搜索30m组合箱梁上部结构计算书[无图版本]
2016-11-27 by:CAE仿真在线 来源:互联网
30m组合箱梁上部结构计算书
Ⅰ、设计资料和结构尺寸.. 2
一、设计资料.. 2
二、结构尺寸.. 3
三、箱梁的横截面几何特性计算.. 4
Ⅱ、荷载计算.. 5
一、电算模型.. 5
二、恒载作用计算.. 6
三、活载作用计算.. 6
四、内力组合.. 8
Ⅲ、预应力钢束的估算和布置.. 10
一、截面钢束的估算与确定.. 10
二、预应力钢束的布置.. 10
三、预加应力后荷载组合(持久状况承载能力极限组合).. 11
Ⅳ、普通钢筋配筋估算.. 11
一、截面普通钢筋的估算与确定.. 11
二、普通钢筋的布置.. 11
Ⅴ、持久状况承载能力极限状态计算.. 12
一、结果显示单元号的确定.. 12
二、正截面抗弯承载力计算.. 12
三、斜截面抗剪承载力计算.. 15
Ⅶ、持久状况正常使用极限状态计算.. 17
一、电算应力结果.. 17
二、截面抗裂验算.. 19
Ⅷ、持久状况和短暂状况构件的应力验算.. 20
一、混凝土最大拉应力.. 20
二、受拉区预应力钢筋最大拉应力.. 20
三、最大主拉应力计算.. 21
四、压应力计算.. 23
Ⅸ、结论.. 23
Ⅰ、设计资料和结构尺寸
一、设计资料
1. 标准跨径:30.0m;
2. 计算跨径:边跨29.24m,中跨29m;
3. 桥面宽度:全宽2×(0.5+11.5+0.75)+0.5=26m;净宽2×11.5m;
4. 设计荷载:公路-I级;
5. 材料及特性
(1)混凝土:预应力混凝土预制箱梁、横梁及现浇接头湿接缝混凝土均为C50。6cm调平层混凝土为C40,桥面铺装层采用10cm厚沥青混凝土。
(2)钢绞线:采用符合GB/T 5224-1995技术标准的低松弛钢绞线。
(3)非预应力钢筋:采用符合新规范的R235,HRB335钢筋。凡钢筋直径≥12毫米者,采用HRB335(20MnSi)热轧螺纹钢;凡钢筋直径<12毫米者,采用R235钢。
(4)钢板应符合GB700-88规定的Q235钢板。
(5)材料容重:钢筋混凝土γ=26kN/m3,沥青混凝土γ=23kN/m3,钢板容重γ=78.5kN/m3。
以上各种材料特性参数值参见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004),所需参数如下:
6. 锚具
GVM15-3、GVM15-4和GVM15-5。
7. 施工工艺
预制梁部分按后张法制作主梁,预留预应力钢丝孔道,由Φ=50mm和Φ=55mm的预埋波纹管形成。在现场安装完成后现浇湿接头,完成结构转换工作。
8. 设计依据:
(1)《公路工程技术标准》(JTG B01-2003);
(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);
(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。
7.计算方法:极限状态法。
二、结构尺寸
箱梁梁高160cm,预制中梁宽240cm,预制边梁宽285cm。桥梁横断面布置如下图:
三、箱梁的横截面几何特性计算
预制端截面 预应力钢筋锚固截面
根据已定好的箱梁结构尺寸,计算其截面特性,结果如下:
截面面积:A=1.235m^2
抗扭惯矩:Ixx=0.272m^4
抗弯惯矩:Iyy=0.367m^4
截面中心:y=1.2m,z=0.957m
上核心距:ks=0.311m
下核心距:kx=0.462m
换算截面:
一般区段,b=360mm;
端部区段:b=500mm。
Ⅱ、荷载计算
一、电算模型
1.使用软件
Dr.Bridge3.0、Ansys、MidasCivil6.7.1、GQJS。
2.模型分析
(1)外部环境特性
计算相对湿度75%;不均匀沉降考虑为1/3000;桥面板与其他部分的温差为±14℃。(2)施工阶段划分
按照该桥梁实际施工工序,即预制安装(40天)——现浇湿接头和张拉负区束(其中两边跨现浇段为第一步,第二三跨现浇段为第二步,第三四跨现浇段为第三步,共35天)——铺装桥面及设备(10天)——完工——使用阶段,建立从施工阶段到成桥阶段的模型。
(3)单元划分
根据该桥梁构造特性,共划分98个单元,其中边跨为2x22个,中跨为3x18个,将端横梁视为集中荷载加载于相应位置。
(4)预应力钢束特性
预应力管道为钢波纹管管道,摩擦系数u=0.23;管道偏差系数κ=0.0015/m;钢筋回缩和锚具变形为每侧6mm,两端张拉,张拉控制应力 。
(5)荷载信息
根据荷载横向分布计算结果,按跨中和支点段分别计算跨中与支点段的荷载效应。
模型简图(半桥)
二、恒载作用计算
1.每延米梁重:
2.湿接桥面板重:
3.现浇层、沥青铺装层及内外侧栏杆
现浇砼厚6cm,则现浇层的荷载集度为:
沥青铺装层的荷载集度为:
栏杆的荷载集度为 (两侧合计)
按照荷载分布位置,有
三、活载作用计算
1.荷载横向分布影响线的计算
(1)ANSYS计算结果
横桥向共4根梁,根据横梁截面及横梁间桥面板截面尺寸,用ANSYS建立空间杆系模型,通过在不同节点上施加单位荷载,求出在不同工况下(荷载沿桥跨纵向及横向不同位置)各梁的横向分布效应,结果如下表:
|
工况 |
1#梁
|
2#梁
|
3#梁
|
4#梁
|
工况 |
1#梁
|
2#梁
|
3#梁
|
4#梁
|
|
1 |
0.4981 |
0.2314 |
0.1512 |
0.1193 |
17 |
0.2231 |
0.4640 |
0.1931 |
0.1196 |
|
2 |
0.4536 |
0.2469 |
0.1665 |
0.1330 |
18 |
0.243 |
0.3896 |
0.2134 |
0.1539 |
|
3 |
0.4091 |
0.2624 |
0.1818 |
0.1467 |
19 |
0.2629 |
0.3152 |
0.2337 |
0.1882 |
|
4 |
0.3925 |
0.2676 |
0.1880 |
0.1519 |
20 |
0.2678 |
0.3153 |
0.2361 |
0.1808 |
|
5 |
0.3786 |
0.2696 |
0.1937 |
0.1581 |
21 |
0.2693 |
0.2924 |
0.2401 |
0.1982 |
|
6 |
0.3715 |
0.2707 |
0.1968 |
0.1611 |
22 |
0.2710 |
0.2966 |
0.2407 |
0.1917 |
|
7 |
0.3636 |
0.2708 |
0.2003 |
0.1653 |
23 |
0.2707 |
0.2839 |
0.2419 |
0.2035 |
|
8 |
0.3598 |
0.2711 |
0.2020 |
0.1671 |
24 |
0.2710 |
0.2880 |
0.2424 |
0.1987 |
|
9 |
0.3548 |
0.2709 |
0.2043 |
0.1700 |
25 |
0.2712 |
0.2799 |
0.2425 |
0.2063 |
|
10 |
0.3526 |
0.2709 |
0.2054 |
0.1711 |
26 |
0.2701 |
0.2828 |
0.2434 |
0.2036 |
|
11 |
0.3494 |
0.2707 |
0.2069 |
0.1730 |
27 |
0.2717 |
0.2780 |
0.2427 |
0.2076 |
|
12 |
0.3482 |
0.2707 |
0.2075 |
0.1736 |
28 |
0.2692 |
0.2794 |
0.2440 |
0.2073 |
|
13 |
0.3464 |
0.2706 |
0.2083 |
0.1747 |
29 |
0.2723 |
0.2772 |
0.2427 |
0.2078 |
|
14 |
0.3458 |
0.2706 |
0.2086 |
0.1750 |
30 |
0.2684 |
0.2772 |
0.2445 |
0.2099 |
|
15 |
0.3452 |
0.2706 |
0.2089 |
0.1753 |
31 |
0.2731 |
0.2774 |
0.2425 |
0.2070 |
|
16 |
0.3452 |
0.2706 |
0.2089 |
0.1753 |
32 |
0.2677 |
0.2760 |
0.2447 |
0.2116 |
其中工况1-16为单位荷载在1#梁上从支点移动到跨中的工况,工况17-32为单位荷载在2#梁上从支点移动到跨中的工况,在3#梁以及在4#梁上的工况情况分别与2#和4#梁的工况相对称。根据以上横向分布效应值,有:
|
|
|
|||||||
|
11 |
21 |
31 |
41 |
12 |
22 |
32 |
42 |
|
|
电算结果 |
0.345 |
0.271 |
0.209 |
0.175 |
0.268 |
0.276 |
0.248 |
0.212 |
a.三列车
1#梁:m=(0.360+0.318+0.266+0.269+0.205+0.225)*0.78/2=0.641
2#梁:m=(0.287+0.249+0.274+0.266+0.240+0.258)*0.78/2=0.614
b.两列车
1#梁:m=(0.360+0.318+0.266+0.269)/2=0.607
2#梁:m=(0.287+0.249+0.274+0.266)/2=0.538
因此,荷载横向分布系数取0.641,为外边梁三列车作用的情况。
(2)GQJS计算结果
计算方法: 刚接板法
桥面宽度 人行道宽 主梁跨径 主梁根数 翼缘宽度 翼缘悬臂长 翼缘板厚 抗弯惯矩 抗扭惯矩
12.75 1.25 30 4 2.4 0.66 0.18 0.367 0.272
活载信息: 汽车荷载: 公路-I级
横向分布系数计算结果:
1#梁 0.643
2#梁 0.611
3.梁端横向分布系数
支点处荷载横向分布系数按照杠杆原理法计算,得 。
4.荷载横向分布系数
荷载横向分布系数沿桥跨的变化,按跨中到四分点处保持不变的mc,从四分点到支点处的区段内荷载横向分布系数呈直线变化。
荷载横向分布系数表
|
荷载 |
跨中~四分点mc |
支点m0 |
|
三列车 |
0.642 |
1 |
5.活载作用内力计算
活载加载时,该桥梁结构已由简支结构转为连续结构,因此,活载内力计算是基于成桥状态的连续结构求解的。
(1)冲击系数计算
依据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第84页对于连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频 与 的计算方法,有:
因此,根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第4.3.2条,有:
正弯矩段:
负弯矩段:
(2)活载作用内力
S=(1+μ)ξΣmipiyi
式中:1+μ—冲击系数;
ξ—多车道桥涵的汽车荷载折减系数;
mi—沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数;
pi—车辆荷载的轴重;
yi—沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。
四、内力组合
(1)基本组合
在此基本组合考虑永久作用—结构重力,可变作用—汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用,则基本组合作用效应表达式为:
式中: —结构重要性系数,取为1.0;
—永久作用结构重力效应分项系数,取为1.2;
—可变作用荷载效应分项系数,取为1.4;
—除汽车荷载效应(含冲击力、离心力)、风荷载外其它可变作用效应系数;
—永久作用结构重力效应标准值;
—可变作用汽车荷载效应标准值。
(2)短期组合
在此短期组合考虑永久作用—结构重力,可变作用—汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用,则短期组合作用效应表达式为:
式中: —可变作用荷载效应频遇值系数,汽车取为0.7,温度梯度取为0.8,其他1.0;
—第j个可变作用荷载效应频遇值。
(3)长期组合
在此长期组合考虑永久作用—结构重力,可变作用—汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用,则长期组合作用效应表达式为:
式中: —可变作用荷载效应频遇值系数,汽车取为0.4,温度梯度取为0.8,其他1.0;
—第j个可变作用荷载效应准永久值。
(4)连续梁内力组合(按施工顺序计算,不计预应力)
|
控制内力 |
弯矩(kN*m) |
剪力(kN) |
||||
|
跨中 |
1/4 |
支点 |
跨中 |
1/4 |
支点 |
|
|
边跨/边支点 |
9280 |
6230 |
-135 |
251 |
993 |
1620 |
|
中跨/中支点 |
8420 |
6720 |
-4520 |
357 |
911 |
1750 |
弯矩包络图
剪力包络图
Ⅲ、预应力钢束的估算和布置
一、截面钢束的估算与确定
1.估算方法
按承载力极限状态应力要求和使用阶段应力要求综合考虑。
2.钢束布置
边跨配束8束,其中N1、N4由4根编束,N2、N3由5根编束,共36根钢束,对称布置;中跨配束8束,其中N1、N2、N3由4根编束,N4由3根编束,共30根钢束,对称布置。
二、预应力钢束的布置
1.跨中预应力钢束布置
采用Φ=50mm(3根编束)和Φ=55mm(4根及以上编束)的波纹管成型,在保证管道构造要求的前提下,使钢束群重心尽量偏离形心,布置如下图,其重心距梁底:
边跨: =(2×4×9+2×5×9+2×5×20+2×4×31)/36=16.9cm
中跨: =(2×3×9+2×4×9+2×4×20+2×4×31)/30=17.8cm
2.梁端预应力钢束布置(中梁同边梁)
梁端预应力钢束布置遵循两个原则:一是预应力钢束群重心尽可能靠近截面形心,使截面受压均匀;二是考虑锚头布置可能性,满足张拉操作。因此,端截面预应力钢束距底面距离分别为:12.5cm、56cm、88cm、120cm,其重心距梁底:
边跨: =(2×4×120+2×5×88+2×5×56+2×4×12.5)/36=69.4cm
中跨: =(2×4×120+2×4×88+2×4×56+2×3×12.5)/30=72.9cm
端截面 跨中截面
3.顶板预应力钢束布置(中梁同边梁)
顶板预应力钢束主要用于负弯矩区,其一般段距箱梁顶缘8cm,锚固区距箱梁顶缘14cm,即处于顶板中间位置。T1长束3束,每束5根;T2短束2束,每束5根。
一般区段 锚固区段
三、预加应力后荷载组合(持久状况承载能力极限组合)
半跨弯矩包络图
半跨剪力包络图
荷载组合值详见第V部分持久状况承载能力极限状态验算。
Ⅳ、普通钢筋配筋估算
一、截面普通钢筋的估算与确定
本桥梁为部分预应力混凝土结构,根据电算结果,在原设计钢筋直径情况下,支点附近箱梁上缘拉应力不能满足规范要求,因此将箱梁底部和负弯矩段Φ16的钢筋改为Φ20,箱梁顶板内Φ10的钢筋改为Φ12,经过验算,梁体上缘的应力得到了改善,满足规范要求。具体应力值可参见第Ⅷ部分构件应力计算结果。
二、普通钢筋的布置
顶部和底部最外缘的钢筋距截面边缘42mm,排成一排;负弯矩区钢筋配置在墩顶两侧各6m范围内,比普通段加密一倍。
Ⅴ、持久状况承载能力极限状态计算
一、结果显示单元号的确定
由于单元划分较多,不能在此一一显示,因此依据内力和应力值确定显示结果单元号,一般有跨中、支点、1/4跨、变截面处、配筋变化点等。本模型最终确定显示计算结果的节点号为:10#(边跨跨中)、17#(边跨1/4截面)、25#(近次中支点)、28#(次中跨1/4截面)、32#(次中跨跨中)、43#(近中支点)、47#(中跨1/4截面)、50#(中跨跨中)。
二、正截面抗弯承载力计算
桥梁博士系统文本结果输出 项目名称:5x30m箱梁
输出组合类型:1(承载能力极限组合)
10#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 6.937e+003 -7.571e+002 2.248e+004
最小轴力 上拉偏压 5.781e+003 -2.876e+002 2.438e+004
最大弯矩 下拉偏压 5.781e+003 2.679e+003 1.674e+004
最小弯矩 上拉偏压 6.937e+003 -1.873e+003 1.854e+004
10#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 6.942e+003 -8.302e+002 2.217e+004
最小轴力 上拉偏压 5.785e+003 -3.279e+002 2.415e+004
最大弯矩 下拉偏压 5.785e+003 2.659e+003 1.686e+004
最小弯矩 上拉偏压 6.942e+003 -2.013e+003 1.815e+004
17#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 9.665e+003 -1.978e+003 2.191e+004
最小轴力 上拉偏压 8.054e+003 -1.071e+003 2.372e+004
最大弯矩 下拉偏压 8.054e+003 9.125e+002 2.657e+004
最小弯矩 上拉偏压 9.665e+003 -3.863e+003 1.818e+004
17#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 9.647e+003 -2.188e+003 2.146e+004
最小轴力 上拉偏压 8.039e+003 -1.233e+003 2.322e+004
最大弯矩 下拉偏压 8.039e+003 6.531e+002 2.751e+004
最小弯矩 上拉偏压 9.647e+003 -4.115e+003 1.750e+004
25#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 1.031e+004 -1.776e+003 2.837e+004
最小轴力 上拉偏压 8.591e+003 -7.455e+002 3.235e+004
最大弯矩 下拉偏压 8.591e+003 4.823e+002 3.866e+004
最小弯矩 上拉偏压 1.031e+004 -4.936e+003 1.794e+004
25#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 1.031e+004 -1.744e+003 2.857e+004
最小轴力 上拉偏压 8.592e+003 -7.211e+002 3.257e+004
最大弯矩 下拉偏压 8.592e+003 4.962e+002 3.856e+004
最小弯矩 上拉偏压 1.031e+004 -4.853e+003 1.819e+004
28#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 8.570e+003 -2.048e+003 2.125e+004
最小轴力 上拉偏压 7.141e+003 -1.029e+003 2.360e+004
最大弯矩 下拉偏压 7.141e+003 8.458e+002 2.651e+004
最小弯矩 上拉偏压 8.570e+003 -4.289e+003 1.423e+004
28#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 8.616e+003 -1.402e+003 2.284e+004
最小轴力 上拉偏压 7.180e+003 -5.194e+002 2.551e+004
最大弯矩 下拉偏压 7.180e+003 1.805e+003 2.289e+004
最小弯矩 上拉偏压 8.616e+003 -3.444e+003 1.776e+004
32#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 5.843e+003 -1.342e+003 1.939e+004
最小轴力 上拉偏压 4.869e+003 -5.531e+002 2.244e+004
最大弯矩 下拉偏压 4.869e+003 2.484e+003 1.594e+004
最小弯矩 上拉偏压 5.843e+003 -2.951e+003 1.390e+004
32#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 5.812e+003 -1.557e+003 1.858e+004
最小轴力 上拉偏压 4.844e+003 -7.673e+002 2.117e+004
最大弯矩 下拉偏压 4.844e+003 2.168e+003 1.722e+004
最小弯矩 上拉偏压 5.812e+003 -3.183e+003 1.330e+004
43#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 1.032e+004 -1.428e+003 2.987e+004
最小轴力 上拉偏压 8.602e+003 -7.980e+002 3.206e+004
最大弯矩 下拉偏压 8.602e+003 7.617e+002 3.741e+004
最小弯矩 上拉偏压 1.032e+004 -3.951e+003 2.065e+004
43#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 1.033e+004 -1.400e+003 3.005e+004
最小轴力 上拉偏压 8.605e+003 -7.740e+002 3.226e+004
最大弯矩 下拉偏压 8.605e+003 7.755e+002 3.730e+004
最小弯矩 上拉偏压 1.033e+004 -3.879e+003 2.065e+004
47#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 8.619e+003 -1.239e+003 2.335e+004
最小轴力 上拉偏压 7.183e+003 -6.104e+002 2.509e+004
最大弯矩 下拉偏压 7.183e+003 1.803e+003 2.290e+004
最小弯矩 上拉偏压 8.619e+003 -2.865e+003 1.919e+004
47#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 5.815e+003 -1.501e+003 1.877e+004
最小轴力 上拉偏压 4.846e+003 -8.094e+002 2.093e+004
最大弯矩 下拉偏压 4.846e+003 2.114e+003 1.755e+004
最小弯矩 上拉偏压 5.815e+003 -2.970e+003 1.382e+004
50#单元左截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 5.844e+003 -1.367e+003 1.930e+004
最小轴力 上拉偏压 4.870e+003 -6.871e+002 2.164e+004
最大弯矩 下拉偏压 4.870e+003 2.271e+003 1.665e+004
最小弯矩 上拉偏压 5.844e+003 -2.751e+003 1.443e+004
50#单元右截面:
类型 性质 Nj Mj R
最大轴力 上拉偏压 5.829e+003 -1.444e+003 1.899e+004
最小轴力 上拉偏压 4.858e+003 -7.450e+002 2.130e+004
最大弯矩 下拉偏压 4.858e+003 2.128e+003 1.750e+004
最小弯矩 上拉偏压 5.829e+003 -2.879e+003 1.407e+004
通过上述计算结果不难看出,截面抗力R≥计算弯矩Mj,满足规范要求。
三、斜截面抗剪承载力计算
1.计算截面选取与箍筋布置
选取24#节点(近支点处)和27#节点(变截面和箍筋变间距处)进行斜截面抗剪承载力验算。箍筋采用HRB335钢筋,直径为φ12mm,四肢箍,距支点2.4m范围内箍筋间距Sv=100mm,其余Sv=200mm。计算模型的活载横向分布系数采用1.0。
2.斜截面抗剪承载力计算
(1)24#节点
截面抗剪强度上下限复核:
截面符合规范要求,并需要配置箍筋。
-异号变矩影响系数,对连续梁近边支点取1.0,近中支点取0.9;
-预应力提高系数,取1.25;
-受压翼缘影响系数,取1.1;
b-斜截面受压端正截面处腹板宽度,取b=500mm;
p-斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率, 。
-箍筋配筋率,
该截面抗剪承载力能够满足设计要求,并有较大的富余。
(2)27#节点
截面抗剪强度上下限复核:
截面符合规范要求,并需要配置箍筋。
-箍筋配筋率,
该截面抗剪承载力是能够满足设计要求,并有较大富余。
Ⅵ、预应力损失计算
注:本表仅示出半跨钢束预应力损失,另半跨与之对称;其余钢束各施工阶段预应力损失及有效预应力形式如上,不再单独列表,详情可查询计算模型。
Ⅶ、持久状况正常使用极限状态计算
一、电算应力结果
1.使用阶段荷载组合1应力(长期效应)
桥梁博士系统文本结果输出 项目名称: 5x30m箱梁
正常使用阶段荷载组合1应力:
单元号 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
10 10 5.24 3.54 6.83 3.72 6.83 -0.0123
10 11 5.18 3.44 6.99 3.82 6.99 -0.025
17 17 5.18 3.61 11.5 8.25 11.5 -0.177
17 18 4.88 3.32 11.9 8.68 11.9 -0.178
25 25 4.14 2.76 9.61 6.95 9.61 -0.0389
25 26 4.16 2.81 9.54 6.9 9.54 -0.0604
28 28 4.41 2.72 10.9 7.55 10.9 -0.134
28 29 5.38 3.62 9.51 6.15 9.51 -0.0659
32 32 3.94 1.99 7.22 3.78 7.22 -0.00603
32 33 3.56 1.68 7.68 4.34 7.68 -0.0646
43 43 4.2 3.24 8.92 6.86 8.92 -0.0367
43 44 4.23 3.29 8.86 6.81 8.86 -0.057
47 47 5.27 3.87 9.16 6.38 9.16 -0.0589
47 48 3.53 1.76 7.52 4.28 7.52 -0.0471
50 50 3.8 1.99 7.21 3.98 7.21 -0.00663
50 51 3.68 1.87 7.39 4.14 7.39 -0.0308
2.使用阶段荷载组合2应力(短期效应)
桥梁博士系统文本结果输出 项目名称: 5x30m箱梁
正常使用阶段荷载组合2应力(支点附近截面25#、43#节点应力计算活载横向分布系数采用1.0,跨中截面应力计算活载横向分布系数采用0.65):
单元号 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
10 10 8.79 0.3 7.82 2.25 8.79 -0.0331
10 11 8.76 0.142 8.08 2.31 8.76 -0.0517
17 17 8.65 -0.261 13.5 6.88 13.5 -0.27
17 18 8.33 -0.581 14 7.33 14 -0.581
25 25 7.93 -1.89 12.9 5.79 12.9 -1.89
25 26 7.94 -1.81 12.8 5.76 12.8 -1.81
28 28 7.98 -1.24 13.1 5.98 13.1 -1.24
28 29 9.07 -0.132 11.4 4.41 11.4 -0.14
32 32 8.02 -1.43 8.51 1.45 8.51 -1.43
32 33 7.74 -1.73 8.95 1.84 8.95 -1.73
43 43 8.85 -0.496 10.9 4.41 10.9 -0.496
43 44 8.87 -0.424 10.8 4.39 10.8 -0.424
47 47 9.4 0.561 10.3 3.92 10.3 -0.108
47 48 7.59 -1.53 8.59 1.97 8.59 -1.53
50 50 7.74 -1.27 8.24 1.87 8.24 -1.27
50 51 7.51 -1.41 8.45 2.2 8.45 -1.41
注:电算结果中对于对于横向分布为1.0的计算结果,提取支点附近的主压和主拉应力,而横向分布为0.65的计算结果,主要提取单元正应力。支点处拉应力较大(如25#节点)是因为程序仅将现浇的端横梁视为集中荷载加载于相应位置,截面刚度不足,且连续梁支点弯矩可以有所折减,实际支点段截面应力应远小于计算结果。在横向分布为0.65的情况下,25#节点与43#节点的上缘拉应力分别为-1.6和-0.285,并未超过规范限值1.86MPa。
二、截面抗裂验算
1.验算条件
(1)正截面抗裂
对于部分预应力A类构件,在作用(荷载)短期效应组合下,应符合下列条件:
对于部分预应力A类构件,在作用(荷载)长期效应组合下,应符合下列条件:
(2)斜截面抗裂
对于部分预应力A类构件,在作用(荷载)短期效应组合下,应符合下列条件:
预制段:
现浇段:
2.验算结果
根据前述应力计算结果,长期效应(组合1)混凝土边缘未出现拉应力,符合 ;短期效应(组合2)拉应力与主拉应力 ,符合
与 ,现浇段主拉应力也符合 。
因此,经验算,截面抗裂性能符合规范要求。
三、正常使用阶段竖向最大位移(挠度)
1.预加应力产生的长期反拱值:
边跨跨中4.1cm,次中跨跨中3.6cm,中跨跨中3.7cm。
2.按荷载短期效应组合计算的长期挠度:
边跨跨中1.9cm,次中跨跨中1.9cm,中跨跨中1.8cm。
由于预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度,所以按规范可以不设预拱。
为了使桥面平顺,行车舒适,根据预加应力产生的长期反拱值与按荷载短期效应组合计算的长期挠度之差设置2cm向下的反拱值,反拱度采用圆曲线或抛物线。
Ⅷ、持久状况和短暂状况构件的应力验算
一、混凝土最大拉应力
桥梁博士系统文本结果输出 项目名称: 5x30m箱梁
正常使用阶段荷载组合1应力:
单元号 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
10 10 5.24 3.54 6.83 3.72 6.83 -0.0123
10 11 5.18 3.44 6.99 3.82 6.99 -0.025
17 17 5.18 3.61 11.5 8.25 11.5 -0.177
17 18 4.88 3.32 11.9 8.68 11.9 -0.178
25 25 4.14 2.76 9.61 6.95 9.61 -0.0389
25 26 4.16 2.81 9.54 6.9 9.54 -0.0604
28 28 4.41 2.72 10.9 7.55 10.9 -0.134
28 29 5.38 3.62 9.51 6.15 9.51 -0.0659
32 32 3.94 1.99 7.22 3.78 7.22 -0.00603
32 33 3.56 1.68 7.68 4.34 7.68 -0.0646
43 43 4.2 3.24 8.92 6.86 8.92 -0.0367
43 44 4.23 3.29 8.86 6.81 8.86 -0.057
47 47 5.27 3.87 9.16 6.38 9.16 -0.0589
47 48 3.53 1.76 7.52 4.28 7.52 -0.0471
50 50 3.8 1.99 7.21 3.98 7.21 -0.00663
50 51 3.68 1.87 7.39 4.14 7.39 -0.0308
最大拉应力均大于0,符合规范要求。
二、受拉区预应力钢筋最大拉应力
注:其余钢束应力验算均能通过,在此不再单独列表,详情可查询计算模型。
三、最大主拉应力计算
桥梁博士系统文本结果输出 项目名称: 5x30m箱梁
正常使用阶段荷载组合2应力(支点附近截面25#、43#节点应力计算活载横向分布系数采用1.0,跨中截面应力计算活载横向分布系数采用0.65):
单元号 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
10 10 8.79 0.3 7.82 2.25 8.79 -0.0331
10 11 8.76 0.142 8.08 2.31 8.76 -0.0517
17 17 8.65 -0.261 13.5 6.88 13.5 -0.27
17 18 8.33 -0.581 14 7.33 14 -0.581
25 25 7.93 -1.89 12.9 5.79 12.9 -1.89
25 26 7.94 -1.81 12.8 5.76 12.8 -1.81
28 28 7.98 -1.24 13.1 5.98 13.1 -1.24
28 29 9.07 -0.132 11.4 4.41 11.4 -0.14
32 32 8.02 -1.43 8.51 1.45 8.51 -1.43
32 33 7.74 -1.73 8.95 1.84 8.95 -1.73
43 43 8.85 -0.496 10.9 4.41 10.9 -0.496
43 44 8.87 -0.424 10.8 4.39 10.8 -0.424
47 47 9.4 0.561 10.3 3.92 10.3 -0.108
47 48 7.59 -1.53 8.59 1.97 8.59 -1.53
50 50 7.74 -1.27 8.24 1.87 8.24 -1.27
50 51 7.51 -1.41 8.45 2.2 8.45 -1.41
注:电算结果中对于对于横向分布为1.0的计算结果,提取支点附近的主压和主拉应力,而横向分布为0.65的计算结果,主要提取单元正应力。支点处拉应力较大(如25#节点)是因为程序仅将现浇的端横梁视为集中荷载加载于相应位置,截面刚度不足,且连续梁支点弯矩可以有所折减,实际支点段截面应力应远小于计算结果。在横向分布为0.65的情况下,25#节点与43#节点的上缘拉应力分别为-1.6和-0.285,并未超过规范限值1.86MPa。
主拉应力计算用于箍筋的设置与否和如何设置,计算截面选取支点附近截面(非横隔梁截面)。按照《规范》第7.1.6条: 区段,箍筋按照构造设置。 时,箍筋间距Sv按照《规范》公式7.1.6-2计算。箍筋采用Φ12mm的HRB335钢筋。
因此,在支点附近两侧各2.4m范围内,箍筋间距采用100mm;其它截面适当加大箍筋间距,经计算,墩顶两侧各2.4m范围以外,箍筋间距可采用200mm。
按照《规范》第9.3.1条规定,箍筋配筋率不应小于0.18%,支点附近配筋率 ,满足规范要求。其它截面箍筋配筋率 ,也满足规范要求。
按照《规范》第9.3.13条,箍筋间距不大于梁高且不大于400mm,也满足要求。
四、压应力计算
桥梁博士系统文本结果输出 项目名称: 5x30m箱梁
正常使用阶段荷载组合3应力(支点附近截面应力计算采用活载横向分布系数为1.0,跨中截面应力计算采用活载横向分布系数为0.65):
单元号 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
10 10 10.5 -0.659 8.3 0.607 10.5 -0.659
10 11 10.5 -0.84 8.59 0.657 10.5 -0.84
17 17 9.91 -1.48 14.4 5.9 14.4 -1.48
17 18 9.55 -1.81 14.9 6.41 14.9 -1.81
25 25 8.46 -3.24 13.5 5.62 13.5 -3.24
25 26 8.47 -3.15 13.3 5.59 13.3 -3.15
28 28 9.19 -2.61 14.3 5.09 14.3 -2.61
28 29 10.4 -1.44 12.4 3.23 12.4 -1.44
32 32 9.67 -2.59 9.32 -0.139 9.67 -2.59
32 33 9.33 -2.9 9.77 0.346 9.77 -2.9
43 43 9.31 -1.79 11.3 4.35 11.3 -1.79
43 44 9.32 -1.71 11.2 4.33 11.2 -1.71
47 47 10.8 -0.621 11.2 2.79 11.2 -0.621
47 48 9.2 -2.65 9.33 0.457 9.33 -2.65
50 50 9.38 -2.35 8.92 0.303 9.38 -2.35
50 51 9.13 -2.51 9.16 0.669 9.16 -2.51
最大压应力10.5MPa<0.5fck=0.5×32.4=16.2MPa,满足规范要求;
最大主压应力14.9MPa<0.6fck=0.6×32.4=19.4MPa,满足规范要求。
Ⅸ、结论
通过对30m组合箱梁新设计图纸的验算,持久状况和正常使用状况的各项指标均满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的要求。
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