预应力钢筋混凝土先简支后连续T梁Word文件下载.docx
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本方案为钢筋混凝土连续钢构桥。
全桥分3不等跨,桥墩为双薄壁桥墩,桥台为埋置式桥台,桩基直径为150cm,承台厚度为300cm。
本桥拟用连续箱梁,桥面行车道宽7.5m,人行道两边为1.0米,两边各设0.5m的栏杆,箱中部高为300cm,底部最高为450cm,底宽为550cm。
(三)技术经济比较和最优方案的选定
对编制方案:
技术工艺成熟,施工场地广泛采用工业化施工,可预制生产;
广泛的用于公路建设中。
降低劳动强度,缩短工期,占用的施工场地少。
养护和管理的费用不大。
技术工艺比较先进,挂篮悬臂浇注施工,现代化设备安装,主要用于公路大跨径的桥梁以及城市通航河道中,建筑高度和重量都较大,施工周期长。
从施工工艺上比较:
T梁施工技术比较成熟,而连续钢构的施工工艺比较先进,而且施工难度较大;
从施工的合理性和可行性比较:
由于本项目为公路Ⅱ级,为减小项目的投资以及加快施工的进度,40米T梁比连续钢构更适用于本次设计;
从养护和管理的费用上比较,T梁养护的养护和管理比连续钢构的养护和管理简单且费用少。
从工程数量以及费用上来讲T梁主梁、基础钢筋、混凝土的用量比连续钢构节省。
综上所述,采用编制方案
(一),即3跨40m预应力混凝土先简支后连续T梁为推荐方案(实施方案)。
第二章预应力T梁的计算
一、资料及构造布置
1、桥梁跨径及桥宽
标准跨径:
40m(墩中心距),
全桥共:
120米,分3跨,
主梁预制长度:
39.96m,
桥面净空:
净—7.5米,2×
1.0栏杆,2×
0.5米防撞墙
计算跨径:
38.88m。
2、设计荷载
公路Ⅱ级,人群荷载3.0kN/m,栏杆重量7.718kN/m,防撞墙重11.680kN/m
3、材料及工艺
本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥,锥形锚具;
按后张法制作主梁预留预应力钢丝孔道,由φ=50mm抽拔橡胶管形成。
预应力钢铰线:
预应力钢筋采用1×
7股钢绞线,其技术见表2-1。
表2-1
种类
直径
弹性模量
抗拉设计强度
抗压设计强度
标准强度
15.2
15.20mm
1.95MPa
1260MPa
390MPa
1860MPa
2)非预应力钢筋:
R235φ和HRB335φ表2-2
钢筋种类
R235φ
2.1×
10MPa
195MPa
195MPa
235MPa
HRB335
2.0×
280MPa
335MPa
3)混凝土:
T梁C50、桥面混凝土铺装层C40;
栏杆、人行道为C25;
桥面面层为沥青混凝土。
混凝土技术指标见表2-3。
混凝土技术指标表2-3
种类
设计强度
标准强度
弹性模量
(MPa)
轴心抗压(MPa)
轴心抗拉(MPa)
C25
11.5
1.23
16.7
1.78
2.8×
C40
18.4
1.65
26.8
2.40
3.25×
C50
22.4
1.83
32.4
2.65
3.55×
4、设计规范
1、中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)
2、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)
3、中华人民共和国行业标准.公路圬工桥涵设计规范(JTGD61-2005)
4、中华人民共和国交通部颁标准.公路地基与基础设计规范.(JTJ024-86)
5、中华人民共和国交通部颁标准.公路桥涵施工技术规范.(JTJ041-2000)
(二)横截面布置
本设计采用公路桥涵标准40米跨径的定型设计,根据经验,主要尺寸大致定下,下图为本桥横断面布置图以及截面尺寸图2-1。
1、主梁间距与主梁片数
全桥宽10.5米,主梁间距1.50米,因此共设7片主梁,根据一些资料,主梁的梁高选用2.30米详细布置见下图2-2:
2-2内梁横断面边梁横断面
2、横截面沿跨长的变化,该梁的翼板厚度不变,马蹄部分逐渐抬高,梁端处腹板加厚到与马蹄等宽。
3、计算截面几何特性
分块名称
分块面积
分块面积形心至上缘距离
分块面积对上缘静矩
分块面积的自身惯矩
分块面积对截面形心的惯矩
1
2
3=2×
4
5
6=1×
7=4+6
上翼板
1800
6
10800
259200
92.82
15507994.32
15767194.32
上承托
664
16
10624
2133.33
82.82
4554477.194
4556610.524
腹板
2976
120
357120
12842635
-21.18
1335010.982
14177645.98
下三角
280
193
54040
2731
-94.18
2483564.272
2486295.272
马蹄
1152
214
246528
98304
-115.18
15282930.12
15381234.12
∑
6872
679112
52368980.22
其中截面形心至上缘距离:
4、检验几面效率指标(希望在0.5以上)
核心距:
截面效率指标:
表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。
(三)横隔梁的布置
由于主梁很长,为了减小跨中弯矩的影响,全梁共设了9道横隔梁,分别布置在跨中截面、两个四分点、两个八分之一点、两个八分之三及梁端。
考虑施工方便和钢筋布置,横隔梁厚度上端为16cm,下端为15cm。
二、作用效应计算
作用效应的计算包括永久作用计算和可变作用效应的计算。
(一)永久作用效应计算
1、T梁自重(第一阶段结构自重)g1
2、桥面系自重(第二阶段结构自重)g2
人行道及防撞墙重力单侧:
7.718+11.68=19.398(kN/m)
桥面铺装:
每延米自重:
0.175×
7.5×
23=30.1875(kN/m)
由此得空心板每延米总重力g为:
gⅠ=g1=16.425(kN/m)(第一阶段结构自重)
gⅡ=g2=9.855(kN/m)(第二阶段结构自重)
由此可计算出简支空心板永久作用(自重)效应,计算结果见表2-4。
永久作用效应汇总表表2-4
项目
作用种类
作用gi
(KN/m)
计算跨径
l(m)
作用效应M(KN·
m)
作用效应V(KN)
跨中()
跨()
支点()
跨中
gⅠ
16.425
38.88
3103.6154
2327.712
319.302
159.651
gⅡ
9.855
1862.1693
1396.627
191.581
95.791
g=gⅠ+gⅡ
26.280
4965.7847
3724.339
510.883
255.442
(二)可变作用效应计算
1、冲击系数和车道折减系数对公路Ⅱ级为1+u,其他活载不计。
以下为荷载横向分布系数的计算:
(1)跨中截面的荷载横向分布系数mc
本桥跨内有三道横隔梁,具有可靠的横向联结,且承重结构的长宽比为:
所以可选用偏心压力法来绘制横向影响线和计算横向分布系数m。
a.计算主梁抗扭惯矩
求主梁截面重心位置
翼板的换算平均高度:
对于T梁截面
式中bi和ti—相应为单个矩形截面的宽度和厚度;
ci—矩形截面抗扭刚度系数
mi—梁截面划分成单个矩形截面的块数。
主梁抗扭惯矩计算查表:
对于翼板>0.1,查表得
对于梁肋<0.1,查表得
由公式得
b.计算抗扭修正系数β
其中,ξ与主梁n有关的系数,
查表,n=7时,ξ=1.021,并取G=0.4E
∴
c.按偏心压力法计算横向影响线竖标值
求出1号梁在两个边主梁的横向分布影响线竖标值为:
计算荷载横向分布系数。
因为本工程为T型主梁,采用偏心压力法,由此可得1号梁的横向分布系数最大,故只需计算1号梁的横向分布系数,主梁共设7片主梁,为了施工方便,所以边跨和中跨采用的配筋相同,即为都采用1号梁的配筋。
设零点至1号梁位的距离为x,则
,解得x=6.76m。
公路Ⅱ级:
汽车荷载
人群荷载
2、活载作用内力计算内力
1)弯矩
由汽车作用在一块板上的内力数值,可以按截面内力一般公式计算,即:
式中:
1+——冲击系数,与桥梁自振频率有关,
l——结构计算跨径(m);
E——结构材料弹性模量(N/m2);
Ic——结构跨中截面截面惯矩(m4);
mc——结构跨中处的单位长度质量(kg/m,当换算为重力单位时为Ns2/m2),mc=G/g;
G——结构跨中处每延米结构重力(N/m);
g——重力加速度,g=9.81m/s2。
有前面得
则f=2.22HZ,由1.5HZ<
f>
15HZ,得=0.1767㏑f-0.0157=0.125,因此1+=1.125;
——多车道桥涵汽车荷载折减系数,按《公路桥涵设计通用规范》规定两行车队取1.0,四行取0.67,本设计取两行车道;
m——沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数;
P——公路Ⅱ级车道荷载;
汽车荷载采用公路Ⅱ荷载,它由车道荷载和车辆荷载组成。
《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。
由公路Ⅱ荷载由qk=7.875(KN/m)的均布荷载和Pk=236.6(KN)的集中荷载两部分组成。
而计算剪力效应时,均布荷载Pk=1.2×
236.6=284.0KN。
公路Ⅱ级汽车作用下弯矩:
跨中弯矩(见图2-3)为:
不计冲击系数
计入冲击系数
图2-3
四分之一点处的弯矩(见图2-4)为:
不计冲击系数:
计入冲击系数:
图2-4
公路Ⅱ级汽车作用下剪力:
跨中剪力(见图2-5)
图2-5
由公路Ⅱ级作用下四分之一点处的剪力(见图2-6)
图2-6
由公路Ⅱ级作用下支点处的剪力(见图2-7):
图2-7
计冲击系数:
(2)人群荷载效应
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- 预应力 钢筋混凝土 先简支后 连续