部颁图30米小箱梁计算书(共67页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录专心-专注-专业预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术通用图计算书(30m装配式预应力混凝土连续箱梁)1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准 跨径:桥梁标准跨径30m;跨径组合530m(正交); 设计荷载:公路级; 桥面宽度:(路基宽28m,高速公路),半幅桥全宽13.5m, 0.5m(护栏墙)+12.0m(行车道)+ 1.0m波型护栏)13.5m; 桥梁安全等级为一级,环境条件类。1.1.2 规范 公路工程技术标准JTG B01-2003 公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004(简称通规) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG
2、 D62-2004(简称预规)1.1.3 参考资料公路桥涵设计手册桥梁上册(人民交通出版社2004.3)1.2 主要材料1)混凝土:预制梁及现浇湿接缝、横梁为C50、现浇调平层为C40;2)预应力钢绞线:采用钢绞线,3)普通钢筋:采用HRB335,1.3 设计要点1)本计算示例按后张法部分预应力混凝土A类构件设计,桥面铺装层80mmC40混凝土不参与截面组合作用;2)根据组合箱梁横断面,采用荷载横向分布系数的方法将组合箱梁简化为单片梁进行计算,荷载横向分配系数采用刚性横梁法、刚(铰)接梁法和比拟正交异性板法(G-M法)计算,取其中大值进行控制设计。3)预应力张拉控制应力值,混凝土强度达到90时
3、才允许张拉预应力钢束;4)计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时张拉锚固龄期为7d;5)环境平均相对湿度RH=80;6)存梁时间为60d。2 横断面布置2.1 横断面布置图单位:m2.2跨中计算截面尺寸单位:mm 边、中梁毛截面几何特性 表2梁号边梁中梁几何特性面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离1.28530.39460.5501.27290.3940.5533 汽车荷载横向分布系数、冲击系数计算3.1 汽车荷载横向分布系数计算3.1.1 刚性横梁法1) 抗扭惯矩计算宽跨比B/L13.5/300.450.5,可以采用刚性横梁法。荷载横向分布系数计算时考虑主梁抗
4、扭刚度的影响,抗扭刚度采用公式 计算,计算采用以下简化截面(单位mm): 计算得边梁抗扭惯矩,中梁抗扭惯矩,计算结果表明:悬臂对主梁抗扭惯矩贡献很小,为简化计算,可以忽略悬臂影响;同时边、中梁截面几何特性相差不到1,按主梁截面均相同计算对结果影响不大,以下计算按主梁截面均相同考虑。抗扭系数。2) 荷载横向分布影响线计算影响线坐标按公式计算,计算结果见表3-1。影响线坐标表 表31梁位影响线坐标k1k2k3k41号梁0.3880.2960.2040.1122号梁0.2960.2650.2350.2043) 汽车荷载横向分布系数计算在影响线上布置车轮,相应位置处的竖标总和即为荷载横向分布系数,荷载
5、分布系数以单列车为基数。 二列车 三列车 二列车 三列车计算表明,1号梁(边梁)和2号梁(中梁)均在布三列车时汽车分布系数最大,=0.696 ,=0.622 。4) 采用桥梁结构计算程序桥梁博士v3.0计算输入原始数据见下图:计算结果如下表:影响线坐标表 表32梁位影响线坐标k1k2k3k41号梁0.3880.2960.2040.1122号梁0.2960.2650.2350.204 汽车荷载横向分布系数表 表33项目1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车横向分布系数0.6780.6950.5590.6223.1.2 刚接梁法1) 荷载横向分布影响线计算计算刚度参数 , 参见“公路桥涵设计手册梁桥
6、上册” 人民交通出版社1996.3,查表2-2-2计算如下: 1号梁影响线坐标计算表 表340.010.03123412340.060.3760.2800.1990.1460.4000.2790.1850.1350.080.4000.2860.1900.1240.4240.2840.1750.117一次内插0.07350.3920.2840.1930.1310.4160.2820.1780.123二次内插0.02112340.07350.4050.2830.1850.1272号梁影响线坐标计算表 表350.010.03123412340.060.2800.2800.2410.1990.2790
7、.2980.2380.1850.080.2860.2840.2400.1900.2840.3040.2370.175一次内插0.07350.2840.2830.2400.1930.2820.3020.2370.178二次内插0.02112340.07350.2830.2930.2380.1852) 汽车荷载横向分布系数计算在影响线上布置车轮,相应位置处的竖标总和即为荷载横向分布系数,荷载分布系数以单列车为基数。 二列车 三列车二列车 三列车计算表明,1号梁和2号梁均在布三列车时汽车分布系数最大,=0.688 ,=0.633 。3) 采用桥梁结构计算程序桥梁博士v3.0计算输入原始数据见下图:计
8、算结果如下:汽车荷载横向分布系数表 表36项目1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车横向分布系数0.6850.6810.5820.6463.1.3 铰接梁法1) 荷载横向分布影响线计算参数计算同前,先按0计算荷载横向分布影响线坐标,再考虑的影响,按公式, 进行修正。具体计算过程见下表:影响线坐标计算表 表371号梁2号梁11121314212223240.060.3950.2830.1820.1400.2830.2950.2400.1820.080.4100.2850.1750.1300.2850.3000.2400.175一次内插0.07350.4000.2840.1800.1370.2840
9、.2970.2400.180按0.021修正0.4120.2780.1760.1340.2780.3110.2350.1762) 汽车荷载横向分布系数计算在影响线上布置车轮,相应位置处的竖标总和即为荷载横向分布系数,荷载分布系数以单列车为基数。 二列车 三列车 二列车 三列车计算表明,1号梁在布二列车时汽车分布系数最大,=0.687 ; 2号梁在布三列车时汽车分布系数最大, =0.640 。3) 采用桥梁结构计算程序桥梁博士v3.0计算输入原始数据见下图:计算结果如下:汽车荷载横向分布系数表 表38项目1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车横向分布系数0.6900.6800.5940.6533.
10、1.4 比拟正交异性板法(G-M法)1) 截面特性计算a、 主梁抗弯惯矩,。b、 横隔梁抗弯惯矩本桥跨中仅有一道横隔板,横梁翼缘有效宽度按规范JTG D62-2004中的4.2.2条取用,。横隔梁抗弯惯矩计算采用下图尺寸(单位mm):横隔梁截面重心到顶面距,横隔梁抗弯惯矩,横隔梁比拟单宽抗弯惯矩为。c、 主梁和横隔梁的抗扭惯矩横隔梁梁肋:,则2) 参数和计算,3) 荷载横向分布影响线计算已知,从G-M法计算图表可查得影响系数K0和K1的值,如下表:影响系数K0和K1表 表39梁位荷 载 位 置B3/4BB/2B/40-B/4-B/2-3/4B-BK000.710.8911.141.21.140
11、.990.880.74B/41.561.471.41.261.140.880.620.330.08B/22.42.111.771.410.640.23-0.18-0.553/4B3.452.782.111.470.890.37-0.18-0.57-1.06B4.353.452.41.560.710.11-0.56-1.07-1.66K100.910.9511.071.081.0610.950.91B/41.091.11.111.121.070.980.920.840.79B/21.31.271.211.1110.90.810.720.643/4B1.581.431.271.10.950.820
12、.730.660.58B1.861.551.31.090.910.780.650.570.481号粱在5.1m处,3/4B=5.063m5.1mB6.75m,2号粱在1.7m处,1/4B=1.688m1.7mB/23.375m,用内插法求实际梁位处K0和K1的值,并根据求影响线坐标,结果见下表:影响系数K0和K1表 表310梁号算式荷 载 位 置B3/4BB/2B/40-B/4-B/2-3/4B-B13.472.792.121.470.890.36-0.19-0.58-1.071.591.431.271.100.950.820.730.660.581.851.621.391.150.940.7
13、50.600.480.340.460.410.350.290.240.190.150.120.0921.571.471.401.261.140.880.620.330.081.091.101.111.121.070.980.920.840.791.161.151.151.141.080.970.880.770.690.290.290.290.280.270.240.220.190.174) 汽车荷载横向分布系数计算在影响线上布置车轮,相应位置处的竖标总和即为荷载横向分布系数,荷载分布系数以单列车为基数。 二列车 三列车 二列车 三列车计算表明,1号梁(边梁)和2号梁(中梁)均在布三列车时汽车分
14、布系数最大,=0.699 ,=0.638 。3.1.5 荷载横向分布系数汇总横向分布系数汇总表 表311方法1号梁2号梁二列车三列车二列车三列车刚性横梁法手算0.6790.6960.5600.622电算0.6780.6950.5590.622刚接梁法手算0.6840.6880.5680.633电算0.6850.6810.5820.646铰接梁法手算0.6870.6850.5810.640电算0.6900.6800.5940.653G-M法0.6950.6990.5710.638统计最大0.6950.6990.5940.653结论:各计算方法所得横向分布系数相差不到5,边梁在采用G-M法时分布系
15、数最大,中梁在采用铰接梁法时分布系数最大,均出现在横向布置三列车时,汽车折减0.78。以下计算边梁近似取0.7,中梁取0.66。3.2 剪力横向分布系数支点处设置了端、中横梁,并采用橡胶支座,因而剪力可采用与弯矩同样的分布系数,且纵桥向采用一个值。具体值见“3.1 汽车荷载横向分布的计算”。3.3 汽车荷载冲击系数值计算3.3.1汽车荷载纵向整体冲击系数连续梁桥结构基频根据主梁计算模型由平面杆系有限元程序GQJS9.3直接计算,计算结果为 。按照通规第4.3.2条,冲击系数可按下式计算: 当时, 3.3.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数 采用。4 主梁纵桥向结构计算4.1箱梁施工流程1)先预制
16、主梁,混凝土达到设计强度的90后,张拉正弯矩区预应力钢束,压注水泥浆。2)设置临时支座并安装好永久支座(联端无需设临时支座),逐孔安装主梁,置于临时支座上成为简支状态。3)浇筑连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板,达到设计强度的90%后,张拉顶板负弯矩预应力钢束,并压注水泥浆。箱梁形成连续的步骤详见附图。4)接头施工完成后,浇筑剩余部分桥面板湿接缝混凝土,浇筑完成后拆除一联内临时支座,完成体系转换。从箱梁预制到浇筑完横向湿接缝的时间按三个月(90天)计算。4.2 有关计算参数的选取 一期恒载:预制梁重力密度取 二期恒载:1)湿接缝 C50混凝土,重力密度取(参与受力)2)
17、80mm C40混凝土,重力密度取(4片梁均分)3)100mm沥青混凝土铺装重力密度取(4片梁均分)4)护栏(单侧),重力密度取,边梁按铰接梁法计算,分配系数为0.584,中梁按刚性横梁法计算,分配系数为0.5。边梁(二期铺装,不含湿接缝) 中梁(二期铺装,不含湿接缝) 活载:公路-级,无人群荷载,汽车的横向分配系数:边梁为0.70,中梁为0.66。相对湿度: 80;徐变系数终值: 2.0;收缩应变终值: 2.1x10-3;锚下控制张拉力: 3;锚具变形与钢束回缩值(一端): L6mm;管道摩阻系数: 0.2;管道偏差系数: 0.0015 1/m;钢束松弛系数: 0.3;地基及基础不均匀沉降:
18、 L/30001.0cm;梯度温度:正、负温差按100mm沥青铺装、80mm混凝土调平层考虑。4.3 计算程序主梁计算采用平面杆系有限元程序GQJS9.3。4.4 持久状况承载能力极限状态计算4.4.1 正截面抗弯承载能力计算荷载基本组合表达式: 通规4.1.61式其中各分项系数的取值见通规4.1.61式。由程序计算得主要控制截面抗弯承载能力见下表:边梁、中梁主要控制截面抗弯承载能力(KN.m) 表4-1截面位置边跨跨中 下缘中支点 上缘中跨跨中 下缘边梁强度 10133-115178744效应 9772-77768035中梁强度 10124-110498739效应 9370-78747587
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