张佩的18米板梁计算书.docx
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张佩的18米板梁计算书
1工程概况
根据建设规划,桥长为18米简支空心板梁。
2计算依据和内容
2.1计算依据
2.1.1现行国家及行业有关法规、标准、规程、规范。
2.2计算内容
2.2.1横向分布系数计算
2.2.2使用阶段支座反力计算
2.2.3正常使用组合构件应力计算
2.2.4施工阶段构件应力计算
2.2.5正常使用位移计算
3技术标准
3.1技术标准
3.1.1荷载标准:
城A级。
3.1.2桥梁设计安全等级:
=0.9(上部结构多孔跨径8<L≤30m,单孔跨径5 3.1.3设计宽度: 0.5m(防撞护栏)+3.75m×3(车行道)+0.5m(中央分隔带)+3.75m×3(车行道)+0.5m(防撞护栏)=24m 3.1.4桥面设双向2.497%纵坡和双向1.5%横坡(对单块板,纵横坡皆为单向)。 3.2设计规范 3.2.1《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004) 《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98) 3.2.2《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004) 3.2.3《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000) 3.2.4《城市桥梁设计准则》CJJ11-93 3.2.5《公路工程技术标准》(JTGB01-2003) 3.2.6《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004) 4设计参数 4.1主要材料及其设计参数 4.1.1混凝土 预应力混凝土梁上部结构采用C50混凝土。 标号 容重ρ(kN/m3) fcd(MPa) ftd(MPa) E(MPa) 泊松比γ α C50 26 22.4 1.83 3.45×104 0.2 1.0×10-5 混凝土的收缩徐变参数: 加载龄期: 28天 4.1.2钢绞线 预应力钢束采用直径为15.2mm的预应力钢绞线,主要力学性能: 抗拉强度标准值: fpk=1860MPa; 张拉控制应力: 0.75fpk=1395MPa; 弹性模量: Ep=1.95×105MPa; 一端锚具变形及钢束回缩值: ≤6mm。 预应力管道采用塑料波纹管。 μ=0.15,k=0.0015。 4.2设计荷载取值 4.2.1恒载 4.2.1.1一期恒载 一期恒载包括板梁重量,混凝土容重取26kN/m3。 4.2.1.2二期恒载 二期恒载为防撞栏杆及桥面铺装。 其中: 防撞栏杆为单侧9kN/m;桥面铺装为8㎝混凝土(25kN/m3)+9cm沥青(24kN/m3)。 4.2.2活载 按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)车道宽度与车道数对应关系确定。 荷载标准: 城A级。 该桥另设人行桥,所以无人群荷载。 4.2.3温度影响力 混凝土体系升温: 24.0℃,混凝土体系降温: -29.0℃。 日照温差遵照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)取值,桥面板表面升温15.2℃,桥面板以下100mm升温5.74℃,桥面板以下400mm升温0℃,负效应减半。 4.2.4沉降 静定结构无不均匀沉降。 5计算概述 5.1计算方法 静力计算根据桥梁施工流程划分结构计算阶段,根据荷载组合要求的内容进行应力、承载能力极限状态计算,验算结构在运营阶段应力、承载能力及整体刚度是否符合规范要求。 计算采用“Dr.Bridge3.1”。 5.2荷载组合 5.2.1承载能力极限状态组合 一、组合Ⅰ: 基本组合。 按规范JTGD60—2004第4.1.6条规定。 按此组合验算结构的承载能力极限状态的强度。 5.2.2正常使用极限状态组合 一、组合Ⅰ: 长期效应组合。 按规范JTGD60—2004第4.1.7条规定。 二、组合Ⅱ: 短期效应组合。 按规范JTGD60—2004第4.1.7条规定。 三、组合Ⅲ: 标准值组合。 6桥中板上部结构整体计算分析 6.1横向分布系数 以铰接板梁法进行计算,经比较2车道~5车道计算结果,在2车道时各板横向分布系数最大,结果如下: 桥面描述: 人行道分隔带车行道中央分隔带车行道分隔带人行道 0.0000.50011.2500.2500.25011.2500.5000.000 左车道数=3,右车道数=3,不计车道折减 汽车等级: 汽车超-20级 挂车等级: 无挂车荷载 不计人群荷载 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 5#梁 6#梁 7#梁 8#梁 9#梁 0.000 0.245 0.161 0.127 0.100 0.079 0.062 0.049 0.038 0.030 1.375 0.216 0.167 0.132 0.104 0.082 0.064 0.051 0.040 0.032 2.000 0.187 0.173 0.136 0.107 0.085 0.067 0.052 0.041 0.033 2.623 0.167 0.166 0.142 0.112 0.088 0.069 0.055 0.043 0.034 3.245 0.147 0.159 0.148 0.116 0.092 0.072 0.057 0.045 0.035 3.868 0.132 0.142 0.144 0.124 0.098 0.077 0.061 0.048 0.038 4.490 0.116 0.125 0.139 0.132 0.104 0.082 0.065 0.051 0.040 5.113 0.104 0.112 0.124 0.130 0.113 0.089 0.070 0.056 0.044 5.735 0.091 0.099 0.110 0.127 0.123 0.097 0.076 0.060 0.047 6.358 0.082 0.088 0.098 0.113 0.121 0.107 0.084 0.066 0.052 6.980 0.072 0.078 0.086 0.100 0.119 0.117 0.092 0.073 0.057 7.603 0.064 0.069 0.077 0.089 0.107 0.116 0.103 0.081 0.064 8.225 0.057 0.061 0.068 0.079 0.094 0.115 0.113 0.089 0.070 8.848 0.051 0.055 0.061 0.070 0.084 0.103 0.113 0.100 0.079 9.470 0.045 0.048 0.054 0.062 0.074 0.090 0.112 0.111 0.088 10.093 0.040 0.043 0.048 0.056 0.066 0.081 0.100 0.111 0.099 10.715 0.035 0.038 0.042 0.049 0.058 0.071 0.088 0.110 0.110 11.338 0.032 0.034 0.038 0.044 0.052 0.064 0.079 0.099 0.110 11.960 0.028 0.030 0.033 0.039 0.046 0.056 0.070 0.087 0.110 12.583 0.025 0.027 0.030 0.035 0.041 0.051 0.063 0.078 0.099 13.205 0.022 0.024 0.027 0.031 0.037 0.045 0.055 0.069 0.087 13.828 0.020 0.021 0.024 0.028 0.033 0.040 0.050 0.062 0.078 14.450 0.018 0.019 0.021 0.025 0.029 0.036 0.044 0.055 0.069 15.073 0.016 0.017 0.019 0.022 0.026 0.032 0.040 0.050 0.063 15.695 0.014 0.015 0.017 0.020 0.024 0.029 0.036 0.044 0.056 16.318 0.013 0.014 0.015 0.018 0.021 0.026 0.032 0.040 0.051 16.940 0.012 0.012 0.014 0.016 0.019 0.023 0.029 0.036 0.045 17.563 0.011 0.011 0.013 0.015 0.017 0.021 0.026 0.033 0.041 18.185 0.010 0.010 0.011 0.013 0.016 0.019 0.024 0.030 0.038 18.808 0.009 0.010 0.011 0.012 0.015 0.018 0.022 0.028 0.035 19.430 0.008 0.009 0.010 0.011 0.013 0.016 0.020 0.025 0.032 20.053 0.008 0.008 0.009 0.011 0.013 0.015 0.019 0.024 0.030 20.675 0.007 0.008 0.009 0.010 0.012 0.014 0.018 0.022 0.028 21.297 0.007 0.007 0.008 0.010 0.011 0.014 0.017 0.021 0.027 21.920 0.007 0.007 0.008 0.009 0.011 0.013 0.016 0.021 0.026 22.545 0.006 0.007 0.008 0.009 0.011 0.013 0.016 0.020 0.025 23.920 0.006 0.007 0.007 0.008 0.010 0.012 0.015 0.019 0.024 坐标X 10#梁 11#梁 12#梁 13#梁 14#梁 15#梁 16#梁 17#梁 18#梁 0.000 0.024 0.019 0.015 0.012 0.010 0.008 0.007 0.007 0.006 1.375 0.025 0.020 0.016 0.013 0.011 0.009 0.008 0.007 0.006 2.000 0.026 0.021 0.016 0.013 0.011 0.009 0.008 0.007 0.007 2.623 0.027 0.021 0.017 0.014 0.011 0.010 0.008 0.007 0.007 3.245 0.028 0.022 0.018 0.014 0.012 0.010 0.009 0.008 0.007 3.868 0.030 0.024 0.019 0.015 0.013 0.011 0.009 0.008 0.008 4.490 0.032 0.025 0.020 0.016 0.013 0.011 0.010 0.009 0.008 5.113 0.035 0.028 0.022 0.018 0.015 0.012 0.011 0.010 0.009 5.735 0.038 0.030 0.024 0.019 0.016 0.013 0.011 0.010 0.010 6.358 0.041 0.033 0.026 0.021 0.017 0.015 0.013 0.011 0.011 6.980 0.045 0.036 0.029 0.023 0.019 0.016 0.014 0.012 0.012 7.603 0.051 0.040 0.032 0.026 0.021 0.018 0.015 0.014 0.013 8.225 0.056 0.044 0.036 0.029 0.024 0.020 0.017 0.015 0.014 8.848 0.063 0.050 0.040 0.032 0.026 0.022 0.019 0.017 0.016 9.470 0.069 0.055 0.044 0.036 0.029 0.025 0.021 0.019 0.018 10.093 0.078 0.062 0.050 0.040 0.033 0.028 0.024 0.021 0.020 10.715 0.087 0.069 0.055 0.045 0.037 0.031 0.027 0.024 0.022 11.338 0.099 0.078 0.063 0.051 0.041 0.035 0.030 0.027 0.025 11.960 0.110 0.087 0.070 0.056 0.046 0.039 0.033 0.030 0.028 12.583 0.110 0.099 0.079 0.064 0.052 0.044 0.038 0.034 0.032 13.205 0.110 0.110 0.088 0.071 0.058 0.049 0.042 0.038 0.035 13.828 0.099 0.111 0.100 0.081 0.066 0.056 0.048 0.043 0.040 14.450 0.088 0.111 0.112 0.090 0.074 0.062 0.054 0.048 0.045 15.073 0.079 0.100 0.113 0.103 0.084 0.070 0.061 0.055 0.051 15.695 0.070 0.089 0.113 0.115 0.094 0.079 0.068 0.061 0.057 16.318 0.064 0.081 0.103 0.116 0.107 0.089 0.077 0.069 0.064 16.940 0.057 0.073 0.092 0.117 0.119 0.100 0.086 0.078 0.072 17.563 0.052 0.066 0.084 0.107 0.121 0.113 0.098 0.088 0.082 18.185 0.047 0.060 0.076 0.097 0.123 0.127 0.110 0.099 0.091 18.808 0.044 0.056 0.070 0.089 0.113 0.130 0.124 0.112 0.104 19.430 0.040 0.051 0.065 0.082 0.104 0.132 0.139 0.125 0.116 20.053 0.038 0.048 0.061 0.077 0.098 0.124 0.144 0.142 0.132 20.675 0.035 0.045 0.057 0.072 0.092 0.116 0.148 0.159 0.147 21.297 0.034 0.043 0.055 0.069 0.088 0.112 0.142 0.166 0.167 21.920 0.033 0.041 0.052 0.067 0.085 0.107 0.136 0.173 0.187 22.545 0.032 0.040 0.051 0.064 0.082 0.104 0.132 0.167 0.216 23.920 0.030 0.038 0.049 0.062 0.079 0.100 0.127 0.161 0.245 横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 梁号 汽车 梁号 汽车 1 0.568 7 0.393 13 0.349 2 0.496 8 0.38 14 0.344 3 0.465 9 0.369 15 0.336 4 0.441 10 0.364 16 0.324 5 0.422 11 0.361 17 0.307 6 0.407 12 0.357 18 0.287 6.2中板(中幅、右幅) 引桥上部结构为两跨简支板梁结构,标准横断面如下图所示: 图6.1桥梁横断面图 承载能力极限状态组合计算 计算结果表明构件承载能力满足规范要求 计算结果表明构件应力满足规范要求 施工阶段计算 施工阶段I为板梁预制,施工阶段II为铰缝和二期施工,施工阶段III为十年收缩徐变。 计算结果表明构件应力满足规范要求。 构件刚度计算 汽车在恒载、汽车、预应力作用下,产生位移如下图所示。 影响线数值 表6.1 6.2中板(中幅、右幅) 以横向分布系数最大的2号中板进行计算。 6.2.1计算模型 引桥上部结构为两跨简支板梁结构,标准横断面如下图所示: 图6.1桥梁横断面图 计算模型如下图所示。 全桥共36个单元。 图6.2计算模型 6.2.2支座反力 恒载及组合支反力汇总(单位: kN) 节点号 恒载反力(kN) 活载反力(kN)(汽车MaxQ) 组合最大反力(kN) 2 203 146 428 36 203 144 426 6.2.3承载能力极限状态计算 图6.3板梁承载能力组合I最大(最小)抗力及对应内力图(MPa) 计算结果表明构件承载能力满足规范要求。 6.2.4正常使用极限状态计算 图6.4板梁恒载作用上下缘正应力图(MPa) 图6.5板梁组合 作用上下缘最大(最小)正应力图(MPa) 图6.6板梁组合 作用上下缘最大正应力图(MPa) 图6.7板梁组合 作用上下缘主应力图(MPa) 计算结果表明构件应力满足规范要求。 6.2.5施工阶段计算 图6.8施工阶段I上下缘正应力图(MPa) 图6.9施工阶段II上下缘正应力图(MPa) 图6.10施工阶段III上下缘正应力图(MPa) 施工阶段I为板梁预制,施工阶段II为铰缝和二期施工,施工阶段III为十年收缩徐变。 计算结果表明构件应力满足规范要求。 6.2.6构件刚度计算 6.2.6.1板梁挠度 板梁在恒载、汽车、预应力作用下,产生位移如图6.11~6.14所示。 图6.11板梁在自重作用下竖向位移图(mm) 图6.12板梁在二期恒载作用下竖向位移图(mm) 图6.13板梁在活载作用下竖向位移图(mm) 图6.14板梁在预应力作用下竖向位移图(mm) 活载作用下板梁长期挠度值为12×1.425=17.1mm<19920/600=33.2mm,板梁刚度满足规范要求。 6.2.6.1板梁预拱度设置 荷载短期效应组合并考虑长期效应影响的长期挠度为: (14+8+0.7×12)×1.425=43.32mm 预应力长期反拱值为: 25×2=50mm 规范规定,当预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时,可不设置预拱度。 本桥反拱值为50-43.32=6.68mm,也可不必设置反向预拱度。 综上,本桥不设置预拱度。 抗剪计算汇总结果: 表6.5 X V箍筋 V弯起 V预应力 总抗力 设计剪力 VR/Vd 满足 尺寸 0 最大剪力 0 0 0 0 0 0 是 是 0 最小剪力 0 0 0 0 0 0 是 是 1 最大剪力 1352.8 0 302.6 1655.4 631.5 2.621 是 是 1 最小剪力 1509.7 0 0 1509.7 185.5 8.141 是 是 2 最大剪力 1074.6 0 173.6 1248.2 539.1 2.315 是 是 2 最小剪力 1074.3 0 173.6 1247.8 93.6 13.335 是 是 3 最大剪力 1100.8 0
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