装配式预应力砼T梁桥先简支后结构连续设计计算书.docx
- 文档编号:8466838
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:1.47MB
装配式预应力砼T梁桥先简支后结构连续设计计算书.docx
《装配式预应力砼T梁桥先简支后结构连续设计计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《装配式预应力砼T梁桥先简支后结构连续设计计算书.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
装配式预应力砼T梁桥先简支后结构连续设计计算书
河北邢汾高速公路项目
装配式预应力砼T梁桥(先简支后结构连续)设计计算书
本桥具体尺寸请参照邢汾高速公路《公路桥涵通用图》,跨径布置为:
5x25m,5x30m
和4X40m三种。
一、主要技术标准
(1)设计车道数:
三车道;
(2)荷载标准:
公路-I级*1.3;
(3)按全预应力构件进行设计;
(4)设计安全等级:
I级,结构重要性系数为1.1;
二、计算依据
(1)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003);
(2)部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004);
(3)部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004);
(4)公路桥梁通用图装配式预应力混凝土T梁桥(先简支后结构连续)上部构造(河北邢汾高速公路项目专用);
三、计算基本数据
T梁横断面布置见图3-1,各种跨径跨中截面构造见图3-3~图3-4。
图3-1T梁横断面布置
I4M
泌卜
U'J
图3-225mT梁跨中截面
边梁中梁
图3-330mT梁跨中截面
3-440mT梁跨中截面
表3-1T梁截面特性统计表(包括横向湿接缝)
分类
梁高
(m)
面积(m2)
抗弯惯性矩
(m4)
抗扭惯性矩
(m4)
25m跨
中梁
1.7
0.861
0.292
0.0177
边梁
1.7
0.833
0.286
0.0172
30m跨
中梁
2
0.933
0.454
0.0203
边梁
2
0.927
0.450
0.0201
40m跨
中梁
2.5
1.114
0.956
0.0334
边梁
2.5
1.115
0.933
0.0327
1、计算荷载
(1)钢筋混凝土重力密度为26kn/m3;沥青混凝土重力密度为24kn/m3。
防撞护栏重
量10kN/m,按照横向分布影响线值分配;
(2)温度荷载:
整体升温20C,整体降温25C;截面正温差梯度如图3-5所示,
T仁14C,T2=5.5C;截面负温差梯度在正温差梯度的基础上乘以-0.5。
度高上
(3)车道荷载:
公路I级;冲击系数见表3-2。
表3-2汽车冲击系数统计表
T梁跨度
冲击系数
跨中
支点
25m
0.31
0.40
30m
0.30
0.40
40m
0.25
0.35
(4)收缩徐变:
按规范取值。
相对湿度取60%。
(5)预应力荷载:
采用strand1860钢绞线。
张拉控制应力1395mpa参见表3-3,
采用金属波纹管,管道摩阻系数0.25,局部偏差系数0.0015。
表3-3-1一片T梁边梁钢绞线统计表
25米边跨钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
7X7①5
1
2
8X7①5
1
3
7X7①5
1
25米中跨钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
6X7①5
1
2
7X7①5
1
3
7X7①5
1
25米负弯矩区钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
5X7①5
4
波纹管
金属波纹管
表3-3-2一片T梁中梁钢绞线统计表
25米边跨钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
6X7①5
1
2
7X7①5
1
3
7X7①5
1
25米中跨钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
6X7①5
1
2
6X7①5
1
3
6X7①5
1
25米负弯矩区钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
5X7①5
4
波纹管
金属波纹管
表3-3-3—片T梁边梁钢绞线统计表
30米边跨钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
9X7①5
1
2
9X7①5
1
3
9X7①5
1
30米中跨钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
8X7①5
1
2
9X7①5
1
3
8X7①5
1
30米负弯矩区钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
5X7①5
4
波纹管
金属波纹管
表3-3-4一片T梁中梁钢绞线统计表
30米边跨钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
8X7①5
1
2
8X7①5
1
3
9X7①5
1
30米中跨钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
7X7①5
1
2
8X7①5
1
3
8X7①5
1
30米负弯矩区钢绞线
编号
直径(mm
束数
1
5X7①5
4
波纹管
金属波纹管
表3-3-5—片T梁边梁钢绞线统计表
40米边跨钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
9X7①5
2
2
8X7①5
1
3
8X7①5
1
4
8X7①5
1
40米中跨钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
8X7①5
2
2
7X7①5
1
3
8X7①5
1
4
7X7①5
1
40米负弯矩区钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
5X7①5
2
2
5X7①5
2
3
4X7①5
2
波纹管
金属波纹管
表3-3-6一片T梁中梁钢绞线统计表
40米边跨钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
8X7①5
2
2
8X7①5
1
3
8X7①5
1
4
8X7①5
1
40米中跨钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
7X7①5
2
2
7X7①5
1
3
8X7①5
1
4
7X7①5
1
40米负弯矩区钢绞线
编号
直径(mr)i
束数
1
5X7①5
2
2
5X7①5
2
3
4X7①5
2
波纹管
金属波纹管
(6)支座沉降:
将各墩分别沉降0.005m,由程序自动包络取最不利值;
(7)横向分布系数采用刚接梁法进行计算,计算结果参见表3-4;
表3-4横向分布系数统计表
桥宽(m
梁数
横向分布系数(已计入车道折减系数)
边梁
中梁
25mT梁
6
0.706
0.590
30mT梁
6
0.693
0.633
40mT梁
6
0.708
0.610
注:
1.计算比较2车道和3车道的横向分布系数,2车道控制设计。
2.表中系数未计活载增大系数1.3。
2、计算模型
(1)预制T梁及横向湿接缝混凝土强度等级为C50;桥面现浇层混凝土强度等级为
C50;
(2)采用桥梁博士3.0进行计算,T梁横向湿接缝模拟成附加截面,自重系数取1.04
计算模型。
IIIIIII11111II1111IIIIIIIlliIIIIII111111111IIIII圖IIIII1111II11111IIIIIIIIIIIII111111111IIIIIIIIIIIIIII11111111111IIIIIII
ZL
图3-6结构有限元模型(5跨)
(3)施工阶段模拟如下:
施工
阶段
施工内容
1
II1:
IIJl.[JII]ILIJI1.LJI:
JL.L]..1.II.JkIIIJ[J1[JI111LUI[JI.11U91:
11J1111[111ILI1INI1UTl1Tl111111~1111II
■Juh
预制T梁及架设;
2
iiiyiiiiiiiihiiiiiiiiiiiiniiiiiiiiu1ii
浇注纵向湿接头及翼缘板、横隔梁湿接缝;
3
IIULLUIULll]ITUIIlli1irriumill111II」IIHLIIIIHIIUIIIIIHlIIIIJIliLLIILIIlLIJtl.1Li_LlirriJJIILIIILIUIJ111
张拉1#、4#墩支点位置负弯矩钢束;
4
ii111ii111hirfii1hi11illhiihiiifiiiin11iliiiiiufi11in11Riihihimfi11miirTiillii1111ij
张拉2#、3#墩支点位置负弯矩钢束;
5
hii1111111miiiiiiiiiiiiiii111■imihimilliiiinimuiiiihimu111
体系转换;
6
iiii1111111miiiiiiiiiiiiiii111■imihimilliiiinimuiiiihimu111
二期恒载;
7
hii1111111miiiiiiiiiinhi111■imihimilliiiinimuiiiihimu111
徐变效应;
施工阶段模拟
四、截面验算
1、施工阶段应力验算按照规范JTGD62-2004第728条,进行预应力混凝土受弯构件施工阶段法向应力验算。
预应力混凝土受弯构件,在预应力和构件自重等施工荷载作用下,截面边缘混凝土的压
rr
应力应满足Ccc<0.7fc/k;截面边缘压拉应力Cct-0-7ftk时,预拉区应配置其配筋率
不小于0.2%的纵向钢筋。
本桥仅构造钢筋即满足配筋要求(施工阶段配筋率的选定)。
2、正常使用阶段抗裂验算
本节按照正常使用极限状态的要求,采用作用的短期效应组合和短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,按全预应力混凝土构件进行正截面和斜截面抗裂验算。
a)按照正常使用极限状态的规范强制性要求,对于全预应力混凝土受弯构件,在作用
短期组合下,满足以下要求:
各跨径简支转连续T梁,在短期组合作用下,按照上述公式要求,预应力效应乘以0.8
的折减系数,主梁上、下缘最小正应力见图4-1。
25米T梁(中梁)
30米T梁(边梁)
30米T梁(中梁)
6.2A.1
40米T梁(边梁)
40米T梁(中梁)
图4-1正常使用阶段截面上下缘最小正应力(短期组合抗裂验算)
从图4-1可以看出:
除支点下缘外,各种跨径最小正应力均出现在跨中附近的截面下缘,均为拉应力,不满足规范对于全预应力构件的要求,具体数据见表4-1。
各跨径主梁最小正应力汇总表4-1
分类
边跨跨中截面下缘最小正应力
(MPa
次边跨跨中截面
下缘最小正应力
(MPa
中跨跨中截面下缘最小正应力
(MPa
规范要求
25m跨
边梁
-1.8.
-0.2
-0.6
▽st—0.80CTpc兰0
中梁
-1.8.
-0.7
-0.8
30m跨
边梁
-1.7
-0.4
-0.7
中梁
-2.1
-0.9
-1.1
40m跨
边梁
-1.2
-
-0.2
中梁
-2.0
-
-0.9
另:
各墩支点下缘位置最小正应力为拉应力,也不满足规范要求,但考虑到使用荷载作
用下,活载在此位置产生的效应主要为压应力,且标准图的的结算结果也是如此,此结果从
略。
从图4-1和表4-1可以看出:
短期组合作用下,按照全预应力构件计算,主梁的正截面抗裂不满足规范要求。
b)规范强制性要求:
作用短期效应组合下,全预应力混凝土预制构件主拉应力应满足以
下要求:
Gp空0.6仏《预桥规》公式(6.3.1-5)
各跨径简支转连续T梁,在短期组合作用下,按照上述公式要求,主梁截面最大主拉应力见图4-2。
習
j^,戸匸
25米T梁(边梁)
-1
从图4-2可以看出:
各种跨径的主梁截面最大主拉应力均出现在支点位置,对应图4-1的截面最小正应力结果,这些位置的最大拉应力即为该截面位置下缘最大拉应力结果。
同样,鉴于使用荷载作用下,活载在此位置产生的效应主要为压应力,且标准图的的结算结果也是
如此,对此位置可放宽应力要求。
不计支点位置处的主拉应力结果,各跨径主梁截面的主拉应力均满足规范对于全预应力构件的要求,具体数据见表4-2。
各跨径主梁最大主拉应力汇总表4-2
分类
边跨跨中截面下缘最小正应力
(MPa
次边跨跨中截面
下缘最小正应力
(MPa
中跨跨中截面下缘最小正应力
(MPa
规范要求
25m跨
边梁
-0.5
-0.4
-0.4
crtp兰0.6ftk=1.59MPa
中梁
-0.4
-0.5
-0.5
30m跨
边梁
-0.4
-0.4
-0.4
中梁
-0.5
-0.5
-0.5
40m跨
边梁
-0.3
-
-0.3
中梁
-0.3
-
-0.3
注:
不包括支点位置截面的主应力。
从图4-2和表4-2可以看出:
不计支点位置,正常使用阶段,主梁的斜截面抗裂都满足规范要求。
3、持久状况应力验算
1)按照规范JTGD62-2004第7.1.5条,对持久状况预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力进行验算。
持久状况预应力混凝土截面受压区最大压应力应满足以下要求:
30米T梁(边梁)
图4-3持久状况截面上下缘最大压应力图
从图4-3可以看出:
持久状况下,各种跨径的主梁截面最大压应力分布较为均匀,最大
压应力出现在支点左右一定距离的下缘位置,最大压应力均满足规范的要求,具体数据见表
4-3。
各跨径主梁最大压应力汇总表4-3
分
类
边跨跨中截面下缘最小正应力
(MPa
次边跨跨中截面
下缘最小正应力
(MPa
中跨跨中截面下缘最小正应力
(MPa
规范要求
25m跨
边梁
13.9
14.1
12.5
中梁
12.0
11.9
11.7
30m跨
边梁
13.2
13.9
12.4
^kc+^pt兰0.5fck
中梁
12.2
12.8
12.0
=16.2MPa
40m跨
边梁
12.3
-
12.0
中梁
11.2
-
11.3
从图4-3和表4-3可以看出:
持久状况下,主梁上下缘混凝土最大压应力满足规范要求。
2)按照规范JTGD62-2004第7.1.6条,对持久状况预应力混凝土受弯构件斜截面混凝土的最大主压应力进行验算。
持久状况预应力混凝土截面受压区最大主压应力应满足以下要求:
《预桥规》公式(7.1.6-1)
4-4。
各跨径简支转连续T梁,持久状况下,主梁截面最大主压应力见图
25米T梁(中梁)
40米T梁(中梁)
图4-4持久状况主梁主压应力图
从图4-4可以看出:
持久状况下,各种跨径的主梁截面最大主压应力分布较为均匀,最
大主压应力出现在支点左右一定距离的位置,最大压应力均满足规范的要求,具体数据见表
4-4。
分类
边跨跨中截面
次边跨跨中截面
中跨跨中截面
各跨径主梁最大主压应力汇总
表4-4
下缘最小正应力
(MPa
下缘最小正应力
(MPa
下缘最小正应力
(MPa
规范要求
25m跨
边梁
13.4
14.4
13.1
中梁
12.4
12.5
11.7
30m跨
边梁
14.0
13.5
12.8
口cp兰0.6fck
中梁
12.9
12.4
11.7
=19.44MPa
40m跨
边梁
12.3
-
12.5
中梁
11.2
-
11.1
从图4-4和表4-4可以看出:
持久状况下,主梁混凝土最大主压应力满足规范要求。
4、强度验算
1)抗弯承载力验算
承载能力极限状态组合下,作用(或荷载)效应组合设计值与正截面抗弯强度如图4-5
所示。
25米T梁(边梁)
30米T梁(边梁)
30米T梁(中梁)
40米T梁(中梁)
图4-5弯矩包络图
从图4-5可以看出:
各种跨径的主梁截面边跨跨中抗弯承载能力最大主压应力分布较为
均匀,最大主压应力出现在支点左右一定距离的位置,最大压应力均满足规范的要求,具体
数据见表4-5。
25mT梁主梁抗弯强度验算表4.5-1
分类
弯矩效应组合值
(kN?
m)
正截面抗弯强度
(kN?
m)
正截面抗弯强度/弯矩效应组
合值
是否满足
规范
边梁
边跨跨中
7239
7136
0.986
基本满足
次边跨支点
-6549
-7969
1.217
满足
次边跨跨中
6087
6596
1.084
满足
中跨支点
-5828
-7969
1.367
满足
中跨跨中
6199
6596
1.064
满足
中梁
边跨跨中
6705
6559
0.978
基本满足
次边跨支点
-5647
-7931
1.404
满足
次边跨跨中
5799
6019
1.038
满足
中跨支点
-5019
-7931
1.580
满足
中跨跨中
5841
6019
1.030
满足
注:
支点负弯矩抗弯强度计入桥面铺装钢筋参与结构受力。
30mT梁主梁抗弯强度验算表4.5-2
分类
弯矩效应组合值
(kN?
m)
正截面抗弯强度
(kN?
m)
正截面抗弯强度/弯矩效应组
合值
是否满足
规范
边梁
边跨跨中
10392
10147
0.976
基本满足
次边跨支点
-8154
-9180
1.126
满足
次边跨跨中
9137
9506
1.040
满足
中跨支点
-7286
-9180
1.260
满足
中跨跨中
9242
9506
1.029
满足
中梁
边跨跨中
7967
9153
1.149
满足
次边跨支点
-10994
-9451
0.860
不满足
次边跨跨中
5551
8540
1.538
满足
中跨支点
-9121
-9451
1.036
满足
中跨跨中
6208
8540
1.376
满足
注:
支点负弯矩抗弯强度计入桥面铺装钢筋参与结构受力。
40mT梁主梁抗弯强度验算表4.5-3
分类
弯矩效应组合值
(kN?
m)
正截面抗弯强度
(kN?
m)
正截面抗弯强度/弯矩效应组
合值
是否满足
规范
边梁
边跨跨中
18013
18547
1.030
满足
次边跨支点
-14371
-15193
1.057
满足
中跨跨中
15469
16846
1.089
满足
中跨支点
-11338
-15193
1.340
满足
中梁
边跨跨中
18018
18084
1.004
满足
次边跨支点
-14153
-15913
1.124
满足
中跨跨中
15920
16289
1.023
满足
中跨支点
-11784
-15913
1.350
满足
注:
支点负弯矩抗弯强度计入桥面铺装钢筋参与结构受力。
2)抗剪承载力验算
根据计算所得的主拉应力,按照《预桥规》第7.1.6条规定箍筋可仅按构造要求设置,各跨径主梁斜截面抗剪承载力满足规范要求。
五、构造与配束(筋)比较
本设计桥面全宽14.13m,横向6片T梁,梁间距2.4m,边板悬臂长度1.065m与2008年部颁标准图进行对比,选取和本设计最接近的28m分离式路基的标准图(全宽13.5m,横
向6片T梁,梁间距2.25m)进行比较。
1、构造比较
本设计梁高同标准图,T梁形式与标准图相似,仅在其基础上稍做修改。
25m跨腹板比
标准图厚2cm(标准图腹板厚为20cm),30m跨和40m跨腹板和马蹄宽度均比标准图厚2cm。
2、钢束比较
各跨径T梁与标准图(28m分离式路基所采用T梁)的配束比较见表5.1。
25m跨T梁配束与标准图对比表5.1-1
分类
本设计
标准图
本设计比通用图
边梁
边跨跨中
s
22$15.2
s
25$15.2
少3束
中跨跨中
s
20$15.2
s
21$15.2
少1束
支点负弯矩
s
20$15.2
s
18$15.2
多2束
中梁
边跨跨中
s
20$15.2
s
22$15.2
少2束
中跨跨中
18$s15.2
19$s15.2
少1束
支点负弯矩
20©15.2
16厂15.2
多4束
注:
标准图数据取自25m跨连续梁、28m分离式路基所采用T梁
从表5.1-1可以看出:
25m跨T梁的配束与标注图比,边梁和中梁的边跨跨中比标准图少了3束和2束,中跨跨中比标准图少了1束,支点负弯矩比标准图多了2束和4束。
这与结构受力分析结果对应较好。
1边梁和中梁的边跨跨中比标准图少,对应:
结构跨中应力均不满足规范要求,边跨跨
中正应力超过规范限值较多。
边跨跨中正截面抗弯强度略小于结构内力。
2支点负弯矩比标准图多,对应:
结构支点正截面抗弯强度大于结构内力,满足规范要
求。
30m跨T梁配束与标准图对比表5.1-2
分类
本设计
标准图
本设计比通用图
边梁
边跨跨中
s
27©15.2
s
30©15.2
少3束
中跨跨中
25©s15.2
27©s15.2
少2束
支点负弯矩
20©s15.2
20©s15.2
相同
中梁
边跨跨中
s
25©15.2
s
26©15.2
少1束
中跨跨中
s
23©15.2
s
23©15.2
相同
支点负弯矩
s
20©15.2
s
16©15.2
相同
- 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:
- 装配式 预应力 梁桥先简支后 结构 连续 设计 计算