收集13m后张法预应力简支空心板通用图计算书.docx
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收集13m后张法预应力简支空心板通用图计算书
西部地区中小跨径适用桥梁形式研究
通用图设计计算书
13m装配式后张法预应力混凝土简支空心板计算
目录
1.概况与基本数据1
1.1概况1
1.2技术规范1
1.3基本数据1
1.4作用荷载、荷载组合、荷载作用简图2
1.5计算模式、重要性系数2
1.6材料主要指标2
1.7主要材料选用3
2.计算模型及相关参数3
2.1空心板施工阶段3
2.2结构离散图4
2.3空心板横断面5
2.4活载横向分布系数与汽车冲击系数6
2.5预应力筋构造6
2.6预应力配置6
2.7温度效应及支座沉降7
3.简支空心板计算结果验算7
3.1简支空心板边板施工阶段验算7
3.2简支空心板边板使用阶段验算9
3.3简支空心板中板施工阶段验算12
3.4简支空心板中板使用阶段验算14
4.3孔13米及5孔13米连续空心板计算结果验算18
4.1施工阶段验算18
4.2使用阶段验算25
5.计算结论41
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。
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9板式
(2)板宽模数B=1.24米,预制高度为0.75米。
(3)混凝土强度等级:
C50
(4)边板悬臂长度34厘米。
(5)空心板两端及顺桥向采用单支座。
(6)适用路基宽度:
整体式路基24.50米、分体式路基12.0米。
(7)适用于直线桥。
1.2技术规范
1《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
2《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
3《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ022-85)
4《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
5《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)
6《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)
7《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
1.3基本数据
(1)结构:
后张法预应力混凝土简支空心板
(2)计算跨经:
13米
(3)路基宽度:
整体式路基24.5米、12米
(4)车道数:
双向4车道
(5)汽车荷载:
公路-Ⅰ级
1.4作用荷载、荷载组合、荷载作用简图
1.永久作用:
结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用
2.可变作用:
汽车荷载、温度作用
3.作用效应组合
(1)承载能力极限状态
组合设计值Sud=1.2×永久作用+1.4×汽车荷载+0.8×1.4温度
汽车荷载计冲击力,组合值还应乘的结构重要性系数1.1
(2)正常使用极限状态
作用短期效应组合:
永久作用+0.7×汽车荷载+0.8×温度梯度+1.0×均匀温度作用
作用长期效应组合:
永久作用+0.4×汽车+0.8×温度梯度+1.0×均匀温度作用
1.5计算模式、重要性系数
按简支结构计算,结构重要性系数为1.1。
1.6材料主要指标
表1.6材料名称及强度取值表
材料
项目
参数
C50混凝土
抗压标准强度fck
32.4Mpa
抗拉标准强度ftk
2.65Mpa
抗压设计强度fcd
22.4Mpa
抗拉设计强度ftd
1.83Mpa
抗压弹性模量Ec
34500Mpa
计算材料容重ρ
26kN/m3
线膨胀系数α
0.00001
φs15.2
低松弛
钢铰线
抗拉标准强度fpk
1860Mpa
抗拉设计强度fpd
1260Mpa
抗压设计强度f’pd
390Mpa
截面面积
140mm2
单位重量
1.102kg/m
弹性模量Ep
1.95×105Mpa
管道摩擦系数μ
0.225
管道偏差系数k
0.0015
张拉控制应力σcon
0.75fpk
钢丝松弛系数
0.3
单端锚具回缩值ΔL
6mm
普通钢筋
HRB335
抗拉标准强度fsk
335Mpa
抗拉设计强度fsd
280Mpa
抗压设计强度fsd’
280Mpa
1.7主要材料选用
(1)沥青混凝土:
桥面铺装。
(2)C40混凝土:
桥面铺装调平层。
(3)C50混凝土:
预制空心板、现浇连续段。
(4)mm钢绞线:
预制空心板
2.计算模型及相关参数
2.1空心板施工阶段
采用公路桥梁结构设计系统GQJS9.2计算,简支空心板(1-13米)施工阶段共划分为3个,各阶段工作内容见表3 。
表2.1简支空心板施工阶段划分说明
施工阶段
施工天数
工作内容说明
1
10
场内预制空心板并张拉正弯矩预应力束
2
60
安装预制板,现浇铰缝
3
20
现浇桥面铺装、防撞护墙及防撞护栏
2.2结构离散图
13米简支空心板结构离散图见图1。
划分为20个单元21个节点。
图2-2简支空心板计算模型
2.3空心板横断面
(1)空心板边板横截面
图2-3-1空心板边板横截面(单位:
cm)
(2)空心板中板横截面
图2-3-2空心板中板横截面(单位:
cm)
2.4活载横向分布系数与汽车冲击系数
空心板采用平面杆系有限元程序进行计算。
按平面杆系有限元计算,考虑活荷载横向分布系数,进行影响线加载。
活载横向分布系数按空间结构分析计算。
汽车冲击系数按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)4.3.2条计算。
计算结果见表4。
表2.4活载横向分布系数及汽车冲击系数
结构类型
横向分布系数
冲击系数
支点
跨中
简支
中板
0.5
0.308
0.367
边板
0.5
0.385
0.37
2.5预应力筋构造
预应力钢筋构造见《装配式结构连续空心板通用设计图》。
2.6预应力配置
表2.6预应力配置
结构及位置
N1
N2
简支
边梁
边板
8根
8根
中梁
中板
8根
6根
2.7温度效应及支座沉降
考虑整体均匀温升25℃,整体均匀温降-30℃。
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。
3.简支空心板计算结果验算
3.1简支空心板边板施工阶段验算
(1)第1施工阶段
●第1施工阶段位移累计值(单位:
m)
计算结果摘录跨中11#节点
节点号
位移性质
最大水平
最小水平
最大竖向
最小竖向
最大转角
最小转角
11
竖向位移
0.2E-002
0.2E-002
0.99E-002
0.99E-002
0
0
注:
位移以向上为正值
●第1施工阶段组合应力(应力单位:
Mpa,压为正,拉为负)
仅摘取支撑中心线(3#节点)、1/4跨(8#节点)及半跨(11号节点)处计算结果
节点号
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大主拉
3
3.222
3.222
4.098
4.098
4.098
-0.0710
8
0.988
0.988
7.387
7.387
7.387
-0.0041
11
1.615
1.615
6.725
6.725
6.725
0
(2)第2施工阶段
●第2施工阶段位移累计值(单位:
m)
计算结果摘录跨中11#节点
节点号
位移性质
最大水平
最小水平
最大竖向
最小竖向
最大转角
最小转角
11
竖向位移
0.21E-002
0.21E-002
0.98E-002
0.98E-002
0
0
注:
位移以向上为正值
●第2施工阶段组合应力(应力单位:
Mpa,压为正,拉为负)
仅摘取支撑中心线(3#节点)、1/4跨(8#节点)及半跨(11号节点)处计算结果
节点号
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大主拉
3
3.217
3.217
4.092
4.092
4.092
-0.0659
8
1.120
1.120
7.225
7.225
7.225
-0.0051
11
1.791
1.791
6.513
6.513
6.513
0
(3)第3施工阶段
●第3施工阶段位移累计值(单位:
m)
计算结果摘录跨中11#节点
节点号
位移性质
最大水平
最小水平
最大竖向
最小竖向
最大转角
最小转角
11
竖向位移
0.28E-002
0.28E-002
0.81E-002
0.81E-002
0
0
注:
位移以向上为正值
●第3施工阶段组合应力(应力单位:
Mpa,压为正,拉为负)
仅摘取支撑中心线(3#节点)、1/4跨(8#节点)及半跨(11号节点)处计算结果
节点号
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大主拉
3
3.158
3.158
4.026
4.026
4.026
-0.0172
8
2.377
2.377
4.658
4.658
4.658
-0.0184
11
3.450
3.450
4.502
4.502
4.502
0
(4)施工阶段应力验算
边梁为C50的预应力混凝土结构。
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)第7.2.8条的规定:
C50混凝土压应力限值:
=0.70=0.70×32.4=22.68Mpa。
C50混凝土拉应力限值=1.15=1.15×(-2.65)=-3.048MPa
由边板施工阶段组合应力表中知:
边板截面应力满足施工阶段要求。
3.2简支空心板边板使用阶段验算
(1)正常使用极限状态验算
●正常使用极限状态作用长期效应组合下简支边板拉应力:
仅摘取支撑中心线(3#节点)、1/4跨(8#节点)及半跨(11号节点)处计算结果
(应力单位:
Mpa,压为正,拉为负)
节点号
上缘最小
下缘最小
最大主拉
3
1.918
2.946
-0.0246
8
2.68
3.924
-0.0573
11
2.450
2.469
-0.0031
●正常使用极限状态作用短期效应组合下简支边板拉应力:
仅摘取支撑中心线(3#节点)、1/4跨(8#节点)及半跨(11号节点)处计算结果
(应力单位:
Mpa,压为正,拉为负)
节点号
上缘最小
下缘最小
最大主拉
3
1.847
3.448
-0.025
8
1.296
3.225
-0.092
11
2.412
1.539
-0.010
●正常使用极限状态作用简支边板压应力:
仅摘取支撑中心线(3#节点)、1/4跨(8#节点)及半跨(11号节点)处计算结果
(应力单位:
Mpa,压为正,拉为负)
节点号
上缘最大
下缘最大
最大主压
3
5.012
5.011
5.012
8
7.250
6.275
7.250
11
9.266
5.034
9.266
●正常使用极限状态
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