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三跨预应力连续梁桥设计毕业论文三跨预应力连续梁桥设计毕业论文 目录目录 摘要 1 前言 2 1 初步设计 3 1 1 设计基本资料 3 1 1 1 设计标准 3 1 1 2 主要材料 3 1 1 3 预应力布置 4 1 1 4 设计规范 4 1 2 桥型方案设计 4 1 2 1 总则 4 1 2 2 连续梁施工方案的选择 比选 4 1 2 3 结构构造尺寸 5 2 上部结构设计与计算 7 2 1桥梁横截面特性计算 7 2 1 1截面特性的计算 7 2 1 2检验截面效率指标 9 2 2恒载内力计算 9 2 3活载内力计算 16 2 3 1冲击系数计算 16 2 3 2 车道折减系数 17 2 3 3 纵向折减系数 17 2 3 4考虑偏载效应时的增大系数 17 2 3 5 活载内力计算 17 2 4内力组合 取截面最大值组合 18 2 4 1承载力极限状态的基本组合 18 2 4 2作用短期效应组合 19 2 4 3作用长期效应组合 19 2 5预应力钢筋配筋计算 20 2 5 1主跨跨中截面 21 2 5 2支座截面 22 3MIDAS CIVIL 建模 23 3 1定义材料和截面 23 3 2 悬臂法桥梁 辅助建模 25 3 3模型定义 26 3 3 1定义收缩徐变 26 3 3 2定义边界条件 28 3 3 3定义荷载 29 3 3 4定义施工阶段 33 3 4模型分析与 PSC桥梁设计 36 3 4 1设置控制数据并分析 36 3 4 2PSC 预应力 桥梁设计 38 3 5模型分析结果 40 4主梁截面承载力与应力验算 57 4 1持久状况承载力极限状态验算 57 4 2持久状况正常使用极限状态抗裂验算 61 4 2 1主梁正截面抗裂验算 61 4 2 2主梁斜截面抗裂验算 63 4 3持久状况主梁截面应力验算 64 4 3 1正截面混凝土压应力验算 64 4 3 2斜截面混凝土主压应力验算 66 5参考文献 67 致谢 68 0 摘要摘要 根据设计任务书要求和设计规范的规定 本毕业设计主要是关于预应力混凝土连续梁桥上部 结构的设计 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 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 本着 安全 经济 美观 实 用 八字原则 对桥梁进行了设计 该桥跨度为 30m 56m 30m 上部结构为连续梁 施工方法选 为整体现浇满堂施工 首先根据课题任务要求拟定箱梁截面 然后对其结构 主要是上部结构进行计算 桥墩为柱 式刚性墩 在模型中可不予建立单元详细考虑 对连续梁进行详细的单元划分 计算恒载内力和活载内力 全桥均采用 MIDAS Civil 软件进 行了预应力筋束配筋和应力验算 本设计使用连续梁模型以及熟悉使用 MIDAS Civil 软件的 PSC 界面钢筋输入方法 施工阶段 分析功能 钢束预应力荷载的输入方法 移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法 设计数据 的输入方法和查看设计结果的方法等 关键词关键词 预应力 混凝土 连续梁桥 满堂支架浇筑 1 前言前言 本设计是根据设计任务书的要求和 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 公路钢筋 混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 的规定 进行方案比选和设计的 本桥是在满足通航要求 结合本地实际运营情况和未来的交通发展的要求 并充分考虑桥梁 美学 工程预算 使该桥与周围环境相协调的前提下制定的 该设计的除了方案图的制定以外 基本设计计算实现电算化 包括从桥型参数计算设计 荷 载布置 内力计算 桥梁上部结构设计与计算 其中桥梁结构上的车道荷载布置 超静定连续梁内力分析涉及的所有计算全部 Midas 求出和 输出原始数据 为下一步的分析和准确计算打下了坚实基础 接下来的上部主梁的结构设计计算 当中 再以程序精算结果的基础上 充分利用了 Midas 计算功能计算 该过程包括上部结构截面 的几何特性计算 确定预应力钢绞线用量 布置预应力钢束 估算处钢绞线在各个阶段之中的预 应力损失 施工阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算 计算中为了施工和计算的方便 也 作了不少不错的简化 根据本桥构造特点和现场条件 决定上部结构的施工方案采用悬臂浇筑施工法 浇筑等级为 C50 的预应力钢筋混凝土 桥台处主梁采用满堂支架法浇筑 本设计主要有如下特点 说明书的排版全部按照 土木学院毕业设计规范化要求 编写装订 论文结构合理 条理明 确 方便查阅 本设计从线型设计 荷载布置到上部构件验算 全部采用电算化 计算结果精确 此外 本 人只作为电算各步骤的控制者 从繁重的计算中解脱出来 有了更多的时间去分析思考 本设计中各个过程不仅有详尽的文字说明部分 且附有多张插图 充分表达出了设计思想 便于读者更好阅读了解 2 1 1 初步设计 初步设计 1 1 1 1 设计基本资料设计基本资料 1 1 1 1 1 1 设计标准设计标准 1 设计荷载 公路 I 级 2 桥面宽 单幅宽桥 全宽17m横向布置为 4条3 5m机动车道 2m中央分隔带 2道0 5m 右侧路缘带 3 设计车道 4车道 4 设计车速 60km h 8 桥面横坡 行车道2 人字形双面坡 9 设计使用年限 设计基准期为100年 1 1 2 1 1 2 主要材料主要材料 1 混凝土 上部结构采用C50 Ec 3 45N mm2 下部结构采用C30 Ec 3 0N mm2 4 10 4 10 桥面铺装 选用8cm厚沥青混凝土 1cm防水层 6cm钢筋混凝土 取桥面铺装层容重25kN m3 2 钢筋 1 主筋 II 级钢筋 2 构造钢筋 I 级钢筋 3 预应力筋 采用钢绞线 S15 2 公称面积139mm2 标准强度 弹性 pk 1860MPaf 模量 5 p 1 95 10 MPaE 3 预应力管道 钢波纹扁管 且要求钢波纹扁管钢带厚度不小于0 35mm 3 4 伸缩缝 采用 D240 D160 D80 伸缩缝 符合交通部行业公路桥梁伸缩装置 JT T327 2004 标准 1 1 31 1 3 预应力布置预应力布置 箱梁采用YM型锚具及配套的设备 管道成孔采用波纹圆管 且要求钢波纹管的钢带厚度 不小于 0 35mm 预应力张拉采用引伸量和张拉应力双控 并以引伸量为主 引伸量误差不 得超过 5 10 1 1 4 1 1 4 设计规范设计规范 1 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 3 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63 2007 4 公路桥涵施工技术规范 JT J041 2000 5 公路工程水文勘测设计规范 JTG C30 2002 6 城市桥梁设计通用规范 CJ J11 2011 7 公路钢筋混凝土及预压力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 1 2 1 2 桥型方案设计桥型方案设计 1 2 1 1 2 1 总则总则 混凝土连续梁从主筋配置上分为钢筋混凝土连续梁和预应力混凝土连续梁 一般来说钢筋混 凝土连续梁适用于 25m 以下的小跨径连续结构 预应力混凝土连续梁适用于 25m 以上的跨径大中 等跨径连续梁 等高度连续梁 具有跨越能力小 构造简单 施工方便快捷的特点 是实际公路 桥梁中应用最多的结构类型 本桥主跨跨径为 56m 故采用预应力混凝土等高度连续梁 1 2 21 2 2 连续梁施工方案的选择 比选 连续梁施工方案的选择 比选 在连续梁的设计中 设计方案与施工方法是相互制约的 具体项目设计时应结合桥址地形 4 工程规模 工期 造价等因素合理确定施工方案 由于桥址地形平坦 地面土质较好 且桥梁净 空较低 采用支架整体现浇 施工中无体系转换 施工方便 快捷 经济效益较好 1 2 3 1 2 3 结构构造尺寸结构构造尺寸 1 2 3 1 1 2 3 1 结构跨径布置结构跨径布置 桥梁跨孔布置受地质 地形 桥下通车通航等因素制约 在条件允许的情况下 应力求受力 合理 施工方便 跨孔配置协调一致 本桥跨径采用 30m 56m 30m 1 2 3 2 1 2 3 2 梁高梁高 对支座处一般取 1 16 1 20L 全桥采用等截面梁 本桥主跨跨径 56m 支点截面梁高 1111 562 8 3 5 3 5 16201620 hLmmhm 取 1 2 3 3 1 2 3 3 横截面形式横截面形式 箱形截面具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单 受力明确 节省材料 架设安装方 便 跨越能力较大 桥下视觉效果好等优点 而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的 上部结构中 故本城市桥梁采用单箱双室箱形截面 1 2 3 4 1 2 3 4 箱梁横断面细部构造箱梁横断面细部构造 箱梁横断面由顶板 底板 腹板 悬臂板 承托构成 各部分构造须满足受力 构造 施工 方便的要求 1 顶板 箱梁顶板需要满足横向抗弯以及布置预应力钢筋的需求 一般在腹板间距为 3 5 7 0m 时 顶板厚度可采用 0 18 0 3m 考虑到全桥采用等截面 恒载较大 拟取 0 4m 2 底板 箱梁底板需要满足纵向抗弯以及布置预应力钢筋的需求 底板厚度一般为梁高的 11 1012 且不小于 拟取 0 30m 200mm 3 腹板厚度 5 腹板厚度除满足受力需求外 还需要满足通过 连接 锚固预应力钢筋的构造需求 1 对于布置预应力束筋管的腹板 厚度不小于 一般采用 0 40 0 80m 考虑到 350mm 本桥梁采用等截面设计 承受恒载较大 为满足腹板和翼缘板的稳定性 拟取 0 8m 2 箱梁一般采用直腹板 拟采用直腹板 4 悬臂板 悬臂板长度及腹板间距是调节桥面板弯矩的主要手段 悬臂板长度一般不超过 拟取 3m 3 0m 悬臂端部厚度同顶板厚 取 悬臂根部厚度一般为 拟取 0 6m 0 4m0 4 0 6m 5 承托 梗腋 承托布置在顶底板与腹板连接的部位 承托的形式有两种 竖承托和横承托 前者对腹板受 力有力 后者对顶底板受力有利 一般地 受抗剪 主拉应力控制的宜设置竖承托 受纵横抗弯 控制宜设置横承托 本设计设置横承托 1700 5035035020035035050 右侧路缘带行车道行车道中间分隔带行车道行车道右侧路缘带 40 60 350 40 30 90 30 20 20 8080 1100 图 1 桥梁横断面布置 长度单位 cm 6 2 2 上部结构设计与计算上部结构设计与计算 2 12 1桥梁横截面特性计算桥梁横截面特性计算 2 1 12 1 1截面特性的计算截面特性的计算 箱型截面的截面特性计算可以采用分块面积法 截面面积的计算 dt db bb t1 df d2 d1 bt bx h df t2 图 2 箱梁截面形式及符号设定 1 12 2 2 322 2 0 40 617 11 0 3 3 511 3 0 83 50 40 3 2 0 9 0 3 2 0 2 0 2 2 18 04m txtb bbftb bbdd Ad hddhbbd td t 截面形心计算 以箱梁底板底为 x 轴 过中腹板的中心竖线为 y 轴 7 1 1 1 2 2 2 2b1 2232 1 32 23 2 3 0 60 417 110 40 6 0 417 113 53 5 22 txtb iittbxttb bfbttbt b bbd h A yb ddhbbddh t ddhbbhbbd thb t d tb 3 2 0 4 3 11 3 0 830 40 330 40 30 3 3 5 22 0 20 2 2 0 9 0 33 50 42 0 2 0 20 3 33 37 83m 37 83 2 097m 18 04 ii c A y y A 截面惯性矩 对形心轴 计算 3 22 33 2 22 2 2 3 2 2 3 1 11 1 1 2 1223693 3 3 122 2 2 2393 tbxt b cbccb bftb tb bftbc tbxtxt xctc ddbbd hd tth Id hyd tyb ddhbb hbb ddhbby ddbbbbd tt hbyd thby 2 4 29 13m AutoCAD 计算结果对比 8 面积 180400 0000 周长 7233 9423 边界框 X 850 0000 850 0000 Y 209 6914 140 3086 质心 X 0 0000 Y 0 0000 惯性矩 X 2912572822 7397 Y 34582626666 6667 图 3AutoCAD 计算结果 长度单位 cm 2 1 22 1 2检验截面效率指标检验截面效率指标 根据设计经验 一般截面效率指标取 且较大者亦较经济 0 45 0 55 上核心矩 29 13 0 767m 18 04 2 097 c c I K Ay 上 下核心矩 ys 为形心距顶板顶的距离 29 13 1 151m 18 04 3 52 097 c s I K Ay 下 截面效率指标 结果表明初拟的截面是合理的 0 767 1 151 0 548 3 5 KK h 下上 2 22 2恒载内力计算恒载内力计算 主梁恒载内力 包括自重引起的主梁自重 一期恒载 内力 S1 和二期恒载 如铺装 栏杆 等 引起的主梁后期恒载内力 S2 本设计采用满堂支架法 不用分段计算内力 一期恒载集度 9 1 25 18 04451kN mgA 二期恒载集度 桥面铺装采用 8cm 厚沥青混凝土 1cm 防水层 6cm 钢筋混凝土 取铺装层平均 容重 24kN m3 防撞墙为梯形 上部宽 0 3m 桥梁两侧的防撞墙底部宽为 0 5m 中央分隔带处 的防撞墙底部宽 0 6m 高 1 2m 则 2 0 03 0 061 2 24 140 080 01 0 06250 03 0 051 262 65kN m 2 gBd 铺装车道 桥梁各跨控制截面在恒载作用下的内力采用该控制截面的弯矩 剪力 影响线面积乘以荷载 集度计算 三跨连续梁是二次超静定结构 其影响线是曲线 可以借助 Sap2000 求解 并通过 AutoCAD 计算影响线的面积 完成桥梁的恒载内力计算 13 54 1 90 1 00 0 70 0 43 0 19 0 17 0 19 0 170 09 0 02 305630 6 42 图 4 边跨支座处剪力影响线 图上长度单位 cm 1 12 7 15 6 42 0 48 0 30 0 70 0 43 0 19 0 17 0 19 0 170 09 0 02 305630 图 5 边跨 L 4 处剪力影响线 图上长度单位 cm 10 4 39 2 93 6 42 0 48 0 30 0 19 0 170 190 170 09 0 02 0 57 0 43 305630 图 6 边跨 L 2 处剪力影响线 图上长度单位 cm 9 62 0 66 6 42 0 48 0 30 0 57 0 81 0 19 0 17 0 190 17 0 02 0 09 305630 图 7 边跨 3L 4 处剪力影响线 图上长度单位 cm 73 40 48 14 3 57 5 28 3 20 1 39 1 28 1 41 1 29 0 65 0 16 0 18 0 11 305630 图 8 边跨 L 4 处弯矩影响线 图上长度单位 cm 11 90 56 96 27 7 14 3 06 6 40 2 79 2 572 58 2 81 1 30 0 31 0 36 0 22 0 37 305630 图 9 边跨 L 2 处弯矩影响线 图上长度单位 cm 51 46 144 41 10 71 0 85 2 10 4 19 3 85 4 22 3 87 1 95 0 47 0 550 54 0 33 305630 图 10 边跨 3L 4 处弯矩影响线 图上长度单位 cm 12 1 04 28 00 1 04 0 03 0 051 00 0 80 0 50 0 20 0 05 0 03 305630 图 11 中间跨左支座处剪力影响线 图上长度单位 cm 1 04 1 28 15 27 1 04 0 03 0 05 0 20 0 80 0 50 0 20 0 05 0 03 305630 图 12 中间跨 L 4 处剪力影响线 图上长度单位 cm 1 04 6 16 6 16 1 04 0 03 0 05 0 20 0 50 0 20 0 05 0 03 0 50 305630 图 13 中间跨 L 2 处剪力影响线 图上长度单位 cm 13 1 04 15 27 1 28 1 04 0 030 05 0 20 0 50 0 80 0 20 0 030 05 305630 图 14 中间跨 3L 4 处剪力影响线 图上长度单位 cm 43 89 192 54 14 28 1 37 2 192 25 1 92 5 14 5 63 5 16 2 60 0 63 0 730 71 0 45 305630 图 15 中间跨左支座处弯矩影响线 图上长度单位 cm 29 34 101 45 0 26 0 92 1 47 1 51 1 28 6 00 1 84 0 27 0 01 305630 图 16 中间跨 L 4 处弯矩影响线 图上长度单位 cm 14 14 80 199 45 14 80 0 460 74 0 760 65 3 13 8 84 3 13 0 65 0 760 74 0 46 305630 图 17 中间跨 L 2 处弯矩影响线 图上长度单位 cm 0 26 101 45 29 34 0 01 0 27 1 84 6 00 1 28 1 511 47 0 92 305630 图 18 中间跨 3L 4 处弯矩影响线 图上长度单位 cm 15 恒载内力计算结果列于表 1 表 1 桥梁各跨控制截面内力 内力类型边跨弯矩中间跨弯矩 控制截面支座L 4L 23L 4支座L 4L 23L 4 弯矩影响线面积028 831 43 82 24 222 1571 85169 8571 85 一期恒载451013002 33 644 93 37090 24 100189 65 32404 35 76602 35 32404 35 二期恒载58 901698 0984 23 4843 94 13084 644231 97 10004 17 4231 97 内力类型边跨剪力中间跨剪力 控制截面支座L 4L 23L 4支座L 4L 23L 4 剪力影响线面积 9 02 0 097 414 9 28 13 99013 99 一期恒载451 4068 02 40 593337 46719 9 12628 6309 4906309 49 二期恒载58 9 531 28 5 3435 86877 61 1649 2 824 010824 01 注 表中弯矩单位为 kN m 剪力单位为 kN 影响线面积单位为 m2 恒载单位为 kN m 2 32 3活载内力计算活载内力计算 荷载设计等级为公路 I 级 车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值为 k q k P 10 5kN m k q 360kN k P 注 设计桥梁为 4 车道 根据 城市桥梁设计通用规范 计算弯矩不乘增大系数 计算剪 力应乘以增大系数 1 20 2 3 12 3 1 冲击系数计算冲击系数计算 由于梁体取 C50 混凝土 混凝土的弹性模量取 E 4 3 45 10 MPa 桥梁基频 考虑冲击力引起的正弯矩和剪力效应时 16 10 22 1 1 5 13 61613 6163 45 1029 13 3 07 142256451 58 9100 c c HzEI fHz Hzlm 故对边跨取冲击系数 1 0 1767ln0 01570 01767 ln3 070 01570 182f 2 3 22 3 2 车道折减系数车道折减系数 根据 公路桥涵设计通用规范 四车道折减系数为 0 67 2 3 32 3 3 纵向折减系数纵向折减系数 计算跨径 56m材料和截面特性 材料 中定义 C50 的混凝土材料 预应力钢束材料 本设计 桥梁主体结构选用 C50 预应力钢绞线在模型中选择规范 JTG04 s 下的 Strand1860 如图 19 所 示 图19 定义材料 在 模型 材料和截面特性 截面 中 分别定义结构跨中截面与支点截面 本设计全桥采用 等截面 因此只需定义一个截面即可 截面类型选择 设计截面 采用单箱双室 输入截面尺 寸 修改截面偏心为 中 上部 如图 20 所示 截面特性见图 21 建模过程中需要一个模拟桥 墩 选择 数据库 用户 建立一个 的实腹长方形截面 见图 22 4m 4m 23 图20 定义箱型截面 图21 截面特性图22 桥墩截面 24 3 23 2 悬臂法桥梁悬臂法桥梁 辅助建模辅助建模 本设计中采用悬臂法桥梁辅助快速建模 将全桥划分为 130 个单元 数据类型选择 类型 2 桥墩截面选择定义好的 2 号截面 施工时间输入 30 天 由于为等截面直桥 故不勾选 半 径 一项 定义桥墩处零号块的 P T 4m B 2m Zone1 合龙段的单元长度为 0 5m Zone2 为 0 5m 其中 FSM 施工段划分为 0 7m 和 6 个 1m 共七个单元 Zone1 分为 26 个 0 8m 的长度单元 Zone2 也分为 26 个单元 具体为 25 个 1m 的区段 0 75m 截面 选项卡下 选择定义好的箱 梁截面 由于本桥梁实际采用满堂支架法施工 因此不考虑挂篮荷载 预应力钢束 选项卡下 不勾选 预应力钢束和张拉控制应力 模型数据见图 23 点击确定 生成模型 模型生成后 删除程序自动建立的结构组 边界组 荷载组 边界条件 施工阶段 并删掉桥墩 见图 24 25 图22 悬臂法桥梁建模 图23 建立好的模型 3 33 3模型定义模型定义 3 3 13 3 1定义收缩徐变定义收缩徐变 混凝土的收缩徐变特性 混凝土强度随时间变化特性在 MIDAS Civil 里统称为时间依存材料 特性 定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作 1 定义时间依存特性材料收缩徐变 26 图24 定义时间依存材料 2 时间依存特性材料连接 图25 材料连接 27 3 修改单元依存材料特性值 并全选单元适用 图26 修改特性 3 3 23 3 2定义边界条件定义边界条件 在程序中可以用交互输入的方式定义节点与单元 也可以利用与 Excel 数据交换的功能 建 立模型 本设计中定义了 6 个边界组 3 组永久支座 3 组满堂支座 永久支座的定义为 一般支承 承受三个方向的反力和力矩 桥墩与桥梁的链接定义为支座连接 提供竖向和顺桥向的反力 模 拟固定支座 左 右边跨端部的支座则提供竖向的反力 模拟滑动铰支座 满堂支座定义为弹性 支座 仅受压 见图 27 28 图27 定义边界条件 3 3 33 3 3定义荷载定义荷载 定义荷载分为三个步骤 建立静力荷载工况 建立荷载组 定义荷载 根据设计情况和规范 要求 分别建立了自重 二期铺装 预应力 整体升温 整体降温 温度梯度升温 温度梯度降 温等 7 个工况 建立了自重 二期铺装 预应力三个荷载组 见图 28 图28 定义荷载工况和荷载组 29 3 3 3 13 3 3 1定义自重定义自重 Midas Civil 对结构的自重荷载可以通过程序来自动计算 程序计算自重的依据是材料的容 重 截面面积 单元构件长度 自重系数来自动计算结构自重 在定义自重时 首先要定义自重荷载的荷载工况名称 并定义自重所属的荷载组 然后输入 自重系数即可 本设计计算自重时混凝土自重按 25kN m3 考虑 因此对于荷载系数 Z 方向输入 1 3 3 3 23 3 3 2定义二期铺装荷载定义二期铺装荷载 对于本设计 二期恒载的主要的构成是桥面铺装 由前面的计算知 二期恒载为 58 9kN m 在 Midas Civil 中 二期恒载的作用是以加载在单元上的梁单元荷载来实现的 激活并选择 所有单元适用 3 3 3 33 3 3 3温度荷载温度荷载 对于超静定体系结构 使用期间结构的温度变化会引起结构整体和局部的变形 进而显著影 响结构的内力的分布 因此 本例作为两次超静定的三跨连续梁桥 必须考虑温度效应变化的影 响 需要考虑的温度变化形式主要有两种 一种是体系整体的升降温 预合拢温度为 15 体 系升温按 25 考虑 体系降温 25 考虑 另一种是主梁混凝土截面由于日照产生的非线性温差 按 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60 2004 中的规定采用 升降温差 即桥面板表面升温 14 桥面板以下 100mm 升温 5 5 桥面板以下 400mm 升温 0 负效应减 半 3 3 3 43 3 3 4定义预应力钢束布置定义预应力钢束布置 钢束预应力荷载模拟的是预应力混凝土结构中张拉预应力钢束的作用 在程序中通过三个步 骤来实现 首先要定义模型中采用的预应力钢束的性质 其次要定义预应力钢筋布置形状 然后 对布置到结构中的预应力钢束输入张拉控制应力即可完成钢束预应力荷载的定义 1 钢束特性值定义 定义钢束特性值时可以选择预应力张拉形式 单根预应力钢筋面积 后张法导管直径 松弛系数等与预应力钢筋应力计算参数 本设计钢束采用 7 根 15 2 钢丝编成 一束 19 束变成一根预应力束 由于程序的预应力钢束估算功能与实际输入的钢束数无关 因 此本设计仅定义了全桥预应力筋 2 钢束布置形状 将拟定的预应力钢筋布置形式输入 EXCEL 再分别黏贴进 Midas Civil 30 的布置形状 本设计预应力钢束布置通过三维的输入方式来输入 只考虑竖弯 锚固区平弯对模 型计算影响不大 不与计入模型 3 3 3 53 3 3 5定义移动荷载定义移动荷载 首先在 荷载 移动荷载分析数据 移动荷载规范 中 选择中国移动荷载规范 然后再在 荷载 移动荷载分析数据 车道 中 定义移动荷载车道 如图 29 所示 在定义车道时 对于 单梁模型 选用 车道单元 的方式定义车道 若对于梁格模型 建议用 横向联系梁 的方式 定义车道 若采用新规范进行验算 跨度 取全桥最不利跨径 同时 跨度始点 可不定义 跨度 有两个作用 确定车道荷载集中荷载的大小 同时还确定移动荷载的纵向折减系数大小 在 荷载 移动荷载分析数据 车辆 中 定义 标准车辆荷载 如图 30 所示 在 荷载 移动荷载分析数据 移动荷载工况 中 定义移动荷载工况 如图 31 所示 定义 移动荷载工况时 若只有一个荷载子工况 选择 组合 或 单独 对结果没有影响 当存在 两个子工况时 才会存在差别 在 midas Civil 中 是对结构进行空间分析 车道按实际车道线进行定义 因此不需要定义 横向分布系数 若要在程序中采用横向分布系数的算法 可以在 子荷载工况 中定义 系数 进行求解 对于多车道横向折减系数 程序按规范要求提供默认值 特殊情况下 可以手动修改横向折 减系数 满足计算要求 31 图30 定义 车道 图29 定义车辆 32 图31 定义移动荷载 3 3 43 3 4定义施工阶段定义施工阶段 为了尽可能模拟满堂支架法的实际施工情况 同时兼顾手算的假定 建立了以下施工阶段 图32 定义施工阶段 33 本设计中定义了桥梁浇筑 二期铺装和十年收缩徐变三个施工阶段 模拟了桥梁的现浇施工 桥面铺装和使用阶段 图33 结构浇注施工阶段定义 结构浇筑阶段激活 结构 组 并赋予 5 天的材龄 激活全部边界组 包括全部永久支座和 满堂支座 在施工阶段的开始激活自重荷载 结束时激活预应力荷载 34 图34 定义二期铺装 定义二期铺装这一施工阶段时 钝化全部边界组 并在开始阶段激活二期荷载 图35 定义收缩徐变阶段 35 3 43 4模型分析与模型分析与 PscPsc 桥梁设计桥梁设计 3 4 13 4 1设置控制数据并分析设置控制数据并分析 运行分析前 需要定义主控数据 特征值分析控制数据 移动荷载分析控制数据 施工阶段 分析控制数据 参数设置情况见下图 图36 主控数据设置 图37 特征值分析控制设置 36 图38 移动荷载分析控制数据 图39 施工阶段分析控制数据 37 图40 结构类型设置 结构类型设置一项 勾选将自重转换为质量 转换为 Z 3 4 23 4 2 PSCPSC 预应力 桥梁设计 预应力 桥梁设计 借助 PSC 桥梁助手 可以对桥梁截面进行设计和验算 需完成以下几个步骤 进行 PSC 截面设计前 首先要生成截面设计用的内力 在 结果 选项卡下 选择荷载组合 切换到混凝土设计一列 点击自动生成 便得到下图所示的荷载组合 38 图41 生成荷载组合 设置 PSC 设计参数 对截面设计内力选择 三维 模式 构件类型选择 A 类部分预应力 A 类部分预应力桥梁是在使用阶段混凝土不出现拉应力 本设计在估算预应力钢束数量时 就是 以此为假定进行计算 故勾选此项 安全等级选择一级 构件制作方法选择现浇 图42PSC 参数设置 39 在 PSC 设计材料中 混凝土材料一项 设计规范选择 JTG04 RC 等级选择 C50 钢筋一项 选择主筋 HRB400 箍筋等级选择 R235 图43PSC 设计材料设置 进行 PSC 设计位置 PSC 输出位置 PSC 裂缝宽度系数设置时 选取全部单元 然后选择适 用 完成设置后 运行 PSC 梁设计 3 53 5模型分析结果模型分析结果 成桥阶段自重产生的弯矩和剪力见下图 预应力钢束估算的结果见表 6 普通钢筋估算结果 见表 7 40 图44 成桥阶段自重产生的弯矩 图45 成桥阶段自重产生的剪力 41 图46 成桥阶段主梁弯矩图 图47 成桥阶段主梁剪力图 42 表格 4 预应力钢束数量估算结果 单元 位置 顶 底 Mg1 kN m Msum kN m Mj kN m ey m Ny kN Ay m 2 Ay1 m 2 束数 1I 1 底000 1 9955000 002260 1I 1 顶0001 2031000 002260 2I 2 底2942 7633252 9483965 575 1 9955 1888 369 0 00150 002261 2I 2 顶2602 8252877 2792851 0851 2031000 002260 3I 3 底6713 2957435 5859067 16 1 9955 4317 695 0 00340 002262 3I 3 顶5937 7976554 2626490 6491 2031000 002260 4I 4 底9973 92711071 9113505 89 1 9955 6431 375 0 00510 002262 4I 4 顶8821 7699721 3459620 3121 2031000 002260 5I 5 底12724 6614162 0717281 96 1 9955 8229 506 0 00650 002263 5I 5 顶11254 7412378 5312240 081 2031000 002260 6I 6 底14965 4916706 2820395 69 1 9955 9712 235 0 00770 002263 6I 6 顶13236 7114525 8114349 941 2031000 002260 7I 7 底16696 4218704 8322847 48 1 9955 10879 75 0 00860 002264 7I 7 顶14767 6916163 1915949 91 2031000 002260 8I 8 底17917 4520158 0724637 8 1 9955 11732 29 0 00930 002264 8I 8 顶15847 6617290 6817039 971 2031000 002260 9I 9 底18336 7620680 3225285 1 1 9956 12040 53 0 00960 002264 9I 9 顶16218 5217663 2117393 791 2031000 002260 10I 10 底18742 521232 7425977 33 1 9955 12370 16 0 00980 002264 10I 10 顶16577 3817994 1117694 751 2031000 002260 11I 11 底18821 921436 8426247 19 1 9954 12498 66 0 00990 002264 11I 11 顶16647 5917998 6717669 381 2031000 002260 12I 12 底18574 9621292 9126095 08 1 9964 12426 23 0 00990 002264 12I 12 顶16429 1717676 8917317 671 2031000 002260 13I 13 底18001 6920801 2725521 44 1 9917 12153 07 0 00960 002264 13I 13 顶15922 1117028 7916639 621 2031000 002260 14I 14 底17102 0919962 2824526 77 1 9696 11679 41 0 00930 002264 14I 14 顶15126 4116054 3415635 241 2031000 002260 15I 15 底15876 1418776 323111 59 1 9228 11005 52 0 00870 002264 15I 15 顶14042 0614753 5614304 521 2031000 002260 16I 16 底14323 8717243 7321276 46 1 8527 10131 650 0080 002264 16I 16 顶12669 0813126 4412647 471 2031000 002260 17I 17 底12445 2515365 0219021 98 1 759 9058 085 0 00720 002263 17I 17 顶11007 4611172 9910664 081 2031000 002260 18I 18 底10240 313140 6116348 8 1 6414 7785 142 0 00620 002263 43 18I 18 顶9057 1968893 1988354 3571 2031000 002260 19I 19 底7709 0141057113257 6 1 4997 6313 1410 0050 002262 19I 19 顶6818 2946287 0735718 2961 2031000 002260 20I 20 底4851 3927656 6919749 089 1 3334 4642 423 0 00370 002262 20I 20 顶4290 7513354 6112755 8991 2031000 002260 21I 21 底1667 4344398 2325824 037 1 142 2875 478 0 00230 002261 21I 21 顶1474 56995 8135 532 8351 2031 253 7307 0 00020 002260 22I 22 底 1630 25796 19131851 812 0 925 881 8153 0 00070 002260 22I 22 顶 1842 86 3489 32 4516 481 2031 2150 703 0 00170 002261 23I 23 底 5023 72 3148 83 2136 57 0 682000 002260 23I 23 顶 5679 49 7400 79 9225 211 2031 4392 956 0 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