双箱单室箱梁顶板受力分析
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对箱梁受力的理解箱梁截面受力特性作用在箱形梁上的重要荷载是恒载与活载。
恒载通常是对称作用的,活载可以是对称作用,也可以是非对称作用,必须加以分别考虑。
偏心荷载作用,使箱形梁既产生对称弯曲又产生扭转,因此,作用于箱形梁的外力可以综合表达为偏心荷载来进行结构分析。
箱梁在偏心荷载作用下的变形与位移,可分成4种基本状态:纵向弯曲、横向弯曲、扭转、扭转变形(即畸变)纵向弯曲:纵向弯曲产生竖向变位,因而在横截面上引起纵向正应力及剪应力。
扭转:箱形梁的扭转在这里是指刚性扭转,即受扭时箱形的周边不变形,变形的主要特征是出现扭转角。
类型分为自由扭转和约束扭转,所谓自由扭转,即箱形梁受扭时,截面各纤维的纵向变形是自由的,杆件端面虽出现凹凸,但纵向纤维无伸长缩短,自由翘曲,因而不产生纵向正应力,只产生自由扭转剪应力。
而受扭时纵向纤维变形不自由,受到拉伸或压缩,截面不能自由翘曲,则为约束扭转。
约束扭转在截面上产生翘曲正应力和约束扭转剪应力。
产生约束扭转的原因:支承条件的约束,如固端支承约束纵向纤维变形;受扭时截面形状及其沿梁纵向的变化,束扭转,如等壁厚的矩形箱梁、变截面梁等,即使不受支承约束,也将产生约束扭转。
在D62规范的5.5.1条的条文说明(第176页第五段):“在扭矩作用下的钢筋砼结构或构件,若扭矩系由荷载直接引起的,并可由静力平衡条件求得,一般称为平衡扭转;若扭转系由结构或相邻构件间的转动受到约束所引起,并由转动变形的连续条件所决定,一般称为协调扭转或是附加扭转。
(其实就是上文中的自由扭转和约束扭转)由于后者的连续变形可引起内力重分布,对设计的扭矩起到折减的作用。
本节规定的抗扭计算公式均未考虑协调扭矩或附加扭矩,也即本规范有关受扭构件的计算仅适用于平衡扭转。
畸变:畸变的主要特征是畸变角。
薄壁宽箱的矩形截面受扭变形后,无法保持截面的投影仍为矩形。
畸变产生翘曲正应力和畸变剪应力,同时由于畸变而引起箱形截面各板横向弯曲,在板内产生横向弯曲应力。
小半径曲线预应力砼箱梁计算分析摘要:文章通过一座预应力砼曲线梁桥实例,详细介绍了小半径曲线梁桥的结构受力特性,对小半径曲线梁桥设计过程中普遍存在的问题和加固方案进行了简述,希望可以为同行人士提供参考。
关键词:曲线梁桥;计算分析;加固方案1、引言随着国民经济和社会的发展,公路和城市中大量兴建互通式立交桥,由于受到交通功能的要求和地形条件的限制,立交桥上诸多匝道桥采用曲线构造。
这些桥梁线型变化多端,结构受力比较复杂,特别是小半径曲线梁桥,设计中应予以重视。
2、曲线梁桥特点小半径曲线梁桥主要有以下几个特点:1)由于曲率的关系,垂直荷载作用在曲线梁上时,同时产生弯矩、剪力和扭矩,并彼此互为影响,在曲线梁桥上的竖向挠度为弯曲与扭转两者竖向挠度的迭加。
2)通常桥梁宽度与曲率半径之比增长越大,则箱梁断面内力之差就越大。
3)对于曲线梁桥,由于扭矩的作用,曲线外侧腹板内力大于内侧腹板,做单梁模型计算分析时应考虑足够的安全系数。
4)曲线桥与一般直线桥相比,需要加大箱梁横向刚度,增加横梁构造。
5)曲线梁桥的反力与直线梁桥相比,有外梁变大,内梁变小的趋势,因此在内梁中有产生负反力的可能。
6)下部受力计算复杂,由于内外侧支座反力相差较大,使各墩柱所受垂直力也不同,弯桥下部结构墩顶水平力,除了与直桥一样有制动力、温度变化引起的内力、地震力等外,还存在离心力和预应力张拉产生的径向力。
3、设计实例某立交匝道中3孔1联预应力混凝土连续箱梁,沿道路中心线孔跨布置(34+42+33)m,其平面位于曲线上,道路中心线曲线半径R=66m,横向箱梁中心线距离道路中心线1.75m;箱梁端支座均采用双支座,支座间距3.6m;中间墩一个固结,一个墩顶设单向活动支座,均外偏箱梁中心线0.15m;箱梁平面线形及支座布置见图1。
图1 曲线箱梁平面布置图3.1 设计标准荷载标准:公路I级,2车道,40Km/h3.2 主梁构造主梁构造为单箱双室截面,梁高1.8m,顶板宽12.2m,底板宽8.057m,悬臂长度1.75m,腹板厚度0.45~0.65 m,顶板厚度0.25m,底板厚度0.22m,梁端支座顶设置端横梁,横梁厚度1.0m,中墩顶设置中横梁,横梁厚度2.2m,每孔箱梁跨中设置厚度0.25m厚横隔板。
| 工程前沿 | Engineering Frontiers·4·2020年第22期变截面连续曲线箱梁桥不同半径结构受力分析孙殿国(南通市市政工程设计院有限责任公司,江苏 南通 226000)摘 要:近年来,桥梁立体交叉形式越来越多。
受平曲线半径的限制,曲线梁的结构形式得到广泛应用。
然而曲线箱梁桥的结构受力与直线箱梁桥有较大的区别,随曲率半径的不同会有所差别,因而在计算曲线箱梁时需要建立合理的计算模型。
文章以变截面连续箱梁桥为例,利用有限元软件分别取不同的半径建立梁格模型进行对比分析并得出结论,可为同种类型桥梁设计提供参考。
关键词:曲线箱梁桥;变截面;有限元;受力分析中图分类号:U448.21 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2020)22-0004-02作者简介:孙殿国,男,硕士,高级工程师,研究方向为桥梁与隧道工程。
由于预应力混凝土曲线箱梁具有抗扭刚度大,同时能较好地适应各种地形条件且线条平顺等优点,因此曲线箱梁桥在公路工程及城市道路立交中的应用越来越广泛,特别是在互通式立交桥的匝道设计中的应用更为普遍。
然而曲线梁桥的受力情况与结构的联长、跨径布置、支座的布置方式、配束方式、曲率半径等因素有着密切的关系,结构是否合理直接影响结构的受力,甚至会出现严重的安全问题[1-2]。
因此,对曲线梁桥受力性能进行分析研究显得非常重要,其可为工程设计提供理论依据。
1 曲线梁桥的受力特点曲线梁桥梁因为梁轴线呈曲线形式,由于曲率的存在使得曲线梁桥的受力特性尤为复杂,梁体内同时受弯矩、剪力、扭矩的作用,因此相对于直线桥其扭矩非常大,而且还伴有翘曲。
梁截面在发生竖向弯曲时,由于曲率半径的影响,必然会产生扭转,而这种使梁扭转的作用又将导致梁的挠曲变形,这就形成了“弯扭耦合”作用。
因此,梁的变形也就是弯曲和扭转两者的叠加,其变形值也要比一般的直线正交桥偏大。
同时,弯桥外侧腹板的挠度会大于内侧腹板的挠度,而且曲率半径越小影响会越大[3-6]。
单箱双室简支箱梁剪切变形剪力滞效应分析张慧;张玉元;张元海【摘要】In view of each wing shoulder,different maximum shear angle differences are selected as the shear lag of generalizeddisplacement.Taking the double effects of shear lag and shear deformation into consideration,the shear differential equations of twin-cell box qirder under the vertical symmetrical load are deduced on the basis of energy variational principle.The corresponding closed solutions are obtained by the method of reduced order and the boundary conditions.From the point of view of mechanics and mathematics,the shear deformation has no effect on the longitudinal stress of box girder.A typical example of the twin-cell box girders,using the numerical method and the analytic solution method in this paper to study shear lag transverse distribution law and effect of high span ratio on shear lag effect of measuring point in middle span under the uniform force and concentrated force.Research shows that:the junction of the top (bottom)plates and the web plates are shown the positive shear lag effect,the middle of the top (bottom)of the single room are shown the negative shear lag effect.The variation of the shear lag coefficient with the height span ratio is the linear and the curve distribution under the concentrated force and uniform force,respectively the shear lag coefficient between the top (bottom)plates andthe web plates increase with the increase of high span ratio.The middle of the top (bottom)of the single room decreases with the high span ratio increasing.%基于各个翼板选取不同的最大剪切转角差为剪力滞广义位移,考虑剪力滞和剪切变形双重效应,应用能量变分原理推导出双室箱梁受竖向对称荷载时的截面控制微分方程组,采用降阶法并结合边界条件导出相应的闭合解,从力学和数学角度解释剪切变形对箱梁截面纵向应力无影响。
目录一、工程概况 (3)1、工程位置 (3)2、工程概量 (3)3、钢箱梁结构 (3)4、工程难度 (3)5、构制作块体拆分 (3)6、工作内容 (4)二、编制依据规范 (5)三、施工平面图 (6)四、工程工期计划 (6)1、工期总体计划 (6)2、施工进度计划 (6)五、施工场地规划 (7)1、道路和吊装场地规划: (7)2、施工场地回填要求 (8)六、施工流程 (9)1、施工总体流程 (9)2、施工工艺流程 (9)七、临时支架 (10)1、临时支架布置 (10)2、支架材料选型 (11)八、起重设备 (14)1、吊车设备选用 (14)2、绳索、卸扣选型 (19)九、吊点布置及吊耳设置 (20)1、吊装重量 (20)2、吊点布置 (21)3、吊耳制造采用和遵循规范标准 (22)4、吊耳结构 (22)5、吊耳设置部位及数量 (23)6、吊耳强度验算 (24)7、吊耳加工与焊接工艺要求 (25)十、施工安装 (26)1、整体安装工序与目的 (26)2、梁段构件安装顺序 (26)3、施工安装工艺流程图 (27)4、安装准备工作及人机投入计划 (31)十一、质量保证体系与保证措施 (32)1、质量管理保证体系组织架构 (32)2、关键质量要素控制 (36)十二、安全保证体系与保证措施 (41)1、安全保证体系 (41)2、安全保证措施 (42)3、环境保护的措施 (42)4、现场成品保护 (43)十三、安全应急预案措施 (43)1、安全组织机构及职责 (43)2、应急救援人员职责 (43)3、应急救援预案启动条件 (44)5、应急救援中资源的配备 (44)6、预防与预警 (45)7、应急响应 (45)一、工程概况1、工程位置2、工程概量匝道第联的钢箱梁共3跨,长度为:23+30+23m,钢箱梁高度为1.3米,宽度为10米;钢结构重量约326t。
匝道第联的钢箱梁共3跨,长度为:28+48+28m,钢箱梁高度为1.3-2.5米,宽度约10米;钢结构重量约512t。
机场大道(江海大道-金通三大道)A标现浇箱梁模板支架预压专项方案编制:审核:审批:南通路桥工程有限公司机场大道(江海大道-金通三大道)工程A标项目经理部二○一七年七月目录一、编制依据及原则 (1)二、工程概况 (1)三、支架系统结构 (4)四、支架预压施工 (4)五、预压荷载计算 (5)六、支架预压应急措施 (6)七、预压安全注意事项 (7)八、环保及文明施工 (7)一、编制依据及原则1.1编制依据⑴《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011);⑵《建筑结构荷载规范》GB50009-2012;⑶《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ 80—91);⑷《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008);⑸《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号);⑹《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007);⑺《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2016);⑻《钢管满堂支架预压技术规程》(JGJ/T194-2009);⑼设计图纸及相关文件1.2编制原则⑴安全第一、质量至上原则。
精心组织施工,合理安排工期。
坚持技术先进、方案优化、重信誉守合同、施工组织科学合理、按期优质安全高效、不留后患;⑵要求方案切实可行、经济合理、可操作性强。
⑶坚持用工制度的动态管理。
根据工作的需要,合理配置劳动力资源。
1.3编制目的检验支架及地基的强度及稳定性,消除支架的非弹性变形,消除地基的沉降变形,测量出支架的弹性变形。
二、工程概况1.主线桥本标段主线桥25.5m桥面采用等截面大悬臂单箱四室斜腹板箱梁,标准顶板宽度25.3m,标准底板宽度17.46m;翼缘板悬臂3.4m,外挑翼缘厚度22~50cm。
箱梁顶板厚度26cm,底板厚度25~35cm,腹板厚度40~70cm,梁高为1.8m、2.0m。
箱梁的支点设横梁,端横梁宽度1.8m,中横梁宽度2.5m。
主线桥箱梁标准断面图2.匝道桥A、B匝道桥面宽9.6 m采用等截面大悬臂单箱单室斜腹板箱梁,标准顶板宽度8.8m,标准底板宽度4.348m;翼缘板悬臂1.65m,外挑翼缘厚度22~36cm。
第五章:钢箱梁桥第一节:钢箱梁桥的结构形式与总体布置一:结构形式单箱单室箱梁桥双箱单室箱梁桥具有3个以上腹板的单箱多室箱梁桥倾斜腹板的倒梯形箱梁桥双箱单室箱梁桥多箱单室箱梁桥扁平钢箱梁桥双箱单室箱梁桥由图可知:当R≥0.5时,板件由稳定控制设计;当R≥0.6时,板件的极限承载力将低于不设加劲肋的箱梁的破坏形式:压皱破坏弯折破坏扭转畸变抗扭转构造抗弯折构造横隔板、加劲肋构造无加劲肋的箱梁横隔板间距与翘曲正应力关系图()()⎩⎨⎧≤-≤≤≤5020114.0506>且日本的经验公式:L L L L L D D三、总体布置:钢箱梁桥上部主要由:主梁、横向联结系、桥面系组成1、主梁:②双箱钢梁桥:①单箱钢梁桥:桥宽较小(3车道以内),可以采用此结构③多箱钢梁桥:不设挑梁设挑梁2、纵梁:目的:当主梁间距较大时,为了减小钢筋混凝土桥面板的跨径、或者提高钢桥面板的刚度,箱梁之间可以设置纵梁。
纵梁布置纵横梁间距与RC桥面板厚度非组合箱梁桥组合箱梁桥纵梁与中间横梁的连接形式:a)腹板搭接;b)腹板对接纵梁与端横梁的连接形式a)腹板搭接;b)腹板对接边纵梁与挑梁的连接形式a)腹板搭接;b)腹板对接3、横梁:对于双箱或多箱结构钢梁桥,为了使得各主梁受力较均匀、支承纵梁和桥面板,往往在箱梁之间设置中间横梁。
为了保证桥梁的整体受力和抵抗偏心荷载和风荷载等产生的扭矩,除了单箱梁桥或多幅完全分离式单箱梁桥之外,必须设置端横梁。
为使得横梁有较好的横向分配效果和支承纵梁,横梁要有足够的刚度。
所以,横梁通常采用下图的实腹式结构形式,梁高一般为主梁高度的3/4~4/5,最好不小于1/2。
横梁还兼作桥面板的横向支承结构,横梁顶面一般与主梁同高。
多箱钢梁桥,往往一个钢箱设置一个支座,箱梁之间用横梁相连。
4、支座及临时支点布置:支座及临时支点布置示意图钢箱梁桥的用钢量与跨径、结构形式、桥宽等许多因素有关。
四、钢箱梁桥的用钢量:简支组合钢箱梁桥简支钢箱梁桥(RC 桥面)钢箱梁桥的用钢量与跨径、结构形式、桥宽等许多因素有关。
单箱双室箱梁静载试验研究摘要文章以成绵乐铁路眉山制梁场整孔箱梁静载试验为基础,对单箱双室箱梁静载弯曲试验进行了阐述,重点对箱梁静载试验条件、所需仪器设备、加载形式、计算、加载方法、试验结果分析判定进行了描述,为今后类似箱梁的静载试验起到借鉴作用。
关键词箱梁静载试验研究中图分类号:c33 文献标识码:a 文章编号:1前言桥梁静载弯曲试验是检测桥梁结构性能的重要手段,也是检验梁体抗裂性及刚度的常规方法。
铁路预制箱梁作为国家实施生产许可制度的重要工业产品之一,具有长寿命、高耐久、不易更换的特殊性能,对其结构性能要求100%合格。
为最大限度保证预制箱梁结构性能达到100%合格的要求,施工时必须对简支梁进行静载试验。
静载试验就是通过对桥梁结构物直接加载后进行有关测试、记录与分析工作,包括试验准备、理论计算、现场试验,对试验结果分析整理等一系列内容,以达到了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态,进而评定桥梁结构施工质量和使用状况,为竣工验收和深入探索提供科。
单箱双室预制箱梁,其结构为大圆弧翼缘板、大斜腹板,比单箱单室整孔箱梁截面尺寸更小,具有经济适用的特点。
单箱双室预制箱梁的静载试验则比既有客专单箱单室整孔箱梁更加烦琐。
2工程概况中铁五局六公司眉山制梁场设在眉山市松江镇五里村,中心里程位于新建铁路成都至绵阳至乐山客运专线线路里程dk250+310左侧空地,主要承担成绵乐cmlzq-7标dk232+500~dk264+900管段内771孔箱梁(其中32m梁710孔,24m梁61孔)的预制任务。
采用图号: 成绵乐客专施图2224a –ⅱ ( 31 . 5 m双线线间距 4 . 8 m)、成绵乐客专施图2224a –ⅴ( 23 . 5 m双线线间距 4 . 8 m )。
截面类型为单箱双室,梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。
该粱全长32.6m或24.6m,跨度为31.5m或23.5m,横桥向支座中心距为 5.6m,箱梁中心梁高为2.53m,线路中心线梁高为2.55m,挡碴墙根部内侧净宽8.6m,顶板宽度为11.8 m,桥面设“v”形排水坡;箱梁底板宽度为6.5m,梁端设端隔墙,梁体截面轮廓如图 1 所示。
长沙市望城经济技术开发区黄金园河(金星路-同心路段)水生态环境综合整治建设项目一标段桥梁工程满堂支架预压方案编制单位:监理单位:监理工程师:审核日期:一、编制依据:1、国家、交通部现行的法律、法规、设计规范、施工规范、验收标准、规则等;2、长沙市望城经济技术开区黄金园河(金星路-同心路段)水生态环境综合整治建设项目桥梁工程一标段《施工图设计文件》。
3、《公路工程技术标准》(JTG B01-2003);4、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011);5、《钢管满堂支架预压技术规程》(JG/T194—2009);6、《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2011);7、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)二、编制目的:1、检查支架的安全性,确保施工安全。
2、消除地基、支架自身非弹性变形的影响,有利于桥面线形控制。
3、测量预压时支架产生弹性变形,根据其测量结果对满堂架进行预拱度调整。
三、工程概括本项目桥梁工程位于长沙市望城区黄金园河,跨越黄金园河桥梁按平面位置划分为南北两座桥梁,为黄金园河水生态环境综合整治建设项目一标段桥梁工程。
新建北桥桩号为K0-102.001,桥梁总长度123.2米,桥梁总宽度为12米,组成为0.25米(护栏)+2.25m人行道+2×3.5机动车道+2.25m人行道+0.25米(护栏),布置为16+16+16m米三跨砼箱梁+装饰索外倾式蝴蝶拱,每跨由四片箱梁组成,共3跨,合计为12片箱梁。
每片箱梁梁长16米,梁高1.1m,采用单箱双室,箱梁顶板厚度0.25m,板厚0.22m,跨中腹板厚0.4m,支点处腹板厚0.9m,由C40混凝土现浇构成;新建南桥桩号为K0+567.814,桥梁总长度123.2米,桥梁总宽度为12米,组成为0.25米(护栏)+2.25m人行道+2×3.5机动车道+2.25m人行道+0.25米(护栏),布置为16+20+16m米三跨砼箱梁+装饰索外倾式蝴蝶拱,每跨由四片箱梁组成,共3跨,合计为12片箱梁。
40+60+40m现浇箱梁临时固结计算书一、工程简述40+60+40m,箱梁断面为单箱五室斜腹板设置,箱梁顶板宽33m(含防撞墙外包部分),底板宽24~25.334m,两翼悬臂各长3.5m。
桥面设置2.0%的向外侧双向横坡,顶底板平行设置。
箱梁根部断面梁高3.8m,跨中和边跨现浇梁段梁高1.8m,其间梁底下缘以1.8次抛物线变化。
二,■图1箱梁典型截面示意箱梁主墩墩顶处各设横隔梁1道,厚度为3.8m。
两边墩墩顶处各设厚横隔梁一道。
箱梁纵向划分为墩顶0号梁段、6个分节段浇筑梁段、边跨支架现浇段、边跨合龙段、中跨合龙段。
墩顶0号梁段长12m,分节段浇筑梁段数及梁段长度从梁根部至跨中布置分别为:2x3.5m、4x4.0m。
边跨现浇段长9.0m,边跨合龙段、中跨合龙段长均为2m。
悬挑梁段最大节段控制重量为3148.4kN,最大悬挑长度为29m。
为避免悬灌梁施工时前后梁段荷载不平衡产生倾斜失稳破坏,且不使永久支座偏压破坏,在悬灌梁施工过程中0号块设置临时支撑,临时将支撑与梁体、承台固结。
二、计算依据《杭州萧山机场公路改建工程两阶段施工图设计》(浙江省交通规划设计研究院,2013.8)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/TD60-01-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)三、临时固结设置本桥40+60+40m变截面连续箱梁,跨越规划的利民东路,施工方案拟采用挂蓝悬臂现浇施工。
根据设计文件和相关规范要求,施工时应设置临时固结措施将墩梁固结,以承受悬臂施工中不对称荷载作用。
设计文件要求:无论在浇筑阶段、挂篮移动或拆除阶段,均需保持对称平衡施工,容许不对称重量纵桥向不得大于一个梁段底板的重量,横桥向不得大于一个梁段底板重量的20%。
157TRANSPOWORLD交通世界1 工程概况某公路桥引桥为四孔一联的现浇预应力混凝土连续箱梁,单孔跨径为32.7m ,桥面总宽度为26.5m ;横断面为单箱五室结构,采用直腹板,箱梁高1.8m ,悬臂宽2.0m 。
引桥立面如图1所示,横断面如图2所示。
2015年3月—5月对该桥进行专项检查,主要病害为引桥部分箱梁出现了纵向位移、支座破坏等,具体检测结果为:(1)引桥箱梁整体纵向位移8.2cm (向0#台方向),梁端与0#桥台背墙挤压;(2)盆式支座限位横梁脱落,锚固螺栓剪断、弯曲,上盖板滑出聚四氟乙烯板、钢盆锈蚀;(3)桥墩立柱根部完好,未发现开裂等病害;(4)桥台左右两侧背墙混凝土均斜向开裂,裂缝位置错台最大量为4cm 。
该桥通行车辆以货车为主,且第1~4孔箱梁处于下坡位置,纵坡为2.5%,在交通不畅的情况下,常出现刹车制动情况,重车制动力相对较大;同时伸缩缝内杂物堵塞,相邻两联箱梁抵紧形成联动,在温度变化的情况下应力无法释放,使得水平力激增。
在制动力叠加上温度变化引起的箱梁水平力大于单向支座纵向水平承载力情况下,单向支座首先破坏,仅剩固定支座承受箱梁纵向水平力及扭矩,发生扭剪破坏,进而固定墩支座全部失效,梁体产生位移。
2 有限元模型的建立鉴于支座病害严重,维修方案为对第1~4孔连续箱梁进行顶升并更换支座。
现用有限元软件模拟顶升过程,预应力连续箱梁混凝土强度为C50,采用梁单元来模拟,建立引桥模型如图3所示。
3 荷载和加载工况考虑到顶升过程是在封闭交通的情况下实施的,故荷载只考虑结构的恒荷载,包括结构的箱梁自重和二期恒载。
为模拟依次顶升0#台、1#墩和2#墩的情况,相应设置位移荷载,荷载工况名称和位移荷载详见表1。
表1 荷载和加载工况明细表工况名称位移荷载备注位置数值工况一0#台5cm 各工况除考虑顶升时的位移荷载外,还考虑了箱梁自重和二期恒载工况二0#台10cm 工况三1#墩5cm 工况四1#墩10cm 工况五2#墩5cm 工况六2#墩10cm4 计算结果不同荷载工况下,连续箱梁顶板出现的最大压应力数值见表2,应力图见图4~图9。
单箱双室预应力混凝土梁桥横梁计算方法探讨摘要:本文以一座三跨(50+80+50)m预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,采用空间有限元进行建模分析,得到单箱双室连续箱梁的横梁受力特点,并采用工程中常用的三种简化计算方法进行比较,得到比较合理的简化计算方法。
关键词:单箱双室箱形梁桥横梁简化方法1 前言预应力混凝土连续箱梁在实际工程中应用广泛,但由于连续箱梁的横梁受力情况比较复杂,空间作用效应明显,要想精确计算横梁的内力必须采用空间受力分析。
在实际工程项目中,采用空间分析建模复杂,不便于修改,不方便设计人员采用,所以如何采用简化方法进行计算非常必要。
箱形梁桥的截面形式有单箱单室、单箱多室、斜腹板等,要找到一种统一的简化方法非重困难,而且需以大量的计算分析为基础。
本文根据实际工程项目,对直腹板单箱双室连续梁桥的横梁内力做了计算分析,用三种平面简化分析方法的结果与空间有限元分析的结果进行了比较,同时考虑了曲线桥和直线桥的不同受力特点,并对三种简化方法作了分析总结,对于同类工程的计算有重要的实用价值。
2 工程实例本文以一座三跨预应力砼连续箱梁桥为例,跨径布置为(50+80+50)m,该桥平面上位于半径R=400m的圆曲线上,支点梁高4.5m,跨中及端支点梁高2.5m,梁高变化曲线为1.8次抛物线。
箱梁截面采用单箱双室,箱梁顶宽18.5m,底宽12.5m,悬臂板长3.0m。
主梁顶板厚度为25cm,腹板厚度为50cm~70cm,底板厚度为30cm~60cm,端横梁宽1.5m,中横梁宽3.0m。
主墩采用双圆形柱式墩,主墩柱径2.2m,桩径2.5m;边墩盖梁式柱式墩,柱径1.8m,桩径2.0m。
箱梁一般构造图如下所示:(如图1)3 计算方法分析箱梁采用C50混凝土,桥面铺装为10cm沥青混凝土。
本文横梁内力计算时分别考虑直线桥和曲线桥(曲线半径R=400m)两种情况,仅考虑主要荷载效应,恒载考虑箱梁自重及桥面铺装,活载采用城-A级荷载,同时考虑对称布载、外侧偏载、内侧偏载三种情况。
双箱单室箱梁顶板受力分析摘要随着我国高速公路的建设,双箱单室现浇箱梁因其箱璧薄、腹板间距大、横向挑臂大,外形美观、经济性相对较好,常常作为跨线桥被采用。
本文结合某互通式立交双向两车道匝道桥3x20m跨径双箱单室现浇混凝土箱梁桥设计,对箱梁间顶板的受力状态采用空间有限元进行分析计算,并与规范按有效工作宽度的方法进行计算对比,验证规范方法对本桥的适用性。
关键词双箱单室箱梁;桥面板计算;有限元国内外桥梁工程的实践表明,无论是公路桥梁还是城市高架桥和立交桥,预应力报凝土及钢筋混凝土薄壁箱型梁的应用日益广泛,常用的横断面形式有单箱单室、单箱双室及双箱单室。
当桥较宽,尤其是采用顶推法或悬臂拼装法施工时,多采用双箱单室横断面形式。
随着我国高速公路的建设,双箱单室现浇箱梁因其箱璧薄、腹板间距大、横向挑臂大,外形美观、经济性相对较好,常常作为跨线桥被采用,而对于双箱单室结构的箱间顶板的受力情况往往参照规范按有效工作宽度的简化方法进行计算。
某高速公路某互通式立交匝道桥采用整体现浇钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁,采用双箱单室截面。
施工时,先分别施工两个箱室,落架后再浇筑纵向湿接缝形成双箱截面,如图1。
本文分别采用空间有限元程序(Super sap)和规范按桥面板有效分布宽度两种方法对箱梁间的桥面板进行受力计算和配筋计算,并把两种计算结果进行比较,验证规范方法对本桥的实用性。
如图1,双箱顶板宽16m、单箱底板宽4m,腹板宽40cm,顶板厚度22cm,底板厚度20cm,梁高1.3m,两侧悬臂长1.75m,纵向湿接缝宽1.5m,两箱梁间的间距为4.5m。
1 空间有限元模型计算1.1 计算原理、计算方法和计算参数按空间有限元理论,用Super SAP 通用有限元软件进行分析。
箱梁混凝土采用8节点块体单元模拟。
本文主要计算箱梁顶板局部受力状态,纵桥向取三跨20m跨径连续梁计算。
计算模型见图2:计算参数如下:C50号混凝土弹性模量Eh = 3.5x104 MPa,泊松比ν=0.1667桥面铺装按均布荷载施加,荷载集度q铺装= 0.1x25+0.06x26 = 4.06 kN/m2中分带护栏按均布荷载施加,荷载集度q护栏= 8.5/0.66 = 12.88 kN/m2汽车荷载按规范公路I级荷载中车辆荷载数值和间距作为集中力作用在顶板上,汽车按一辆重车计,横向车轮距护栏50cm,两车轮间距1.8m,护栏两侧各布置一辆车;纵向车轮间距1.4m。
双箱单室箱梁顶板受力分析
摘要随着我国高速公路的建设,双箱单室现浇箱梁因其箱璧薄、腹板间距大、横向挑臂大,外形美观、经济性相对较好,常常作为跨线桥被采用。
本文结合某互通式立交双向两车道匝道桥3x20m跨径双箱单室现浇混凝土箱梁桥设计,对箱梁间顶板的受力状态采用空间有限元进行分析计算,并与规范按有效工作宽度的方法进行计算对比,验证规范方法对本桥的适用性。
关键词双箱单室箱梁;桥面板计算;有限元
国内外桥梁工程的实践表明,无论是公路桥梁还是城市高架桥和立交桥,预应力报凝土及钢筋混凝土薄壁箱型梁的应用日益广泛,常用的横断面形式有单箱单室、单箱双室及双箱单室。
当桥较宽,尤其是采用顶推法或悬臂拼装法施工时,多采用双箱单室横断面形式。
随着我国高速公路的建设,双箱单室现浇箱梁因其箱璧薄、腹板间距大、横向挑臂大,外形美观、经济性相对较好,常常作为跨线桥被采用,而对于双箱单室结构的箱间顶板的受力情况往往参照规范按有效工作宽度的简化方法进行计算。
某高速公路某互通式立交匝道桥采用整体现浇钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁,采用双箱单室截面。
施工时,先分别施工两个箱室,落架后再浇筑纵向湿接缝形成双箱截面,如图1。
本文分别采用空间有限元程序(Super sap)和规范按桥面板有效分布宽度两种方法对箱梁间的桥面板进行受力计算和配筋计算,并把两种计算结果进行比较,验证规范方法对本桥的实用性。
如图1,双箱顶板宽16m、单箱底板宽4m,腹板宽40cm,顶板厚度22cm,底板厚度20cm,梁高1.3m,两侧悬臂长1.75m,纵向湿接缝宽1.5m,两箱梁间的间距为4.5m。
1 空间有限元模型计算
1.1 计算原理、计算方法和计算参数
按空间有限元理论,用Super SAP 通用有限元软件进行分析。
箱梁混凝土采用8节点块体单元模拟。
本文主要计算箱梁顶板局部受力状态,纵桥向取三跨20m跨径连续梁计算。
计算模型见图2:
计算参数如下:
C50号混凝土弹性模量Eh = 3.5x104 MPa,泊松比ν=0.1667
桥面铺装按均布荷载施加,荷载集度
q铺装= 0.1x25+0.06x26 = 4.06 kN/m2
中分带护栏按均布荷载施加,荷载集度
q护栏= 8.5/0.66 = 12.88 kN/m2
汽车荷载按规范公路I级荷载中车辆荷载数值和间距作为集中力作用在顶板上,
汽车按一辆重车计,横向车轮距护栏50cm,两车轮间距1.8m,护栏两侧各布置一辆车;纵向车轮间距1.4m。
1.2 计算结果
1.2.1 恒载横向应力
根据计算,恒载作用下箱梁顶板横向正应力云图如图3:
1.2.2 汽车荷载横向应力
根据计算,汽车荷载作用下箱梁顶板横向正应力云图,图4:
根据箱梁之间顶板横向正应力数值推算单位板宽内力,并进行配筋计算。
计算结果如表1。
根据上述计算结果,两箱室之间顶板采用22cm厚,配10cm间距的直径16二级钢筋能满足受力要求。
2 按规范方法
按造《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[1],板厚与梁肋高度比小于1/4,桥面板中间横桥向弯矩M=0.5M0,M0为与计算跨径相同的简支板跨中弯矩。
M0恒载=1/8xq铺装xL2+1/4xP护栏xL
= 1/8x4.06x4.52+1/4x8.5x4.5
= 19.8kn.m
汽车荷载按规范公路I级荷载中车辆荷载数值和间距作为集中力作用在顶板上,有效宽度
a = 3.62 m
M0汽车= 58.0 kN·m
M0组合= 1.2x M0恒载+1.4xM0汽车=105.0 kN·m
M组合= 0.5x M0组合= 52.5 kN·m
按强度需配6根直径16mm二级钢筋;按裂缝宽0.15mm控制需配8根直径16mm二级钢筋;实际配10根直径16mm二级钢筋,满足受力要求。
3 结论
通过对以上两种计算方法的结果比较,按规范中箱梁顶板有效宽度方法计算箱梁顶板受力计算结果比按有限元法计算偏于保守。
因此,实际设计中按有效工作宽度的简化方法是安全可靠的。
参考文献
[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.JTG D62-2004.
[2]曾攀.有限元分析基础教程.。