2-5-1桥面板的计算分析
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(一) 活载内力1. 汽车-20级产生的内力将加重车后轮作用于铰缝轴线上,后轴作用力为P=130kN,轮压分布宽度如图2-4-1所示。
由《公路桥涵设计规范》查得,汽车-20级加重车后轮的着地长度a 2=0.2m ,宽度b 2=0.6m ,则得到板上荷载压力面的边长为a 1=a 2+2H=0.2+2×(0.05+0.04+0.01+0.1)=0.6mb 1=b 2+2H=0.6+2×(0.05+0.04+0.01+0.1)=1.0m 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度: a=a 1+2'b =0.6+2×0.7=2.0ma 1、b 1—垂直于板跨及顺板跨方向车轮通过铺装层后分布于板顶的尺寸; a 2、b 2—垂直于板跨及顺板跨方向车轮的着地尺寸;'b —集中荷载通过铺装层分布于板顶的宽度外缘至腹板边的距离; H —铺装层厚度。
冲击系数为(1+μ)=1.2666 作用于每米宽板条上的弯矩为: M sp =-(1+μ))4(410b l aP -=-1.2666×)40.17.0(0.24130-⨯=-9.26kN.m作用于每米宽板条上的剪力为: Q sp =(1+μ)aP 4=1.2666×0.24130⨯=20.58kN 2.挂车-100产生的内力图2-4-2 挂车-100的计算图式(单位:m )挂车-100的轴重为P=250kN ,着地长度2a =0.2m 和宽度b 2=0.5m 。
车轮在板上的布置及其压力分布图形如图2-4-2所示,则a 1=a 2+2H=0.2+2×(0.05+0.04+0.01+0.1)=0.6mb 1=b 2+2H=0.5+2×(0.05+0.04+0.01+0.1)=0.9m铰缝处纵向2个车轮对于悬臂根部的有效分布宽度为: a=a 1+d+2'b =0.6+1.2+2×0.7=3.2m d —外轮的中距悬臂根部处的车轮尚有宽度为c 的部分轮压作用: c='b b --9.0(21)=)7.09.0(29.0--=0.25m 轮压面c ×a 1上的荷载对悬臂根部的有效分布宽度为: 'a =a 1+2c=0.6+2×0.25=1.1m轮压面c ×a 1上的荷载并非对称于铰缝轴线,为简化计算,这里还是偏安全的按悬臂梁来计算内力。
第3章桥梁纵向分孔及横截面尺寸拟定3.1桥梁纵向分孔3.1.1变截面连续梁桥构造特点连续孔数一般不超过5跨,多于3跨的连续梁桥,除边跨外,其中间各跨一般采用等跨布置,以方便悬臂施工。
多于两跨的连续梁桥,其边跨一般为中跨的0.6~0.8倍左右,当采用箱形截面,边孔跨径其至可减少至中孔的0.5~0.7倍。
有时为了满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需增大中跨跨径时,可将边跨跨径设计成仅为中跨的0.5倍以下,此时,端支点上将出现较大的负反力,故必需在该位置设置能抵抗拉力的支座或压重以消除负反力。
3.1.2本设纵向分孔计本设计纵向分孔设置为:(3×50)预应力混凝土简支T梁+(56+2×86+56)变截面箱型连续梁+(3×40)预应力混凝土简支T梁,全长550米。
变截面连续梁段:边跨56m中跨86m,边跨为中跨的0.651倍符合要求。
3.2桥横截面尺寸拟定本设计横截面尺寸拟定如表3-1,示意图如图3-1。
. -可修编形式顶板厚腹板厚底板厚根部跨中56+2×86+56 连续梁0.651 单箱单室30 30→60 28→60 5.4 2.8表3-1 横截面拟定高跨比梁宽(m) 悬臂厚度(cm)梗腋形式(cm×cm)根部跨中顶底根部端部顶板与腹板腹板与底板1/15.92 1/30.7 14.0 8.0 65 20 120×30 60×30图3-1 横截面尺寸拟定示意图(cm)图5-2 支点截面尺寸示意图3.3箱型截面尺寸的拟定依据拟定依据参考文献:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTG_D62-2004)。
3.3.1顶板、底板、悬臂板长度拟定箱梁顶板宽度一般接近桥面总宽度,本设计中顶板长度为14m。
顶板两侧悬臂板的长度对活载弯矩数值的影响不大,但恒载及人群荷载弯矩随悬臂长度几乎成平方关系增加,故悬臂板长度一般不大5m,当长度超过3m后,宜布置横向预应力束筋。
一、中板计算箱梁顶板跨中厚度为,两腹板间板净距为5m,腹板宽度为,箱梁腹板处承托尺寸为×。
1.恒载内力取1m板宽计算将承托面积摊于桥面板上,则计算板厚t’=30+60×20/500=;桥面板每延米自重为:g1=×1×26=m;每延米桥面铺装荷载为:g2=×1×23= N/m;所以:Σg= g1 +g2=+= N/m;(1) 计算恒载弯矩弯矩计算跨径L=min{L0+t, L0+t,}=min{5+,5+}=;故M sg=1/8gL2=1/8××=。
(2) 计算恒载剪力剪力计算跨径L= L0=;故Q sg=1/2gL=1/2××=。
2. 活载内力取1m板宽计算采用城A级车辆荷载,车轮着地宽度为b0×a0=×;平行于板方向的分布宽度:b=b0+2h=+2×=。
当单个车轮作用在跨中桥面板时,垂直板跨径方向的荷载分布宽度为:a= a0+2h+L/3=+2×+3=<2L/3=;取a=,因为a>,且a<,故2、3轮的荷载分布宽度发生重叠。
则a= a0+2h+L/3+d=+2×+3+=<2L/3+d=;取a=。
对4轮,p=100/×=m2;对2、3轮,p=140/×=m2;可得出2、3况最不利。
支承处垂直板跨径方向的荷载分布宽度为:a'= a0+2h+t=+2×+=(1) 计算活载弯矩按L=简支梁计算,根据右图所示的计算图示,可计算出各参数如下:a1=,a2=,a3=,a4=;y1=,y2=;y3=,y4=,y5=;所以有:p1=P/ a1b=m2;同样算得:p2=m2;P3=m2;P4=m2;活载弯矩计算图示根据试算,按上图所示的荷载布置方式所算得的跨中弯矩与结构力学方法计算的跨中最大弯矩值非常接近,故采用这种方法计算,直观明了。
248桥面板的计算248.1主梁桥面板按单向板计算根据《公桥规》4.1.1条规定,因长边与短边之比为60/6.6=9.09>2故按单向板计算。
人行道及栏杆重量为 8.5kN/m.1、恒载及其内力的计算每延米板的恒载g:防水混凝土少:0.08 1 25 2.0kN /m沥青混凝土磨耗层g2:0.02 1 25 0.5kN / m将承托的面积平摊于桥面板上,则:t 30 30 60/660 32.7cm桥面板g3:0.327 1.0 25=8.仃5k N / m横载合计为:g g1 g2+g310.915kN /m(1)计算M og计算跨径:丨min (I o t,l o b)l o+t=6.2+0.327=6.527 l°+b=6.2+0.4=6.6 取l=6.527m1 21 2M ag glo 10.915 6.2252.45kN mg 8 8(2)计算Q支gl0=6.2m,作用于每米宽板条上的剪力为:1 1Q 支g=3gl°=3 10.915 6.2=33.84kN2、活载内力公路-II级车辆荷载后轮轴重P=140kN,由《桥规》查得,车辆荷载的后轮着地长度为0.20m,宽度为0.60m。
板上荷载分布为:心2+2H=0.2+2 0.1=0.4mb1=b2+2H=0.6+2 0.1=0.8m有效分布宽度计算:a=a1+L 3=0.4+6.527 , 3=2.58 1.4m (两后轮轴距)两后轮有效分布宽度发生重叠,应一起计算其有效分布宽度。
纵向2个车轮对于单向板跨中与支点的有效分布宽度分别为:ap+d 1. 3 0.4 1.4 6.527 3 3.98mS2l 3+d2l:3 d 2 6.527 3+1.4=5.75m所以:a=5.75a'=a1 +t=0.4+0.327=0.727m<1.4 m,说明支点处有效分布宽度并无重叠。
可得板的有效分布宽度图,在影响线上进行最不利情况的加载,利用结构力学计算得出简支单向板的内力。
桥面板计算(2)简支梁桥桥面板计算, 桥面板作用:直接承受车轮荷载,把荷载传递给主梁,同时,它又能构成主梁截面的组成部分,并保证了主梁的整体作用。
, 桥面板分类:单向板、双向板;悬臂板、铰接板。
, 车轮荷载的分布:作用在桥面上的车轮压力,通过桥面铺装层扩散分布在钢筋混凝土板面上,荷载在o铺装层内的扩散程度,对于混凝土或沥青面层,荷载可以偏安全地假定呈45角扩散。
, 有效工作宽度:板在局部分布荷载p的作用下,不仅直接承压部分的板带参加工作,与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作。
因此,在桥面板的计算中,就需要确定所谓板的有效工作宽度,, 桥面板内力计算:对于梁式单向板或悬臂板,只要借助板的有效工作宽度,就不难得到作用在每米宽板条上的荷载和其引起的弯矩。
对于双向板,除可按弹性理论进行分析外,在工程实践中常用简化的计算方法或现成的图表来计算。
桥面板的作用钢筋混凝土和预应力混凝土肋梁桥的桥面板(也称行车道板),是直接承受车辆轮压的承重结构,在构造上它通常与主梁的梁肋和横隔梁(或横隔板)整体相连,这样既能将车辆活载传给主梁,又能构成主梁截面的组成部分,并保证了主梁的整体作用。
桥面板一般用钢筋混凝土制造,对于跨度较大的桥面板也可施加横向预应力,做成预应力混凝土板。
从结构形式上看,对于具有主梁和横隔梁的简单梁格系(图a)以及具有主梁、横梁和内纵梁的复杂梁格系(图b),桥面板实际上都是周边支承的板。
桥面板的分类, 桥面板的受力特性:ll/laab 板的长边与短边之比值愈大,向跨度方向传递的荷载就愈少。
, 单向板:长宽比等于和大于2的周边支承板。
, 双向板:长宽比小于2的周边支承板。
, 悬臂板:l/l,2ab 的T形梁桥,翼缘板的端边为自由边。
, 铰接悬臂板:l/l,2ab 的T形梁桥,相邻翼缘板在端部互相做成铰接接缝的构造。
车轮荷载的分布作用在桥面上的车轮压力,通过桥面铺装层扩散分布在钢筋混凝土板面上,由于板的计算跨径相对于轮压的分布宽度来说不是相差很大,故计算时应较精确地将轮压作为分布荷载来处理,这样做既避免了较大的计算误差,并且能节约桥面板的材料用量。
桥面板计算思路桥面板是指用于桥梁上的道路面层,它承载着车辆和行人的重量。
计算桥面板的设计参数是保证桥梁的安全和稳定性的重要一环。
本文将介绍桥面板计算的基本思路和步骤。
一、了解设计要求在进行桥面板计算之前,首先需要了解设计要求。
设计要求通常包括桥梁的跨度、荷载标准、使用寿命等。
这些要求将直接影响桥面板的尺寸和材料选择。
二、确定荷载标准根据桥梁所在地区的荷载标准,确定所需考虑的荷载类型和荷载值。
常见的荷载类型包括静载荷、动载荷、温度荷载等。
根据不同的荷载类型,需要采用不同的计算方法和参数。
三、选择桥面板材料根据设计要求和荷载标准,选择适合的桥面板材料。
常见的桥面板材料包括钢筋混凝土、预应力混凝土、钢板等。
不同的材料具有不同的强度和耐久性,需要根据实际情况进行选择。
四、计算桥面板尺寸根据荷载标准和所选材料的强度参数,计算桥面板的尺寸。
桥面板的尺寸包括长度、宽度和厚度等。
在计算过程中,需要考虑桥面板的受力情况,如弯曲、剪切、扭转等。
根据不同的受力情况,需要采用不同的计算方法和公式。
五、进行桥面板的受力分析根据桥面板的尺寸和材料参数,进行受力分析。
受力分析包括计算桥面板的弯矩、剪力、轴力等。
根据受力分析结果,确定桥面板的承载能力和安全性。
六、进行桥面板的验算根据受力分析结果,对桥面板进行验算。
验算包括比较桥面板的承载能力和实际荷载的大小,判断桥面板是否满足设计要求。
如果桥面板不满足设计要求,需要进行尺寸和材料的调整。
七、进行桥面板的构造设计根据桥面板的尺寸和材料参数,进行桥面板的具体构造设计。
构造设计包括确定桥面板的钢筋布置、预应力布置、缝隙处理等。
构造设计需要考虑桥面板的施工性和使用性。
八、进行桥面板的施工监理在桥面板施工过程中,需要进行施工监理,确保桥面板的质量和安全。
施工监理包括验收材料、检查施工工艺、监测施工质量等。
施工监理的目的是确保桥面板的设计要求得到满足。
九、进行桥面板的使用维护桥面板的使用维护是保证桥梁安全和寿命的重要一环。
5.4 桥面板的计算5.4.1计算模型(1)整体现浇的T 梁:单向板、双向板(2)预制装配式T 形梁桥(长短边比大于等于2):悬臂板、铰接悬臂板5.4.2车辆荷载在板上的分布荷载在铺装层内的扩散程度,对于混凝土或沥青面层,荷载可以偏安全地假定呈45度角扩散。
这样最后作用在桥面板顶面的矩形荷载压力面的边长为: 沿行车方向:H a a 221+= 沿横向:H b b 221+=H —铺装层的厚度当有一个车轮作用在桥面板上时,作用于桥面板上的局部分布荷载为: 汽车:112/b a P p = P —汽车或挂车的轴重 5.4.3板的有效工作宽度 (1)单向板的有效工作宽度 1)荷载在跨径中间对于单独一个荷载 3/23/21l H a l a a ++=+= 但不小于l 3/2 l —两梁肋之间板的计算跨径 计算弯矩时,tl l +=0,但不大于bl +0;计算剪力时,l l =其中l 为净跨径,t 为板的厚度,b 为梁肋宽度。
对于几个靠近的相同荷载,如按上式计算各相邻荷载的有效分布宽度发生重叠时,应按相邻荷载共同计算其有效分布宽度。
3/23/21l d H a l d a a +++=++= d —最外两个荷载的中心距离2)荷载在板的支承处tH a t a a ++=+=221'但不得小于3/l3)荷载靠近板的支承处a a x 2'+= x —荷载沿支承边缘的距离(2)悬臂板的有效工作宽度根据弹性板理论分析,悬臂板的有效工作宽度接近于2倍悬臂长,因此荷载可近呈45度角向悬臂板支承处分布。
'12ba a += 'b —承重板上荷载压力面外侧边缘至悬臂根部的距离显然最不利情况就是0'l b = 此时12l a a +=注意:有且只有此时,H b b 221+= 5.4.4行车道板的内力计算 (1)多跨连续单向板的内力)2(8)1(1b l aP M op -+=μ281g lMog=opM — 1米宽简支板条的跨中活载弯矩 ogM — 1米宽板条的跨中恒载弯矩ogopMMM+=0计算支点剪力时,此时荷载必须靠近梁肋边缘布置,对于跨径内只有一个车轮荷载的情况。