• 预应力简支转连续T梁 不要轻易放弃。学习成长的路上,我们长路漫漫,只因学无止境。


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    第3章?上部布局设计

    ?

    随着我国交通运输业的生长,人们对公路桥梁的建设提出了更高的要求,比方行车要温馨、安稳,建设周期要短等等[6]。于是,先简支后延续的桥梁型式应运而生,并得以大批的运用。这类桥梁存在延续梁行车温馨的优点,同时它的主梁能够先期预制,在简支形态下装置,而后浇筑接头混凝土实现体系转换,因而能够大大缩短建设工期。目前公路上中小跨径的桥梁大批采纳了这类型式的桥梁。简支变延续的方式是:在预制场预制好大梁,分片举行装置,装置实现后经调解地位,浇筑墩顶处接头混凝土,调换支座,实现一联简支变延续的进程。其受力个性是:主梁自重内力即简支形态下的内力,即主梁在简支形态蒙受本身分量;经由体系转换成为延续布局后,蒙受二期恒载及运用活载。

    3.1 盘算数据及材料预备

    查阅文献[3]及相干尺度图,按照水文盘算确定的跨径和桥孔孔数,做主梁尺寸制定的预备。

    3.2 主梁内力盘算(采纳桥梁博士软件)

    桥梁博士软件的简介

    Bridge零碎的建模目前以梁式桥为主,其建模基础思维是起首树立布局定位线,而后挑选横断面模板类型或自行绘制横断面,经由盘算便可构成所需盘算模子[7]。Bridge零碎对稀有弯坡斜和闭合桥梁布局都能较快地天生盘算模子,尤其是延续刚构建模更为便当。哄骗零碎中截面过渡功效,挑选 n次抛物线过渡能够一次性批改

    休学延续刚构纵向底板线形。别的哄骗零碎中直线+激化曲线+圆曲线+激化曲线+直线功效能够便当地树立桥梁平曲线定位线。除布局建模外,预应力建模也很重要。在这方面,Bridge零碎一样出色。总之与国际上通用法式比拟,Bridge零碎建模更业余、更便当。

      BridgeKF零碎主要功效如下:

      (1)哄骗零碎中Group模子盘算剖析桥梁预应力和钢筋混凝土布局。布局方式能够是弯、坡、斜或弯坡斜组合布局,如斜弯桥等。桥梁平曲线线形包孕公路线形中的一切方式,如圆曲线、激化曲线和复曲线。

      (2)哄骗零碎中网格模子盘算剖析桥梁中异形块,如三叉布局或不能用一根定位线定位的布局。网格模子解决的是不凡问题,其建模比Group模子绝对要复杂。因为一样能够盘算预应力,网格模子有使用代价。

      (3)桥梁盘算的截面方式不受限度。便能够是等截面也能够是变截面。变截面包孕直线转变和n次抛物线转变(主动构成)。零碎构成截面有两种方式:①经由进程画图对象绘制;②经由进程模板构成。模板中横断面方式包孕箱、 T、空心板等稀有布局方式。

      (4)在盘算布局中能够增加横隔板、桥墩、系梁。横隔板针对箱、 T梁布局;桥墩、系梁针对延续刚构。哄骗横隔板功效能够模仿箱梁上下齿板布局。桥墩布局分实心、空心两种。如有桥墩,在上部布局建模时应斟酌其地位。

      (5)盘算布局中恣意标的目的预应力。施加预应力时能够按纵、横、竖三个标的目的,也能够纵横竖三个标的目的组合。对梁式布局的预应力盘算,特别是延续刚构三向预应力盘算较为便当。预应力输出方式为导线点法和G1线法。

     ?(6)哄骗空间实体单位模仿桥梁施工进程,如先简支后延续施工方式或悬臂施工方式等。在分阶段模仿进程中,外力、温度、预应力等均能够分阶段上。

      (7)在盘算中法式斟酌了如下荷载:①体系调解;②张拉预应力钢束;③布局自重;④集中力;⑤散布力;⑥自愿位移;⑦温度;⑧膨胀徐变。此中,温度、膨胀徐变均一样按空间布局盘算,且膨胀徐变对预应力损失主动盘算。

      (8)零碎前处理建模主要功效:①画图局部:绘直线、圆曲线、抛物线和悬链线;②主动求布局交点;③openGL三维图形显现;④分阶段、分截面、分截面体显现布局;⑸图形加外力、位移、温度等;

      (9)零碎后处理主要功效:①横断面显现截面应力、位移;②布局纵向点显现截面应力、位移;③布局内力、应力、位移最大、最小值。

    3.2.1截面安插、尺寸制定及几多个性盘算

    1、纵断面安插

    设纵坡,即纵坡为1.0%。

    设计桥长大于50m,为预防雨水积滞,桥面可设泄水管,每隔6m配置一个。

    2、横断面设计

    桥面净空净-9+2×1.5m,主梁间距2.2m,选用5片梁,单孔跨径26.5m,盘算跨径26.5m,雕栏高1.2m,横隔梁不挖空。

    3、主梁截面细部尺寸设计

    主梁高度1750妹妹,跨径26.5m,高跨比为,合乎在之间。

    马蹄面积96000,全截面821500,约占11.7%。

    马蹄宽为480妹妹,肋宽为200妹妹,腹板厚采纳200妹妹。

    表3.1跨中截面几多个性盘算表

    分块称号

    分块面积Ai

    (cm2)

    分块面积形心至上缘的间隔yi(cm)

    分块面积对上缘的静矩Si=Aiyi

    (cm3)

    di

    (cm)

    分块面积的本身惯性矩

    Ii(cm4)

    分块面积对截面形心的惯矩Ix=Aidi2

    (cm4)

    ?

    大毛截面

    翼板

    3520

    8

    28160

    51.31

    75093.333

    9267161

    三角承托

    540

    19

    10260

    40.31

    2430

    877444

    腹板

    2900

    85.5

    247950

    -26.19

    4476031.6

    1989157

    下三角

    280

    148.333

    41533.24

    -89.023

    6222.222

    2219026

    马蹄

    960

    165

    158400

    -105.69

    32000

    10723561

    Σ

    8200

    ?

    ΣSi

    =486303.24

    ?

    ?

    ?

    Im=ΣIx+ΣIi=29668126

    ?

    小毛截面

    翼板

    2560

    8

    20480

    58.11

    54613.333

    8644537

    三角承托

    540

    19

    10260

    47.11

    2430

    1198450

    腹板

    2900

    85.5

    247950

    -19.39

    4476031.6

    1090319

    下三角

    280

    148.333

    41533.24

    -82.223

    6222.222

    1892974

    马蹄

    960

    165

    158400

    -98.89

    32000

    9388063

    Σ

    7240

    ?

    ΣSi=478623

    ?

    Im=ΣIx+ΣIi=26785640

    注1:大截面形心至上缘间隔:

    小截面形心至上缘间隔:

    上核心距:

    下核心距:

    截面效率目标

    0.45<ρ<0.55,表白以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。依照以上制定的外形尺寸,就可绘制出预制梁的跨中截面安插图。

    4、主梁毛截面几多个性盘算(采纳桥梁博士软件)

    ?

    表3.2 主梁毛截面几多个性盘算

    梁号

    地位

    基准弹性模量

    (×MPa)

    换 算 面 积: (m2)

    换 算 惯 矩: (m4)

    中性轴高度:?(m)

    边梁

    支点

    3.25

    1.2

    0.377

    1.07

    h/2

    3.25

    1.2

    0.38

    1.07

    转变点

    3.25

    0.865

    0.337

    1.12

    L/4

    3.25

    0.865

    0.339

    1.12

    跨中

    3.25

    0.865

    0.34

    1.12

    中梁

    支点

    3.25

    1.19

    0.374

    1.07

    h/2

    3.25

    1.19

    0.374

    1.06

    转变点

    3.25

    0.847

    0.333

    1.12

    L/4

    3.25

    0.847

    0.335

    1.11

    跨中

    3.25

    0.847

    0.337

    1.11

    图3.1 桥面安插横断面(单位:妹妹)

    ?

    图3.2?跨中及支点截面尺寸图(单位:妹妹)

    ?

    3.2.2主梁内力盘算

    单位及节点的分辩

    本桥为五孔跨径为26.5m的预应力延续梁桥,为了将几个不凡点(支点、h/2、转变点、L/4、L/2)及横隔板别离放在整节点处,故将单位及节点号分辩如下:

    边跨:

    0.46+0.875+0.125+3.875+1.5+3×2+2×0.375+3×2+1.5+3.875+0.125+0.375+0.125+0.375+0.1+0.36+0.04,共计22个单位,此中左截面节点号为:1——22,右截面节点号为:2——23。

    中跨:

    0.04+0.36+0.1+0.375+0.125+0.375+0.125+3.875+1.5+3×2+2×0.375+3×2+1.5+3.875+0.125+0.375+0.125+0.375+0.1+0.36+0.04共计25个单位,此中左截面节点号为:23——48,右截面节点号为:24——49。

    中跨:

    0.04+0.36+0.1+0.375+0.125+0.375+0.125+3.875+1.5+3×2+2×0.375+3×2+1.5+3.875+0.125+0.375+0.125+0.375+0.1+0.36+0.04共计25个单位,此中左截面节点号为:49——74,右截面节点号为:50——75。

    ?

    中跨:

    0.04+0.36+0.1+0.375+0.125+0.375+0.125+3.875+1.5+3×2+2×0.375+3×2+1.5+3.875+0.125+0.375+0.125+0.375+0.1+0.36+0.04共计25个单位,此中左截面节点号为:75——100,右截面节点号为:76——101。

    边跨:

    0.04+0.36+0.1+0.375+0.125+0.375+0.125+3.875+1.5+3×2+2×0.375+3×2+1.5+3.875+0.125+0.875+0.46,共计22个单位,此中左截面节点号为:101——122,右截面节点号为:102——123。

    此中将现浇湿接缝别离划为21-24、47-50、73-76、99-102十六个单位。

    1、恒载内力盘算(采纳桥梁博士软件)

    主梁预制时的自重为第一期恒载,桥面板直接头为第二期恒载,雕栏、人行道及桥面铺装为第三期恒载[8]。

    恒载集度盘算

    (1)预制T梁一期恒载集度

    如将横隔板作为集中力作用在主梁上,则仅为预制T梁自重汇集度,其盘算公式为:

    ????????? ???????????(3.1)

    式中:

    ——单位号;

    ——预制T梁 号单位一期恒载集度;

    ——预制T梁 号单位毛截面面积;截面转变的单位,为该单位两头节点截面面积的平均值。

    (2)二期恒载集度

    预制梁计入每片梁间现浇湿接缝混凝土后的恒载集度及现浇翼缘板、局部横隔梁即为二期恒载。记为,盘算公式为:

    ?????????????????????? (3.2)

    式中:

    ——单位号;

    ——预制T梁 号单位二期恒载集度;

    ——预制T梁现浇 号单位毛截面面积;现浇翼缘板、局部横隔梁面积。

    (3)三期恒载集度

    三期恒载集度为桥面铺装与人行道、雕栏恒载集度之和。

    本设计中桥面铺装采纳100妹妹厚的沥青混凝土铺装,且铺装层宽为12m;混凝土容重按23计,雕栏一侧每延米按1.52计,人行道每延米按10.4。因桥梁横断面安插由五片梁组成,按每片T梁均摊局部三期恒载的五分之一,其值为????

    由施工进程可知,适用于主梁第1施工阶段恒载内力盘算,适用于主梁第2、3、4施工阶段恒载内力盘算,适用于第5施工阶段恒载内力盘算则按照桥梁博士法式举行恒载内力盘算。盘算了局如下所示。

    边梁恒载内力盘算了局见表3.3。

    ?

    表3.3 恒载内力盘算了局

    项???? 目

    Mg?(kN*m)

    Qg?? (kN)

    支点

    h/2

    L/4

    L/2

    支点

    h/2

    L/4

    L/2

    一期恒载g1(kN/m)

    边跨

    -5.43

    482

    2700

    3590

    579

    534

    276

    -2.09

    中跨

    -0.257

    487

    270

    3590

    579

    534

    276

    -2.3

    二期恒载g2(kN/m)

    边跨

    -0.127

    12.1

    68.1

    74.4

    14.5

    13.5

    4.81

    -4.91

    中跨

    -85.9

    -68.7

    17.5

    48.5

    21.2

    18

    8.69

    -1.03

    三期恒载g3(kN/m)

    边跨

    -1.09

    86.7

    458

    498

    105

    95.8

    39.1

    -26.5

    中跨

    -584

    -468

    111

    321

    136

    127

    65.7

    0.023

    ?

    中梁恒载内力盘算了局见表3.4。

    ?

    表3.4 恒载内力盘算了局

    项???? 目

    Mg?(kN*m)

    Qg?? (kN)

    支点

    h/2

    L/4

    L/2

    支点

    h/2

    L/4

    L/2

    一期恒载g1 (kN/m)

    边跨

    -5.27

    470

    2640

    3510

    565

    522

    268

    -4.39

    中跨

    -5.27

    470

    2640

    3510

    565

    522

    268

    -4.39

    二期恒载g2 (kN/m)

    边跨

    -0.254

    24.2

    136

    149

    29.0

    26.9

    9.62

    -9.81

    中跨

    -172

    -137

    35

    96.9

    42.4

    35.9

    17.4

    -2.06

    三期恒载g3 (kN/m)

    边跨

    -1.09

    86.7

    458

    498

    105

    95.8

    39.1

    -26.5

    中跨

    -584

    -468

    111

    321

    136

    127

    65.7

    0.023

    ???????????????

    2、活载内力

    活载内力盘算的理论依据及盘算方式:

    活载内力是由汽车、人群等活载在桥梁运用阶段发生的布局内力,目下布局已成为最终体系的一延续梁桥,故与施工方式有关,力学盘算图式十分明确。当梁桥采纳T形或箱形截面且肋数较多时,应斟酌布局空间受力个性,举行活载内力盘算,当梁桥采纳单箱单室截面时,可直接按立体杆系布局举行活截内力盘算[9]。

    (1)按空间布局盘算活载内力

    按空间布局盘算延续梁桥活载内力的方式有:

    ①盘算各主梁(肋)的荷载横向散布系数,按最倒运荷载横向散布系数确定照应的主梁(肋);按立体杆系布局盘算绘制该主梁(肋)的纵桥向内力影响线;

    ②将荷载乘以最倒运横向散布系数,沿桥梁纵向按最倒运地位别离将荷载加至影响线下负效应区,便可求得绝对值最大正负活载内力。

    (2)按立体杆系布局盘算活载内力

    盘算方式与空间布局类同,只是无需盘算横向散布系数。

    荷载横向分部系数的盘算方式:

    杠杆情理法——把横向布局(桥面板和横隔板)视作在主梁上断开简支在其上的简支梁;

    偏疼压力法——把横隔板视作刚性极大的梁,当计及主梁抗扭刚度影响时,此法又称为批改偏疼压力法;

    (3)横向铰接板(梁)法——把相邻板(梁)之间视为铰接,只传送剪力;

    (4)横向刚接梁法——把相邻主梁之间视为刚接,即传送剪力和弯矩;

    (5)比拟正交同性板法——将主梁和横隔梁的刚度换算成两向刚度差别的比拟弹性平板来求解,并由适用的曲线图表举行荷载横向散布盘算。

    本桥桥跨内设有5道横隔梁,存在可靠的横向连接,承重布局的长宽比为:

    可按批改偏疼压力法来绘制横向影响线而且盘算跨中横向散布系数。汽车、人群荷载内力盘算公式当求得汽车、人群的横向散布系数后,就可详细确定作用在一根主梁上的作用力数值,如许就不难用普通工程力学方式来盘算作用效应。

    汽车荷载作用下的内力盘算公式[7]可表述如下

    ?? ??????????????????(3.3)

    式中:

    ——汽车荷载作用下的截面的弯矩或剪力;

    ?——汽车荷载的打击系数,按标准规定取值;

    ——汽车荷载横向折减系数;

    ——汽车荷载的横向散布系数;

    ——车道集中荷载;

    ??? ——弯矩、剪力影响线面积;

    ——车道均布荷载;

    ——沿桥跨纵向与地位对应的内力影响线最大竖标值。

    人群荷载作用下的内力盘算公式[7]

    ?????????????????????? ????????????????????????????(3.4)?式中:

    ——人群荷载作用下的截面的弯矩或剪力;

    ——人群荷载的横向散布系数;

    ——人群荷载;

    ——弯矩、剪力影响线面积。

    打击系数盘算

    简支梁布局基频

    ??????????????????????????? (3.5)

    式中:

    表3.5边梁活载内力盘算了局

    截面地位

    汽车荷载

    边跨

    中跨

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    支点

    0

    0

    292

    -24.3

    h/2

    180

    232

    273

    -20.1

    变截面处

    959

    208

    610

    197

    L/4

    1140

    183

    822

    207

    L/2

    1360

    -132

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    1180

    -104

    变截面处

    171

    3.33

    274

    20.1

    h/2

    173

    4.8

    283

    22.2

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    173

    5.52

    291

    24.3

    ?

    续上表

    截面地位

    人群

    边跨

    中跨

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    最大弯矩(kN*m)

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    最大剪力(kN)

    支点

    0.00

    0.00

    106

    -10.9

    h/2

    50.5

    55.3

    99.7

    -0.016

    L/4

    241

    -23.1

    185

    26.9

    L/2

    298

    -4.95

    273

    -0.168

    3L/4

    53.4

    -10.9

    99.9

    0.026

    h/2

    50.6

    -1.85

    102

    6.53

    支点

    50.3

    0.955

    105

    10.9

    ?

    表3.6 中梁活载内力盘算了局

    截面地位

    汽车荷载

    边跨

    中跨

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    支点

    0

    0

    182

    -15.1

    h/2

    206

    269

    185

    240

    变截面处

    558

    125

    467

    149

    L/4

    698

    110

    514

    124

    L/2

    829

    -79.1

    728

    -62.8

    3L/4

    146

    -246

    185

    -240

    变截面处

    131

    -246

    176

    11.1

    h/2

    110

    1.36

    177

    11.3

    支点

    111

    3.87

    182

    15.2

    ?

    续上表

    截面地位

    人群

    边跨

    中跨

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    支点

    0

    0

    58.8

    -6.2

    h/2

    21.4

    24.3

    53.4

    -5.99

    L/4

    138

    14.3

    68.5

    14.1

    L/2

    173

    -3.06

    150

    0.003

    3L/4

    24.7

    0.548

    53.5

    5.99

    h/2

    25.1

    0.836

    56.4

    6.2

    支点

    25.3

    0.836

    58.7

    6.2

    3.3 次内力盘算(采纳桥梁博士软件)

    3.3.1温度次内力盘算

    温度次内力盘算的理论依据[9]

    超静定布局温度次内力的盘算可按普通布局力学公式的有限元方式举行。基础方式有如下两种:

    1、等截面延续梁的温度次内力

    ??????????????????????? ?(3.6)?????????????????????????????????????????????????????

    式中:

    ——时在赘余力标的目的上惹起的变形;

    ——温度转变在赘余力标的目的上惹起的变形。

    的盘算步骤如下:

    a.按式盘算简支梁为基础布局的截面变形曲率和。

    b.按文献[10]公式别离盘算两跨之间的各自两个端点切线之间的夹角,

    即:

    2、等截面延续梁的温度次内力

    本设计中主梁上下缘温差5℃来盘算布局的次内力。

    ?

    表3.7边梁温度次内力盘算了局

    截面地位

    边跨

    中跨

    剪力(kN)

    弯矩(kN*m)

    剪力(kN)

    弯矩(kN*m)

    支点

    0

    0

    12.20

    958.90

    h/2

    -37

    33

    12.20

    947.90

    变截面处

    -37

    44

    12.20

    944.30

    L/4

    -37

    225

    12.20

    883.90

    L/2

    -37

    472

    12.20

    801.60

    3L/4

    37

    719

    -12.20

    719.30

    变截面处

    37

    900

    -12.20

    658.90

    距支点h/2

    37

    911

    -12.20

    655.30

    支点

    -37

    966

    12.20

    637.00

    ?

    表3.8中梁温度次内力盘算了局

    截面地位

    边跨

    中跨

    最大剪力(kN)

    最大弯矩(kN*m)

    最大剪力(kN)

    最大弯矩(kN*m)

    支点

    0

    0

    18.94

    1500

    h/2

    -57

    52

    18.94

    1483

    变截面处

    -57

    69

    18.94

    1477

    L/4

    -57

    352

    18.94

    1384

    L/2

    -57

    739

    18.94

    1256

    3L/4

    57

    1125

    -18.94

    1128

    变截面处

    57

    1408

    -18.94

    1034

    h/2

    57

    1426

    -18.94

    1029

    支点

    -57

    1512

    18.94

    1000

    3.3.2 徐变内力盘算

    预应力混凝土延续梁因混凝土徐变膨胀变形,布局受过剩约束而招致布局发生次内力。徐变次内力别离采纳狄辛格法、扩大的狄辛格法及无效弹性模量法盘算,下面仅以狄辛格法阐明

    顺叙徐变次内力盘算方式[11]。

    徐变次内力盘算

    徐变规律采纳狄辛格公式:

    ? ????????????? ?????????(3.7)

    当延续梁在施工进程中转换体系,在混凝土徐变影响下,前期布局的弯矩可按如下规定盘算:

    在先期布局中由布局自重发生的弯矩,经由混凝土徐变重调配;在前期布局中t时的变矩,可按下式盘算:

    ???????????????(3.8)

    式中:

    ——在先期布局自重作用下,按先期布局体系盘算的

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