搜索【技術(shù)文獻】某公路小半徑曲線梁橋設(shè)計分析
2016-11-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
以某四級公路曲線橋為例,采用Midas/Civil軟件,建立了小半徑曲線梁橋梁格模型,通過對橋梁受力結(jié)果的分析研究,以期為今后類似橋梁的設(shè)計建造提供參考借鑒.
引言
現(xiàn)階段,為了提升農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展,國家大力推進通村公路的建設(shè)。由于通村公路等級低,線形差,彎道多,在橋梁設(shè)計中,不可避免的會出現(xiàn)眾多曲線橋。由于曲線橋受力的特殊性,如不加以重視,很有可能會造成重大的安全事故,給人民群眾及國家?guī)砭薮蟮膿p失。
混凝土曲線梁橋成橋后,始終處于彎扭耦合作用的狀態(tài)下,當(dāng)彎扭耦合效應(yīng)過大時,會使曲線梁內(nèi)外側(cè)受力很不均勻,還可能使其內(nèi)側(cè)支座完全脫空,梁體向外爬移,出現(xiàn)向一側(cè)翻轉(zhuǎn)、開裂等現(xiàn)象,使其使用性能受到重大影響。
現(xiàn)通過某具體項目建立小半徑曲線梁橋梁格模型進行受力分析,以判斷其在實際應(yīng)用中的可行性,為今后此類橋梁設(shè)計建造提供參考依據(jù)。
概述
某四級公路曲線橋,主梁外側(cè)曲線半徑R=25.5 m,中線曲線半徑R=21.0 m,內(nèi)側(cè)曲線半徑R=16.5 m。上部結(jié)構(gòu):1 m X16 m整體式現(xiàn)澆鋼筋混凝土簡支空心板;下部結(jié)構(gòu):兩岸均為重力式U形橋臺,樁基礎(chǔ)。橋面寬度:8. 0 m(行車道)+2 x0.5 m(防撞護欄),全橋?qū)?. 0 m。全橋長26. 0 m。橋型布置圖見圖1,圖2,上部結(jié)構(gòu)橫斷面圖見圖3。
計算采用的參數(shù)
(1)恒載: 一期恒載為主梁重量;二期恒載為橋面鋪裝及防撞護欄重量。鋼筋混凝土容重取 26 k N/m3; 每 側(cè) 防 撞 護 欄 取7. 5 k N / m,鋪裝層厚 13 cm,取27k N / m。
(2)活載: 全橋共 2 個車道,汽車荷載為公路—Ⅱ級。
(3)截面及配筋設(shè)計: 空心板跨中無橫隔板,兩端各設(shè) 50cm實體端橫梁?？招陌屙敯逶O(shè)置 85 根直徑為 16mm 的HRB400 縱向通長鋼筋,平均間距為8.3 cm; 底板設(shè)置 101根直徑為 25mm的HRB400 縱向通長鋼筋,平均間距為10.5cm。每個腹板設(shè)置3 肢直徑為 10 mm 的HRB335 箍筋,兩端各 3 m范圍按 10cm 一排縱向間距設(shè)置,中間范圍按 20cm 一排縱向間距設(shè)置。
(4) 支座設(shè)置: 兩端各設(shè)置 10 個板式橡膠支座,其中一端為固定,一端為活動。
建模分析
本文采用Midas/Civil 建立有限元梁格模型,共劃分 519個單元,300 個節(jié)點。全橋縱向按腹板共劃分 2 道邊梁,10 道中梁;橫向共劃分2 道端橫梁,19 道虛擬中橫梁,虛擬中橫梁截面特性等效于原結(jié)構(gòu)( 參考漢勃力的《橋梁上部構(gòu)造性能》) 。
(1)本橋?qū)傩“霃角€梁( 板)橋,安全等級定為Ⅱ級,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0= 1.0。
(2)空心板按鋼筋混凝土構(gòu)件計算。
承載力極限狀態(tài)組合:
組合a:1.0自重+1.0收縮+1.0徐變+1.4汽車。
組合b:1.2自重+1.0收縮+1.0徐變+1.4汽車。
正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合:
組合c:1.0自重+1.0收縮+1. 0徐變+0. 627 6汽車(不計沖擊系數(shù))
正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合:
組合d:1.0自重+1.0收縮+1. 0徐變+0. 358 6汽車(不計沖擊系數(shù))。
短暫狀況構(gòu)件應(yīng)力計算按標(biāo)準(zhǔn)值組合。
空心板平面結(jié)構(gòu)離散圖見圖4。空心板橫斷面梁格劃分見圖5,空心板整體梁格劃分見圖6。
計算結(jié)果
使用階段支座反力計算
豎向支座反力見表1。
負(fù)值表示向下,正值表示向上。
支座反力計算見圖7一圖11。
使用階段正截面抗彎承載力驗算(見表2)。
結(jié)論:以上為最不利位置,按照J(rèn)TG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范第5.2.9條,故主梁抗彎承載力不滿足規(guī)范要求。
持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算
(1)裂縫寬度驗算。
按照J(rèn)TG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范第6. 4. 1條,鋼筋混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度,應(yīng)按作用短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)影響進行驗算。第6. 4. 2條,空心板按鋼筋混凝土構(gòu)件進行裂縫寬度驗算,按規(guī)范規(guī)定I類環(huán)境下,混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過0.2 mm。
根據(jù)計算,上部結(jié)構(gòu)最大裂縫寬度在跨中外側(cè)邊梁為0. 32 mm,故不滿足規(guī)范要求。
(2)撓度驗算。
撓度驗算按照J(rèn)TG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范第6.5.3條,按荷載短期效應(yīng)組合,考慮長期效應(yīng)的影響,在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度后梁式橋的最大撓度處不應(yīng)超過計算跨徑的1 /600。
根據(jù)計算結(jié)果,最大驗算撓度值為33. 7 mm,小于容許值26. 7 mm,故上部結(jié)構(gòu)撓度驗算不滿足規(guī)范要求。
按照J(rèn)TG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范第7. 2. 4條,受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應(yīng)力均滿足規(guī)范要求;受拉鋼筋的應(yīng)力均滿足規(guī)范要求;受彎構(gòu)件中性軸處的主拉應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。
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