翼缘板强度计算及加固

翼缘板强度验算及加固方案2015年3月目 录1、35mT梁11.1 翼缘板强度验算11.1.1 载荷分布11.1.2 弯矩计算21.1.3强度计算21.2 翼缘板加固方案31.3 翼缘板加固工程造价42、30mT梁42.1 翼缘板强度验算42.1.1 荷载分布52.1.2 弯矩计算52.1.3强度计算62.2 翼缘板加固方案72.3 翼缘板加固工程造价73、25mT梁83.1 翼缘板强度验算83.1.1 载荷分布83.1.2 弯矩计算93.1.3 强度计算103.2 翼缘板加固方案113.3 翼缘板加固工程造价114、总结11I项目需要对35m、30m、25m三种T梁的翼缘板进行加固，共涉及11座桥，10.32延公里。1、35mT梁1.1 翼缘板强度验算由于车辆碰撞桥梁护栏时，护栏会将碰撞力传递给桥梁翼缘板，因此需要对桥梁结构在车辆碰撞荷载作用下的安全性进行分析。现基于SS级防护等级组合式桥梁护栏的碰撞荷载，对 桥梁各处翼缘板边板的安全性进行复核。根据公路交通安全设施设计细则JTG/T D81-2006（以下简称“D81设计细则”）5.1.2条的规定： SS级防护等级护栏的最大碰撞力为； 护栏上部钢结构和下部混凝土墙体分别承受、的碰撞力； 对于上部钢结构，碰撞力由4根立柱承担，每根立柱承受碰撞力立柱间距按2m计算，则荷载在上部钢结构的分布宽度为6m。根据“D81设计细则”4.6.1条的规定，下部混凝土墙体所承受碰撞力的分布宽度为5m，作用高度为混凝土墙体顶面以下5cm位置处。1.1.1 载荷分布护栏计算截面及荷载分布如图1-1所示。图1-1 护栏计算截面及受力分配（单位：mm）1.1.2 弯矩计算上部金属梁柱式结构在混凝土基座顶面产生的弯矩：式中：为上横梁中心至混凝土基座顶面的高度，；为下横梁中心至混凝土基座顶面的高度，；上部金属梁柱式结构传递到混凝土基座顶面的水平力对A-A截面产生的弯矩：式中：为混凝土基座顶面至A-A截面的高度，。作用于混凝土基座上的碰撞力对A-A截面产生的弯矩：式中：为混凝土基座的碰撞力作用点至A-A截面的高度，。碰撞外力（矩）在A-A截面上的有效作用宽度为：式中：H外力作用点至计算截面的距离，取，D外力分布宽度，取，则作用在A-A截面上单位长度的外力弯矩为：/m1.1.3强度计算组合式护栏位于T梁的翼缘板上，其受力简图如图1-1所示。组合式护栏受碰撞时传递至T梁翼缘板的弯矩由B-B截面承受，根据“D81设计细则”5.1.2条的规定，B-B截面采用A-A截面所受弯矩进行强度验算，若B-B截面每延米受弯承载力大于作用在A-A截面上的每延米外力弯矩/m，则可验证T梁翼缘板的安全性。 B-B截面由桥面现浇层和T梁翼缘板组成，车辆碰撞护栏过程中B-B截面为上部受拉下部受压，上部受拉钢筋为桥面现浇层中的钢筋和T梁翼缘板中的上层钢筋，受压区为T梁翼缘板中的下层钢筋。混凝土强度取受压区T梁翼缘板的C45混凝土。每延米B-B截面如图1-2所示。图1-2 每延米B-B截面示意图计算参数为：=249.61MPa，=280MPa，=20.5MPa， As=1407mm2，As=904mm2，b=1000mm，h=273mm，a=111.9mm，a=26mm，其中、a为两层钢筋的加权平均值，As为两层钢筋面积之和。按双筋矩形截面进行承载力验算，则，说明受压区钢筋不会达到其抗压设计强度，则抗弯承载力为： 47.45/m不考虑受压钢筋（单筋截面）时计算抗弯承载力：/m由于，故每延米B-B计算截面的抗弯承载力为：/m，小于A-A截面上的每延米外力弯矩/m，强度不满足要求。1.2 翼缘板加固方案拟通过在翼缘板下方增设混凝土梁的方法加固翼缘板，混凝土梁与翼缘板和梁体通过植筋连接（如图1-3所示）。综合分析受力及施工条件，混凝土梁间距确定为4m；截面为400400mm。可提供/m的抵抗力矩。图1-3 翼缘板加固方案 1.3 翼缘板加固工程造价每延米混凝土0.16m、钢筋5.92kg，翼缘板长度117cm。楠竹山立交桥护栏全长0.42km，普安堂铁路跨线桥T梁段护栏全长0.42km。混凝土按800元/m计，钢筋按6000元/吨计，打孔按40元/个计，植筋胶按30元/千克计，措施费为材料成本的50%，总造价21.32万元。表1-1 翼缘板加固造价混凝土(m)/m钢筋(kg)/m翼板长度(m)护栏长度(m)造价（万元）楠竹山立交桥0.165.921.1742013.22 普安堂铁路跨线桥42013.222、30mT梁 应用于大江口高架桥、麻油冲高架桥、金家大桥、南冲高架桥、邵水一桥、邵水二桥、邵水三桥、长冲口高架桥。2.1 翼缘板强度验算由于车辆碰撞桥梁护栏时，护栏会将碰撞力传递给桥梁翼缘板，因此需要对桥梁结构在车辆碰撞荷载作用下的安全性进行分析。现基于SS级防护等级组合式桥梁护栏的碰撞荷载，对 桥梁各处翼缘板边板的安全性进行复核。根据公路交通安全设施设计细则JTG/T D81-2006（以下简称“D81设计细则”）5.1.2条的规定： SS级防护等级护栏的最大碰撞力为； 护栏上部钢结构和下部混凝土墙体分别承受、的碰撞力； 对于上部钢结构，碰撞力由4根立柱承担，每根立柱承受碰撞力立柱间距按2m计算，则荷载在上部钢结构的分布宽度为6m。根据“D81设计细则”4.6.1条的规定，下部混凝土墙体所承受碰撞力的分布宽度为5m，作用高度为混凝土墙体顶面以下5cm位置处。2.1.1 荷载分布护栏计算截面及荷载分布如图2-1所示。图2-1 护栏计算截面及荷载分布（单位：mm）2.1.2 弯矩计算上部金属梁柱式结构在混凝土基座顶面产生的弯矩：式中：为上横梁中心至混凝土基座顶面的高度，；为下横梁中心至混凝土基座顶面的高度，；上部金属梁柱式结构传递到混凝土基座顶面的水平力对A-A截面产生的弯矩：式中：为混凝土基座顶面至A-A截面的高度，。作用于混凝土基座上的碰撞力对A-A截面产生的弯矩：式中：为混凝土基座的碰撞力作用点至A-A截面的高度，。碰撞外力（矩）在A-A截面上的有效作用宽度为：式中：H外力作用点至计算截面的距离，取，D外力分布宽度，取，则作用在A-A截面上单位长度的外力弯矩为：/m2.1.3强度计算组合式护栏位于T梁的翼缘板上，其受力简图如图2-1所示。组合式护栏受碰撞时传递至T梁翼缘板的弯矩由B-B截面承受，根据“D81设计细则”5.1.2条的规定，B-B截面采用A-A截面所受弯矩进行强度验算，若B-B截面每延米受弯承载力大于作用在A-A截面上的每延米外力弯矩，则可验证T梁翼缘板的安全性。车辆碰撞护栏过程中B-B截面上部受拉下部受压，受拉钢筋为12钢筋，受压钢筋为8钢筋，混凝土强度为C50混凝土，每延米B-B截面如图2-2所示。图2-2 每延米B-B截面示意图计算参数为：=280MPa，=195MPa，=22.4MPa，As=1131mm2，As=503mm2，b=1000mm，h=103mm，a=25mm，a=31mm。按双筋矩形截面进行承载力验算，则，说明受压区钢筋不会达到其抗压设计强度，则抗弯承载力为： /m不考虑受压钢筋（单筋截面）时计算抗弯承载力：/m由于，故每延米C-C计算截面的抗弯承载力为： /m，小于A-A截面上的每延米外力弯矩，强度不满足要求。2.2 翼缘板加固方案拟通过在翼缘板下方增设混凝土梁的方法加固翼缘板，混凝土梁与翼缘板和梁体通过植筋连接（如图2-3所示）。综合分析受力及施工条件，混凝土梁间距确定为2m；截面为300300mm。可提供/m的抵抗力矩。图2-3 翼缘板加固方案2.3 翼缘板加固工程造价每延米混凝土0.09m、钢筋5.33kg，翼缘板长度115cm。大江口高架桥护栏全长0.48km，麻油冲高架桥护栏全长1.68km，金家大桥护栏全长1.2km，南冲高架桥护栏全长1.68km，邵水一桥护栏全长0.6km，邵水二桥护栏全长0.84km，邵水三桥护栏全长0.84km，长冲口高架桥护栏全长0.96km。混凝土按800元/m计，钢筋按6000元/吨计，打孔按30元/个计，植筋胶按16元/千克计，施工措施费为材料成本的50%，总造价375.81万元。表2-1 翼缘板加固造价混凝土(m)/m钢筋(kg)/m翼板长度(m)护栏长度(m)造价（万元）大江口高架桥0.095.331.1548021.79麻油冲高架桥168076.25金家大桥120054.47南冲高架桥168076.25邵水一桥60027.23邵水二桥84038.13邵水三桥84038.13长冲口高架桥96043.573、25mT梁应用于资江大桥（部分）3.1 翼缘板强度验算由于车辆碰撞桥梁护栏时，护栏会将碰撞力传递给桥梁翼缘板，因此需要对桥梁结构在车辆碰撞荷载作用下的安全性进行分析。现基于SS级防护等级组合式桥梁护栏的碰撞荷载，对 桥梁各处翼缘板边板的安全性进行复核。根据公路交通安全设施设计细则JTG/T D81-2006（以下简称“D81设计细则”）5.1.2条的规定： SS级防护等级护栏的最大碰撞力为； 护栏上部钢结构和下部混凝土墙体分别承受、的碰撞力； 对于上部钢结构，碰撞力由4根立柱承担，每根立柱承受碰撞力立柱间距按2m计算，则荷载在上部钢结构的分布宽度为6m。根据“D81设计细则”4.6.1条的规定，下部混凝土墙体所承受碰撞力的分布宽度为5m，作用高度为混凝土墙体顶面以下5cm位置处。3.1.1 载荷分布护栏计算截面及荷载分布如图3-1所示。图3-1 护栏计算截面及受力分配（单位：mm）3.1.2 弯矩计算上部金属梁柱式结构在混凝土基座顶面产生的弯矩：式中：为上横梁中心至混凝土基座顶面的高度，；为下横梁中心至混凝土基座顶面的高度，；上部金属梁柱式结构传递到混凝土基座顶面的水平力对A-A截面产生的弯矩：式中：为混凝土基座顶面至A-A截面的高度，。作用于混凝土基座上的碰撞力对A-A截面产生的弯矩：式中：为混凝土基座的碰撞力作用点至A-A截面的高度，。碰撞外力（矩）在A-A截面上的有效作用宽度为：式中：H外力作用点至计算截面的距离，取，D外力分布宽度，取，则作用在A-A截面上单位长度的外力弯矩为：/m3.1.3 强度计算组合式护栏位于T梁的翼缘板上，其受力简图如图3-1所示。组合式护栏受碰撞时传递至T梁翼缘板的弯矩由B-B截面承受，根据“D81设计细则”5.1.2条的规定，B-B截面采用A-A截面所受弯矩进行强度验算，若B-B截面每延米受弯承载力大于作用在A-A截面上的每延米外力弯矩/m，则可验证T梁翼缘板的安全性。 B-B截面由桥面现浇层和T梁翼缘板组成，车辆碰撞护栏过程中B-B截面为上部受拉下部受压，上部受拉钢筋为桥面现浇层中的钢筋和T梁翼缘板中的上层钢筋，受压区为T梁翼缘板中的下层钢筋。混凝土强度取受压区T梁翼缘板的C40混凝土。每延米B-B截面如图3-2所示。图3-2 每延米B-B截面示意图计算参数为：=249.61MPa，=280MPa，=18.4MPa， As=1407mm2，As=452mm2，b=1000mm，h=267mm，a=82.0mm，a=26mm，其中、a为两层钢筋的加权平均值，As为两层钢筋面积之和。按双筋矩形截面进行承载力验算，则，说明受压区钢筋不会达到其抗压设计强度，则抗弯承载力为： 55.84/m不考虑受压钢筋（单筋截面）时计算抗弯承载力：/m由于，故每延米B-B计算截面的抗弯承载力为：/m，小于A-A截面上的每延米外力弯矩/m，强度不满足要求。3.2 翼缘板加固方案拟通过在翼缘板下方增设混凝土梁的方法加固翼缘板，混凝土梁与翼缘板和梁体通过植筋连接（如图3-3所示）。综合分析受力及施工条件，混凝土梁间距确定为4m；截面为300300mm。可提供/m的抵抗力