30米后张法预应力混凝土简支T梁桥设...

第第 1 页页 共共 27 页页 预制装配式预制装配式 3030 米后张法预应力混凝土简支米后张法预应力混凝土简支 T T 梁桥设计梁桥设计 一一 设计依据 设计依据 1 公路工程技术标准 JTG B01 2003 2 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D6 2004 二 设计标准二 设计标准 1 公路技术等级 高速公路 2 设计时速 80km h 3 路基横断面 1 整体式路基 2 车道数量 双向四车道 3 车道宽度 3 75m 4 右侧硬路肩宽度 2 5m 5 右侧土路肩宽度 0 75m 6 左侧路缘带宽度 0 5m 7 中央分隔带 2 00m 8 路基横断面图 如图 1 所示 4 4 汽车荷载 公路 汽车荷载 公路 I I 级 级 5 5 桥梁横断面 根据路基横断面确定如图所示 桥梁横断面 根据路基横断面确定如图所示 1 整体式 2 车道数量 双向四车道 3 车道宽度 3 75m 第第 2 页页 共共 27 页页 4 右侧硬路肩宽度 2 75m 5 防撞护栏宽度 0 5m 6 左侧路缘带宽度 0 5m 7 中央分隔带 2 00m 8 桥梁横断面图 如图 2 所示 其中桥面净宽为 10 75m 半幅 6 6 标准化跨径 标准化跨径 m30 k L 三 基本资料三 基本资料 1 桥梁跨径类型 大桥 4 跨 2 安全等级 安全等级为一级 结构重要性系数 1 1 0 3 环境条件 类 I 4 材料 1 主梁 1 混凝土 C40MPa 8 26 ck fMPa 4 18 cd f MPa4 2 tk fMPa65 1 td fMPa1025 3 4 c E 2 预应力钢筋 型钢绞线 71 mm 2 15 dMPa1860 pk fMPa1260 pd fMPa390 pd f MPa1095 1 5 p E 3 非预应力钢筋 R235 MPa235 sk fMPa195 sd fMPa101 2 5 s E HRB335 MPa335 sk fMPa280 sd fMPa100 2 5 s E 4 锚具 夹片式群锚 第第 3 页页 共共 27 页页 5 波纹管 塑料波纹管 6 容重 3 KN m25 第第 4 页页 共共 27 页页 图图 1 1 整体式路基横断面图整体式路基横断面图 单位 单位 c cm 图图 2 2 桥梁横断面图桥梁横断面图 单位 单位 cm 第第 5 页页 共共 27 页页 2 防撞护栏 每侧 KN m8 3 中央分隔带 半副 KN m9 4 桥面铺装 1 7cm 厚 C40 钢筋混凝土 容重 3 KN m25 2 防水层 3 10cm 厚沥青混凝土面层 容重 3 KN m23 5 支座 每片 T 梁每端 1 个支座 一端为公路矩形板式普通橡胶支座 另一端为公路矩形板式聚四氟乙烯滑板式橡胶 NR 47450250GJZ 支座 NR 47450250GJZF4 四 尺寸拟定四 尺寸拟定 1 跨径 1 标准化跨径 m30 k L 2 计算跨径 m20 29 l 3 梁长 m96 29 2 一般构造图 一般构造图 见图纸 3 T 梁跨中截面毛截面几何特性 由 AutoCAD 计算 1 边主梁 无湿接缝 截面积 惯性矩 2 7339cmA边 4 37199388 66cmI边 带湿接缝 截面积 惯性矩 2 7684cmA边 4 38758082 84cmI边 2 内主梁 无湿接缝 截面积 惯性矩 2 7189cmA 内 4 36475238 37cmI内 带湿接缝 截面积 惯性矩 2 7879cmA 内 4 39578909 66cmI内 第第 6 页页 共共 27 页页 a 无湿接缝无湿接缝 b 带湿接缝带湿接缝 图图 3 3 边梁跨中截面 具体尺寸见一般构造图 边梁跨中截面 具体尺寸见一般构造图 a 无湿接缝无湿接缝 b 带湿接缝带湿接缝 图图 4 4 内梁跨中截面 具体尺寸见一般构造图 内梁跨中截面 具体尺寸见一般构造图 3 每道内横隔梁的体积 端横隔梁体积近似取用内横隔梁体积 边主梁 无湿接缝 43 10665 5 100 180 192m 边主梁 有湿接缝 43 14230 5 100 180 26m 内主梁 无湿接缝 43 10665 5 100 18 20 384m 内边主梁 有湿接缝 43 14230 5 100 18 20 52m 五 主梁设计五 主梁设计 一 作用及其作用效应 一 永久作用及其作用效应 1 预制 T 梁每延米自重 一期恒载 a 边梁自重 考虑 7 道横隔梁的自重 4 1 7339 10250 192 7 29 20 2519 5KN mG 边 第第 7 页页 共共 27 页页 b 内梁自重 考虑 7 道横隔梁的自重 4 1 7189 10250 384 7 29 20 2520 27KN mG 内 2 湿接缝每延米自重 二期恒载 4 21 76847339 1025 0 260 192 7 29 20 251 27KN mG 边 4 21 7879 71891025052 03847 29 20 252 54KN mG 内 3 每片 T 梁分摊到的每延米桥面自重 二期恒载 边梁和内梁相 同 1 共 6 片 T 梁 两侧防撞护平均分配到每片 T 梁上的每延米自重 89 62 83kN m 2 共 6 片 T 梁 桥面净宽内桥面铺装分配到每片 T 梁的每延米自重 kN m253 7 6 2375 101 02575 1007 0 3 每片 T 梁分摊到的每延米桥面系自重 22 2 837 25310 086kN mG 4 每片 T 梁每延米总重 边梁 22121 19 5 1 279 92330 856KN mGGGG 边边边 内梁 22121 20 272 549 92332 896KN mGGGG 内内内 5 永久作用效应计算 1 截面弯矩和剪力2l 1 最大弯矩及相应剪力 第第 8 页页 共共 27 页页 4l G 1 2 1 2 弯矩影响线 剪力影响线 最大弯矩 相应剪力 2 max 1 8 MGl 0V 2 最大剪力及相应弯矩 4l G 1 2 1 2 弯矩影响线 剪力影响线 最大剪力 相应弯矩 max 0V 2 1 8 MGl 2 截面弯矩和剪力4l 1 最大弯矩及相应剪力 第第 9 页页 共共 27 页页 G 3 16 l 3 4 弯矩影响线 剪力影响线 1 4 最大弯矩 相应剪力 2 max 3 32 MGl 1 4 VGl 2 最大剪力及相应弯矩 G 3 16 l 3 4 弯矩影响线 剪力影响线 1 4 最大剪力 相应弯矩 max 1 4 VGl 2 3 32 MGl 3 截面弯矩和剪力8l 1 最大弯矩及相应剪力 最大弯矩 相应剪力 2 max 7 128 MGl 3 8 VGl 第第 10 页页 共共 27 页页 G 7 64 l 7 8 弯矩影响线 剪力影响线 1 8 2 最大剪力及相应弯矩 最大剪力 相应弯矩 max 3 8 VGl 2 7 128 MGl G 7 64 l 弯矩影响线 剪力影响线 7 8 1 8 4 支点截面最大剪力 最大剪力 max 1 2 VGl 第第 11 页页 共共 27 页页 G 剪力影响线 1 4 永久作用效应计算结果见表 1 和表 2 二 可变作用及其作用效应计算二 可变作用及其作用效应计算 对于本桥 考虑的可变作用有 汽车荷载与汽车冲击力 1 汽车荷载及其作用效应 1 汽车荷载 桥规 规定桥梁结构整体计算采用车道荷载 公路 I 级的车道 荷载由均布荷载和集中力组成 标准值为 k 10 5KN mq k 360 180 5029 20 360276 8KN 505 P 计算剪力效应时 k 276 8 1 2332 16KNP 2 汽车荷载横向分布系数 1 跨中截面处的荷载横向分布系数计算 刚性横梁法 a 可采用刚性横梁法 29 22 06 62 362l B b 由于桥梁左右半幅对称 仅考虑半幅即可 如图所示 第第 12 页页 共共 27 页页 a3 a2 a1 a4 a5 a6 其中 1 515cma 2 309cma 3 103cma 4 103cma 5 309cma 6 515cma 6 4 1 242 38758082 84 4 39578909 66 235831804 3cm i i III 边内 6 2222222 162345 1 28957078094136 80 ii i a IIaaIaaaa 边内 c 荷载横向分布影响线 由于桥梁半幅横断面结构对称 所以只需计算 1 号至 3 号梁的 横向分布影响线即可 1 号梁 11 1 1 1166 2 11 0 52 i ii ii Ia a I Ia I 16 11 1666 2 11 0 19 i ii ii a a II Ia I 2 号梁 221 2 2166 2 11 0 39 i ii ii Ia a I Ia I 2622 2666 2 11 0 05 i ii ii a a II Ia I 3 号梁 331 3 3166 2 11 0 24 i ii ii Ia a I Ia I 336 3 3666 2 11 0 10 i ii ii Ia a I Ia I c 跨中荷载横向分布系数 查 桥梁工程 P34 设计车道数为 3 对各梁横向分布影响线 按横向最不利布载 如图 5 所示 各梁跨中荷载横向分布系数计算 第第 13 页页 共共 27 页页 如下 两行汽车 1 0 513 0 389 0 299 0 175 20 688 m 2 0 386 0 309 0 253 0 176 2 0 562m 3 0 239 0 214 0 197 0 172 2 0 411m 三行汽车 1 0 513 0 389 0 299 0 175 0 086 0 038 20 712m 2 0 386 0 309 0 253 0 176 0 121 0 044 2 0 645m 3 0 239 0 214 0 197 0 172 0 154 0 130 2 0 553m 跨中的荷载横向分布系数偏安全地取下列数值 两行汽车 0 6880 562mm 边内 三行汽车 0 7120 645mm 边内 2 支点处的荷载横向分布系数计算 杠杆原理法 荷载横向分布影响线及其最不利布置如图 6 所示 各片梁的荷载 横向分布系数为 0 951 0 078 2 0 515m 01 0 121 1 000 0 369 20 745m 02 0 126 1 000 0 369 2 0 748 m 03 支点处的荷载横向分布系数取为 0 5150 748mm 0边0内 3 荷载横向分布系数沿跨长的变化荷载横向分布系数沿跨长的变化 由主梁一般构造图可知 主梁共由主梁一般构造图可知 主梁共 7 7 道横隔梁 其中道横隔梁 其中 2 2 道端横道端横 隔梁 隔梁 5 5 道中横隔梁 支点至第道中横隔梁 支点至第 1 1 道内横隔梁之间截面的横向分道内横隔梁之间截面的横向分 布系数按直线内插求得 其它截面取跨中截面的荷载横向分布系布系数按直线内插求得 其它截面取跨中截面的荷载横向分布系 数 数 第第 14 页页 共共 27 页页 a3 a2 a1 a4 a5 a6 图图 5 跨中荷载横向分布影响线及其最不利布载跨中荷载横向分布影响线及其最不利布载 第第 15 页页 共共 27 页页 a3 a2 a1 a4 a5 a6 1 1 1 图图 6 支点荷载横向分布影响线及其最不利布载支点荷载横向分布影响线及其最不利布载 3 横向折减系数 桥梁设计车道数为 2 时 横向折减系数 设计车道数为1 0 3 时 横向折减系数 0 78 第第 16 页页 共共 27 页页 4 汽车荷载作用效应 1 跨中截面弯矩及剪力 a 最大弯矩及相应剪力 最大弯矩 相应剪力 maxk0kk 1123 4 6 2 2428764 lll Mm qlmmqm P 0V 4l 1 2 1 2 弯矩影响线 剪力影响线 0 m m m 荷载横向分布系数沿跨长的变化 k P k q 460460 23 438 23 876l 23 876l 23 438 b 最大剪力及相应弯矩 最大剪力 maxk0kk 111231 4 6 22224382 l Vm qmmqmP 相应弯矩 k0kk 1123 4 6 22428764 llll Mm qmmqm P 第第 17 页页 共共 27 页页 0 m m m 荷载横向分布系数沿跨长的变化 4l 1 2 1 2 弯矩影响线 剪力影响线 k q k P 460460 23 438 23 876l 23 438 23 876l 2 截面最大弯矩及相应剪力 4l a 最大弯矩及相应剪力 最大弯矩 maxk0kk 13123233 4 6 2162584175216 llll Mm qlmmqm P 相应剪力 maxk0kk 1 33111232331 4 6 2442 4 4243843844 ll Vm qmmqm P 第第 18 页页 共共 27 页页 0 m m m 荷载横向分布系数沿跨长的变化 3 16 l 3 4 弯矩影响线 剪力影响线 1 4 k q k P 460460 23 438 23584l 23 438 23 1752l 2 最大剪力及相应弯矩 最大剪力 maxk0kk 1331233 4 6 24424384 l Vm qmmqm P 相应弯矩 k0kk 1331233 4 6 24162175216 llll Mm qmmqm P 0 m m m 荷载横向分布系数沿跨长的变化 3 16 l 3 4 弯矩影响线 剪力影响线 1 4 k q k P 23 438 23 584l 23 438 23 1752l 460460 第第 19 页页 共共 27 页页 3 支点截面最大剪力 最大剪力 maxk0k0k 1123427 1 224450450 l Vm qlmmqmP 0 m m m 荷载横向分布系数沿跨长的变化 k q 剪力影响线 1 k P 427 450 23 450 460460 4 汽车荷载作用效应结果 不考虑冲击系数 见表 1 和表 2 表 1 和表 2 中数值为两行车和三行车作用效应中大的数值 2 汽车荷载冲击系数 简支 T 梁桥的基频为 468 c c z 2223 c 3 143 25 101039578909 66 10 3 613H 222 29 2032 733 10 9 8 E IEI f lmlGg 内 内 冲击系数为 0 1767ln0 01570 2432f 考虑冲击系数的汽车荷载作用效应结果见表 1 和表 2 三 作用效应组合 各种作用效应组合见表 1 和表 2 第第 20 页页 共共 27 页页 表 1 主梁作用效应组合汇总 边梁 截面2l截面4l支点截面 项目 max M 相应V max V相应M max M 相应V max V相应M max V 一期恒载标准值 1 G 2078 31002078 311039 155142 35142 351039 155 284 73 二期恒载标准值 湿接缝 21 G 135 356600135 356667 67839 2719 27167 6783 18 54 二期恒载标准值 22 G 桥面铺装及防撞栏 1074 966001074 966537 482973 627873 6278537 4829 41 32 汽车荷载标准值 不计冲击系数 2153 728121 38792050 0041613 694153 8144230 50231474 137 汽车荷载标准值 计冲击系数 2677 5150150 90942548 5652006 145191 2221286 56041832 647 持久状况构件应力验算 可变作用标准值组合 2677 5150150 90942548 5652006 145191 2221286 56041832 647 持久状况承载能力极限状态基本组合 0 1 2 1 4 恒载汽车 7694 880211 27317514 354781 782538 0095671 48324538 885 持久状况正常使用极限状态可变作用 短期效应组合 0 7汽车 1874 260105 63661783 9961404 301133 8555200 59231282 853 持久状况正常使用极限状态 可变作用长期效应组合 0 4汽车 1097 781061 872841044 912822 519478 40107117 4898751 3851 第第 21 页页 共共 27 页页 表 2 主梁作用效应组合汇总 内梁 截面2l截面4l支点截面 项目 max M 相应V max V相应M max M 相应V max V相应M max V 一期恒载标准值 1 G 2160 377002160 3771080 188147 971147 9711080 188 295 94 二期恒载标准值 湿接缝 21 G 270 713200270 7132135 356618 54218 542135 3566 37 08 二期恒载标准值 22 G 桥面铺装及防撞栏 1074 966001074 966537 482973 627873 6278537 4829 41 32 汽车荷载标准值 不计冲击系数 2167 0220121 80072056 6511626 988153 8144230 95751477 46 汽车荷载标准值 计冲击系数 2694 0420151 42262556 8292022 672191 2221287 12641836 778 持久状况构件应力验算 可变作用标准值组合 2694 0420151 42262556 8292022 672191 2221287 12641836 778 持久状况承载能力极限状态基本组合 0 1 2 1 4 恒载汽车 7978 9250211 99177786 8274935 374555 8799690 14594675 123 持久状况正常使用极限状态可变作用 短期效应组合 0 7汽车 1885 8290105 99581789 781415 87133 8555200 98851285 745 持久状况正常使用极限状态 可变作用长期效应组合 0 4汽车 1077 617060 569051022 731809 068776 48884114 8506734 7113 第第 22 页页 共共 27 页页 六 行车道板设计六 行车道板设计 一 作用及作用效应 一 作用及作用效应 考虑到主梁翼缘板内钢筋时连续的 故行车道板可按悬臂板 边 梁 和两端固结的连续板 内梁 两种情况来计算 1 1 边梁悬臂板作用及作用效应计算 边梁悬臂板作用及作用效应计算 1 永久作用及其作用效应 1