《装配式预应力混凝土T型梁桥的下部结构结构设计案例》

装配式预应力混凝土T型梁桥的下部结构结构设计案例综述

1」设计资料

LL水文地质条件

冲刷深度：4.1m;

地质条件：粉质黏土；

LL2材料

混凝土采用C40,钢筋直径大于12mm时用HRB400,小于12mm的话用

HPB300o

11.3下部结构尺寸

盖梁采用钢筋混凝土盖梁长10.5m,宽2.1m,高1.8m。墩柱采用混凝土钢筋柱,

直径1.4m。桩基采用钻孔淫注桩直径1.4m。

选用如图1」所示结构尺寸。

土层

鳄素引邰蠹&是馥水蜜立心禽已那整基本翻附最瓢修躁能粉kPa)至前喻胞

1耕嬲土18,19豺6000,...11W15001,10O.25OWD|5

2・臬

1.2桥梁博士建模

盖梁设计采用桥梁博士V4.2.0进行建模分析。先进行总体信息输入，填写地质

信息，钻孔信息。然后进行结构建模，画盖梁端部，盖梁中部和墩柱截面，填写信

息°进行建模，截面安装，修改构件信息°再进行钢筋设计，在软件中进行进行盖

梁配筋，画出纵筋、斜筋、短筋，最后进行箍筋配置。在进行墩柱配筋，在软件中

输入钢筋信息进行钢筋配置，和箍筋配置。进行施工分析，有三个阶段，即下部施

工，上部施工，和收缩徐变。先进行构件的安装，在进行添加集中荷载，最后填写

收缩徐变周期。再填写运营分析，进行横向加载定义。最后进行计算。导出数据。

(1)总体信息填写

填写地质信息，钻孔信息。

图L1地质信息

钻孔

编号索引名称孔口(地面)・.・常水位标高(m)钻孔土层

1ZK100粉质黏土,45•.…

2

3

图1.2钻孔信息

(2)结构建模

画盖梁端部，盖梁中部和墩柱截面，填写信息。进行建模，截面安装，修改构

件信息。

图L3建模信息

(3)钢筋设计

在软件中进行进行盖梁配筋，画出纵筋、斜筋、短筋，最后进行箍筋配置，纵

筋和斜筋用直径28mm的HRB400的钢筋，箍筋用直径为12mm的HPB300。在进行

墩柱配筋，在软件中输入钢筋信息进行钢筋配置，和箍筋配置，墩柱纵筋用直径

28mm的HRB400的钢筋，箍筋用的是直径12mm的HPB300。

图1.4钢筋设置

图1.5被筋设置

(4)施工分析

有三个阶段，即下部施工，上部施工，和收缩徐变。先进行构件的安装，在进

行添加集中荷载，最后填写收缩徐变周期。

目前阶段：下部施工-1⑥⑥[n©a='羡《迨K0川北置夏制文字比例（％）：18v显示工方厂3

*_1_五兑

编号Ki»S备忘周期旧装单元数揖单元矽开沮（七）降老（口均温（七）

1T3WI下副临工13100020

2上曾施工7000020

3收缉徒变8500Q0020

*Tjria总体信息构件安装抗除钢束安装热照支座主从约束谢钙接自由度底皮♦中荷蛀代在荷我强迫位移悌度:a度挂筋强作屈曲分析抗候量武力同

图1.6施工阶段

下部施工

当前阶段：X/©@©

构件安装拆除

编号操作构件施工段

1安装梁1SO

2安装梁2SO

3安装基础1R

4安装梁2」SO

5安装基础1」R

图L7构件安装

集中荷我

编号名称类型位置Fx(kH)FytkB)FzOcM)MxKz坐标系

(kK*>)(晶)(kH域

1集中荷载1结掏重...il^ilzilll00-1755000整体坐标务

2簟卬荷载2结构里...1|^1|Z2|||00-1596000整体坐标务

3集中荷蚊3结构重...1|^1|Z3|||00-1596000整体坐标务

4集中商载4结构重...1|^1|Z4|||00-1755000整体坐标3

图1.8添加集中荷载

（5）运营分析

再填写运营分析，进行横向加载定义。

显示工况：活载名称活栽显示活载系数~文字比例（％）:100

横向加载定义

编号名称桥面里元横向布置车载车载系数人群人群系数冲击系数

1活载梁111^1|L...公路横...1|梁1|匚..0~2;;C.3,0.3

2

3

4

5

xf—am-3M芯2,公必s36axau4ii坟4—1/矣dfK——4U4=H/、y占*=/、y

图1.9横向加载

1.3盖梁设计

L3.1盖梁数据处理

选取单元1（支点截面），单元2（支座处），单元3（四分点处），单元5（支

座处），单元7（跨中截面），单元12（支座处）。

（1）正截面承载力最大弯矩

构件的承载能力极限状态计算应满足：y。wR。正截面承载力最大弯矩验算结

果见表Lio经过桥梁博士计算正截面承载力最大弯矩验算满足要求。

表1.1最大弯矩和对应的抗力表格

单截面MAX-My对应的内力承载力

位置

元第I组第n组是否

NMy通过

%]N2My2M落

1L0.00.00.00.0-3348.1003281.50是

ZI20.5-27.80.018.5-5239.6018.55212.90是

2ZI609.1-28.U0.0549.7-5565.40549.75569.3u

A1619.8-735.20.0546.9-6394.10546.96314.80是

3A1-26.5-735.10.5-23.4-5924.40-23.45883.00是

D0-27.8-2819.10.5-24.5-11530.60-24.55945.20是

55-46.6500.90.4-44.5-12481.80-44.56412.70是

Z2-59.53116.40.5-56.9-6402.60-56.96451.00是

77-6.23791.80.5-5.9-6450.10-5.96441.40是

8-6.73839.90.5-6.4-6470.70-6.46470.70是

12A2619.8-735.20.0546.9-6394.10546.96314.80是

Z4609.1-28.00.0549.7-5565.40549.75569.30是

（2）斜截面承载力最大剪力

构件的承载能力极限状态计算应满足斜截面承载力最大剪力验算结

果见表1.2。经过桥梁博士计算斜截面承载力最大剪力验算满足要求。

表1.2最大剪力及其对应的抗力表格

单截面剪力值承载力抗剪上限抗剪下限尺寸是否是否需是否满

元位置满足要抗剪足

验算

1L0000———

Z1-64.1-4695.0-8390.9-2146.2否是

2Z1-1876.3-5419.9-9476.0-2423.7是否是

A1-1936.2-6146.7-10053.3-2571.4是否是

3A1-2032.7-6185.3-10100.4-2583.4是否是

DO-2134.9-6445.910939.42798.0是是是

553732.86140.110308.52798.0是是是

Z23305.76554.310404.22824.0是是是

77794.36204.610404.22824.0是是是

8461.3591.010404.22824.0是是是

12A23104.26613.910301.52634.8是是是

是

Z42283.35582.79476.02423.7是否

(3)裂缝宽度验算

正常使用极限状态下的裂缝宽度应按作用频遇组合并考虑长期效应影响进行计

算，裂缝宽度验算结果见表1.3。经过桥梁博士计算裂缝宽度计算结果验算满足要

求。

表L3截面顶缘、底缘裂缝宽度表

顶缘底缘

截面

单元裂缝宽度容许值是否裂缝宽度容许值是否

位置

(mm)(mm)满足(mm)(mm)满足

L0.0000.200是0.0000.200是

1

Z10.0010.200日0.0000.200是

Z10.0000.200是0.0000.200是

2是

AI0.0260.200是0.0000.200

A10.0410.200是0.0000.200是

3是

D00.0720.2000.0000.200是

50.0280.200是0.0000.200是

5

Z20.0000.200是0.1110.200是

是

70.00()0.200是0.13()0.200

7

80.0000.200是0.1320.200是

是是

A20.0260.2000.0000.200

12

Z40.0000.200是0.0000.200工

(4)受压区混凝土边缘的压应力验算

受压区混凝土边缘的压应力应满足/以40.80启,验算结果见表141.5,1.6。经过

桥梁博士计算压应力在三个施工阶段验算满足要求。

表1.4下部苑工施工阶段单元截面的施工组合压应力表格

位置容许值上缘下缘

单元截面位置上缘下缘(MPa)是否满足是否满足

(MPa)(MPa)

1L0.000.0021.44是是

Z1-0.000.0621.44是是

2Z1-0.000.0621.44是是

A1-0.000.1021.44是是

3AI-0.0()0.0921.44是是

D0-0.0()0.2621.44是是

550.08-0.0021.44是是

Z20.39-0.0021.44是是

770.57-0.0()21.44是是

80.59-0.0021.44是是

12A2-0.000.1021.44是是

Z4-0.000.0621.44是是

表L5上部施工施工阶段单元截面的施工组合压应力表格

位置容许值上缘下缘

单元截面位置上缘下缘(MPa)是否满足是否满足

(MPa)(MPa)

1L0.000.0021.44是是

Z1-0.000.0621.44是是

2Z10.140.2021.44是是

A1-0.001.2021.44是是

3A1-0.001.1921.44是是

D0-0.003.5421.44是是

55-0.000.9521.44是是

Z21.56-0.0021.44是是

771.75-0.0021.44是是

81.77-0.0021.44是是

12A2-0.001.2021.44是是

Z40.140.2021.44是是

表1.6收缩徐变施工阶段单元截面的施工组合压应力表格

位置容许值上缘下缘

单元截面位置上缘下缘(MPa)是否满足是否满足

(MPa)(MPa)

1L0.000.0021.44是是

Z1-0.000.0621.44是是

是

2Z10.140.2021.44是

是

是

A1-0.001.2021.44

3A1-0.001.1921.44是是

DO-0.003.5421.44是是

55-0.000.8821.44是是

Z21.65-0.0021.44是是

771.84-0.0021.44是是

81.86-0.0021.44是是

12A2-0.001.2021.44是是

Z40.140.2021.44是是

(5)受拉钢筋应力验算

钢筋混凝土受弯构件正截面受拉钢筋的应力缶“<0.75之，验算情况见表1.7。

经过桥梁博士计算正截面受拉钢筋的应力上缘和下缘都满足容许值所以验算满足要

求。

1.7施工阶段钢筋应力验算表格

位置容许值上缘下缘

单元截面位置上缘下缘(MPa)是否满足是否满足

(MPa)(MPa)

1L0.000.00-300.00是是

ZI-0.850.29-30().(X)是是

2Z1-0.850.29-30().(X)是是

A1-1.650.48-30().(X)是是

3A)-2.680.41-3()0.(X)是是

DO-5.081.34-300.00是是

550.36-2.37-300.00是是

Z21.80-10.82-300.00是是

772.67-15.96-300.00是是

82.76-16.50-300.00是是

12A2-1.650.48-300.00是是

Z4-0.850.29-300.00是是

(6)剪应力

受弯构件中性轴处的剪应力应满足<危险算情况见表1.8。经过桥梁博士计

算每个截面位置的最大剪应力都满足容许值所以验算结果满足要求。

__________________________表1老调工阶段中性轴剪应力表格____________________

位置容许值最大剪力最小剪力

单元截面位置MAX-NYMIN-NY(MPa)是否满足是否满足

(MPa)(MPa)

1L().000.00-2.40是是

Z10.020.02-2.40是是

2Z10.730.73-2.40是是

A10.520.52-2.40是是

3A10.570.57-2.40是是

D00.620.62-2.40是是

770.020.02-2.40是是

80.010.01-2.40是是

12A20.520.52-2.40是是

Z40.730.73-2.40是是

L4墩柱设计

141墩柱数据处理

_因为四个墩柱一样所以取一个验算即可。选取14单元，16单元，17单元，18单

元，21单元。

(1)正截面承载力最大弯矩

桥梁构件承载力极限状态计算应满足y。%<Ro

墩柱的正截面承载力最大弯矩验算结果见表1.%经过桥梁博士急计算正截面

承载力最大弯矩都满足第一组和第二组的数值验算结果通过。

表1.9最大变矩和对应的抗力表格

截

单MAX-My对应的内力敢载力

面

元位第I组第II组是否

置NMyMy1My2通过

MzMziN2“Z2

1L6097.4470.7-1.7-4683.4-361.5-8.329327.122631.3是

426150.3412.0-1.7-4756.4-318.6-8.229842.119991.3是

136203.1353.3-1.7-4830.1-275.1-8.130356.817281.3是

646207.3294.7-1.7-4908.0-233.()-8.130838.514631.3是

146207.3294.7-1.7-4908.0-233.0-8.130838.5146313是

756260.2236.7-1.7-4979.0-1883-8.131327.3118413是

156260.2236.7-1.7-4979.0-188.3-8.131327.3118413是

866289.1179.2-1.7-5057.1-144.1-8.031804.390613是

285938.3166.1-1.8-5059.5-141.5-9.331830.98901.5是

1R5954.1173.7-1.8-5052.8-147.4-9.331761.7926.1.5是

桥梁构件承载力极限状态计算应满足y°Md<R。

墩柱的正截面承载力最小矩验算结果见表1.10。经过桥梁博士计算正截面承载

力最小弯矩验算符合要求。

表1.10最小殛矩和对应的抗力表格

截

单MAX-My对应的内力承载力

面

g是

位第I组首H组

元否

置

NMyMYIMYZ通

MzMziN2“Z2

过

1L5458.0-416-1.6-4689.8-2238.8-8.829375.7357.41.4是

425502.1-358-1.6-4768.5-1949.9-8.729941.3310.51.4是

135546.1-300-1.6-4854.8-1653.1-8.630492.8263.21.4是

645590.1-243-1.6-4940.8-1349.3-8.531037.3214.81.3是

145590.1-243-1.6-4940.8-1349.3-8.531037.3214.81.3是

756037.5-195-1.6-5021.9-1020.7-8.131604.4162.21.3是

156037.5-195-1.6-5021.9-1020.7-8.131604.4162.21.3是

866081.5-147-1.6-5086.5-774.2-8.032025.3123.01.3是

286169.6-128-1.6-5113.8-670.7-7.832240.2106.41.2是

1R6182.8-134-1.6-5106.4-698.7-7.732178.2110.91.2是

(2)(I应力

受压区混凝土边缘的压应力应该满足。血工0.80怠，验算结果见表1.11。经过桥

梁博士计算压应力验算满足要求。

表LU段单元截面的施工组合应力表格

位置容许值上缘下缘

单元截面位置上缘下缘(MPa)是否满足是否满足

(MPa)(MPa)

14L0.430.1921.44是是

20.440.2321.44是是

1630.450.2721.44是是

40.460.3121.44是是

1740.460.3121.44是是

50.470.3521.44是是

1850.4703521.44是是

60.4803921.44是是

2180.500.4621.44是是

R0.510.4721.44是是

(3)受拉钢筋应力

受弯构件正截面应力应满足。Si,40.75人心验算结果见表1.12。经过桥梁博士计

算正截面应力验算满足要求。

表L12工阶段钢筋应力验算表格

位置容许值上缘下缘

单元截面位置上缘下缘(MPa)是否满足是否满足

(MPa)(MPa)

14L2.581.27-300.00是是

22.651.49-300.00是是

1632.721.72-30000是是

42.801.95-300.00是是

1742.801.95-300.00是是

52.872.18-300.00是是

1852.872.18-300.00是是

62.952.40-30().(X)是是

2183.092.86-300.00是是

R3.122.93-300.00是是

L5桩基设计

151桩基数据处理

桩基材料使用基础材料，钢筋采用直径20根20mmHRB400的钢筋，在桥梁博

士中输入桩机的信息，然后迸行计算，验证桩基是否满足要求。选取截面1(支点

位移)，截面4(四分点截面)，截面7(跨中截面)。

(1)计算宽度与变形系数

单排桩柱计算宽度与变形系数见表1.13o

表1.13单排桩柱计算宽度与变形系数计算表

参数名称参数值

桩侧地基水平系数m(kN/nd)6000

桩端处地基水平系数nWkN/nd)6000

桩端处地基竖向系数G)(kN/m4)2.16e5

桩身局部X向计算宽度bi(m)2.43

桩身局部Y向计算宽度bi(m)2.43

桩身局部X向变形系数a(m“)0.2717

桩身局部Y向变形系数a(nP)0.2717

(2)桩顶刚度系数和柔度系数

桩顶刚度系数和柔度系数见表1.14和表1.15。

表1.14单排桩柱刚度系数表

局部X向局部Y向

轴向系数

水平系数转动系数弯剪系数水平系数转动系数弯剪系数

(kN/m)(kN/m)(kN-m/rad)(kN/rad)(kN/m)(kN-m/rad)(kN/rad)

2.058178e62.101383e53.967412e67.1605e52.1G13e53.967412e67.160595e5

表1」5单排桩柱柔度系数表

局部X向|局部Y向

轴向系数水平系数转动系数弯剪系数水平系数转动系数弯剪系数

(m/kN)(rad/kN•m)(rad/kN)(m/kN)(rad/kN-m)(rad/kN)

(nVkN)

1.236093e2.2309661.236093e-

4.858665e-76.547le-76.547le-72.230966e-6

-5e-65

(3)单桩轴向受压承载力

单桩的轴向受压承载力验算结果见表U6o

表1.16单桩轴向受压承蒙力验算表

轴向受压承载抗力系修正轴向受压承载桩身最大竖向是否满

荷载组合

力(kN)数力(kN)力(kN)是

频遇组合-主要

6364.78817616364.7881766028.559388是

荷载

频遇组合-全部

6364.7881761.257955.985226028.543433是

荷载

(4)单项位移结果

单项位移结果见表117。

表1.17单项位移结果

荷载截面位Y水平位移绕X转角位移绕Y转角位

X水平位移(mm)

置z(m)(mm)(rad)移(rad)

基础06.34095le-5-3.673076e-2-5.189575e-6-1.860893e-8

顶结4L155398e-5-1.529475e-2-4.699686e-60

构重

7-2.285642c-6-4.43104e-3-2.509754c-60

力

基础0-7.685582e-8-2.l55118e-2-3.13929e-60

顶徐4-2.458866e-8-8.828694e-3-2.7530!5e-60

变70-2.50266lc-3-1.450783e-60

(5)单次内力结果

单项内力计算结果见表1.18。

表L18单项内力计算结果表

荷载截面位N(kN)QX(kN)QY(kN)MX(kN•m)MY(kN•m)

置z(m)

基础0803.03789-3.38519e-7-4.0024955.712228-2.842432e-2

顶结4803.03789-2.937419e-3-1.4136-6.287824-2.328115e-2

枸重7803.03789-3.568236c-30.70654-7.007136-1.282477c-2

力

基础0-4.549099e-乙-4.924847e-6-2.2808092.9770697.162886e-6

顶徐4-4.549099e-4-2.728l99e-7-0.776804-3.8108261.93609le-5

变7-4.549099e-42.650938e-60.437523-4.1184461.502534e-5

基础0-1.549982e-2-2.785078e-89.97536810,2712342.288134e-7

顶收4-1.549982e-21.791659e-80.99048435.7451232.637287e-7

缩7-1.549982e-23.86312le-8-4.83757528.5221461.699379e-7

(6)截面应力验算

标准值组