预应力混凝土简支T梁计算报告(midas)

预应力混凝土简支 T 梁计算报告 指导老师 李 立 峰 专 业 桥梁工程 班 级 桥梁一班 姓 名 学 号 桥梁一班 2009 16 1 一 计算资料 1 1 跨度与技术指标 标准跨径 25 计算跨径 0 24 汽车荷载 公路一级 设计安全等级 二级 1 2 桥梁概况及一般截面 此计算为一预应力混凝土简支梁中梁的计算 不计入现浇带 其跨中与支点截面如图 1 1 所示 纵断面图如图 1 2 所示 桥梁一班 2009 16 2 1 3 使用的材料及其容许应力 混凝土 C50 轴心抗压强度设计值 抗拉强度设计值 22 4 1 83 弹性模量 3 45 104 钢筋混凝土容重 26 3 钢筋 预应力钢束采用 3 束 15 2mm 7 的钢绞线 抗拉强度标准值 1860 张拉控制应力 con 0 75fak 1395MPa 截面面积 孔道直径 77mm 3 140 7 2940 2 预应力钢筋与管道的摩擦系数 0 25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数 0 0015 1 m 锚具变形 钢筋回缩和接缝压缩值 开始点 6mm 结束点 6mm 纵向钢筋 采用 16 的 HRB335 级钢筋 底部配 6 根 间距为 70mm 翼缘板配 16 根 间距为 100mm 1 4 施工方法 采用预制拼装法施工 主梁为预制预应力混凝土 T 梁 后张法工艺 预制梁混凝土立 方体强度达到设计混凝土等级的 85 且龄期不少于 7 天后方可张拉预应力钢束 张拉时 两端对称 均匀张拉 不超张拉 采用张拉力与引伸量双控 桥梁一班 2009 16 3 钢束张拉顺序为 N2 N3 N1 二 计算模型 2 1 模型的建立 本计算为一单跨预应力混凝土简支 T 梁桥中梁模型 图 2 1 其节点的布置如图 2 2 所示 在计算活载作用时 横向分布系数取 m 0 5 并不沿纵向变化 在建立结构模型时 取计算跨径 由于该结构比较简单 计算跨度只有 24m 故增加单元不会导致计 0 24 算量过大 大多数单元长度为 1m 建立保证控制截面在单元的端部 以便于读取数据 对于横隔板当作节点荷载加入计算模型 其所起到的横向联系作用已在横向分布系数中考 虑 每个节点对应的 x 坐标值如表 2 1 所示 节点的 x 坐标值 表 2 1 节点 123456789101112 X m 0 01 02 03 55 06 07 08 09 010 011 012 0 节点 1314151617181920212223 X m 13 014 015 016 017 018 019 521 022 023 024 0 桥梁一班 2009 16 4 2 2 预应力钢束布置图 图 2 3 及钢束坐标 表 2 2 钢束坐标 表 2 2 N1N2N3 xzxzxz 0 261 1 0 260 8 0 260 5 8 2830 2245 5020 22052 6207850 217163 10 3220 127 5030 124 5820 12 120 12120 12120 12 备注 R 20 关于12m 处对称 不超张拉 不考虑平弯 三 计算荷载 3 1 荷载组包括自重 Prestress1 Prestress 2 Prestress 3 二期恒载 温度荷载六部 分 根据钢束张拉的顺序进行加载 即 N2 N3 N1 温度荷载包括季节温升 温降和日照温升 温降 季节 温升 温降按照系统温度计入 季节温升考虑整体升温 19 季节温降考虑整体降温 18 日照温升 温降 按梯度温度输入 梯度温度按照新桥规 JTG D62 2004 关于 100mm 沥青混凝土铺装的规定计入 图 3 1 其中 竖 1 14 2 5 5 300 桥梁一班 2009 16 5 向日照反温差为正温差乘以 0 5 二期恒载 18 横隔板自重 面积 1 7212 2 重量 8 50 3 2 移动荷载 按照新桥规 JTG D62 2004 加载 考虑结构整体作用 设横向分布系数 m 0 5 此外 车道偏心为 0 3 3 徐变和收缩 水泥种类系数 5 28 天龄期混凝土立方体抗压强度标准值 即标号强度 50MPa 长期荷载作用时混凝土的材龄 0 5天 混凝土与大气接触时的材龄 3天 相对湿度 RH 70 大气或养护温度 T 20 3 4 施工阶段 本计算采用 3 个施工阶段 起具体的定义如表 3 1 所示 施工阶段 表 3 1 施工阶段持续时间 d 结构组边界组荷载组备注 CS120Structure Boundary1 Boundary2 自重 Prestress2 Prestress3 Prestress1 在预制场预制 张拉预应力筋 之后吊装 CS220 二期恒载二期恒载 CS33650 温度荷载 十年混凝土收缩 徐变 四 永久作用计算结果 永久作用计算结果包括弯矩 轴力 剪力图 变形 上翼缘应力和下翼缘应力图 采用 桥梁一班 2009 16 6 CS3 桥梁内力图作为输出结果 恒荷载与永久作用内力对比 合计施工阶段 表 4 1 合计恒荷载 Max623 12m 处 Max3960 12m 处弯矩 kN m Min 647 24m 处 Min 8036 0m 处 Max0 0m 处 Max0 418 6m 处轴力 kN Min 3509 12m 处 Min 8 157 3m 处 Max328 9 24m 处 Max673 7 24m 处剪力 kN Min 324 8 0m 处 Min 673 7 0m 处 图 4 1 永久作用弯矩图 桥梁一班 2009 16 7 图 4 2 恒载作用弯矩图 桥梁一班 2009 16 8 图 4 3 永久作用轴力图 图 4 4 恒载作用轴力图 桥梁一班 2009 16 9 图 4 5 永久作用剪力图 图 4 6 恒载作用剪力图 应力图采用组合应力 在下缘取得最大应力 在容许应力线内 永久作用时全截面受压 上 下翼缘应力 表 4 2 上缘应力下缘应力 应力 Max0 0m 处 Max0 0m 处 桥梁一班 2009 16 10 MPa Min 4 895 12m 处 Min 5 672 12m 处 图 4 7 上翼缘应力图 图 4 8 下翼缘应力图 梁单元在永久作用的下的变形 x 轴方向的最大变形发生在 x 24m 处 为 7 490mm 收 缩 y 方向无变形 z 轴方向最大变形发生在 x 12m 处 为 14 01mm 上拱 如图 4 9 所示 桥梁一班 2009 16 11 图 4 9 永久作用下梁单元的变形图 五 可变作用计算结果 可变荷载包括汽车荷载和温度荷载 计算结果包括弯矩图 剪力图和位移包络图 可变作用弯矩和剪力最大 最小值 表 5 1 弯矩剪力 Max1203 12m 处 Max227 4 24m 处汽车荷载 Min0 0m 处 Min 227 4 0m 处 Max0 0m 处 Max3 266 3m 处温度荷载 Min 16 38 11m 处 Min 3 402 19 5m 处 Max1187 12m 处 Max225 9 24m 处可变作用 Min 16 38 11m 处 Min 225 9 0m 处 桥梁一班 2009 16 12 图 5 1 汽车荷载作用弯矩图 图 5 2 汽车荷载作用剪力图 桥梁一班 2009 16 13 图 5 3 温度荷载作用弯矩图 图 5 4 温度荷载作用剪力图 桥梁一班 2009 16 14 图 5 5 可变荷载作用弯矩图 图 5 6 可变荷载作用剪力图位移包络图 位移包络图 可变作用最大时 x 方向最大位移发生在 24m 处为 2 512mm 伸长 z 方向最大位 移发生在 12m 处为 0 913mm 上拱 可变作用最小时 x 方向最大位移发生在 24m 处为 桥梁一班 2009 16 15 0 6354mm 收缩 z 方向最大位移发生在 12m 处为 6 439mm 下挠 图 5 7 可变荷载作用最大时变形图 图 5 8 可变荷载作用最小时变形图 汽车荷载引起 z 方向最大位移发生在 12m 处为 7 353mm 下挠 桥梁一班 2009 16 16 图 5 9 汽车荷载作用引起的最大下挠变形图 季节温升引起的 x 轴方向最大位移发生在 x 24m 处 为 4 397mm 伸长 z 轴方 向的最大位移发生在 x 12m 处 为 0 624mm 上拱 图 5 10 季节温升引起的变形图 季节温降引起的 x 轴方向最大位移发生在 x 24m 处 为 4 165mm 收缩 z 轴方向 的最大位移发生在 x 12m 处 为 0 591mm 下挠 桥梁一班 2009 16 17 图 5 11 季节温降引起的变形图 日照温升引起的 x 轴方向最大位移发生在 x 24m 处 为 3 803mm 伸长 z 轴方向 的最大位移发生在 x 12m 处 为 1 647mm 上拱 图 5 12 日照温升引起的变形图 日照温降引起的 x 轴方向最大位移发生在 x 24m 处 为 0 024mm 收缩 z 轴方向 的最大位移发生在 x 12m 处 为 0 766mm 下挠 桥梁一班 2009 16 18 图 5 13 日照温降引起的变形图 六 荷载组合结果 包括承载能力极限状态组合 基本组合 正常使用极限状态组合 短期组合和长期组合 的弯矩 轴力 剪力包络图 承载能力极限状态组合 基本组合 表 6 1 基本组合 Max4564 12m 处弯矩 kN m Min 847 8 24m 处 Max0 0m 处轴力 kN Min 4616 12m 处 Max1069 24m 处剪力 kN Min 1055 0m 处 桥梁一班 2009 16 19 图 6 1 基本组合弯矩包络图 图 6 2 基本组合轴力包络图 桥梁一班 2009 16 20 图 6 3 基本组合剪力包络图 正常使用极限状态足组合 表 6 2 正常使用短期组合长期组合 Max0 0m 处 Max0 0m 处弯矩 kN m Min 1353 24m 处 Min 1353 24m 处 Max0 0m 处 Max9 0m 处轴力 kN Min 7388 12m 处 Min