5.1横梁计