158m连续梁计算书.docx
- 文档编号:8302668
- 上传时间:2023-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:546.37KB
158m连续梁计算书.docx
《158m连续梁计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《158m连续梁计算书.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
158m连续梁计算书
预应力砼连续箱梁
QJX计算成果(施工图设计)
一、设计规范
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、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)。
4、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)。
5、《公路桥梁抗风设计规范》(JTJG/TD60-01—2004)。
6、《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)。
7、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)。
二、概述
1、项目概况
箱梁采用C60砼,单箱单室箱形断面,根部梁高H根=10.5m,跨中及边跨端部梁高H中=4.0m,H根/L=1/16,H中/L=1/42。
箱梁梁高变化采用2次抛物线,变化范围为悬浇段末端至根部外侧处,梁高变化方程为:
H=0.001003048x²+4.0(m)。
箱梁底板厚度变化采用2次抛物线,由箱梁根部120cm渐变到跨中35cm;底板厚度方程:
H=0.000138113x²+0.35(m);箱梁横坡由腹板高度调整,顶板横向设置2%的横坡,底板保持水平。
跨中断面
中支点断面
3、钢束描述
箱梁采用三向预应力体系,包括纵向预应力、横向预应力和竖向预应力。
纵桥向顶板预应力钢束采用15-22和15-25Φs15.2高强低松弛钢绞线,腹板采用15-19Φs15.2钢绞线,中跨底板采用15-22Φs15.2钢绞线,边跨底板采用15-19、15-22Φs15.2钢绞线,边跨顶板采用15-25、15-22Φs15.2钢绞线。
钢绞线抗拉强度标准值fpk=1860MPa,张拉控制应力为0.75fpk=1395MPa(部分钢束张拉控制应力为1360MPa)。
除边跨顶板接长束为单端张拉外均采用两端张拉。
顶板横向预应力钢束采用15-3Φs15.2高强低松弛钢绞线,钢绞线抗拉强度标准值fpk=1860MPa,均采用交错单端张拉。
预应力管道采用配套塑料扁形波纹管,采用真空压浆工艺灌浆。
竖向预应力钢束布置于腹板,每块腹板设置2根,采用15-3Φs15.2钢绞线单端张拉,张拉工艺采用二次张拉,钢绞线标准强度为1860Mpa,预应力管道均采用塑料波纹管,内径为50mm,采用真空灌浆技术。
三、计算要点
(一)、计算模拟
1、计算模型
主桥结构为(109+168+109)m(设计线处跨径)预应力砼连续梁桥,由于主桥首跨部分位于R=1800的曲线段内,尾跨位于R=1000的曲线段内,故对左右幅分别计算,左幅桥中心线处跨径为(109.236+167.963+107.905)m,右幅桥中心线处跨径为(108.737+168.038+110.095)m。
纵向静力计算按平面杆系理论,采用桥梁计算程序QJX4.0,结合施工方案进行结构离散。
全桥共划分为131个节点和130个单元。
结构离散图见图1.1。
图1.1结构计算简图
2、施工阶段划分
根据施工总体安排,共划分为59个施工阶段。
箱梁张拉预应力时混凝土龄期为7天。
具体施工段划分为:
阶段1:
完成桩、承台及墩身施工,立模现浇0#、1#梁段,同时形成临时约束,并张拉0#、1#梁段预应力钢束。
拼装挂篮;安排边墩施工,安放边墩支座;
阶段2~49:
现浇2#梁段;张拉2#梁段钢束,前移挂篮;循环2#梁段步骤依次浇筑3~25#梁段,对称张拉3~25#梁段钢束;
阶段50:
在悬臂端施加压重;
阶段51:
浇注边跨合拢处梁段(同时等重卸载悬臂端压重);
阶段52:
张拉边跨顶、底板钢束,取消边跨支架,释放中墩转角约束;
阶段53:
浇注中跨合拢处梁段(同时等重卸载悬臂端压重);
阶段54:
张拉中跨底板束、合拢束,拆除中跨合拢吊架,释放一个中墩水平约束,形成连续体系;
阶段55:
浇筑防撞栏砼,完成人行道、桥面铺装等附属工程;
阶段56~59:
完成10年收缩徐变。
(二)、主要材料及技术参数
1、混凝土力学指标
箱梁混凝土标号:
C60。
计算容重:
26kN/m3。
项目
C60
轴心抗压强度标准值fck(MPa)
38.5
轴心抗拉强度标准值ftk(MPa)
2.85
轴心抗压强度设计值fcd(MPa)
26.5
轴心抗拉强度设计值ftd(MPa)
1.96
弹性模量Ec(MPa)
36000
剪切模量Gc(MPa)
14400
泊松比μ
0.2
热膨胀系数α(1/℃)
0.00001
2、钢绞线力学指标
项目
Φs15.24-270级
弹性模量Ep(MPa)
195000
抗拉强度标准值fpk(MPa)
1860
抗拉强度设计值fpd(MPa)
1260
热膨胀系数α(1/℃)
0.000012
3、钢筋力学指标
项目
HRB335
HPB235
抗拉强度标准值fsk(MPa)
335
235
抗拉强度设计值fsd(MPa)
280
195
抗压强度设计值fsd’(MPa)
280
195
弹性模量Es(MPa)
200000
210000
4、预应力计算参数
预应力波纹管采用塑料波纹管,具体参数见下表,μ值本计算考虑平弯摩阻及以往工程工地试验经验取0.25。
μ
κ
ΔL(m)
0.25
0.0015
0.006
(三)、设计荷载取值
计算采用的设计参数按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)的有关规定取值,其中:
1、汽车荷载:
公路-I级,4车道横向折减数:
0.67,偏载系数1.15。
本桥主跨大于150m,计入纵向折减系数0.97,计算对是否考虑纵向折减均进行计算。
2、人群荷载:
2.5x1.15=2.875KN/m2,偏载系数1.15,计算文件填写数据为。
2.5x1.15x1.15=3.306KN/m2
3、温度荷载:
整体温差:
升温20℃,降温-20℃。
梯度温度按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)规定的混凝土箱梁设计温度梯度计算:
正温差T1=14℃,T2=5.5℃;负温差T1=-7℃,T2=-2.75℃
4、收缩、徐变:
按公路桥规JTGD62-2004附录F算法取用,箱梁加载龄期7天。
5、基础不均匀沉降:
主墩按沉降20mm考虑,边墩按沉降20mm考虑,并人工进行最不利组合计算。
6、二期恒载:
包括防撞栏和人行道栏杆、预留外挂绿化、人行道板、D800水管(满载)、9cm沥青铺装,总计90.7KN/m。
由于电力电力管架仅单幅有,且水管可能不从桥上过,故去掉电力管架及水管后,二期恒载总计79.82KN/m。
本计算书以二期恒载90.7KN/m的计算为主,二期恒载为79.82KN/m部分计算仅做部分摘录。
(四)、荷载组合
1、作用标准值组合
即进行构件的持久状况应力计算时作用(或荷载)取其标准值,汽车荷载应考虑冲击系数,进行短暂状况应力计算时施工荷载除有特别规定外均采用标准值,不考虑组合系数。
2、作用短期效应组合
即永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合,见《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)公式4.1.7-1。
3、作用基本组合
即永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合,考虑结构重要性系数及各作用效应的分项系数。
见《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)公式4.1.6-1。
四、左幅桥主要计算成果摘要(109.236+167.963+107.905m跨)
(一)持久状况承载能力极限状态计算(作用基本组合)
主梁的承载力和内力包络如下图所示:
图1.21/2主梁正截面抗弯承载能力包络图(单位:
T·m)
图1.31/2半主梁斜截面抗剪承载能力包络图(单位:
T)
上图显示,主梁在承载能力极限状态下,弯矩组合设计值均小于对应的正截面抗弯承载力;剪力组合设计值最大为75300KN,小于该处截面抗力99200KN,其余各处剪力设计值均小于截面抗力,满足规范要求。
(二)持久状况正常使用极限状态计算
1、成桥状态下结构正应力情况
图1.4成桥状态主梁上缘正应力图(单位:
kg/cm2)
图1.5成桥状态主梁下缘正应力图(单位:
kg/cm2)
根据上图显示,主梁在成桥(收缩、徐变完成)时有一定的压应力储备。
上缘跨中最小压应力为3.78MPa;上缘最大压应力出现在中支点附近,大小为12.21MPa。
下缘跨中应力为7.47MPa;下缘最大压应力出现在中支点附近,大小为11.23MPa;成桥状态下结构正应力均能满足要求。
2、正常使用极限状态下结构抗裂验算(作用短期效应组合)
(1)、正截面抗裂
图1.6主梁正截面抗裂验算短期效应组合正应力图(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.3.1条,正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算,对于全预应力混凝土构件,在作用短期效应组合下,应满足:
。
主梁上缘最小压应力为0.352MPa,出现在中墩墩顶,下缘最小压应力为1.606MPa,出现在中跨跨中下缘,主梁上、下缘除边支点附近外均未出现拉应力,故正常使用阶段正截面抗裂满足规范要求。
(2)、斜截面抗裂(计入竖向预应力作用)
图1.7主梁斜截面抗裂验算短期效应组合主拉应力图(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.3.1-8条,斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算,对于全预应力混凝土现场浇筑构件,在作用短期效应组合下,应满足:
。
主梁在短期组合作用下,考虑竖向预应力的作用,最大主拉应力出现在跨中腹板厚度变化处,为-0.525Mpa,故斜截面抗裂均能满足规范要求。
(三)持久状况和短暂状况构件的应力计算
1、持久状况(使用阶段作用标准值组合)
(1)、正截面混凝土的法向压应力:
图1.8持久状况主梁正应力计算结果(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.1.5条,使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力应符合以下规定:
使用阶段构件正截面最大压应力为17.49MPa,小于规范限值19.25MPa,使用阶段主梁正截面混凝土的压应力满足要求。
当二期恒载为79.82KN/m时,持久状况正截面最大压应力为17.699MPa,出现在支点上缘附近,仍满足规范要求。
(2)、受拉区预应力钢筋的最大拉应力:
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.1.5条,使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的拉应力,应符合下列规定:
由计算可知,使用阶段预应力钢筋拉应力最大约为1188.7MPa。
受拉区预应力钢筋的最大拉应力能够满足上述规范要求。
(3)、斜截面混凝土的主压应力(已计入竖向预应力作用):
图1.9持久状况主梁主压应力计算结果(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.1.6条,预应力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混凝土主压应力σcp应符合以下规定:
标准组合作用下,构件截面最大主压应力为12.68MPa,满足规范限值23.1MPa,使用阶段主梁截面混凝土主压应力能够满足要求。
2、短暂状况(施工阶段自重、施工荷载等标准值组合)
(1)、施工阶段预压区混凝土最大压应力:
图1.10短暂状况(施工阶段)主梁压应力图(单位:
kg/cm2)
预压区最大压应力
=15.53MPa,按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.2.8条,压应力限值为0.7
=0.7
0.8
38.5=21.56MPa,满足。
(2)、施工阶段预拉区混凝土拉应力:
图1.11短暂状况(施工阶段)主梁拉应力图(单位:
kg/cm2)
最大拉应力为0.55MPa,按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.2.8条,拉应力满足规范限值0.7f’tk=1.995MPa的要求,故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋即可。
(四)、短暂状况、持久状况主梁位移
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004第6.5.3条,预应力混凝土受弯构件在消除自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的l/600。
受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响,对应C60混凝土,挠度长期增长系数
=1.4。
1、短暂状况最大双悬臂状态(施工阶段st=50悬浇最后梁段)
图1.12短暂状况(st=49)主梁累积位移图(单位:
mmradx10-3)
最大竖向位移为-74.19mm。
2、短暂状况中跨合拢(施工阶段st=54)
图1.14短暂状况(st=54)主梁累积位移图(单位:
mmradx10-3)
中跨合拢后,边跨合拢段附近最大竖向位移为64.486mm,中跨合拢段附近向下最大竖向位移为-70.60mm。
3、成桥阶段收缩徐变完成(施工阶段st=59,计3650天)
图1.15收缩徐变完成(st=59)主梁累积位移图(单位:
mmradx10-3)
中跨合拢后,向下最大竖向位移出现在跨中附近,为-130.66mm,向上最大竖向位移为边跨合拢段处的74.793mm。
收缩徐变完成后,最大水平位移为139.59mm。
4、活载位移
在活载(汽车+人群)作用下,竖向位移如下表(未考虑挠度长期增长系数):
位置
节点
竖向位移最大值(mm)
竖向位移最小值(mm)
边跨
18
26.42
-29.48
中跨
66
32.69
-58.06
当考虑挠度长期增长系数
=1.4后,竖向位移如下表:
位置
节点
竖向位移最大值(mm)
竖向位移最小值(mm)
允许值
(mm)L/600
边跨
18
36.99
-41.27
181.7
中跨
66
45.77
-81.28
280
由上表可知,主梁挠度满足规范要求。
(五)支承反力
1、QJX计算结果
支座位置
节点号
支反力(KN)
Z12#墩
2
15383
Z13#墩
38
138639
Z14#墩
94
138470
Z15#墩
130
14827
2、MIDAS计算结果
支座位置
节点号
支反力(KN)
支座1
(前进方向左侧)
支座2
(前进方向右侧)
Z12#墩
2
10011.9
9978.7
Z13#墩
38
73969.8
75171.2
Z14#墩
94
82043.6
66887.9
Z15#墩
130
8962.2
10508.3
五、右幅桥主要计算成果摘要(108.737+168.038+110.095m跨)
(一)持久状况承载能力极限状态计算(作用基本组合)
主梁的承载力和内力包络如下图所示:
图1.21/2主梁正截面抗弯承载能力包络图(单位:
T·m)
图1.31/2半主梁斜截面抗剪承载能力包络图(单位:
T)
上图显示,主梁在承载能力极限状态下,弯矩组合设计值均小于对应的正截面抗弯承载力;剪力组合设计值最大为75840KN,小于该处截面抗力99550KN,其余各处剪力设计值均小于截面抗力,满足规范要求。
(二)持久状况正常使用极限状态计算
1、成桥状态下结构应力情况
图1.4成桥状态主梁上缘正应力图(单位:
kg/cm2)
图1.5成桥状态主梁下缘正应力图(单位:
kg/cm2)
根据上图显示,主梁在成桥(收缩、徐变完成)时有一定的压应力储备。
上缘跨中最小压应力为3.74MPa;上缘最大压应力出现在中支点附近,大小为12.21MPa。
下缘跨中应力为7.52MPa;下缘最大压应力出现在中支点附近,大小为11.29MPa;成桥状态下结构应力均能满足要求。
2、正常使用极限状态下结构抗裂验算(作用短期效应组合)
(1)、正截面抗裂
图1.6主梁正截面抗裂验算短期效应组合正应力图(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.3.1条,正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算,对于全预应力混凝土构件,在作用短期效应组合下,应满足:
。
主梁上缘最小压应力为0.337MPa,出现在中墩墩顶,下缘最小压应力为1.06MPa,出现在尾跨边跨合拢段处,上、下缘除边支点附近外均未出现拉应力,故正常使用阶段正截面抗裂满足规范要求。
(2)、斜截面抗裂(计入竖向预应力作用)
图1.7主梁斜截面抗裂验算短期效应组合主拉应力图(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.3.1-8条,斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算,对于全预应力混凝土现场浇筑构件,在作用短期效应组合下,应满足:
。
主梁在短期组合作用下,考虑竖向预应力的作用,最大主拉应力出现在跨中腹板厚度变化处,为-0.525Mpa,故斜截面抗裂均能满足规范要求。
(三)持久状况和短暂状况构件的应力计算
1、持久状况(使用阶段作用标准值组合)
(1)、正截面混凝土的法向压应力:
图1.8持久状况主梁正应力计算结果(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.1.5条,使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力应符合以下规定:
使用阶段构件正截面最大压应力为17.46MPa,小于规范限值19.25MPa,使用阶段主梁正截面混凝土的压应力满足要求。
当二期恒载为79.82KN/m时,持久状况正截面最大压应力为17.68MPa,出现在支点上缘附近,满足规范要求。
(2)、受拉区预应力钢筋的最大拉应力:
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.1.5条,使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的拉应力,应符合下列规定:
由计算可知,使用阶段预应力钢筋拉应力最大约为1169.1MPa。
受拉区预应力钢筋的最大拉应力能够满足上述规范要求。
(3)、斜截面混凝土的主压应力(已计入竖向预应力作用):
图1.9持久状况主梁主压应力计算结果(单位:
kg/cm2)
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.1.6条,预应力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混凝土主压应力σcp应符合以下规定:
标准组合作用下,构件截面最大主压应力为12.69MPa,满足规范限值23.1MPa,使用阶段主梁截面混凝土主压应力能够满足要求。
2、短暂状况(施工阶段自重、施工荷载等标准值组合)
(1)、施工阶段预压区混凝土最大压应力:
图1.10短暂状况(施工阶段)主梁压应力图(单位:
kg/cm2)
预压区最大压应力
=15.53MPa,按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.2.8条,压应力限值为0.7
=0.7*0.8*38.5=21.56MPa,满足。
(2)、施工阶段预拉区混凝土拉应力:
图1.11短暂状况(施工阶段)主梁拉应力图(单位:
kg/cm2)
最大拉应力为0.55MPa,按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第7.2.8条,拉应力满足规范限值0.7f’tk=1.995MPa的要求,故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋即可。
(四)、短暂状况、持久状况主梁位移
按照《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004第6.5.3条,预应力混凝土受弯构件在消除自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的l/600。
受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响,对应C60混凝土,挠度长期增长系数
=1.4。
2、短暂状况最大双悬臂状态(施工阶段st=50悬浇最后梁段)
图1.12短暂状况(st=49)主梁累积位移图(单位:
mmradx10-3)
最大竖向位移为-74.19mm,出现在中跨悬臂端附近。
2、短暂状况中跨合拢(施工阶段st=54)
图1.14短暂状况(st=54)主梁累积位移图(单位:
mmradx10-3)
中跨合拢后,边跨合拢段附近向上最大竖向位移为57.50mm,中跨合拢段附近向下最大竖向位移为-66.55mm。
3、成桥阶段收缩徐变完成(施工阶段st=59,计3650天)
图1.15收缩徐变完成(st=59)主梁累积位移图(单位:
mmradx10-3)
中跨合拢后,向下最大竖向位移出现在跨中附近,为-123.57mm,向上最大竖向位移为边跨合拢段附近的70.04mm。
收缩徐变完成后,最大水平位移为144.22mm。
4、活载位移
在活载(汽车+人群)作用下,竖向位移如下表(未考虑挠度长期增长系数):
位置
节点
竖向位移最大值(mm)
竖向位移最小值(mm)
边跨
18
26.36
-29.34
中跨
66
33.67
-58.68
当考虑挠度长期增长系数
=1.4后,竖向位移如下表:
位置
节点
竖向位移最大值(mm)
竖向位移最小值(mm)
允许值
(mm)L/600
边跨
18
36.90
-41.08
181.7
中跨
66
47.14
-82.15
280
由上表可知,主梁挠度满足规范要求。
(五)支承反力
1、QJX计算结果为:
支座位置
节点号
支反力(KN)
Z12#墩
2
15962
Z13#墩
38
139576
Z14#墩
94
139601
Z15#墩
130
16522
2、MIDAS计算结果为:
支座位置
节点号
支反力(KN)
支座1
(前进方向左侧)
支座2
(前进方向右侧)
Z12#墩
2
9964.3
9931.3
Z13#墩
38
74005.0
75207.0
Z14#墩
94
82082.6
66919.7
Z15#墩
130
9145.0
10752.8
根据上述左右幅计算的支反力,并结合抗震计算结果,中支座选80000级的减隔震球形支座,边支座选10000级的抗震球形支座。
六、伸缩装置选用
1、方法一(考虑桥墩刚度):
(1)、由温度变化引起的伸缩量:
本桥位于温热地区,假定当地历年最高日平均温度为37℃,最低日平均温度为-1℃,则:
最高有效气温值Tmax=24.14+(37-20)/1.40=36.3℃;
最低有效气温值Tmin=(-1+1.85)/1.58=0.5℃;
伸缩装置安装温度范围取为15℃~25℃,即Tset,l=15℃,Tset,u=25℃;
a、主桥梁体的伸长量和缩短量:
根据计算可知桥墩刚度为:
K=F/x=1/5.658x10-7=1767252.8kN/m
主梁发生滑动所需最大水平力为F=μN=0.03
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 158 连续 计算