30m双线预制简支梁计算书解析.docx
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30m双线预制简支梁计算书解析
(施工图设计)
第五篇区间工程
高架区间
30m双线预制简支箱梁
梁部计算单
计算:
复核:
2016年08月
30m简支单箱双室梁
工程概况及主要计算结论
1、工程概况
30m双线简支梁主梁横断面为单箱单室等高度斜腹板箱形截面,梁高1.8m;梁顶全宽10.2m,底宽5m。
主梁线路左右侧悬臂2.15m,悬臂根部厚度0.4m。
顶板厚度为0.25~0.42m,底板厚度为0.25~0.50m,腹板厚度为0.27m~0.7m。
桥梁结构计算采用西南交大“桥梁结构分析系统BSAS”程序进行设计计算,共划分为18个单元,19个节点。
箱梁纵向采用预应力体系,纵向腹板配置12束12-φs15.2钢绞线;底板布置8束9-φs15.2钢绞线。
2、计算荷载
2.1恒载
(1)恒载
钢筋混凝土构件自重γ=26.5KN/m3,素混凝土构件自重γ=23KN/m3,钢构件自重γ=78.5KN/m3;
(2)二期恒载
二期恒载包括线路设备,桥面两侧防噪柱、板及防噪屏、电缆、支架等。
线路设备一般地段(含钢轨、扣件、轨枕道床)18KN/每线·每延米
高等减振地段及一般道岔地段27KN/每线·每延米
高等减振道岔地段36KN/每线·每延米
强电支架0.35KN/每线·每延米
供电电缆、控制电缆0.65KN/每线·每延米
照明灯具及灯柱0.1KN/每线·每延米
配电电源箱0.05KN/每线·每延米
信号管线、电缆1.5KN/全桥·每延米
通讯管线、电缆0.7KN/双线·每延米
0.35KN/单线·每延米
声障屏(按3.5m高计40Kg/m2,未考虑预埋件)2KN/每侧·每延米
桥面防水层及保护层(按平均55mm计)10.4KN/双线·每延米
6.0KN/单线·每延米
桥面两侧混凝土挡板及立柱(按1.6m高计)15.0KN/全桥·每延米
电缆槽道(双线桥)6.0KN/全桥·每延米
电缆槽道(单线桥)3.0KN/全桥·每延米
疏散平台(双线桥)7.7KN/全桥·每延米
疏散平台(单线桥)2.5KN/全桥·每延米
按照线路总体设计要求,双线一般地段二期恒载按90KN/m取值计算,高等减震地段取100KN/m,高等减震道岔地段取125KN/m。
(3)预加应力
预应力束采用高强低松弛钢绞线,抗拉强度标准值为1860MPa,弹性模量为195GPa,金属波纹管成孔,圆塔形锚垫板,真空灌浆施工工艺。
(4)混凝土收缩及徐变影响
混凝土收缩及徐变系数终极值参照《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)。
徐变系数Φ(t、τ)的计算参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)附录F办理。
收缩徐变计算天数按照1500天控制。
2.2车辆荷载:
(1)列车荷载:
6节编组,列车重车轴重160kN,轻车轴重95kN。
荷载图示:
列车活载计算模式(2节车厢)
(2)运梁车荷载:
运梁车共11轴,运梁车架梁工作时轴重为570KN,轴间距如图示:
运梁车轴重间距
(2)列车竖向静活载确定应符合下列规定:
单线和双线高架结构,按列车活载作用于每一条线确定。
多线竖向荷载折减:
双线不折减,3线及以上,折减系数0.75。
(3)列车竖向动力系数:
列车竖向活载包括列车动力作用时,为列车竖向静活载乘以动力系数(1+μ),μ宜按现行《铁路桥涵设计基本规范》规定的值乘以0.8。
2.3附加力
(1)、制动力或牵引力:
列车的制动力或牵引力按列车竖向静活载的15%计算,区间双线桥采用一线的制动力或牵引力。
(2)、风荷载:
按铁路桥规要求进行计算,基本风压0.5kPa。
(3)、温度力:
预应力混凝土连续梁合拢温度定位15±5℃(10°~20°),则其
(a).整体升温为28.1-10=+18.1°取20°
(b).整体降温为5.7-20=-14.3°取15°
(c)日照温差:
指数变化
指数a=5,T。
=+20°(考虑桥面铺装4cm,实际混凝土梁面T。
=+16.4°)
(d)降温温差:
指数变化,弹模取0.8的折减系数
指数a=14,T。
=-10°(考虑桥面铺装4cm,实际混凝土梁面T。
=-5.7°)
2.4特殊荷载:
(1)断轨力:
由轨道专业提供。
(2)地震力:
按规范取值。
3、主要计算参数的选取
(1)混凝土材料力学特性
抗压弹性模量:
3.55x104Mpa。
(2)预应力钢材材料力学特性
钢绞线的弹性模量:
1.95x105Mpa,纵向预应力钢束管道摩阻系数μ=0.23,管道偏差系数k=0.0025,一端锚具回缩6mm,松弛损失0.03σcon。
本梁腹板钢束锚下张拉控制力为2031.1KN,底板钢束锚下张拉控制力为1523.3KN,锚圈口及喇叭管产生的应力损失由施工单位根据现场试验确定,待确定后修正张拉吨位予以补偿该项损失,但在任何情况下该项损失补偿值均不得超过0.05fpk。
(3)内力组合
按规范组合
4、施工加载程序验算
计算结果表明主梁在裸梁(已张拉预应力)及在长期恒载(二次铺装)情况下,箱梁上、下缘均未出现拉应力,压应力均符合规范要求。
5、主要计算结论
锚下局部承压检算
KCNC≤AC(βfC+2.0μtβhefs)
KCNC=2.0*2031.1=4219.4KN
AC(βfC+2.0μtβhefs)=0.319*(1.712*3.35*1000+2*0.05*335*1000*0.325)
=5302.6KN
满足要求
支反力(KN)
工况
恒载
(KN)
活载
(KN)
列车荷载
3695.7
1340.0
运梁车荷载
2200.7
3272.1
主要检算结果
工况
列车荷载
运梁车荷载
容许
运营阶段截面
最大正应力(MPa)
主力
上缘
7.89
8.17
≤16.75
下缘
9.48
12.31
主+附
上缘
7.98
8.26
≤18.43
下缘
9.82
12.66
运营阶段截面
最小正应力(MPa)
主力
上缘
0.71
0.67
≥0
下缘
2.33
1.91
主+附
上缘
0.62
0.58
下缘
2.16
1.74
运营阶段截面
主应力(MPa)
Max(压)
主力
7.24
8.16
≤20.1
主+附
7.98
8.25
Min(拉)
主力
-0.87
-1.17
≥-3.1
主+附
-1.09
-1.36
运营荷载作用下预应力钢筋最大应力比
0.580
0.576
≤0.6
强度安全系数
主力
2.11
2.05
≥2.0
主+附
2.11
2.05
≥1.98
抗裂安全系数
主力
上缘
5.08
3.73
≥1.2
下缘
1.51
1.47
主+附
上缘
5.06
3.7
下缘
1.49
1.45
活载竖向挠度(cm)
0.8
2
≤1.46
活载梁端转角(rad)
0.9‰
2.3‰
2‰
徐变上拱值(mm)
1.1
/
10
注:
运梁车荷载工况为施工临时荷载工况。
1、列车荷载工况计算结果
<<<支座反力SUPPORTREACTIONS(阶段STAGE:
2)>>>
恒载引起(包括收缩徐变和预应力次内力)
支座号SPT.NO.节点号JOINT反力矩--Rm水平反力--Rx竖向反力--Ry
120.0000.000-2200.685
2180.0000.000-2200.685
<<<支座反力SUPPORTREACTIONS(阶段STAGE:
4)>>>
恒载引起(包括收缩徐变和预应力次内力)
支座号SPT.NO.节点号JOINT反力矩--Rm水平反力--Rx竖向反力--Ry
120.0000.000-3695.685
2180.0000.000-3695.685
活载引起的支座反力
活载引起的支座反力
自定义活载
BEARING:
1
相应Rmz相应Rx相应Ry
MAXRmz0.0000.0000.000
MAXRx0.0000.0000.000
MAXRy0.0000.0005.102
MINRmz0.0000.0000.000
MINRx0.0000.0000.000
MINRy0.0000.000-1399.972
BEARING:
2
相应Rmz相应Rx相应Ry
MAXRmz0.0000.0000.000
MAXRx0.0000.0000.000
MAXRy0.0000.0005.102
MINRmz0.0000.0000.000
MINRx0.0000.0000.000
MINRy0.0000.000-1399.972
*****************运营阶段验算****************
+++++++++++++荷载组合:
主力++++++++++++++
*************运营阶段混凝土的最大应力***********
根据桥规TB10002.3-2005第6.3.10-11条
---最大压应力σc≤0.50fc(MPa)且不容许出现拉应力
根据桥规TB10002.3-2005第6.3.15条
---最大剪应力:
τc=τ-τp≤0.17*fc(MPa)无竖向预应力
或τc=τ-τp≤0.17*fc+0.55σcy(MPa)有竖向预应力
单元号结点号上缘正应力下缘正应力最大剪应力
最大最小最大最小
1j0.750.719.119.051.39
2i0.750.719.119.051.30
2j1.040.848.948.691.21
3i1.040.848.948.691.21
3j2.561.697.856.731.32
4i2.561.697.856.731.32
4j4.522.999.487.121.76
5i4.522.999.487.121.76
5j5.503.638.545.671.72
6i5.503.638.545.671.72
6j6.544.477.324.141.63
7i6.544.477.324.141.63
7j7.425.166.372.911.16
8i7.425.166.372.911.16
8j7.885.575.872.330.74
9i7.885.575.872.330.74
9j7.895.705.812.450.36
10i7.895.705.812.450.36
10j7.885.575.872.330.74
11i7.885.575.872.330.74
11j7.425.166.372.911.16
12i7.425.166.372.911.16
12j6.544.477.324.141.63
13i6.544.477.324.141.63
13j5.503.638.545.671.72
14i5.503.638.545.671.72
14j4.522.999.487.121.76
15i4.522.999.487.121.76
15j2.561.697.856.731.32
16i2.561.697.856.731.32
16j1.040.848.948.691.21
17i1.040.848.948.691.21
17j0.750.719.119.051.30
18i0.750.719.119.051.39
上缘最大应力不满足要求的断面数:
0
上缘最小应力不满足要求的断面数:
0
下缘最大应力不满足要求的断面数:
0
下缘最小应力不满足要求的断面数:
0
剪应力不满足要求的断面数:
0
上缘最大应力=7.89
上缘最小应力=0.71
下缘最大应力=9.48
下缘最小应力=2.33
最大剪应力=1.76
************各截面箍筋间距计算值**************
说明:
此处的箍筋间距仅供设计参考,设计者还应考虑规范的构造要求
和实际情况确定实际的间距。
----根据桥规TB10002.3-2005第6.3.17条
单元号结点号间距
1j0.200
2i0.200
2j0.200
3i0.200
3j0.200
4i0.200
4j0.200
5i0.200
5j0.200
6i0.200
6j0.200
7i0.200
7j0.200
8i0.200
8j0.200
9i0.200
9j0.200
10i0.200
10j0.200
11i0.200
11j0.200
12i0.200
12j0.200
13i0.200
13j0.200
14i0.200
14j0.200
15i0.200
15j0.200
16i0.200
16j0.200
17i0.200
17j0.200
18i0.200
最小箍筋间距=0.20
最大箍筋间距=0.20
**********运营阶段正截面抗裂安全系数**********
-----根据桥规TB10002.3-2005第6.3.9-1条
单元号结点号抗裂安全系数
上缘下缘
1j100.00100.00
2i100.00100.00
2j100.0061.17
3i100.0061.17
3j10.874.36
4i10.874.36
4j5.732.55
5i5.732.55
5j5.082.08
6i5.082.08
6j5.211.77
7i5.211.77
7j5.541.59
8i5.541.59
8j5.721.51
9i5.721.51
9j5.751.52
10i5.751.52
10j5.721.51
11i5.721.51
11j5.541.59
12i5.541.59
12j5.211.77
13i5.211.77
13j5.082.07
14i5.082.07
14j5.732.55
15i5.732.55
15j10.874.36
16i10.874.36
16j100.0061.22
17i100.0061.22
17j100.00100.00
18i100.00100.00
上缘抗裂不满足要求的断面数:
0
下缘抗裂不满足要求的断面数:
0
上缘抗裂安全系数最小值=5.08
下缘抗裂安全系数最小值=1.51
************运营阶段混凝土的主应力*************
----根据桥规TB10002.3-2005第6.3.9-2条
单元号结点号最大主应力最小主应力
1j6.48-0.52
2i6.59-0.74
2j6.41-0.65
3i6.41-0.65
3j5.72-0.63
4i5.72-0.63
4j6.72-0.87
5i6.72-0.87
5j6.07-0.78
6i6.07-0.78
6j6.62-0.73
7i6.62-0.73
7j7.01-0.48
8i7.01-0.48
8j7.22-0.18
9i7.22-0.18
9j7.24-0.05
10i7.24-0.05
10j7.22-0.18
11i7.22-0.18
11j7.01-0.48
12i7.01-0.48
12j6.62-0.73
13i6.62-0.73
13j6.07-0.78
14i6.07-0.78
14j6.72-0.87
15i6.72-0.87
15j5.72-0.63
16i5.72-0.63
16j6.41-0.65
17i6.41-0.65
17j6.59-0.74
18i6.45-0.52
最大主应力不满足要求的断面数:
0
最小主应力不满足要求的断面数:
0
最大主应力=7.24
最小主应力=-0.87
*************运营阶段正截面强度安全系数*************
---根据桥规TBJTB10002.3-2005第6.2节
单元号结点号安全系数受力特点
1j106.66受弯,负弯矩控制
2i106.66受弯,负弯矩控制
2j28.14受弯,正弯矩控制
3i28.14受弯,正弯矩控制
3j5.64受弯,正弯矩控制
4i5.64受弯,正弯矩控制
4j3.41受弯,正弯矩控制
5i3.41受弯,正弯矩控制
5j2.84受弯,正弯矩控制
6i2.84受弯,正弯矩控制
6j2.46受弯,正弯矩控制
7i2.46受弯,正弯矩控制
7j2.22受弯,正弯矩控制
8i2.22受弯,正弯矩控制
8j2.11受弯,正弯矩控制
9i2.11受弯,正弯矩控制
9j2.11受弯,正弯矩控制
10i2.11受弯,正弯矩控制
10j2.11受弯,正弯矩控制
11i2.11受弯,正弯矩控制
11j2.22受弯,正弯矩控制
12i2.22受弯,正弯矩控制
12j2.46受弯,正弯矩控制
13i2.46受弯,正弯矩控制
13j2.84受弯,正弯矩控制
14i2.84受弯,正弯矩控制
14j3.41受弯,正弯矩控制
15i3.41受弯,正弯矩控制
15j5.64受弯,正弯矩控制
16i5.64受弯,正弯矩控制
16j28.15受弯,正弯矩控制
17i28.15受弯,正弯矩控制
17j106.66受弯,负弯矩控制
18i106.66受弯,负弯矩控制
正截面强度不满足要求的断面数:
0
正截面强度最小比值(承载能力/内力绝对值)=2.11
+++++++++++++荷载组合:
主力+附加力+++++++++++++
*************运营阶段混凝土的最大应力***********
根据桥规TB10002.3-2005第6.3.10-11条
---最大压应力σc≤0.55fc(MPa)且不容许出现拉应力
根据桥规TB10002.3-2005第6.3.15条
---最大剪应力:
τc=τ-τp≤0.17*fc(MPa)无竖向预应力
或τc=τ-τp≤0.17*fc+0.55σcy(MPa)有竖向预应力
单元号结点号上缘正应力下缘正应力最大剪应力
最大最小最大最小
1j0.920.629.518.851.39
2i0.920.629.518.851.30
2j1.220.769.358.491.21
3i1.220.769.358.491.21
3j2.731.618.256.531.32
4i2.731.618.256.531.32
4j4.612.949.826.951.76
5i4.612.949.826.951.76
5j5.593.588.885.501.72
6i5.593.588.885.501.72
6j6.634.427.663.971.63
7i6.634.427.663.971.63
7j7.515.116.712.741.16
8i7.515.116.712.741.16
8j7.975.536.212.160.74
9i7.975.536.212.160.74
9j7.985.656.152.280.36
10i7.985.656.152.280.36
10j7.975.536.212.160.74
11i7.975.536.212.160.74
11j7.515.116.712.741.16
12i7.515.116.712.741.16
12j6.634.427.663.971.63
13i6.634.427.663.971.63
13j5.593.588.885.501.72
14i5.593.588.885.501.72
14j4.612.949.826.951.76
15i4.612.949.826.951.76
15j2.731.618.256.531.32
16i2.731.618.256.531.32
16j1.
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