上部25米斜交简支T梁计算书第1部分P1P23.docx
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上部25米斜交简支T梁计算书第1部分P1P23
25米后张法预应力混凝土斜交简支T形梁计算书
1.概况与基本数据
1.1概况
依据《西部地区中小跨径桥梁技术研讨会》会议纪要、《西部地区中小跨径适用桥梁形式研究下一步工作内容和计划》及2005年3月北京会议专家审查意见等精神，对25米后张法预应力混凝土斜交简支T形梁作设计开发。
开发原则为：
（1）上部构造形式采用5梁式。
（2）梁宽模数B=2.4米，板梁预制高度为1.70米。
明确10厘米现浇混凝土铺装不参与受力。
（3）设5道横隔板。
其中，2道端隔板斜置，其余3道中隔板正置。
（4）混凝土强度等级：
C50
（5）边梁悬臂长度120厘米。
（6）适用路基宽度：
整体式路基24.50米、12.0米。
（7）适用于斜交角度：
15、30、40度
（8）T形梁桥面连续长度2～5孔一联。
1.2基本数据
（1）结构：
后张法预应力混凝土斜交简支T形梁
（2）标准跨径：
25米
（3）预制梁长：
24.92米
（4）计算跨经：
24.12米
（5）路基宽度：
整体式路基24.5米、12米
（6）车道数：
双向4车道
（7）汽车荷载：
公路－Ⅰ级
（8）结构重要性系数：
1.1
2.技术规范
2.1《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
2.2《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
2.3《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-85）
2.4《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
2.5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
2.6《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）
2.7《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
3.材料主要指标
3.1混凝土
表3－1T形梁混凝土主要指标
指标
强度
等级
弹性模量
容重（
轴心抗压设计强度
抗拉设计强度
轴心抗压标准强度
抗拉标准强度
C50
26
22.4
1.83
32.4
2.65
3.2预应力钢绞线
表3－2钢绞线主要指标
公称直径
截面面积
单位重量
标准强度
弹性模量
松驰级别
140
1.102
1860
Ⅱ
3.3钢筋
表3－3钢筋主要指标
钢筋种类
抗拉设计强度
抗压设计强度
标准强度
弹性模量
HRB335
280
280
335
4.主要材料选用
（1）沥青混凝土：
桥面铺装。
（2）C50混凝土：
桥面铺装。
（3）C50混凝土：
预制T形梁、现浇连续段。
（4）
mm钢绞线：
预制T形梁预应力束。
5．结构分析与配筋说明
5.1模型及计算参数
25米后张法预应力混凝土斜交简支T形梁，采用梁格单元离散建立模型，并分别按斜交15度、30度、40度进行三维空间有限元分析。
（1）边界条件：
两端支座约束均采用节点弹性支承进行模拟。
纵横向弹簧系数SDx=SDy=1972KN/m。
竖向弹簧系数SDz=1206514KN/m。
抗扭弹簧系数SRx=210000KN-m/red。
（2）预应力筋与管道壁摩擦系数
。
（3）管道每米局部偏差对摩擦的影响系数K=0.0015。
（4）预应力钢绞线松驰系数0.3。
（5）两端张拉，锚具变形及钢束回缩总变形值为12mm。
（6）预应力布置，见图5－1－1至图5－1－3。
（7）车道荷载冲击系数
。
（8）按部分预应力混凝土A类构件设计。
图5－1－1纵向布置
图5－1－2支点截面图5－1－3跨中截面
5.2T梁横截面（预制部分）
见图5－2－1至图5－2－4
图5－2－1边梁跨中截面图5－2－2边梁支点截面
图5－2－3中梁跨中截面图5－2－4中梁支点截面
5.3预应力配置规格及锚下张拉控制应力
见表5－3
表5－3预应力配置规格及锚下张拉控制应力表
斜交角度及
位置
预应力钢束规格
锚下张拉控制应力
σcon（Mpa）
N1
N2
N3
15度
边梁
15-9
15-9
15-9
1320.6
中梁
15-9
15-8
15-8
1320.6
30度
边梁
15－8
15－8
15－8
1339.2
中梁
15-8
15-7
15-7
1339.2
40度
边梁
15－8
15－8
15－8
1320.6
中梁
15-8
15-7
15-7
1320.6
5.4普通钢筋配置与说明
图5－4－1支点截面图5－4－2跨中截面
1）梁端至跨中腹板变化点范围
N1、N3、N4、N5筋直径D=12mm（HRB335）;N2筋直径D=25mm（HRB335）;其中箍筋N5顺桥向间距@10cm，且应双置，见表5－4－1。
2）跨中腹板变化点往跨中2米范围
N1、N3、N4、N5筋直径D=12mm（HRB335）;N2筋直径D=25mm（HRB335）;其中箍筋N5顺桥向间距@10cm，且应双置，见表5－4－2。
3）跨中截面
N1、N3、N4、N5筋直径D=12mm（HRB335）;N2筋直径D=25mm（HRB335）;其中箍筋N5顺桥向间距@20cm，单置，见表5－4－2。
5.5T形梁施工阶段划分
25米斜交简支T形梁施工阶段共划分为3个，各阶段工作内容见表5－5。
表5－525米斜交简支T形梁施工阶段划分说明
施工阶段
施工天数
工作内容说明
1
10
场内预制T形梁并张拉预应力束
2
60
预制场存梁60天
3
28
安装预制梁，现浇防撞护墙和桥面铺装
6．荷载组合工况
表61荷载组合工况表
阶段
序号
工况
模式
组合项及其系数
承载力
1
CB1
相加
恒荷载（1.200）+钢束二次（1.200）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）
2
CB2
相加
恒荷载（1.200）+钢束二次（1.200）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）+汽车（1.400）
3
CB3
相加
恒荷载（1.000）+钢束二次（1.000）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）
4
CB4
相加
恒荷载（1.200）+钢束二次（1.200）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）+汽车（1.400）
使
用
阶
段
标准
5
CB5
相加
恒荷载（1.000）+钢束一次（1.000）+钢束二次（1.000）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）
长期效应
6
CB6
相加
恒荷载（1.000）+钢束一次（1.000）+钢束二次（1.000）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）+汽车（0.7）
短期效应
7
CB7
相加
恒荷载（1.000）+钢束一次（1.000）+钢束二次（1.000）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）+汽车（0.4）
弹性
8
CB8
相加
恒荷载（1.000）+钢束一次（1.000）+钢束二次（1.000）+徐变二次（1.000）+收缩二次（1.000）+汽车（1.0）
7．25米后张法预应力混凝土斜交15度简支T形梁计算结果
7.1结构离散图与模型图
见图7－1－1至图7－1－4
图7－1－1斜交15度简支T形梁
结构离散图
节点总数：
189单元总数：
252
图7－1－2斜交15度简支T形梁预应力钢束平面布置图
图7－1－3斜交15度简支T形梁模型图（仰视）
图7－1－4斜交15度简支T形梁模型图（局部）
7.2施工阶段法向应力验算
施工阶段边中梁法向应力验算结果，见图7－2－1和图7－2－2，图中符号含义说明如下：
Sig_T—截面上端应力
Sig_B—截面下端应力
Sig_TL—截面左上端应力
Sig_BL—截面左下端应力
Sig_TR—截面右上端应力
Sig_BR—截面右下端应力
Sig_MAX—上述各点应力中的最大或最小值
Sig_ALW—容许应力
图7－2－1边梁施工阶段法向应力验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
图7－2－2中梁施工阶段法向应力验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
由图7－2－1和图7－2－2可知：
边中梁施工阶段法向应力均小于容许应力值，满足规范要求。
7.3预应力束张拉完毕边中梁的反拱值
表7－3预应力束张拉完毕边中梁反拱值（向上）
位置
边梁跨中截面
中梁跨中截面
反拱值（mm）
21.2
18.2
7.4施工阶段和使用阶段预应力钢束拉应力验算
边中梁各钢束施工阶段和使用阶段拉应力验算结果，见图7－4，图中符号含义说明如下：
Sig_DL:
施工阶段预应力钢筋应力
Sig_LL:
使用阶段预应力钢筋应力
Sig_ADL:
施工阶段容许应力
Sig_ALL:
使用阶段容许应力
图7－4施工阶段和使用阶段预应力钢束拉应力验算结果
（应力单位：
拉为正）
由图7－4可知：
施工阶段和使用阶段边中梁各预应力钢束拉应力均均小于容许应力值，满足规范要求。
7.5使用阶段正截面抗弯强度验算
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下正截面抗弯强度验算结果，见图7－5－1和图7―5－2。
图中符号含义说明如下：
rMu—重要性系数×弯矩组合设计值。
Mn—截面极限抗弯承载能力值。
图7－5－1使用阶段边梁正截面抗弯强度验算结果
图7－5－2使用阶段中梁正截面抗弯强度验算结果
由图7－5－1和图7－5－2可知：
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下弯矩组合设计值均小于截面极限抗弯承载能力值，满足规范要求。
7.6使用阶段斜截面抗剪强度验算
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下斜截面抗剪强度验算结果，见图7－6－1和图7―6－2。
图中符号含义说明如下：
rVd—重要性系数×最大剪力组合值。
Vn—截面抗剪承载能力值。
图7－6－1使用阶段边梁斜截面抗剪强度验算结果
图7－6－2使用阶段中梁斜截面抗剪强度验算结果
由图7－6－1和图7－6－2可知：
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下剪力组合设计值均小于截面抗剪承载能力值，满足规范要求。
7.7使用阶段截面抗扭强度验算
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下截面抗扭强度验算结果，见图7－7－1和图7―7－2。
图中符号含义说明如下：
rTd—重要性系数×最大扭矩组合。
Tn—截面抗扭承载能力值。
rVd—重要性系数×最大剪力组合值。
Vn—截面抗剪承载能力值。
图7－7－1使用阶段边梁截面抗扭强度验算结果
图7－7－2使用阶段中梁截面抗扭强度验算结果
由图7－7－1和图7－7－2可知：
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下扭矩组合设计值和剪力组合设计值均小于截面抗扭承载能力值和截面抗剪承载能力值，满足规范要求。
7.8使用阶段正截面抗裂验算
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下正截面抗裂验算结果，见图7－8－1和图7－8－2，图中符号含义说明如下：
Sig_T—截面上端应力
Sig_B—截面下端应力
Sig_TL—截面左上端应力
Sig_BL—截面左下端应力
Sig_TR—截面右上端应力
Sig_BR—截面右下端应力
Sig_MAX—上述各点应力中的最大或最小值
Sig_ALW—容许应力
图7－8－1使用阶段边梁正截面抗裂验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
图7－8－2使用阶段中梁正截面抗裂验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
由图7－8－1和图7－8－2可知：
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下，正截面拉应力值均小于容许应力值，满足规范要求。
7.9使用阶段斜截面抗裂验算
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下斜截面抗裂验算结果，见图7－9－1和图7－9－2，图中符号含义说明如下：
Sig_P1—截面位置1的主拉应力
Sig_P2—截面位置2的主拉应力
Sig_P3—截面位置3的主拉应力
Sig_P4—截面位置4的主拉应力
Sig_P5—截面位置5的主拉应力
Sig_P6—截面位置6的主拉应力
Sig_P7—截面位置7的主拉应力
Sig_P8—截面位置8的主拉应力
Sig_P9—截面位置9的主拉应力
Sig_P10—截面位置10的主拉应力
Sig_MAX—上述各点主拉应力值中最小值
Sig_AP—容许主拉应力
图7－9－1使用阶段边梁斜截面抗裂验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
图7－9－2使用阶段中梁斜截面抗裂验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
由图7－9－1和图7－9－2可知：
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下，斜截面主拉应力值均小于容许应力值，满足规范要求。
7.10使用阶段正截面压应力验算
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下正截面压应力验算结果，见图7－10－1和图7－10－2，图中符号含义说明如下：
Sig_T—截面上端应力
Sig_B—截面下端应力
Sig_TL—截面左上端应力
Sig_BL—截面左下端应力
Sig_TR—截面右上端应力
Sig_BR—截面右下端应力
Sig_MAX—上述各点应力中的最大或最小值
Sig_ALW—容许应力
图7－10－1使用阶段边梁正截面压应力验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
图7－10－2使用阶段中梁正截面压应力验算结果
（应力单位：
拉为负，压为正）
由图7－10－1和图7－10－2可知：
使用阶段边中梁最不利荷载组合工况作用下，正截面主压应力值均小于容许应力值，满足规范要求。
7.11使用阶段挠度验算
挠度长期增长系数
，考虑荷载长期效应和抗弯刚度修正系数0.95的影响，车道荷载作用下边中梁跨中挠度见表7－11
表7－11车道荷载作用下边中梁跨中挠度值（向下）
位置
边梁跨中截面
中梁跨中截面
挠度值（mm）
－10.5
－9.2
容许挠度值[δ]=L/600=24120/600=40.2
由表7－11知：
考虑荷载长期效应影响，车道荷载作用下边中梁跨中挠度值均小于容许挠度值，满足规范要求。
7.12使用阶段支座反力组合值
使用阶段标准荷载组合作用下，边中梁支点反力见表7－12
表7－12边中梁支点反力汇总表（单位：
KN）
位置
边梁支点反力
中梁支点反力
锐角处
1108
980
钝角处
1252
1035
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