净宽6米斜腿刚架通用图计算MIDAS.docx

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净宽6米斜腿刚架通用图计算MIDAS

1  概况与基本数据  ２

1.1  概况  ２

1.2  基本数据  ２

2  技术规范  ３

3  材料主要指标  ３

3.1  混凝土  ３

3.2  钢筋  ３

4  主要材料选用  ４

5  活载横向分布与汽车冲击系数  ４

6  结构分析说明  ４

6.1  施工阶段  ４

6.2  计算模型  ４

6.3  横断面及立面  ５

6.4  温度效应及支座沉降  ６

6.5  制动力  ６

6.6  自重  ６

6.7  防撞墙及钢管套件  ７

6.8  桥面铺装  ７

7  斜腿刚架桥计算结果验算  ７

7.1  正常使用极限状态验算  ７

7.1.1  正常使用极限状态竖向挠度验算  ７

7.1.2  裂缝验算  ８

7.2  承载能力极限状态验算  ９

7.2.1  承载能力极限状态正截面强度验算:

  ９

7.2.2  斜截面强度验算  １０

7.3  支座反力组合值  １０

8  计算结论  １１

净宽6米斜腿刚架通用图计算书

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》及我院任务通知单编号：

桥－施－技科（2004）字第67号。

课题组进行课题相关设计开发。

开发原则为：

（1）上部构造形式采用3梁式

（2）主梁间距2.45m，腹板宽度0.6。

梁高度为1.80米至1米的变截面梁。

明确现浇混凝土铺装不参与受力。

（3）混凝土强度等级：

C40

（4）边梁悬臂长度120厘米。

（5）适用路基宽度：

6.5m

（6）荷载等级：

公路Ⅱ级

（7）标准跨径：

11m+24m+11m

（8）横截面形式：

肋板式

（9）桥面纵坡：

4.0％的变坡点设于中跨跨中的双向坡

（10）平面线形适用于直线

1.2基本数据

（1）结  构：

斜腿刚架

（2）计算跨经：

11m+24m+11m

（3）路基宽度：

6.5米

（4）车道数：

双向2车道

（5）汽车荷载：

公路Ⅱ级

（6）桥面到斜腿底部高度：

10.6米、7.35米

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1         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

C40

26

18.4

1.65

26.8

2.40

3.2钢筋

表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

R235

195

195

235

HRB335

280

280

335

4主要材料选用

（1）C40混凝土：

桥面铺装。

（2）C40混凝土：

现浇斜腿、主梁。

5活载横向分布与汽车冲击系数

整个结构采用空间杆系有限元程序MIDAS进行计算。

上部主梁采用梁格法建立模型，考虑横向偏载的作用，进行影响线加载。

桥梁的自振周期按空间有限元的方法计算，汽车冲击系数再按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）4.3.2条计算。

6结构分析说明

6.1施工阶段

整个结构按一次成桥计算，为了考虑十年的徐变，将这个施工阶段时间设成3650天。

6.2计算模型

计算模型见图1。

划分为266个单元213个节点。

图1计算模型

6.3横断面及立面

（1）斜腿处横截面

图7.1 斜腿处横截面（单位：

cm）

（2）立面

图7.2 斜腿处7米35高立面（单位：

cm）

图7.3 斜腿处10米6高立面（单位：

cm）

6.4温度效应及支座沉降        

考虑整体均匀温升25℃，整体均匀温降-25℃。

非线形温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.10条规定执行。

6.5制动力        

汽车制动力按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.6条规定执行。

6.6自重

混凝土容重按照26KN/m3计算。

斜腿与主梁连接处因为模拟为刚臂，所以有一部分斜腿的自重没有记入，故以节点荷载的方式施加到结构上，计算如下：

26×（1.8×1.23×5.5-0.6×（1.8-0.25）×1.23×3-0.25×5.5×1.23）=183.4KN

6.7防撞墙及钢管套件

单侧每延米0.419立方米，防撞护墙上钢管套件，单侧每延米重18公斤。

合计重量：

26×0.419+18×10/1000=11.074KN/m

将荷载移动到边梁腹板中心线产生的扭矩：

11.074×（1.2-0.15-0.25）=8.8592KNm/m

6.8桥面铺装

混凝土铺装容重按照25KN/m3计算，沥青混凝土容重按照23KN/m3计算。

横坡按照2%计算，3×2%=0.06m

中梁：

23×2.45×0.06+25×2.45×（0.06+0.5×（0.06+0.06-1.225×2%））=9.981KN/m

边梁：

23×1.775×0.06+25×1.775×（0.06+0.5×1.775×2%））=5.90KN/m

7斜腿刚架桥计算结果验算

7.1正常使用极限状态验算

7.1.1正常使用极限状态竖向挠度验算

斜腿处桥面高为7米35：

在短期效应组合作用下，跨中节点最大竖向挠度为

（↑）。

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第6.5.3条规定：

荷载长期效应影响1.45×

（满足）

斜腿处桥面高为10米6：

在短期效应组合作用下，跨中节点最大竖向挠度为

（↑）。

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第6.5.3条规定：

荷载长期效应影响1.45×

（满足）

7.1.2裂缝验算

斜腿处高

位置

类型

性质

配筋直径（cm）

根数

裂缝宽度（mm）

7．35米

斜腿处主梁

上拉受弯

最大弯矩

28

40

0.11

上拉受弯

最小弯矩

0.02

主梁中跨跨中

下拉受弯

最大弯矩

28

24

0.14

下拉受弯

最小弯矩

0.02

主梁边跨跨中

下拉受弯

最大弯矩

28

18

0.07

下拉受弯

最小弯矩

0.05

斜腿下面

上拉受弯

最大弯矩

32

86

0.12

上拉受弯

最小弯矩

0.07

上拉偏压

最大弯矩

0.06

上拉偏压

最小弯矩

0.03

上拉偏压

最大轴力

0.01

上拉偏压

最小轴力

0.04

10.6米

斜腿处主梁

上拉受弯

最大弯矩

28

40

0.08

上拉受弯

最小弯矩

0.03

主梁跨中

下拉受弯

最大弯矩

28

24

0.13

下拉受弯

最小弯矩

0.02

主梁边跨跨中

下拉受弯

最大弯矩

28

18

0.11

下拉受弯

最小弯矩

0.01

斜腿下面

上拉受弯

最大弯矩

32

86

0.07

上拉受弯

最小弯矩

0.04

上拉偏压

最大弯矩

0.04

上拉偏压

最小弯矩

0.02

上拉偏压

最大轴力

0.01

上拉偏压

最小轴力

0.02

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）第6.4.2条规定：

以上所有的裂缝宽度都小于控制值：

0.20mm，满足要求。

7.2承载能力极限状态验算

7.2.1承载能力极限状态正截面强度验算:

斜腿处高

位置

类型

性质

配筋直径（m）

根数

结构重要性系数*弯矩设计值γ0Md（KNM）

弯矩抗力Rm（KNM）

结构重要性系数*轴力设计值γ0Nd（KN）

轴力抗力Rm（KN）

7．35米

斜腿处主梁

上拉受弯

最大弯矩

0.028

40

5503

9470

-

-

上拉受弯

最小弯矩

1148

9470

-

-

主梁中跨跨中

下拉受弯

最大弯矩

0.028

24

2604

3737

-

-

下拉受弯

最小弯矩

38

3737

-

-

主梁边跨跨中

下拉受弯

最大弯矩

0.028

18

1966

3310

-

-

下拉受弯

最小弯矩

151

3310

-

-

斜腿下面

上拉受弯

最大弯矩

0.032

86

7387

14021

-

-

下拉受弯

最小弯矩

4797

14021

-

上拉偏压

最大弯矩

7387

-

4939

16200

下拉偏压

最小弯矩

4797

-

7461

46700

上拉偏压

最大轴力

1458

-

8218

98000

下拉偏压

最小轴力

5043

-

4828

25900

10.6米

斜腿处主梁

上拉受弯

最大弯矩

0.028

40

4652

9470

-

-

上拉受弯

最小弯矩

297

9470

-

-

主梁跨中

下拉受弯

最大弯矩

0.028

24

2463

3731

-

-

下拉受弯

最小弯矩

12

3731

-

-

主梁边跨跨中

下拉受弯

最大弯矩

0.028

18

1885

3613

-

-

下拉受弯

最小弯矩

85

3613

-

-

斜腿下面

上拉受弯

最大弯矩

0.032

86

5749

20989

-

-

下拉受弯

最小弯矩

2710

20989

-

-

上拉偏压

最大弯矩

5438

-

7900

35000

下拉偏压

最小弯矩

2902

-

6484

51900

上拉偏压

最大轴力

148

-

8608

119000

下拉偏压

最小轴力

3000

-

5559

45400

单位：

轴力以KN，弯矩以KN*M计

由承载能力极限状态荷载组合表中可知：

主梁内力组合均小于承载力设计值，满足要求。

7.2.2斜截面强度验算

斜腿处高

位置

弯起筋直径（cm）

弯起筋根数

结构重要性系数*弯矩设计值γ0Vd（KN）

剪力抗力RV

（KN）

7．35米

斜腿处主梁

28

6

1092

1578.19

边支点处主梁

28

6

646

1047.58

斜腿下面

32

0

1878

无需验算

10.6米

斜腿处主梁

28

6

1095

1585.03

边支点处主梁

28

6

628

1026.62

斜腿下面

32

0

1289

无需验算

由承载能力极限状态荷载组合表中可知：

主梁内力组合均小于承载力设计值，满足要求。

7.3支座反力组合值

支座竖直反力组合值（反力单位：

KN）

斜腿处高

最大反力组合值

最小反力组合值

7米35

747

95

10米6

630

134

斜腿处竖直反力组合值（反力单位：

KN）

斜腿处高

最大反力组合值

最小反力组合值

7米35

5678

4220

10米6

6073

4820

斜腿处水平反力组合值（反力单位：

KN）

斜腿处高

最大反力组合值

最小反力组合值

7米35

4592

1699

10米6

4020

2782

8计算结论

由以上对净宽6米斜腿刚架通用图计算结果可看出：

承载能力极限及正常使用极限皆满足规范要求。

各结构是安全适用的。