搜索30m組合箱梁上部結(jié)構(gòu)計(jì)算書[無(wú)圖版本]
2016-11-27 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
30m組合箱梁上部結(jié)構(gòu)計(jì)算書
Ⅰ、設(shè)計(jì)資料和結(jié)構(gòu)尺寸.. 2
一、設(shè)計(jì)資料.. 2
二、結(jié)構(gòu)尺寸.. 3
三、箱梁的橫截面幾何特性計(jì)算.. 4
Ⅱ、荷載計(jì)算.. 5
一、電算模型.. 5
二、恒載作用計(jì)算.. 6
三、活載作用計(jì)算.. 6
四、內(nèi)力組合.. 8
Ⅲ、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算和布置.. 10
一、截面鋼束的估算與確定.. 10
二、預(yù)應(yīng)力鋼束的布置.. 10
三、預(yù)加應(yīng)力后荷載組合(持久狀況承載能力極限組合).. 11
Ⅳ、普通鋼筋配筋估算.. 11
一、截面普通鋼筋的估算與確定.. 11
二、普通鋼筋的布置.. 11
Ⅴ、持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算.. 12
一、結(jié)果顯示單元號(hào)的確定.. 12
二、正截面抗彎承載力計(jì)算.. 12
三、斜截面抗剪承載力計(jì)算.. 15
Ⅶ、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算.. 17
一、電算應(yīng)力結(jié)果.. 17
二、截面抗裂驗(yàn)算.. 19
Ⅷ、持久狀況和短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算.. 20
一、混凝土最大拉應(yīng)力.. 20
二、受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋最大拉應(yīng)力.. 20
三、最大主拉應(yīng)力計(jì)算.. 21
四、壓應(yīng)力計(jì)算.. 23
Ⅸ、結(jié)論.. 23
Ⅰ、設(shè)計(jì)資料和結(jié)構(gòu)尺寸
一、設(shè)計(jì)資料
1. 標(biāo)準(zhǔn)跨徑:30.0m;
2. 計(jì)算跨徑:邊跨29.24m,中跨29m;
3. 橋面寬度:全寬2×(0.5+11.5+0.75)+0.5=26m;凈寬2×11.5m;
4. 設(shè)計(jì)荷載:公路-I級(jí);
5. 材料及特性
(1)混凝土:預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁、橫梁及現(xiàn)澆接頭濕接縫混凝土均為C50。6cm調(diào)平層混凝土為C40,橋面鋪裝層采用10cm厚瀝青混凝土。
(2)鋼絞線:采用符合GB/T 5224-1995技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞線。
(3)非預(yù)應(yīng)力鋼筋:采用符合新規(guī)范的R235,HRB335鋼筋。凡鋼筋直徑≥12毫米者,采用HRB335(20MnSi)熱軋螺紋鋼;凡鋼筋直徑<12毫米者,采用R235鋼。
(4)鋼板應(yīng)符合GB700-88規(guī)定的Q235鋼板。
(5)材料容重:鋼筋混凝土γ=26kN/m3,瀝青混凝土γ=23kN/m3,鋼板容重γ=78.5kN/m3。
以上各種材料特性參數(shù)值參見(jiàn)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004),所需參數(shù)如下:
6. 錨具
GVM15-3、GVM15-4和GVM15-5。
7. 施工工藝
預(yù)制梁部分按后張法制作主梁,預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼絲孔道,由Φ=50mm和Φ=55mm的預(yù)埋波紋管形成。在現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后現(xiàn)澆濕接頭,完成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換工作。
8. 設(shè)計(jì)依據(jù):
(1)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2003);
(2)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004);
(3)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)。
7.計(jì)算方法:極限狀態(tài)法。
二、結(jié)構(gòu)尺寸
箱梁梁高160cm,預(yù)制中梁寬240cm,預(yù)制邊梁寬285cm。橋梁橫斷面布置如下圖:
三、箱梁的橫截面幾何特性計(jì)算
預(yù)制端截面 預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固截面
根據(jù)已定好的箱梁結(jié)構(gòu)尺寸,計(jì)算其截面特性,結(jié)果如下:
截面面積:A=1.235m^2
抗扭慣矩:Ixx=0.272m^4
抗彎慣矩: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
換算截面:
一般區(qū)段,b=360mm;
端部區(qū)段:b=500mm。
Ⅱ、荷載計(jì)算
一、電算模型
1.使用軟件
Dr.Bridge3.0、Ansys、MidasCivil6.7.1、GQJS。
2.模型分析
(1)外部環(huán)境特性
計(jì)算相對(duì)濕度75%;不均勻沉降考慮為1/3000;橋面板與其他部分的溫差為±14℃。(2)施工階段劃分
按照該橋梁實(shí)際施工工序,即預(yù)制安裝(40天)——現(xiàn)澆濕接頭和張拉負(fù)區(qū)束(其中兩邊跨現(xiàn)澆段為第一步,第二三跨現(xiàn)澆段為第二步,第三四跨現(xiàn)澆段為第三步,共35天)——鋪裝橋面及設(shè)備(10天)——完工——使用階段,建立從施工階段到成橋階段的模型。
(3)單元?jiǎng)澐?
根據(jù)該橋梁構(gòu)造特性,共劃分98個(gè)單元,其中邊跨為2x22個(gè),中跨為3x18個(gè),將端橫梁視為集中荷載加載于相應(yīng)位置。
(4)預(yù)應(yīng)力鋼束特性
預(yù)應(yīng)力管道為鋼波紋管管道,摩擦系數(shù)u=0.23;管道偏差系數(shù)κ=0.0015/m;鋼筋回縮和錨具變形為每側(cè)6mm,兩端張拉,張拉控制應(yīng)力 。
(5)荷載信息
根據(jù)荷載橫向分布計(jì)算結(jié)果,按跨中和支點(diǎn)段分別計(jì)算跨中與支點(diǎn)段的荷載效應(yīng)。
模型簡(jiǎn)圖(半橋)
二、恒載作用計(jì)算
1.每延米梁重:
2.濕接橋面板重:
3.現(xiàn)澆層、瀝青鋪裝層及內(nèi)外側(cè)欄桿
現(xiàn)澆砼厚6cm,則現(xiàn)澆層的荷載集度為:
瀝青鋪裝層的荷載集度為:
欄桿的荷載集度為 (兩側(cè)合計(jì))
按照荷載分布位置,有
三、活載作用計(jì)算
1.荷載橫向分布影響線的計(jì)算
(1)ANSYS計(jì)算結(jié)果
橫橋向共4根梁,根據(jù)橫梁截面及橫梁間橋面板截面尺寸,用ANSYS建立空間桿系模型,通過(guò)在不同節(jié)點(diǎn)上施加單位荷載,求出在不同工況下(荷載沿橋跨縱向及橫向不同位置)各梁的橫向分布效應(yīng),結(jié)果如下表:
|
工況 |
1#梁
|
2#梁
|
3#梁
|
4#梁
|
工況 |
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 |
其中工況1-16為單位荷載在1#梁上從支點(diǎn)移動(dòng)到跨中的工況,工況17-32為單位荷載在2#梁上從支點(diǎn)移動(dòng)到跨中的工況,在3#梁以及在4#梁上的工況情況分別與2#和4#梁的工況相對(duì)稱。根據(jù)以上橫向分布效應(yīng)值,有:
|
|
|
|||||||
|
11 |
21 |
31 |
41 |
12 |
22 |
32 |
42 |
|
|
電算結(jié)果 |
0.345 |
0.271 |
0.209 |
0.175 |
0.268 |
0.276 |
0.248 |
0.212 |
a.三列車
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.兩列車
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,荷載橫向分布系數(shù)取0.641,為外邊梁三列車作用的情況。
(2)GQJS計(jì)算結(jié)果
計(jì)算方法: 剛接板法
橋面寬度 人行道寬 主梁跨徑 主梁根數(shù) 翼緣寬度 翼緣懸臂長(zhǎng) 翼緣板厚 抗彎慣矩 抗扭慣矩
12.75 1.25 30 4 2.4 0.66 0.18 0.367 0.272
活載信息: 汽車荷載: 公路-I級(jí)
橫向分布系數(shù)計(jì)算結(jié)果:
1#梁 0.643
2#梁 0.611
3.梁端橫向分布系數(shù)
支點(diǎn)處荷載橫向分布系數(shù)按照杠桿原理法計(jì)算,得 。
4.荷載橫向分布系數(shù)
荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化,按跨中到四分點(diǎn)處保持不變的mc,從四分點(diǎn)到支點(diǎn)處的區(qū)段內(nèi)荷載橫向分布系數(shù)呈直線變化。
荷載橫向分布系數(shù)表
|
荷載 |
跨中~四分點(diǎn)mc |
支點(diǎn)m0 |
|
三列車 |
0.642 |
1 |
5.活載作用內(nèi)力計(jì)算
活載加載時(shí),該橋梁結(jié)構(gòu)已由簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為連續(xù)結(jié)構(gòu),因此,活載內(nèi)力計(jì)算是基于成橋狀態(tài)的連續(xù)結(jié)構(gòu)求解的。
(1)沖擊系數(shù)計(jì)算
依據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)第84頁(yè)對(duì)于連續(xù)梁橋正彎矩段與負(fù)彎矩段的基頻 與 的計(jì)算方法,有:
因此,根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)第4.3.2條,有:
正彎矩段:
負(fù)彎矩段:
(2)活載作用內(nèi)力
S=(1+μ)ξΣmipiyi
式中:1+μ—沖擊系數(shù);
ξ—多車道橋涵的汽車荷載折減系數(shù);
mi—沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的橫向分布系數(shù);
pi—車輛荷載的軸重;
yi—沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)值。
四、內(nèi)力組合
(1)基本組合
在此基本組合考慮永久作用—結(jié)構(gòu)重力,可變作用—汽車荷載、溫度梯度、基礎(chǔ)沉降作用,則基本組合作用效應(yīng)表達(dá)式為:
式中: —結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),取為1.0;
—永久作用結(jié)構(gòu)重力效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù),取為1.2;
—可變作用荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù),取為1.4;
—除汽車荷載效應(yīng)(含沖擊力、離心力)、風(fēng)荷載外其它可變作用效應(yīng)系數(shù);
—永久作用結(jié)構(gòu)重力效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值;
—可變作用汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。
(2)短期組合
在此短期組合考慮永久作用—結(jié)構(gòu)重力,可變作用—汽車荷載、溫度梯度、基礎(chǔ)沉降作用,則短期組合作用效應(yīng)表達(dá)式為:
式中: —可變作用荷載效應(yīng)頻遇值系數(shù),汽車取為0.7,溫度梯度取為0.8,其他1.0;
—第j個(gè)可變作用荷載效應(yīng)頻遇值。
(3)長(zhǎng)期組合
在此長(zhǎng)期組合考慮永久作用—結(jié)構(gòu)重力,可變作用—汽車荷載、溫度梯度、基礎(chǔ)沉降作用,則長(zhǎng)期組合作用效應(yīng)表達(dá)式為:
式中: —可變作用荷載效應(yīng)頻遇值系數(shù),汽車取為0.4,溫度梯度取為0.8,其他1.0;
—第j個(gè)可變作用荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久值。
(4)連續(xù)梁內(nèi)力組合(按施工順序計(jì)算,不計(jì)預(yù)應(yīng)力)
|
控制內(nèi)力 |
彎矩(kN*m) |
剪力(kN) |
||||
|
跨中 |
1/4 |
支點(diǎn) |
跨中 |
1/4 |
支點(diǎn) |
|
|
邊跨/邊支點(diǎn) |
9280 |
6230 |
-135 |
251 |
993 |
1620 |
|
中跨/中支點(diǎn) |
8420 |
6720 |
-4520 |
357 |
911 |
1750 |
彎矩包絡(luò)圖
剪力包絡(luò)圖
Ⅲ、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算和布置
一、截面鋼束的估算與確定
1.估算方法
按承載力極限狀態(tài)應(yīng)力要求和使用階段應(yīng)力要求綜合考慮。
2.鋼束布置
邊跨配束8束,其中N1、N4由4根編束,N2、N3由5根編束,共36根鋼束,對(duì)稱布置;中跨配束8束,其中N1、N2、N3由4根編束,N4由3根編束,共30根鋼束,對(duì)稱布置。
二、預(yù)應(yīng)力鋼束的布置
1.跨中預(yù)應(yīng)力鋼束布置
采用Φ=50mm(3根編束)和Φ=55mm(4根及以上編束)的波紋管成型,在保證管道構(gòu)造要求的前提下,使鋼束群重心盡量偏離形心,布置如下圖,其重心距梁底:
邊跨: =(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.梁端預(yù)應(yīng)力鋼束布置(中梁同邊梁)
梁端預(yù)應(yīng)力鋼束布置遵循兩個(gè)原則:一是預(yù)應(yīng)力鋼束群重心盡可能靠近截面形心,使截面受壓均勻;二是考慮錨頭布置可能性,滿足張拉操作。因此,端截面預(yù)應(yīng)力鋼束距底面距離分別為:12.5cm、56cm、88cm、120cm,其重心距梁底:
邊跨: =(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.頂板預(yù)應(yīng)力鋼束布置(中梁同邊梁)
頂板預(yù)應(yīng)力鋼束主要用于負(fù)彎矩區(qū),其一般段距箱梁頂緣8cm,錨固區(qū)距箱梁頂緣14cm,即處于頂板中間位置。T1長(zhǎng)束3束,每束5根;T2短束2束,每束5根。
一般區(qū)段 錨固區(qū)段
三、預(yù)加應(yīng)力后荷載組合(持久狀況承載能力極限組合)
半跨彎矩包絡(luò)圖
半跨剪力包絡(luò)圖
荷載組合值詳見(jiàn)第V部分持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算。
Ⅳ、普通鋼筋配筋估算
一、截面普通鋼筋的估算與確定
本橋梁為部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),根據(jù)電算結(jié)果,在原設(shè)計(jì)鋼筋直徑情況下,支點(diǎn)附近箱梁上緣拉應(yīng)力不能滿足規(guī)范要求,因此將箱梁底部和負(fù)彎矩段Φ16的鋼筋改為Φ20,箱梁頂板內(nèi)Φ10的鋼筋改為Φ12,經(jīng)過(guò)驗(yàn)算,梁體上緣的應(yīng)力得到了改善,滿足規(guī)范要求。具體應(yīng)力值可參見(jiàn)第Ⅷ部分構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。
二、普通鋼筋的布置
頂部和底部最外緣的鋼筋距截面邊緣42mm,排成一排;負(fù)彎矩區(qū)鋼筋配置在墩頂兩側(cè)各6m范圍內(nèi),比普通段加密一倍。
Ⅴ、持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算
一、結(jié)果顯示單元號(hào)的確定
由于單元?jiǎng)澐州^多,不能在此一一顯示,因此依據(jù)內(nèi)力和應(yīng)力值確定顯示結(jié)果單元號(hào),一般有跨中、支點(diǎn)、1/4跨、變截面處、配筋變化點(diǎn)等。本模型最終確定顯示計(jì)算結(jié)果的節(jié)點(diǎn)號(hào)為:10#(邊跨跨中)、17#(邊跨1/4截面)、25#(近次中支點(diǎn))、28#(次中跨1/4截面)、32#(次中跨跨中)、43#(近中支點(diǎn))、47#(中跨1/4截面)、50#(中跨跨中)。
二、正截面抗彎承載力計(jì)算
橋梁博士系統(tǒng)文本結(jié)果輸出 項(xiàng)目名稱:5x30m箱梁
輸出組合類型:1(承載能力極限組合)
10#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 6.937e+003 -7.571e+002 2.248e+004
最小軸力 上拉偏壓 5.781e+003 -2.876e+002 2.438e+004
最大彎矩 下拉偏壓 5.781e+003 2.679e+003 1.674e+004
最小彎矩 上拉偏壓 6.937e+003 -1.873e+003 1.854e+004
10#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 6.942e+003 -8.302e+002 2.217e+004
最小軸力 上拉偏壓 5.785e+003 -3.279e+002 2.415e+004
最大彎矩 下拉偏壓 5.785e+003 2.659e+003 1.686e+004
最小彎矩 上拉偏壓 6.942e+003 -2.013e+003 1.815e+004
17#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 9.665e+003 -1.978e+003 2.191e+004
最小軸力 上拉偏壓 8.054e+003 -1.071e+003 2.372e+004
最大彎矩 下拉偏壓 8.054e+003 9.125e+002 2.657e+004
最小彎矩 上拉偏壓 9.665e+003 -3.863e+003 1.818e+004
17#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 9.647e+003 -2.188e+003 2.146e+004
最小軸力 上拉偏壓 8.039e+003 -1.233e+003 2.322e+004
最大彎矩 下拉偏壓 8.039e+003 6.531e+002 2.751e+004
最小彎矩 上拉偏壓 9.647e+003 -4.115e+003 1.750e+004
25#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 1.031e+004 -1.776e+003 2.837e+004
最小軸力 上拉偏壓 8.591e+003 -7.455e+002 3.235e+004
最大彎矩 下拉偏壓 8.591e+003 4.823e+002 3.866e+004
最小彎矩 上拉偏壓 1.031e+004 -4.936e+003 1.794e+004
25#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 1.031e+004 -1.744e+003 2.857e+004
最小軸力 上拉偏壓 8.592e+003 -7.211e+002 3.257e+004
最大彎矩 下拉偏壓 8.592e+003 4.962e+002 3.856e+004
最小彎矩 上拉偏壓 1.031e+004 -4.853e+003 1.819e+004
28#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 8.570e+003 -2.048e+003 2.125e+004
最小軸力 上拉偏壓 7.141e+003 -1.029e+003 2.360e+004
最大彎矩 下拉偏壓 7.141e+003 8.458e+002 2.651e+004
最小彎矩 上拉偏壓 8.570e+003 -4.289e+003 1.423e+004
28#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 8.616e+003 -1.402e+003 2.284e+004
最小軸力 上拉偏壓 7.180e+003 -5.194e+002 2.551e+004
最大彎矩 下拉偏壓 7.180e+003 1.805e+003 2.289e+004
最小彎矩 上拉偏壓 8.616e+003 -3.444e+003 1.776e+004
32#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 5.843e+003 -1.342e+003 1.939e+004
最小軸力 上拉偏壓 4.869e+003 -5.531e+002 2.244e+004
最大彎矩 下拉偏壓 4.869e+003 2.484e+003 1.594e+004
最小彎矩 上拉偏壓 5.843e+003 -2.951e+003 1.390e+004
32#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 5.812e+003 -1.557e+003 1.858e+004
最小軸力 上拉偏壓 4.844e+003 -7.673e+002 2.117e+004
最大彎矩 下拉偏壓 4.844e+003 2.168e+003 1.722e+004
最小彎矩 上拉偏壓 5.812e+003 -3.183e+003 1.330e+004
43#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 1.032e+004 -1.428e+003 2.987e+004
最小軸力 上拉偏壓 8.602e+003 -7.980e+002 3.206e+004
最大彎矩 下拉偏壓 8.602e+003 7.617e+002 3.741e+004
最小彎矩 上拉偏壓 1.032e+004 -3.951e+003 2.065e+004
43#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 1.033e+004 -1.400e+003 3.005e+004
最小軸力 上拉偏壓 8.605e+003 -7.740e+002 3.226e+004
最大彎矩 下拉偏壓 8.605e+003 7.755e+002 3.730e+004
最小彎矩 上拉偏壓 1.033e+004 -3.879e+003 2.065e+004
47#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 8.619e+003 -1.239e+003 2.335e+004
最小軸力 上拉偏壓 7.183e+003 -6.104e+002 2.509e+004
最大彎矩 下拉偏壓 7.183e+003 1.803e+003 2.290e+004
最小彎矩 上拉偏壓 8.619e+003 -2.865e+003 1.919e+004
47#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 5.815e+003 -1.501e+003 1.877e+004
最小軸力 上拉偏壓 4.846e+003 -8.094e+002 2.093e+004
最大彎矩 下拉偏壓 4.846e+003 2.114e+003 1.755e+004
最小彎矩 上拉偏壓 5.815e+003 -2.970e+003 1.382e+004
50#單元左截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 5.844e+003 -1.367e+003 1.930e+004
最小軸力 上拉偏壓 4.870e+003 -6.871e+002 2.164e+004
最大彎矩 下拉偏壓 4.870e+003 2.271e+003 1.665e+004
最小彎矩 上拉偏壓 5.844e+003 -2.751e+003 1.443e+004
50#單元右截面:
類型 性質(zhì) Nj Mj R
最大軸力 上拉偏壓 5.829e+003 -1.444e+003 1.899e+004
最小軸力 上拉偏壓 4.858e+003 -7.450e+002 2.130e+004
最大彎矩 下拉偏壓 4.858e+003 2.128e+003 1.750e+004
最小彎矩 上拉偏壓 5.829e+003 -2.879e+003 1.407e+004
通過(guò)上述計(jì)算結(jié)果不難看出,截面抗力R≥計(jì)算彎矩Mj,滿足規(guī)范要求。
三、斜截面抗剪承載力計(jì)算
1.計(jì)算截面選取與箍筋布置
選取24#節(jié)點(diǎn)(近支點(diǎn)處)和27#節(jié)點(diǎn)(變截面和箍筋變間距處)進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。箍筋采用HRB335鋼筋,直徑為φ12mm,四肢箍,距支點(diǎn)2.4m范圍內(nèi)箍筋間距Sv=100mm,其余Sv=200mm。計(jì)算模型的活載橫向分布系數(shù)采用1.0。
2.斜截面抗剪承載力計(jì)算
(1)24#節(jié)點(diǎn)
截面抗剪強(qiáng)度上下限復(fù)核:
截面符合規(guī)范要求,并需要配置箍筋。
-異號(hào)變矩影響系數(shù),對(duì)連續(xù)梁近邊支點(diǎn)取1.0,近中支點(diǎn)取0.9;
-預(yù)應(yīng)力提高系數(shù),取1.25;
-受壓翼緣影響系數(shù),取1.1;
b-斜截面受壓端正截面處腹板寬度,取b=500mm;
p-斜截面縱向受拉鋼筋配筋百分率, 。
-箍筋配筋率,
該截面抗剪承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求,并有較大的富余。
(2)27#節(jié)點(diǎn)
截面抗剪強(qiáng)度上下限復(fù)核:
截面符合規(guī)范要求,并需要配置箍筋。
-箍筋配筋率,
該截面抗剪承載力是能夠滿足設(shè)計(jì)要求,并有較大富余。
Ⅵ、預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算
注:本表僅示出半跨鋼束預(yù)應(yīng)力損失,另半跨與之對(duì)稱;其余鋼束各施工階段預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力形式如上,不再單獨(dú)列表,詳情可查詢計(jì)算模型。
Ⅶ、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算
一、電算應(yīng)力結(jié)果
1.使用階段荷載組合1應(yīng)力(長(zhǎng)期效應(yīng))
橋梁博士系統(tǒng)文本結(jié)果輸出 項(xiàng)目名稱: 5x30m箱梁
正常使用階段荷載組合1應(yīng)力:
單元號(hào) 節(jié)點(diǎn)號(hào) 上緣最大 上緣最小 下緣最大 下緣最小 最大主壓 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.使用階段荷載組合2應(yīng)力(短期效應(yīng))
橋梁博士系統(tǒng)文本結(jié)果輸出 項(xiàng)目名稱: 5x30m箱梁
正常使用階段荷載組合2應(yīng)力(支點(diǎn)附近截面25#、43#節(jié)點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算活載橫向分布系數(shù)采用1.0,跨中截面應(yīng)力計(jì)算活載橫向分布系數(shù)采用0.65):
單元號(hào) 節(jié)點(diǎn)號(hào) 上緣最大 上緣最小 下緣最大 下緣最小 最大主壓 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:電算結(jié)果中對(duì)于對(duì)于橫向分布為1.0的計(jì)算結(jié)果,提取支點(diǎn)附近的主壓和主拉應(yīng)力,而橫向分布為0.65的計(jì)算結(jié)果,主要提取單元正應(yīng)力。支點(diǎn)處拉應(yīng)力較大(如25#節(jié)點(diǎn))是因?yàn)槌绦騼H將現(xiàn)澆的端橫梁視為集中荷載加載于相應(yīng)位置,截面剛度不足,且連續(xù)梁支點(diǎn)彎矩可以有所折減,實(shí)際支點(diǎn)段截面應(yīng)力應(yīng)遠(yuǎn)小于計(jì)算結(jié)果。在橫向分布為0.65的情況下,25#節(jié)點(diǎn)與43#節(jié)點(diǎn)的上緣拉應(yīng)力分別為-1.6和-0.285,并未超過(guò)規(guī)范限值1.86MPa。
二、截面抗裂驗(yàn)算
1.驗(yàn)算條件
(1)正截面抗裂
對(duì)于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件,在作用(荷載)短期效應(yīng)組合下,應(yīng)符合下列條件:
對(duì)于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件,在作用(荷載)長(zhǎng)期效應(yīng)組合下,應(yīng)符合下列條件:
(2)斜截面抗裂
對(duì)于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件,在作用(荷載)短期效應(yīng)組合下,應(yīng)符合下列條件:
預(yù)制段:
現(xiàn)澆段:
2.驗(yàn)算結(jié)果
根據(jù)前述應(yīng)力計(jì)算結(jié)果,長(zhǎng)期效應(yīng)(組合1)混凝土邊緣未出現(xiàn)拉應(yīng)力,符合 ;短期效應(yīng)(組合2)拉應(yīng)力與主拉應(yīng)力 ,符合
與 ,現(xiàn)澆段主拉應(yīng)力也符合 。
因此,經(jīng)驗(yàn)算,截面抗裂性能符合規(guī)范要求。
三、正常使用階段豎向最大位移(撓度)
1.預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值:
邊跨跨中4.1cm,次中跨跨中3.6cm,中跨跨中3.7cm。
2.按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度:
邊跨跨中1.9cm,次中跨跨中1.9cm,中跨跨中1.8cm。
由于預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度,所以按規(guī)范可以不設(shè)預(yù)拱。
為了使橋面平順,行車舒適,根據(jù)預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值與按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度之差設(shè)置2cm向下的反拱值,反拱度采用圓曲線或拋物線。
Ⅷ、持久狀況和短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算
一、混凝土最大拉應(yīng)力
橋梁博士系統(tǒng)文本結(jié)果輸出 項(xiàng)目名稱: 5x30m箱梁
正常使用階段荷載組合1應(yīng)力:
單元號(hào) 節(jié)點(diǎn)號(hào) 上緣最大 上緣最小 下緣最大 下緣最小 最大主壓 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
最大拉應(yīng)力均大于0,符合規(guī)范要求。
二、受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋最大拉應(yīng)力
注:其余鋼束應(yīng)力驗(yàn)算均能通過(guò),在此不再單獨(dú)列表,詳情可查詢計(jì)算模型。
三、最大主拉應(yīng)力計(jì)算
橋梁博士系統(tǒng)文本結(jié)果輸出 項(xiàng)目名稱: 5x30m箱梁
正常使用階段荷載組合2應(yīng)力(支點(diǎn)附近截面25#、43#節(jié)點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算活載橫向分布系數(shù)采用1.0,跨中截面應(yīng)力計(jì)算活載橫向分布系數(shù)采用0.65):
單元號(hào) 節(jié)點(diǎn)號(hào) 上緣最大 上緣最小 下緣最大 下緣最小 最大主壓 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:電算結(jié)果中對(duì)于對(duì)于橫向分布為1.0的計(jì)算結(jié)果,提取支點(diǎn)附近的主壓和主拉應(yīng)力,而橫向分布為0.65的計(jì)算結(jié)果,主要提取單元正應(yīng)力。支點(diǎn)處拉應(yīng)力較大(如25#節(jié)點(diǎn))是因?yàn)槌绦騼H將現(xiàn)澆的端橫梁視為集中荷載加載于相應(yīng)位置,截面剛度不足,且連續(xù)梁支點(diǎn)彎矩可以有所折減,實(shí)際支點(diǎn)段截面應(yīng)力應(yīng)遠(yuǎn)小于計(jì)算結(jié)果。在橫向分布為0.65的情況下,25#節(jié)點(diǎn)與43#節(jié)點(diǎn)的上緣拉應(yīng)力分別為-1.6和-0.285,并未超過(guò)規(guī)范限值1.86MPa。
主拉應(yīng)力計(jì)算用于箍筋的設(shè)置與否和如何設(shè)置,計(jì)算截面選取支點(diǎn)附近截面(非橫隔梁截面)。按照《規(guī)范》第7.1.6條: 區(qū)段,箍筋按照構(gòu)造設(shè)置。 時(shí),箍筋間距Sv按照《規(guī)范》公式7.1.6-2計(jì)算。箍筋采用Φ12mm的HRB335鋼筋。
因此,在支點(diǎn)附近兩側(cè)各2.4m范圍內(nèi),箍筋間距采用100mm;其它截面適當(dāng)加大箍筋間距,經(jīng)計(jì)算,墩頂兩側(cè)各2.4m范圍以外,箍筋間距可采用200mm。
按照《規(guī)范》第9.3.1條規(guī)定,箍筋配筋率不應(yīng)小于0.18%,支點(diǎn)附近配筋率 ,滿足規(guī)范要求。其它截面箍筋配筋率 ,也滿足規(guī)范要求。
按照《規(guī)范》第9.3.13條,箍筋間距不大于梁高且不大于400mm,也滿足要求。
四、壓應(yīng)力計(jì)算
橋梁博士系統(tǒng)文本結(jié)果輸出 項(xiàng)目名稱: 5x30m箱梁
正常使用階段荷載組合3應(yīng)力(支點(diǎn)附近截面應(yīng)力計(jì)算采用活載橫向分布系數(shù)為1.0,跨中截面應(yīng)力計(jì)算采用活載橫向分布系數(shù)為0.65):
單元號(hào) 節(jié)點(diǎn)號(hào) 上緣最大 上緣最小 下緣最大 下緣最小 最大主壓 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
最大壓應(yīng)力10.5MPa<0.5fck=0.5×32.4=16.2MPa,滿足規(guī)范要求;
最大主壓應(yīng)力14.9MPa<0.6fck=0.6×32.4=19.4MPa,滿足規(guī)范要求。
Ⅸ、結(jié)論
通過(guò)對(duì)30m組合箱梁新設(shè)計(jì)圖紙的驗(yàn)算,持久狀況和正常使用狀況的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)的要求。
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