【《某预应力混凝土T梁桥的主梁作用效应计算过程案例》3400字】

某预应力混凝土T梁桥的主梁作用效应计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u18168某预应力混凝土T梁桥的主梁作用效应计算过程案例 111741.1.设计基本资料及构造布置 1144591.1.1设计资料 1127971.1.2主要材料 1132061.1.3相关设计参数 270011.1.4结构设计 2147461.1.5截面几何特性计算 2196291.2主梁作用效应计算 5160351.2.1永久作用效应计算 5187211.2.2可变作用效应计算 788841.2.3主梁作用效应组合 221.1.设计基本资料及构造布置1.1.1设计资料1.设计资料标准跨径：50m(墩中心距)。计算跨径：49.56m。主梁全长：49.96m。桥面宽度（桥面净空）：净-11+2×1(人行道)。2.技术标准设计时速：40km/h。环境标准：I类环境条件设计安全等级：二级。1.1.2主要材料1.混凝土主梁采用C50混凝土；铰缝为C30细集料混凝土；桥面铺装采用沥青混凝土；栏杆及人行道板为C25混凝土；盖梁、墩柱用C30混凝土；桥台基础用C20混凝土；桥台台帽用C25混凝土。2.预应力钢筋：采用高强度低松驰7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为12.7mm，公称面积为98.7，标准强度，弹性模型Ep=1.95105MPa1.非预应力钢筋：采用HPB300；HRB400。4.施工工艺：按后张法施工工艺制作主梁，采用金属波纹管和夹片锚具，两端同时张拉。1.1.3相关设计参数相对湿度为：75%。体系整体均匀升温25℃，均匀降温23℃。预应力管道采用钢波纹管成形，管道摩擦系数μ=0.25。管道偏差系数。锚具变形和钢束回缩量为6mm(单端)。预应力混凝土结构重度按计，普通钢筋混凝土重度按计，沥青混凝土重度按计。单侧人行道和栏杆线荷载分别为1.6和1.52。1.1.4结构设计基本要求（1）本设计图中，主梁各部分构造尺寸所对应构件温度为℃。（2）本设计为预应力简支T形梁。（3）桥面板横坡坡度假定为和桥面横坡度相同，为1.5%。（4）主梁断面：主梁高度2.5m，粱间距2.6m，其中预制梁宽度1.6m，翼缘板中间接缝宽度0.4m。主梁跨中肋厚0.20m，马蹄宽为0.36m，端部腹板厚度加厚到与马蹄同宽，即：0.36m以满足端部锚具布置和局部应力需要。（5）横隔梁设置：横隔梁共设置四道，间距9.79m，端横隔梁宽度0.28m，跨中横隔梁宽度0.18m。（6）桥面铺装：设计总厚度为17cm，其中水泥混凝土厚度8cm，沥青混凝土厚度9cm，两者之间加设防水层。1.1.5截面几何特性计算图3-1横断面图（尺寸单位cm）图3−2预应力混凝土T形梁结构尺寸图（尺寸单位cm）内梁立面b）外梁立面c）3−3T形梁段截面尺寸图3−4T形梁中截面尺寸图表1.1跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积分块面积至上缘距离分块面积对上缘静距分块面积的自身惯性矩分块面积对截面形心的惯性矩cm²cmcm³cm4cmcm4cm4大毛截面（含湿接缝）翼板260051300018331.3388.63420425561.4920446396.82三角承托156015.32386815132.4478.3349572496.279587628.71腹板5000110550000142895.83-16.3661339229.781482125.61下三角80194.6715571.3213-101.0364816668.33816881.33马蹄2000225450000416666.76-131.36634514051.913490718.58∑112401052441.367263751.05小毛截面（不含湿接缝）翼板220051100018331.33906.96520684864.720703198.03三角承托156015.32386815132.4486.66511716882.6711732015.11腹板5000110550000142895.83-80.35322806.12514612389.13下三角80197.6715571.3213-92.705687537.362687750.363马蹄2000225450000416666.67-121.03530275222.4530275345.49∑10840652448.878010698.12大毛截面形心至上翼缘距离91.634小毛截面形心至上翼缘距离101.9651.2主梁作用效应计算长期效应的计算包括长期效应和变量效应。根据梁跨结构的纵、横截面布置，计算可变效以下的荷载横向分布系数，以及各截面的永久效应和最大可变效应（采用跨中、四分之一点、支点），实现了主梁作用效应组合（标准组合、短期组合和极限组合）。1.2.1永久作用效应计算主梁作用集度（1）主梁自重1）跨中截面段主梁自重（五分点截面至跨中截面，长13m）q2）马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重计算（长2.5m）主梁端部截面面积为A=1.10237m3）支点段梁的自重（长1.575m）4）边主梁的横隔梁中横隔梁体积：端横隔梁体积为：故半跨内横梁重量：5）主梁永久作用集度：（2）二期恒载1）翼缘板中间湿接缝集度：2）边梁现浇部分横隔梁：一片中横隔梁（现浇部分）体积：一片端横隔梁（现浇部分）体积：故3）桥面铺装层采用8cm水泥混凝土铺装：采用9cm沥青混凝土铺装：将桥面铺装重量均分给五片主梁，则4）人行道和栏杆自重线密度分别按照单侧3.6kN/m和1.52kN/m计算将两侧人行道和栏杆均分给五片主梁，则5）边梁二期永久作用集度：永久作用效应：永久作用效应计算见图3.5，假设为计算截面至左侧支座的距离，并令。主梁弯矩M和剪力V的计算公式分为：图1.5永久作用效应计算图永久作用效应计算见表1.2表3.2作用效应跨中四分点支点c=0.5c=0.25c=0一期245.902122.3280.000.00486.194492.427二期47.10221.70210.000.0094.20595.412∑291.004146.03010.000.00580.3975827.8391.2.2可变作用效应计算冲击系数和车道折减系数计算：其中：，由于，故可计算出汽车荷载的冲击系为。计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中荷载横向分布系数，由于承重结构的宽跨比为：故本设计按G−M压力法来绘制横向影响线和计算横向分布系数计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩和抗弯惯性矩I=的计算见表1.3。表1.3IT计算表分块名称bi/cmti/cmti/biciITi/m4翼缘板220130.06670.3330.23813腹板192250.13660.3040.912马蹄40540.74070.3330.020974∑1.1711单位宽度的抗弯及抗扭惯性矩计算横梁抗弯及抗扭惯性矩：翼板有效宽度的计算见横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即l=42.6=10.4cm查表=0.444故表3-30.050.100.150.200.250.30.350.40.450.500.9830.9360.8670.7890.7100.6350.5680.5090.4590.416求横隔梁截面重心位置横梁的抗弯和抗扭惯性矩解得=0.23813根据，查表得，但由于连续桥面的单宽抗扭惯性矩只有独立板宽扁板者的翼板，取查表计算得得0.333==0.00600362则单位抗弯及抗扭惯性矩为计算抗扭参数和抗扭参数式中材料的切变模量，取则计算荷载横向分布影响线坐标:已知，查G-M法计算用表（见附表B),可见表中的数据用内插法求各梁位处横向分布影响线坐标值（见图），实际梁位处横向分布影响线坐标值（见图），实际梁位的关系见图1号梁、2号梁：2号梁、4号梁：3号梁:表3-4荷载横向影响系数梁位荷载位置00.8830.9420.9891.0561.1321.0560.9890.9420.8831.0981.1121.1371.1421.0570.9720.9230.8520.7621.2631.2541.1831.1210.9820.9120.8430.7320.6521.6121.4271.2631.1130.9720.7820.6930.6340.5831.5831.8921.3321.0930.8620.7420.6530.5820.47300.7410.8810.9811.1471.1921.1470.9810.8810.7411.6421.4951.3961.2531.1420.8910.6510.2420.1722.9822.1821.7621.3721.0320.6730.267-0.172-0.5921.6212.7522.1211.4320.8620.372-0.157-0.617-0.9534.2511.3212.4211.6210.6410.143-0.593-1.053-1.593内插法求各梁位处横向分布影响线坐标值（尺寸单位：cm）梁位关系图（尺寸单位：m）计算各梁的横向分布影响线坐标值见表表3-5梁号计算式荷载位置1号1.6061.5201.2771.1090.9500.7760.6850.6240.5611.7472.8672.1811.4700.8180.327-0.244-0.966-0.1081-2.141-1.347-0.904-0.3610.1320.4490.9291.5901.642-0.523-0.329-0.221-0.08810.07690.1100.2270.3880.4011.2242.5381.9601.3820.8950.437-0.017-1.354-0.5610.6450.5080.3920.2760.1790.0874-0.00371-0.271-0.5202号1.1971.19721.1651.1291.0120.9360.8750.7800.6962.4461.09071.6161.3241.0760.7600.553-0.0062-0.286-1.249-0.710-0.451-0.195-0.0640.1760.3220.7860.982-0.305-0.173-0.110-0.0476-0.01560.04300.07860.1920.2402.1411.7341.5061.2761.06040.7170.6320.186-0.0460.4280.3470.3010.2550.2120.1430.1260.0372-0.00923号0.8830.9420.9891.0561.1321.0560.9890.9420.8830.7410.8810.9811.4721.1921.1470.9810.8810.7410.1420.0610.00845-0.414-0.06-0.0910.008450.06120.1420.03470.01490.00195-0.101-0.0146-0.02220.09950.01490.03470.7760.8960.9831.3691.1771.1250.9830.8960.7760.1550.1790.1970.2740.2350.2250.1970.1790.155绘制横向分布影响线图（见图）求横向分布系数1号梁横向分布影响线（尺寸：cm)2号梁横向分布影响线（尺寸：cm)3号梁横向分布影响线（尺寸：cm)（5）计算荷载横向分布系数对于一号梁：车辆荷载人群荷载：对二号梁：车辆荷载：人群荷载对三号梁：车辆荷载3）横向分布系数汇总（见表1.5）表3.61号梁可变作用横向分布系数可变作用类型公路—Ⅱ级0.72250.611人群0.5771.308车道荷载的取值计算弯矩时：计算剪力时：计算可变作用效应表3-7影响线面积计算表项目计算面积影响线面积可变效应为：不计冲击：冲击效应：截面内力计算公式：其他截面剪力的计算公式：支点截面的剪力计算公式：弯矩计算公式为：人群荷载的计算公式：（1）计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力跨中已知y=12.49跨中截面荷载弯矩：1号梁：2号梁：同理可知：3号梁：人群荷载的跨中弯矩：1号梁：2号梁：3号梁：跨中截面车道荷载剪力已知：的影响线面积：1号梁：同理可得：2号梁：3号梁：(2)计算四分点截面的最大弯矩和最大剪力四分点四分点截面荷载弯矩：已知：1号梁：同理可知：2号梁：3号梁：人群荷载的四分点弯矩：1号梁：2号梁：3号梁：跨中截面车道荷载剪力已知：的影响线面积：1号梁：同理可得：2号梁：3号梁：（3）计算支点截面的最大剪力图3.10支点截面可变作用效应计算图式（单位