冉集引桥计算书.docx
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冉集引桥计算书
黄河勘测规划设计有限公司
上部结构计算
工程名称冉集大桥
工程编号
专业桥梁
设计阶段施工图设计
页数共18页
计算日期2013.7
校对日期2013.7
审核日期
第本共本
目录
一、基本资料1
二、主要设计规范及标准1
三、设计概况1
四、结构设计要素、参数2
1、设计荷载2
2、主要的荷载组合3
3、主要的验算内容和方法3
五、上部结构验算4
1、有限元模型4
2、计算项目4
3、主要材料参数4
4、计算结果5
六、抗剪验算10
1、配筋信息10
2、计算结果10
一、基本资料
1.引桥基本结构:
左右各一联,计算中取一联四跨(20+20+20+20)m,普通钢筋混凝土连续箱梁桥;
2.计算跨径:
80m;
3.横断面布置:
桥梁标准段宽度为1.5m(人行道)+9m+1.5m(护栏)=12m。
4.道路设计线与河道中心线夹角90°;
5.设计荷载:
汽车荷载:
公路Ⅰ级,人群荷载3.5KN/m;
6.抗震设防标准:
地震基本烈度6度,设计基本地震加速值为0.05g,特征周期为0.35s。
二、主要设计规范及标准
(1)、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
(2)、《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
(3)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
(4)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
(5)、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)
(6)、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
(7)、《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)
(8)、《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)
(9)、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
(10)、《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)
三、设计概况
冉集大桥引桥上部结构采用双联的普通钢筋混凝土等截面连续梁桥,一联总长80m。
平面线形按曲桥拉直设计。
本次计算只计算第一联。
结构构造:
标准段顶板宽12m,底板宽8m,悬臂长度1m,悬臂根部厚25cm,悬臂端厚25cm,梁高180cm;本桥由于桥宽较窄,横坡由铺装层来调整。
主要材料采用:
空心板混凝土:
C40;
钢筋:
HRB335钢筋。
桥面沥青混凝土铺装厚0.1m,C40现浇混凝土调平层厚0.07m;在混凝土调平层和沥青混凝土之间设防水层。
全桥采用盆式橡胶支座。
四、结构设计要素、参数
1、设计荷载
(1)恒载:
一期恒载:
主梁按实际断面尺寸计算,C40混凝土,γ=26KN/m3。
二期恒载:
桥面铺装采用10cm沥青混凝土铺装和7cm现浇混凝土调平层,宽度按12m计,γ(沥青)=24KN/m3,γ(混凝土)=25KN/m3;在混凝土调平层和沥青混凝土铺装层之间设防水层;铺装层重量0.07x12x25+0.1x9x24=42.6KN/m;
人行道及栏杆:
0.3x25x2=15KN/m;
二期恒载总重为42.6+15=57.6KN/m。
(2)汽车荷载和人群荷载:
汽车荷载采用公路Ⅰ级,人群荷载3.5KN/m。
(3)温度荷载:
结构温度按规范(JTGD62—2004)4.3.10条取用;整体升温25℃,降温25℃。
主梁温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)第4.3.10-3条执行,T1=14℃,T2=5.5℃;竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。
(4)混凝土徐变及收缩:
遵照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》有关规定。
(5)不均匀沉降:
桥墩桥台处按5mm竖向沉降设置。
(6)主梁、桥墩普通钢筋配筋信息:
主梁:
上缘6cm处布置直径28的HRB335直钢筋110根N1
下缘6cm处布置直径28的HRB335直钢筋80根N2
上下缘9cm处布置直径28的HRB335弯起钢筋10根N3
具体钢筋断面布置图详见《消防通道桥箱梁构造及钢筋布置图》、《消防通道桥桥墩钢筋布置图》。
2、主要的荷载组合
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004),采用极限状态法进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算设计。
按承载能力极限状态设计:
基本组合;永久作用设计值效应+可变作用设计值效应(按此组合验算结构的承载能力极限状态的强度);
按正常使用极限状态设计:
长期效应组合;永久作用标准值效应+可变作用准永久值效应;
短期效应组合;永久作用标准值效应+可变作用频遇值效应;
标准值组合;荷载类型为短期效应组合中所有的荷载类型,各种荷载分项系数都取1。
3、主要的验算内容和方法
(1)承载能力极限状态强度验算
承载能力极限状态强度验算,取用组合Ⅰ。
(2)正常使用极限状态截面抗裂验算:
1.钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下的裂缝宽度,应按作用(或荷载)短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算。
钢筋混凝土构件其计算的最大裂缝宽度不应超过下列规定的限值:
1钢筋混凝土构件
1)Ⅰ类和Ⅱ类环境0.20mm
2)Ⅲ类和Ⅳ类环境0.15mm
(3)变形验算
主梁跨中1/600L,L为计算跨径。
五、上部结构验算
1、有限元模型
第一联上部结构采用80m普通钢筋混凝土连续梁体系,结构分析可简化采用平面杆系通用有限元软件桥梁博士3.10进行分析。
建立全桥平面模型,全桥共离散为18个平面杆系单元,单元性质是钢筋混凝土构件,全桥有限元计算模型如图1所示
图1有限元计算平面几何模型
2、计算项目
(1)结构自重和二期恒载。
(2)人群荷载及车辆荷载。
(3)收缩徐变影响作用。
(4)均匀温度和梯度温度。
3、主要材料参数
(1)C40混凝土:
E=3.25x104MPa,容重26KN/m3,线膨胀系数0.00001。
混凝土主要指标
强度
等级
标准
弹性模量
(MPa)
容重
(KN/m3)
轴心抗压
设计强度
(MPa)
轴心抗拉
设计强度
(MPa)
轴心抗压
标准强度
(MPa)
轴心抗拉
标准强度
(MPa)
C40
3.25×104
26
18.4
1.65
26.8
2.40
(2)
钢筋主要指标
材料类型
弹性模量(Mpa)
抗拉设计强度(Mpa)
抗压设计强度(Mpa)
标准强度(Mpa)
HRB335
2.0×105
280
280
335
4、计算结果
4.1.承载能力极限状态基本组合强度验算
图2主梁强度验算
(红线为最大抗力,绿线为最大抗力对应的内力)
图3主梁强度验算
(红线为最小抗力,绿线为最小抗力对应的内力)
4.2.正常使用极限状态抗裂验算
按D62-2004规范6.4对结构进行正常使用极限状态短期组合下裂缝宽度验算,结果如下:
图6主梁短期效应组合下上下缘裂缝宽度
(红线为上缘最大裂缝,绿线为下缘最大裂缝)
4.3.正常使用极限状态(按短期效应组合并考虑荷载长期效应影响)挠度验算
图8正常使用极限状态下竖向挠度
4.4结论
4.1主梁承载能力极限状态抗力大于对应的抗力内力,满足规范要求。
4.2正常使用极限状态短期效应组合下边主梁上缘最大裂缝为0.141mm,下缘最大裂缝为0.177mm,均小于规范要求容许值0.2mm,主梁正截面抗裂验算满足要求;
4.3《公路桥规》第6.5.3条规定,受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响。
本桥采用C40混凝土,其挠度长期增长系数
=1.45,消除结构自重产生的长期挠度后,主梁的最大挠度不应超过计算跨径的1/600。
经计算,在荷载短期效应组合并考虑长期效应影响下的最大挠度,在消除结构自重产生的长期挠度后最大挠度值为小于计算跨径的1/600,满足规范要求。
节点号
短期荷载挠度值(mm)
长期挠度值(mm)
结构自重挠度值(mm)
计算最大挠度值(mm)
允许值(mm)
备注
跨径(cm)
5
6.4
9.28
4.2
5.08
32.5
满足规范
1950
8
3.2
4.64
1.3
3.34
32.5
满足规范
1950
11
3.2
4.64
1.3
3.34
32.5
满足规范
1950
15
6.4
9.28
4.2
5.08
32.5
满足规范
1950
4.5.支座承载力分析
4.5.1支反力结果
4.5.2结论
2和6,10,14,18节点对应0号台到4号墩,依此以规范选取支座为采用GPZ(Ⅱ)4.0DX、GPZ(Ⅱ)4.0SX、GPZ(Ⅱ)4.0GD、GPZ(Ⅱ)2.0DX、GPZ(Ⅱ)2.0SX盆式橡胶支座,满足要求。
五、抗剪验算
1、配筋信息
箍筋全桥布置,间距为0.1m。
抗剪计算偏安全验算,只验算箍筋,不考虑弯起钢筋的作用。
箍筋配筋信息详见《箱梁构造及钢筋布置图》。
2、计算结果
抗剪分析采用平面杆系通用有限元软件桥梁博士3.10进行分析。
计算结果如下:
X
V箍筋
V弯起
V预应力
总抗力
设计剪力
VR/Vd
满足
尺寸
0
最大剪力
0
0
0
0
0
0.0
是
是
0
最小剪力
-5753.4
0
0
-5753.4
-1205.6
4.8
是
是
1
最大剪力
5724.6
0
0
5724.6
3900.5
1.5
是
是
1
最小剪力
5724.6
0
0
5724.6
1273
4.5
是
是
2
最大剪力
5695.8
0
0
5695.8
2734.2
2.1
是
是
2
最小剪力
5695.8
0
0
5695.8
1124.5
5.1
是
是
3
最大剪力
5667.1
0
0
5667.1
2723.9
2.1
是
是
3
最小剪力
5667.1
0
0
5667.1
813.8
7.0
是
是
4
最大剪力
5638.3
0
0
5638.3
2727.6
2.1
是
是
4
最小剪力
-5638.3
0
0
-5638.3
-485.3
11.6
是
是
5
最大剪力
5609.5
0
0
5609.5
1294.2
4.3
是
是
5
最小剪力
-5609.5
0
0
-5609.5
-835.4
6.7
是
是
6
最大剪力
5580.8
0
0
5580.8
928.7
6.0
是
是
6
最小剪力
5580.8
0
0
5580.8
822.3
6.8
是
是
7
最大剪力
5552
0
0
5552
563.1
9.9
是
是
7
最小剪力
5552
0
0
5552
544
10.2
是
是
8
最大剪力
5523.2
0
0
5523.2
229.6
24.1
是
是
8
最小剪力
5523.2
0
0
5523.2
233.3
23.7
是
是
9
最大剪力
-5494.5
0
0
-5494.5
-85.3
64.4
是
是
9
最小剪力
-5494.5
0
0
-5494.5
-42.8
128.4
是
是
10
最大剪力
-5465.7
0
0
-5465.7
-400.3
13.7
是
是
10
最小剪力
-5465.7
0
0
-5465.7
-392.9
13.9
是
是
11
最大剪力
-5436.9
0
0
-5436.9
-715.2
7.6
是
是
11
最小剪力
-5436.9
0
0
-5436.9
-743
7.3
是
是
12
最大剪力
5408.2
0
0
5408.2
1025.2
5.3
是
是
12
最小剪力
-5408.2
0
0
-5408.2
-1093.1
4.9
是
是
13
最大剪力
5379.4
0
0
5379.4
659.6
8.2
是
是
13
最小剪力
-5379.4
0
0
-5379.4
-2039.7
2.6
是
是
14
最大剪力
5350.6
0
0
5350.6
312.7
17.1
是
是
14
最小剪力
-5350.6
0
0
-5350.6
-2710.2
2.0
是
是
15
最大剪力
-5321.9
0
0
-5321.9
-2.2
######
是
是
15
最小剪力
-5554.2
0
0
-5554.2
-3407.6
1.6
是
是
16
最大剪力
-5293.1
0
0
-5293.1
-317.1
16.7
是
是
16
最小剪力
-5524.2
0
0
-5524.2
-3794.3
1.5
是
是
17
最大剪力
-5264.3
0
0
-5264.3
-1575.4
3.3
是
是
17
最小剪力
-5494.2
0
0
-5494.2
-4180.5
1.3
是
是
18
最大剪力
-5235.6
0
0
-5235.6
-1861.6
2.8
是
是
18
最小剪力
-5464.1
0
0
-5464.1
-4566.7
1.2
是
是
19
最大剪力
-5206.8
0
0
-5206.8
-1898.8
2.7
是
是
19
最小剪力
-5434.1
0
0
-5434.1
-4952.8
1.1
是
是
20
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-2364.4
2.2
是
是
20
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-5339
1.0
是
是
21
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
4956.8
1.1
是
是
21
最小剪力
5178
0
0
5178
1862.8
2.8
是
是
22
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
4565.2
1.2
是
是
22
最小剪力
5178
0
0
5178
1549.1
3.3
是
是
23
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
4173.6
1.3
是
是
23
最小剪力
5178
0
0
5178
1393.5
3.7
是
是
24
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
3782.1
1.4
是
是
24
最小剪力
5178
0
0
5178
148.6
34.8
是
是
25
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
3390.5
1.6
是
是
25
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-179
28.9
是
是
26
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
3000.6
1.8
是
是
26
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-506.6
10.2
是
是
27
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
2612.3
2.1
是
是
27
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-834.2
6.2
是
是
28
最大剪力
5178
0
0
5178
1332.2
3.9
是
是
28
最小剪力
5178
0
0
5178
862.8
6.0
是
是
29
最大剪力
5178
0
0
5178
717
7.2
是
是
29
最小剪力
5178
0
0
5178
562.7
9.2
是
是
30
最大剪力
5178
0
0
5178
388.3
13.3
是
是
30
最小剪力
5178
0
0
5178
235.1
22.0
是
是
31
最大剪力
5178
0
0
5178
59.7
86.7
是
是
31
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-92.5
56.0
是
是
32
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-268.9
19.3
是
是
32
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-420.1
12.3
是
是
33
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-543.7
9.5
是
是
33
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-1853.6
2.8
是
是
34
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-617.4
8.4
是
是
34
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-1850.1
2.8
是
是
35
最大剪力
5178
0
0
5178
803.7
6.4
是
是
35
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-1846.5
2.8
是
是
36
最大剪力
5178
0
0
5178
475.1
10.9
是
是
36
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-2232.9
2.3
是
是
37
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-800.3
6.5
是
是
37
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-3231.7
1.6
是
是
38
最大剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-1073.9
5.0
是
是
38
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-3835.9
1.4
是
是
39
最大剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-1347.5
4.0
是
是
39
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-4215.4
1.3
是
是
40
最大剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-1621.1
3.3
是
是
40
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-4595
1.2
是
是
41
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
4605.6
1.2
是
是
41
最小剪力
5404.1
0
0
5404.1
1624.1
3.3
是
是
42
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
4220.2
1.3
是
是
42
最小剪力
5404.1
0
0
5404.1
1349.9
4.0
是
是
43
最大剪力
5404.1
0
0
5404.1
3834.8
1.4
是
是
43
最小剪力
5404.1
0
0
5404.1
1075.7
5.0
是
是
44
最大剪力
5178
0
0
5178
3221.3
1.6
是
是
44
最小剪力
5178
0
0
5178
801.6
6.5
是
是
45
最大剪力
5178
0
0
5178
2224.3
2.3
是
是
45
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-472.3
11.0
是
是
46
最大剪力
5178
0
0
5178
1842.1
2.8
是
是
46
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-800
6.5
是
是
47
最大剪力
5178
0
0
5178
1845.6
2.8
是
是
47
最小剪力
5178
0
0
5178
618.3
8.4
是
是
48
最大剪力
5178
0
0
5178
1849.1
2.8
是
是
48
最小剪力
5178
0
0
5178
544.5
9.5
是
是
49
最大剪力
5178
0
0
5178
425.4
12.2
是
是
49
最小剪力
5178
0
0
5178
269.7
19.2
是
是
50
最大剪力
5178
0
0
5178
97.8
52.9
是
是
50
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-58
89.2
是
是
51
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-229.8
22.5
是
是
51
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-385.7
13.4
是
是
52
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-557.3
9.3
是
是
52
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-713.5
7.3
是
是
53
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-857.7
6.0
是
是
53
最小剪力
-5178
0
0
-5178
-1341.6
3.9
是
是
54
最大剪力
5178
0
0
5178
839.5
6.2
是
是
54
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-2621.2
2.1
是
是
55
最大剪力
5178
0
0
5178
511.9
10.1
是
是
55
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-3013.5
1.8
是
是
56
最大剪力
5178
0
0
5178
184.3
28.1
是
是
56
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-3402.6
1.6
是
是
57
最大剪力
-5178
0
0
-5178
-143.3
36.1
是
是
57
最小剪力
-5404.1
0
0
-5404.1
-3788.5
1.4
是
是
58
最大剪力
-5178
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