那兵桥承载力验算

附录C桥梁承载力检算书那兵桥承载力验算桥梁概况那兵桥于1982年竣工，主孔为2x16.0m普通混凝土简支I形梁，支座采用橡胶支座，桥梁立面和平面如图1-1和1-2所示，桥梁横断面布置见图1-3，单片梁具体尺寸及钢筋布置见图1-4。主要相关设计技术标准为：（1）设计荷载为：汽—15；（2） 桥面净宽：净一7+2x0.5米护栏（按2车道计算）；（3） 上构：全桥共2跨，每跨均为16.0m矩形板。由于那兵桥技术资料保存不完全，因此理论计算时部分参数取自现场勘察和检测的右立面图L在妙Wx4650850r1600r1600r600L在妙Wx4650850r1600r1600r60001#跨2#跨0#台那兵「- 2#台i=i1#墩图1-1桥梁立面示意图（单位：cm）图1-2桥梁平面示意图（单位：cm）图1-3桥梁横断面布置示意图（单位：cm）图1-4断面尺寸及钢筋布置示意图（单位：cm）计算规范本桥承载力采用新旧规范进行检算，新规范采用公路一II级荷载标准，老规范采用汽-15荷载标准，所用的规范具体有：《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023—85《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004《公路旧桥承载能力鉴定方法》（试行）1988《公路桥梁承载能力检测评定规程》（征求意见稿）2003年4月验算方法及相关参数取值3.1验算方法该桥为16.0m混凝土简支梁桥，跨中最大正弯矩是设计考虑的首选要素，同时适当考虑支座最大剪力。结构横向由5片I形梁组成，其活载计算时跨中弯矩按绞接板梁法计算受力最不利的一块板的效应，支座剪力则按照杠杆法计算，当结构(构件)在恒载和活载作用下的组合效应(弯矩和剪力)小于结构(构件)本身相应的抗力时，验算通过，反之，验算通不过。3.2现场测试结果表3-1列出了现场回弹及碳化深度等测试结果，考虑到建桥年代，综合现场测得数据，那兵桥按C40(新规范)计算。表3-1现场回弹测试结果构件名称平均值(MPa)标准差(MPa)平均碳化深度(mm)强度推定值(MPa)推定混凝土强度等级1#跨4#I梁左侧面53.04.341.046.0C461#墩墩身那兵23.73.153.018.5C181#墩帽梁那兵51.02.431.047.0C47台帽不符合布区要求，无法进行回弹检测3.3验算参数的取值结构尺寸参数、钢筋参数、混凝土参数及恒载活载参数取值分别见表3-2~5。当采用旧规范进行相应的加载和理论值计算时，钢筋抗拉设计强度也应用旧规范的强度，由JTJ023-85规范可知I级钢筋的抗拉设计强度为240MPa,II级钢筋的抗拉设计强度为340MPa。表3-2单片I梁结构尺寸参数取值计算跨径1°/m梁宽b/m梁高h/m15.201.621.05纵向钢筋种类钢筋数量ns钢筋直径d/mms单根钢筋面积/m2纵向钢筋总面积A/m2S拉设计强度f/MPasd弹性模量E/MPas18254.9x10-43.92x10-32802.0x10526121.1x10-46.79x10-42802.0x10534141.5x10-46.16x10-42802.0x105箍筋支座附近箍筋间距S/mmv1跨中附近箍筋间距S/mmv2箍筋直径d“/mm箍单根箍筋面积A/m2sv1/抗拉设计强度f/MPasd弹性模量E/MPasv20020085.0x10-5/1952.1x105表3-4混凝土相关参数取值规范混凝土标号抗压设计强度f/MPacd抗拉设计强度f/MPatd混凝土标号R/MPa弹性模量E/MPac04C4018.41.65403.25x10485C4023.02.15403.3x104表3-5恒载活载等参数取值桥梁安全等级结构重要系数丫0车道数荷载等级桥面混凝土铺装厚度/cm混凝土铺装容重/kN/m3II级1.02车道公路一II级925II级1.02车道汽一15挂一809253.4桥梁冲击系数和活载横向分布计算3.4.1冲击系数JTJ021-89规范规定冲击系数取值方法为：当桥的跨径小于或等于5米时，冲击系数取0.3；当桥跨径大于或等于45米时，冲击系数为0，当跨径在5到45米之间时，线性插值得到冲击系数。按JTGD60-04新规范计算冲击系数时，不考虑混凝土铺装层及防撞墙刚度与质量的贡献，利用GQJS软件进行有限元计算得到的结构振动基频和冲击系数见表3-6。规范跨径结构基频fl/Hz冲击系数0415.207.5820.3428915.20/0.2243.4.2横向分布系数由于现场检查发现那兵桥桥面板底面出现较多纵向与横向裂缝，且不少裂缝缝宽大于0.20mm，因此该桥活载跨中弯矩横向分布系数按照铰接板梁法计算，支座剪力横向分布系数则按照杠杆法计算，计算时不考虑桥面混凝土铺装层的影响，参数取值见表3-7，各片梁跨中截面弯矩和支座剪力横向分布系数如表3-8和3-9。表3-7单片梁计算参数表J、 截面特性抗弯惯性矩抗扭惯性矩面积（m2）截面位置(m4)（m4）边梁截面0.04760.00750.4816中梁截面0.04730.00710.4679表3-8活载跨中弯矩横向分布系数板编号1#板2#板3#板4#板5#板汽车0.4290.4890.4880.4890.429挂车0.2350.3440.3420.3440.235表3-9活载支座剪力横向分布系数板编号1#板2#板3#板4#板5#板汽车0.3440.5000.5950.5000.344挂车0.0940.4220.4680.4220.094承载力验算4.1荷载组合①承载能力极限状态验算新规范：根据规范JTGD60-2004第4.1.6条规定，公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，采用两种作用效应组合：基本组合和偶然组合。根据本桥实际情况仅考虑以下基本组合：基本组合：1.2恒载+1.4汽车老规范：根据规范JTJ023—85规定，公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，采用两种作用效应组合：基本组合和偶然组合。根据本桥实际情况仅考虑以下基本组合：基本组合：1.2恒载+1.4汽车②正常使用极限状态验算根据规范JTGD60-2004规定，公路桥涵结构按正常极限状态设计时，采用两种作用效应组合：作用效应短期组合和作用效应长期偶然组合。根据本桥实际情况仅考虑以下效应组合：长期效应组合1：恒载+0.4汽车短期效应组合2：恒载+0.7汽车此桥汽车荷载按公路一II级和汽-15级两种汽车荷载进行检算。4.2内力计算结果采用桥梁专用有限元计算软件GQJS进行计算，考虑自重、二期恒载、汽车荷载（含冲击系数）、挂车荷载等，按照公桥规JTGD60-2004进行荷载组合后的内力最大值包络图分别见图4-1〜4,内力极值如表4-1。图4-1弯矩最大值包络图（设计荷载作用下承载能力极限状态）图4-2剪力最大值包络图（设计荷载作用下承载能力极限状态）

图4-3正常使用状态下弯矩值（短期效应组合）图4-4正常使用状态下弯矩值（长期效应组合）表4-1 内力计算结果设计何载项目承载能力极限状态正常使用极限状态长期效应组合正常使用极限状态短期效应组合公路一II级弯矩/kN・m1336626751剪力/kN433————汽一15弯矩/kN・m942700596剪力/kN301————4.3承载能力极限状态计算4.3.1正截面抗弯承载力JTGD62—2004新规范：中性轴高度（相对于梁/板的上缘）：fA-f,A,x=—sd_g sd_g=0.049mfbcd表4-2分别给出了受拉受压钢筋合力点至上缘距离受拉钢筋合力点至上缘距离h0(m)普通钢筋编号受拉钢筋强度f,(MPa)sd钢筋面积A.(m2)Si合力大小F.(N)Si距离上缘轴距离d.(m)Si弯矩大小M.Si(kN・m)12800.0039310995570.977107522800.000681900030.63012032800.000621724110.31053受拉钢筋合力F (N)1.46E+06受拉钢筋产生的总弯矩大小M(N・m)n1.25E+06受拉钢筋合力点到上缘距离h0(m)0.854按照新规范JTGD62-2004计算的正截面承载力如下：xfbx(h-)+f,A,(h-a,)M=上 ^2 J0__-二1212kNQmc Y0JTJ023—85老规范：中性轴高度(相对于梁/板的上缘)：x=0.048m1xM<Rbx(h—)=1178kNQnjYa0 2c注：Y——混凝土安全系数，Y采用1.25；Y——钢筋安全系数，Y采用1.25；c c s s其余符号意义参见规范JTJ023—85。4.3.2斜截面抗剪承载力本桥需验算距支座中心-=105二0.525m处截面的抗剪承载力。22按照新规范JTGD62-2004的规定计算出斜截面投影至水平面的C=0.869m,在这个斜截面上有10根共20肢炉8箍筋。混凝土和箍筋抗剪承载力：V=aaa0.45x10-3bhJ(2+0.6p)J厂pfcs123 0 cu,ksvsv普通弯起钢筋抗剪承载力：V=0.75x10-3f工Asin9sb sdsbs弯起预应力钢筋抗剪承载力：V=0.75x10-3f工Asin9pb sdpbs老规范JTJ023—85的规定计算出斜截面投影至水平面的C=0.896m，在这个斜截面上有10根共20肢炉8箍筋。混凝土和箍筋抗剪承载力：V=0.0349b^.,-'(2+p\f~pfcs 0 cu,ksvsv弯起钢筋抗剪承载力：V=0.06fYAsin9s sdss表4-3 距离支座中心h/2处截面的抗剪承载力规范混凝土和箍筋抗剪承载力V/kNcs预应力弯起钢筋抗剪承载力V，/kNpb普通弯起钢筋抗剪承载力V/kNsb截面抗剪承载力V/kNd045020050285425004264.4正常使用极限状态计算4.4.1裂缝宽度计算mm)JTGD62—2004新规范：Wrcic2c3mm)sJTJ023—85JTJ023—85旧规范：6二cccfmax12maxJ(30+d)E(0.28+10卩gmm)式中各参数取值及裂缝宽度计算结果见表4-4。表4-4裂缝宽度计算结果规范C1C2C3b/MPassE/MPasd/mmpW/mmfk041.01.421.0219.66200000251.571%0.19851.01.431.0204.62200000251.571%0.174.4.2结构挠度计算利用GQJS软件计算得到的该桥在正常使用极限状态下（（对C40凝土已经考虑荷载长期效应％二1.45的影响，并且扣除自重引起的长期挠度）的挠度见表4-8,小于其计算9跨径的1/600，即挠度极限值l/600=1520/600=25.33mm，符合规定。04.5桥梁承载力检算4.5.1旧桥检算系数及其它折减系数的确定由于桥梁结构运营年限已久，需要针对目前状态对桥梁结构（构件）的检测评定结果，确定承载能力检算系数z、恶化系数g和混凝土截面折减系数g、钢筋截面折减1 e c系数g以及活载影响修正系数等，即要对上述抗力计算结果进行一定的折减，才能更s真实反应实际桥梁结构的承载力。对配筋混凝土桥梁，依据交通部公路科学研究所2003年4月《公路桥梁承载能力检测评定规程》(征求意见稿)公式(4.7.2-1)，即：RRS(YG,Y工Q)<YR(gc；g s)Z(1-g)dgq bdc、sy 1 ecs结构或构件的技术状况指标对桥梁结构承载能力的影响包括：桥梁外观质量、混凝土强度、钢筋保护层厚度等。本桥经现场检测发现，I梁侧面出现较多竖向与斜向裂缝，桥面板底面出现较多纵向与横向裂缝，横隔板出现多道竖向裂缝、斜向裂缝与网裂。综合考虑现场桥梁结构调查与检测结果后，确定Z=1.00；g=0.05,g=0.94,g=0.97。1 e c s经过折减后的结构抗力近似按下式计算，即：R'二Zx(1-g)xgxgxR=1.00x(1-0.05)x0.94x0.97xR=0.866Rd1ecsd d d4.5.2桥梁承载力检算结果那兵桥承载力检算结果分别见表4-5~8。表4-5 承载能力极限状态检算结果(公路一II级)项目折减前极限承载力R折减后Rd内力最大值Sd是否满足规范要求正截面抗弯/kN-m121210501336不满足斜截面抗剪/kN502435433满足表4-6 承载能力极限状态检算结果(汽－15)项目折减前极限承载力R折减后Rd内力最大值Sd是否满足规范要求正截面抗弯/kN-m11781020942满足斜截面抗剪/kN4253