20+35+45+35+20变截面预应力混凝土连续梁桥上部结构分析
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摘要桥梁位于襄樊至十堰高速公路武当山至许家棚段,于K431+230处第一次跨越三叉河支流。
河道与路线正交,河床稳定,河道顺直,洪水期无漂流物和泥石流,泄洪顺畅。
本桥平面线形为直线,与流水方向正交。
根据地形以及所给资料设计了三个比选方案,方案一是预应力混凝土简支空心板桥,方案二预应力混凝土简支转连续T型梁桥,方案三是预应力钢筋混凝土箱形连续梁桥。
方案比选依据安全、实用、经济、美观的原则,最终选择方案二是预应力钢筋混凝土简支转连续T型梁桥为推荐方案,该方案梁高为1.8m。
主梁内力计算时分别对简支体系和连续体系进行计算,既保证了施工中的安全又保证了成桥以后的使用安全。
在张拉预应力时采用后张法两端张拉,然后再进行孔道压浆,在计算预应力损失时,由于采用后张法,不考虑第三项损失。
本设计桥梁下部结构为双柱式墩,基础采用钻孔灌注桩基础。
本设计仅对桥墩进行了配筋及强度验算。
关键词:预应力,连续梁桥,桥墩,桩基础AbstractThe Xiangfan of Hubei to Shiyan freeway of The First of Sanchahe bridge site the federal of hurong highway host skeleton line section K431+230 place,what overstrides the Youxi. River and courseand route orthogonal, river bed is stable, the river course is suitable straight, Usually in the ditch the water volume is less, ditch sole deeper,gradient bigger, the flood discharge is smooth. This bridge planelinear is a straight line, with running water direction orthogonal.As well as gave the material according to the terrain to design three compared to choose the plan, the plan one is Y the shape column the king post rigid frame bridge, the plan two uses the box shape empty stomach arched bridge,the plan three is continuously the pre-stressed continuous bridge.The plan compared to chooses the basis safely, practical, economical, the artistic principle,finally chooses the plan three is the pre-stressed continuous bridge is the recommendation plan, This plan uses a box of two room constant section continuous bridge,The altitude of king post is 1.8m. Calculation of Internal Forces of the main beams were simply supported at the system and continuous system, the purpose is to ensure the safety of the construction of the bridge and ensure the safe use of the future. In the use of tensioned prestressed post-tensioned tensioned at both ends, and then grouted to channel in the calculation of prestress losses, as a result of the use of post-tensioned, the third loss is not considered.The bridge substructure is the bridge pier pillar, The foundation uses the drill hole to pour into pile foundation.This design only carried on to the bridge pier has matched the muscle and the intensity checking calculation.Key words :Pre-stressed,Continuous beam bridge, Bridge pier,Pile foundation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章桥梁结构设计方案 (1)1.1设计资料 (1)1.1.1桥梁名称 (1)1.1.2基本资料 (1)1.2方案拟定 (1)1.2.1方案一:预应力混凝土简支梁桥 (1)1.2.2方案二:预应力混凝土T形连续梁桥 (2)1.2.3方案三:预应力混凝土箱型连续梁桥 (2)1.3方案选择 (3)第二章推荐方案结构尺寸拟定 (5)2.1方案简介 (5)2.2上部结构尺寸拟定 (5)2.2.1 T梁截面尺寸的拟定 (5)2.1.2 桥面铺装选定 (6)2.1.3 排水设施 (6)2.3下部结构尺寸拟定 (6)2.3.1 盖梁尺寸的拟定 (6)2.3.2 墩台基础的拟定 (6)第三章桥面板的计算 (8)3.1单向板计算 (8)3.1.1 恒载内力 (8)3.1.2 有效分布宽度的确定 (9)3.1.3活载内力计算 (9)3.2悬臂板计算 (11)3.2.1 恒载内力 (11)3.2.2 活载内力 (12)3.2.3 内力组合 (13)3.3桥面板配筋 (13)3.3.1 支点处配筋 (13)3.3.2 跨中截面配筋 (14)3.3.3 悬臂板配筋计算 (14)3.3.4 斜截面抗剪承载力验算 (15)第四章推荐方案主梁内力计算 (17)4.1T梁控制截面几何要素 (17)4.2跨中截面几何特性 (17)4.2.1中主梁跨中截面几何特性 (17)4.2.2边主梁跨中截面几何特性 (19)4.3支座处截面几何特性 (21)4.3.1中主梁支座处截面几何特性 (21)4.3.2边主梁支座处截面几何特性 (23)4.4恒载内力计算 (25)4.4.1恒载集度计算 (25)4.4.2恒载内力 (28)4.5活载内力计算 (31)4.5.1冲击系数和车道折减系数 (31)4.5.2计算主梁的横向分布系数 (31)4.5.3计算活载内力 (33)4.6其他因素引起的次内力计算 (35)4.6.1温度引起的内力计算: (35)4.7内力组合 (36)第五章主梁预应力筋束的计算及布置 (39)5.2配筋计算的原理 (39)5.3预应力束筋的估算 (39)5.3.1计算程序 (39)5.3.2输入变量说明 (41)5.3.3配筋计算结果 (43)5.3.4配筋计算结果说明 (48)5.3.5计算结果中符号意义如下 (48)5.4预应力筋束布置 (49)5.4.1配筋数目 (49)5.4.2确定跨中及锚固端截面的钢束位置 (50)5.4.3钢束起弯角和线型的确定 (52)5.4.4截面面积及惯性矩计算 (54)5.4.5梁截面对重心轴的静矩计算 (57)第六章推荐方案预应力损失及有效预应力计算 (61)6.1预应力损失的计算 (61)σ) (61)6.1.1预应力筋与管道壁之间的摩擦损失(1lσ) (62)6.1.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩(2lσ) (62)6.1.3 混凝土的弹性压缩(4lσ) (62)6.1.4预应力钢筋的应力松弛(5lσ) (63)6.1.5混凝土的收缩和徐变(6l6.2预应力损失组合及有效预应力 (64)第七章主梁截面验算 (89)7.1主梁截面强度的验算 (89)7.1.1正截面强度验算 (89)7.1.2斜截面强度验算 (90)7.2斜截面抗剪强度验算 (91)7.3.1混凝土法向应力验算 (92)7.3.2施工阶段验算 (92)7.4截面验算汇总 (93)第八章桥梁墩台计算 (98)8.1盖梁的计算 (98)8.1.1恒载计算 (98)8.1.2活载计算 (99)8.1.3内力计算 (105)8.2桥墩的计算 (109)8.2.1荷载计算 (109)8.2.2截面配筋计算及应力验算 (111)8.3钻孔灌注桩的计算 (113)8.3.1荷载计算 (113)8.3.2桩长计算 (114)第九章施工方案 (116)9.1桥位放样 (116)9.2基础施工 (116)9.3墩柱盖梁 (118)9.4预应力混凝土T形梁的预制 (118)9.4.1预应力筋的制备 (119)9.4.2预应力筋孔道成形 (119)9.4.3预应力筋的张拉工艺 (119)9.4.4孔道灌浆 (120)9.4.5封端 (120)9.5主梁的运输和安装 (120)9.6桥面系工程 (120)英文翻译 (122)参考文献 (130)第一章桥梁结构设计方案1.1设计资料1.1.1桥梁名称襄樊至十堰高速公路三叉河1号桥。
预应力混凝土连续梁桥的计算1 绪论本毕业设计主要是关于大跨度预应力混凝土延续梁桥结构的设计,预应力混凝土延续梁桥以结构受力功用好、变形小、伸缩缝少、行车平顺温馨、外型繁复美观、养护工程量小、抗震功用强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。
与同等跨径的简支梁桥相比,延续梁桥的截面控制弯距得以增加,同时由于采用平衡悬臂施工方法,使桥梁单跨跨径得以增大,从而在近二十余年来延续梁桥失掉普遍的运用。
因此,本次毕业设计关于延续梁桥的设计对今后的走上任务单位有着极端重要的意义。
本设计主要为渭河特大桥的设计,其中桥梁跨度为40+64+40 m,全长144 m,桥面宽6.9 m。
设计荷载规范:铁路中--活荷载;桥面纵坡:0% (平坡);桥面横坡:±1.5%;桥轴平面线型:曲线。
主梁采用悬臂挂篮对称施工,共划分为五个阶段。
第一阶段:在支架上施工中间墩顶0#块和1#块;第二阶段:在0#、1#块上张拉预应力钢筋并装置好挂篮,然后悬臂向外依次浇筑2#块、3#块……并张拉预应力钢筋,直到最大悬臂,同时在悬臂浇筑行将完成的时分,在两端搭支架浇筑边跨部位的4个单元;第三阶段:边跨合拢;第四阶段:中跨合拢,撤除挂篮,由边跨向跨中对称停止桥面铺装;第五阶段:完工验收,交付运营运用阶段。
本桥设4个支座,其中第一个支座为固定铰支座,其他为活动铰支座。
在本设计进程中我们主要停止了以下几个方面的任务:1、依据设计资料初步拟定主梁截面尺寸;2、停止内力〔恒载内力、活载内力〕计算;3、力筋的计算与布置;4、预应力损失及有效预应力的计算;5、关于预加力惹起的结构次内力讨论;6、主梁截面强度计算;7、主梁抗裂性检算;8、弹性阶段应力的计算与验算。
由于本次毕业设计选用的是变截面的延续梁,计算十分烦琐,故在计算时采用电算。
设计中一切顺序均没有在注释中详细给出,而是直接输入计算结果。
另外本次设计的计算数据与桥梁设计软件桥梁博士,计算一切失掉的数据停止比拟,以反省正确性。
预应力混凝土简支空心板桥结构设计1 引言大力发展交通运输事业,建立四通八达的现代交通网络,对于加强全国各族人民的团结,发展国民经济,促进文化交流,消灭城乡差别和巩固国防等方面,都有非常重要的作用。
特别是我国实行改革开放政策以来,路,桥建设突飞猛进的发展,对创造良好的投资环境,促进地域性的经济腾飞,起到了关键性的作用。
同时也成为了好多地方的标志性风景线,无论是跨河大桥、跨线桥、跨海大桥还是高速公路上迂回交叉的各式立交桥,城市内环线建设的各种高架桥,都为我们的生产和生活提供了很大的方便,也都为我们的国家腾飞和发展奠定了更好的基础。
本设计就定河公路安国段4标段桥梁结构,综合运用所学理论知识,参考以往工程设计经验及规范要求,通过手算结合电算的形式,对包括方案比选,结构设计,施工图绘制等设计过程作以详细的设计计算说明。
2 工程概况及方案比选2.1工程概况2.1.1设计标准公路等级:二级公路,设计时速:60km/h设计荷载:公路一Ⅱ级桥面宽度:净-7米,人行道宽0.75米桥面横坡为2%地震烈度:Ⅶ度洪水频率:1/1002.1.2 沿线自然地理概况平原微地区,沿线为Ⅶ度震区。
2.1.3 水文资料地质资料低水位176米,设计水位179米。
地形地质地质钻孔资料,详见图纸。
2.1.4 当地气象情况多年平均气温为18℃,极端最高气温40℃,极端最低气温-15℃。
2.1.5 设计依据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ D63-2007)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)《公路钢筋混凝上及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D60-2004)《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD6l-2005)2.2 方案比选2.2.1 设计原则(1)实用性。
桥梁必须实用,要有足够的承载力。
能保证行车的畅通、舒适和安全。
既满足当前的需要,又要考虑今后的发展。
要能满足交通运输本身的需要,(2)安全性。
桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要,能够保证其耐久性和稳定性以及在特定地区的抗震需求。
第1章概述1.1预应力混凝土连续箱型截面梁桥概述预应力混凝土连续箱型截面梁桥以结构受力性能好、结构刚度好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。
本章简介其发展:由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。
为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。
这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。
对预应力的理解有三个方面:1、预加应力使混凝土由脆性材料成为弹性材料。
2、预加应力充分发挥了高强钢材的作用,使其与混凝土能共同受力和工作。
3、预加应力平衡了结构外荷载。
自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。
当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。
因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续—刚构体系。
这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。
For personal use only in study and research; not for commercial use另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。
在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。
在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也是一个很关键的因素,它是设计案合理性与经济性的标志。
目前,各国都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。
但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,例如:桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。
三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计学院专业年级班别学号学生姓名指导教师2010 年6 月2 日目录1.概要 (2)1.1 桥梁基本数据以及一般截面 (2)2.设定建模环境 (3)3.桥梁分析 (4)3.1 定义材料和截面 (4)3.2 建立结构模型 (6)3.3 建立荷载组 (9)3.4 输入荷载 (10)3.5 定义并建立施工阶段 (11)3.6 分析 (14)3.7 分析运行结果 (14)三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计1.概要本桥为45+80+45三跨预应力混凝土变截面连续箱梁,采用悬臂法施工。
在此利用MIDAS进行分析与设计,其分析模型如图1所示:图1 分析模型(竣工后)1.1 桥梁基本数据以及一般截面1.桥梁基本数据如下:桥梁类型: 三跨预应力箱型连续梁桥桥梁长度: L =45.0 + 80.0 + 45.0 = 170.0 m桥梁宽度: B = 35.0 m斜交角度: 105˚2. 桥梁一般截面桥梁纵向剖面图与标准截面图分别如图2、3所示:图2 纵向剖面图3 标准截面2.设定建模环境文件/新建项目文件/保存(连续梁桥)工具/单位体系长度>m;力>KN图4 设定单位体系3.桥梁分析3.1 定义材料和截面模型/材料与截面特性/材料(输入结果如图5所示)1.混凝土:主梁采用JTG04(RC)规范的C50混凝土,桥墩采用JTG04(RC)规范的C40混凝土。
2.钢材:采用JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860。
3.截面:箱梁截面尺寸为截面尺寸如图4所示,墩采用实腹轨道型截面,其尺寸为:H=12m、H=3.5m。
图5 定义材料及截面3.2 建立结构模型参照图6(a)建立预应力箱型梁模型。
将每个桥梁段看作一个梁单元,以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。
满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。
1.建立结构单元模型/节点/建立(如图6(b))将每个桥梁段看作一个梁单元,以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。
三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计学院专业年级班别学号学生姓名指导教师2010 年6 月2 日目录1.概要 (2)1.1 桥梁基本数据以及一般截面 (2)2.设定建模环境 (3)3.桥梁分析 (4)3.1 定义材料和截面 (4)3.2 建立结构模型 (6)3.3 建立荷载组 (9)3.4 输入荷载 (10)3.5 定义并建立施工阶段 (11)3.6 分析 (14)3.7 分析运行结果 (14)三跨预应力箱型连续梁桥分析与设计1.概要本桥为45+80+45三跨预应力混凝土变截面连续箱梁,采用悬臂法施工。
在此利用MIDAS进行分析与设计,其分析模型如图1所示:图1 分析模型(竣工后)1.1 桥梁基本数据以及一般截面1.桥梁基本数据如下:桥梁类型: 三跨预应力箱型连续梁桥桥梁长度: L =45.0 + 80.0 + 45.0 = 170.0 m桥梁宽度: B = 35.0 m斜交角度: 105˚2. 桥梁一般截面桥梁纵向剖面图与标准截面图分别如图2、3所示:图2 纵向剖面图3 标准截面2.设定建模环境文件/新建项目文件/保存(连续梁桥)工具/单位体系长度>m;力>KN图4 设定单位体系3.桥梁分析3.1 定义材料和截面模型/材料与截面特性/材料(输入结果如图5所示)1.混凝土:主梁采用JTG04(RC)规范的C50混凝土,桥墩采用JTG04(RC)规范的C40混凝土。
2.钢材:采用JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860。
3.截面:箱梁截面尺寸为截面尺寸如图4所示,墩采用实腹轨道型截面,其尺寸为:H=12m、H=3.5m。
图5 定义材料及截面3.2 建立结构模型参照图6(a)建立预应力箱型梁模型。
将每个桥梁段看作一个梁单元,以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。
满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。
1.建立结构单元模型/节点/建立(如图6(b))将每个桥梁段看作一个梁单元,以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。
253520m简支变连续小箱梁计算书一、概况15~18#墩为25+35+20m简支变连续小箱梁,梁高1.8m,该联梁上跨铁路,桥面宽26m,由8片小箱梁构成。
二、计算内容该联梁纵向整体计算,抗剪计算。
按钢束张拉方向建模,即从21~18#墩方向建模。
三、计算规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)四、计算假定级采用程序1.2.3.4.材料在荷载作用下处于小变形和线弹性阶段;各种荷载对结构的作用符合线形叠加原理的条件;预应力作为等代荷载对主梁起作用。
采用桥梁博士V3.1对箱梁进行截面强度和截面应力验算。
五、计算模型共划分163个单元,164个节点,每0.5m一个节点,计算模型及施工步骤见后页。
1.恒载:1)混凝土采用C50;2)重力密度采用25KN/m3;3)混凝土弹性模量E:3.45某104MPa;4)钢绞线采用高强度低松弛270K级钢绞线,标准强度为1860MPa;2.活载:城—A级;3.车道数为6车道;4.结构重要性系数:1.1(主线跨铁路)七、桥梁博士基本信息输入1.桥梁环境相对湿度:0.7(取一般均值)2.钢束信息成孔面积:腹板采用3、4、5Φ15.2钢绞线,OVM锚,波纹管直径为50mm,因而成1孔面积AD21963mm24张拉方式:双向张拉回缩变形:双向张拉,为12mm顶板采用4、5Φ15.2钢绞线,扁锚施工荷载(1)集中荷载在计算中,将端部和中支点横梁实心体积重量简化成荷载集中力加在端部及中支点节点上。
15#墩:37.1kN;16#墩:59.4kN;17#墩:59.4kN;18#墩:37.1kN (2)均布荷载(二期铺装、防撞墙)铺装:4cmAC-13+6cmAC-20+8cm防水混凝土行车道25m,恒载:21kN/m使用荷载(1)非线性温度荷载根据《通规》第4.3.10条规定,计算桥梁结构由于温度引起的效应时,可采用下图的竖向温度梯度曲线计算,对于混凝土结构,本例梁高H 大于400mm,取A=300mm。
预应力混凝土连续梁桥的毕业设计北方工业大学本科毕业设计(论文)报告书题目:指导教师:专业班级:学号:姓名:日期:绪论预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。
本章简介其发展:由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。
为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。
这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。
自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。
我国的预应力混凝土结构起步晚,但近年来得到了飞速发展。
现在,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。
虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。
但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展,预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。
然而,当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。
因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续—刚构体系。
这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。
另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。
在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。
在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也是一个很关键的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志。
目前,各国都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。
20+35+45+35+20变截面预应力混凝土连续梁桥上部结构分析
摘要:威海双岛湾科技城环湾路四号桥为变截面预应力混凝土连续梁桥,为单箱多室直腹板箱梁,最大跨径45m。
本文采用直梁法对上部结构进行重点分析计算。
关键词:变截面;连续箱梁;预应力混凝土;结构分析;上部结构;静力计算
一.工程概况
本桥全长155m,桥梁分为左右两幅桥,设计宽度都为20m,跨径为20+35+45+35+20m,上部结构形式为变截面预应力连续梁,中跨梁高均为1.5m,支点梁高均为3.0m。
二.设计标准
1、荷载标准:城-A级,人群:2.4kN/㎡。
2、公路桥涵结构的设计基准期为100年。
3、桥梁安全等级为一级,结构重要性系数1.1。
三。
设计要点
1.箱梁一般构造
本桥分为左右两幅桥,两幅桥中间留50cm间距,标准宽度为20m,箱梁采用竖直边腹板断面,内侧悬臂长度为200cm,外侧顶板处悬臂长度为250cm,底板处悬臂长度为220cm (底板处悬臂供景观装饰使用),采用单箱多室断面,结构形式为变截面预应力混凝土连续箱梁,梁高在起终点及跨中处为 1.5m,支点处为3m,变化段梁高按照二次抛物线变化,顶底板宽度均为15.5m。
预应力混凝土现浇箱梁顶板、底板厚度均为20cm,腹板正常段厚度为40cm,加厚段厚度为70cm。
主梁一般构造图见图1。
图1 主梁一般构造图
2.下部结构一般构造
本桥下部基础基本采用了直径为1.2m的钻孔灌注桩,桥台为U型桥台,桥台采用双排直径1.2m的钻孔灌注桩,上接承台,承台厚度1.5m,中墩采用双排
直径1.2m的钻孔灌注桩,承台厚度2.0m。
3.主要材料及参数
预应力钢筋混凝土梁采用C50混凝土,预应力钢筋采用Φs15.2(GB/T 5224-2003标准),标准强度:f p k=1860Mpa。
4.设计荷载取值
4.1恒载作用
(1)一期恒载
一期恒载包括主梁、横隔梁等自重。
混凝土容重取26kN/m3,主梁按实际断面计取重量。
主梁横隔梁以集中力计入。
(2)二期恒载
近期和远期均有的二期荷载为:
桥面铺装荷载:4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cmC40防水混凝土=75kN/m。
人行道板:钢筋混凝土结构层+6cm人行道铺装层=38kN/m。
机非分隔带:10kN/m。
防撞护栏:10kN/m。
人行道栏杆:5kN/m。
总计:138kN/m。
4.2活载作用
(1)汽车荷载作用
汽车荷载等级为城-A级,多车道横向折减系数为0.78(三车道),车道荷载横向分布系数为2.34。
(2)车道荷载作用
本桥车辆荷载选用城-A级,车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kN/m;桥梁计算跨径等于或大于50m时,Pk=360kN,计算剪力效应时,上述集中荷载
标准值Pk乘以1.2的系数。
车道荷载的均布荷载标准值满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。
(3)人群荷载作用
总体受力结构的人群荷载:
当加载长度L<20m时:
当加载长度L≥20m时:
式中:W—单位面积的人群荷载,(kPa);
L—加载长度,(m);
ωp—单边人行道宽度,大于4m时按4m计。
本桥的加载长度为155m,因此根据公式计算小于2.4 kPa,同时根据规定W 值在任何情况下不得小于2.4 kPa,因此计算中采用2.4 kPa进行控制。
人行道板的人群荷载:按5kPa或者1.5kN的竖向集中力作用在一块构件上。
人行道栏杆扶手上的荷载:竖向荷载为1.2kN/m;水平向外荷载为2.5kN/m。
4.3温度作用
温度荷载按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第4.3.10取值。
体系温度:整体升温25度,整体降温25度;
梯度温度:T1=14度,T2=5.5度,不考虑8cm桥面混凝土铺装层对梯度温度的折减作用。
4.4沉降
支座沉降值:边墩取5mm,次边墩取7mm,中墩取9mm
4.5地震作用
抗震设防标准:地震基本烈度为7度,地震动峰值加速度为0.1g;
四、主桥纵向计算
4.1总体结构分析
总体静力计算采用平面杆系理论,主梁为平面梁单元。
跨径20+35+45+35+20m预应力混凝土变截面连续箱梁,施工采取先施工中跨,张拉钢束,再施工边跨,张拉钢束。
根据荷载组合要求的内容进行内力、应力、主梁极限承载力计算,验算结构在施工阶段、运营阶段应力、主梁极限承载力及整体刚度是否符合规范要求。
见图2-1模型立面图
图2-1模型立面图
4.2计算结果
施工阶段应力验算
按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.2.8条规定,在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定,压应力σtcc≤0.70fck’,拉应力σt ct≤0.70ftk’。
本桥施工时混凝土强度已达到标准强度的85%,故压应力允许值0.70fck’=0.70×0.85×32.4=19.28Mpa,表4-1所列为施工阶段混凝土的最大、最小正应力。
表2-1施工阶段混凝土应力表(Mpa)
由表2-1可见,施工阶段混凝土应力满足要求。
正常使用极限状态抗裂验算
(1)短期效应组合
图3-1中红、蓝、紫、黑分别代表上缘最大、最小正应力及下缘最大、最小正应力。
图3-1短期效应组合下主梁截面上下缘的最大最小正应力
图3-2中红、蓝分别代表最大主压应力及最大主拉应力。
图3-2短期效应组合下主梁截面的最大、最小主应力
表2-2短期效应组合抗裂验算表
由表2-2可见,本桥在短期效应组合下的抗裂验算满足要求。
(2)长期效应组合
图3-3中红、蓝、紫、黑分别代表上缘最大、最小正应力及下缘最大、最小正应力。
图3-3长期效应组合下主梁截面上下缘的最大、最小正应力
表2-3短期效应组合抗裂验算表
由表2-3可见,本桥在长期效应组合下的抗裂验算满足要求。
正常使用极限状态应力验算
按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.1条规定,持久状况预应力混凝土构件应力计算时其应力值取标准组合值。
图4-4中红、蓝、紫、黑分别代表上缘最大、最小正应力及下缘最大、最小正应力。
图3-4标准组合下主梁截面上下缘的最大最小正应力
图4-5中红、蓝分别代表最大主压应力及最大主拉应力。
图3-5标准组合下主梁截面的最大、最小主应力
表2-4持久状况混凝土应力验算表
由表2-4可见,本桥在持久状况下混凝土的应力满足要求。
承载能力极限状态强度验算
正截面抗弯强度验算
图3-6基本组合下全桥最大弯矩及其对应的抗力
图3-7基本组合下全桥最小弯矩及其对应的抗力
由图3-6、3-7可见,承载能力极限状态下全桥的正截面抗弯强度满足要求。
4.2.5主梁刚度
按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第6.5.3条规定,受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响。
本桥采用C50混凝土,其挠度长期增长系数ηθ=1.425,消除结构自重产生的长期挠度后,主梁的最大挠度不应超过计算跨径的1/600。
消除结构自重产生的挠度最大值为5mm (已考虑长期荷载效应),小于L/600=33.3mm,结构刚度满足规范要求。
五.结语
(1)本文重点分析计算上部结构,采用桥易软件辅助建模,采用桥梁博士进行分析计算,有效提高了对箱梁桥上部结构建模计算的效率。
(2)全桥上部结构跨径组合分配合理,满足设计要求,结构计算安全。
(3)现浇预应力混凝土箱梁造价较低,全桥施工分阶段浇筑张拉,施工流程清晰简便。
(4)底板处悬臂设计给后期景观装饰工程提供了施工平台,避免了二次浇
筑,有效提高了桥梁装饰的整体性、安全性和易操作性。
(5)通过精细化设计使全桥充分符合安全、经济、适用、美观、耐久的设计原则。