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文檔簡介
1、.壽春路橋結構計算書(城-A級)(橋臺基礎有墊層,T型梁梁肋為矩形) 閬中市七江新區壽春路橋結構計算書 一、基本資料 1,設計參數: 1.1,標準跨徑Lh=20m,計算跨徑 L=19.50m,梁體長19.96m 1.2,橋面凈空:凈-8+2*2.0m人行道,車道單邊寬Bd=4.0m 1.3橋面鋪裝:h1=8cm厚C30混凝整平層(車道邊緣處)(1=26KN/m3,G=0.433E),h2=6cm厚瀝青面層(4=24KN/m3),橋面橫坡為i=1.5%。 1.4,主要材料:橋面板和梁體混凝土標號C35,主筋HRB335,其它筋HRB235,鋼筋混凝土容重1=26KN/m3;人行道:h3=6cm厚
2、C20鋼筋混凝土,面貼h4=1cm厚花崗石板,容重 2 =28KN/m3,h5=2cm厚M7.5水泥砂漿結合層,容重3=20KN/m3;人行道板中間支座高hz=0.25m, 寬Bz=0.2m;人行道綜合管線布臵,兩邊各布設一根219*4給水管,再在兩邊各布設電信和電力管道,其給4根管道每米綜合重GG=2.25KN/m。 1.5,構件尺寸:主梁肋板高h6=1.3m,厚度bl=0.3m;翼板寬by=0.75m,厚hy=0.18m;人行道蓋板跨長Lr=1.85m;欄桿基座寬Bj=0.40m,高hg=0.415m;橫隔板高Hh=0.82m,厚Bh=0.20m,凈跨LH=1.5m,橋梁全跨橫隔板數N=5
3、;路緣石寬BL=0.25m,高HL=0.30m,露面貼h4=2cm厚花崗石板,h5=2cm厚M10水泥砂漿結合層。 1.6.設計荷載:車輛:城-A級;人群荷載:f=5.0KN/m2,人行道板的集中力為pb=1.5KN/m2;欄桿線荷載:Gn=5KN/m; 1.7安全等級,本工程為中等規模橋梁,其安全等級為一級,重要性系數0=1.1。 1.8,橋梁最縱坡:3.0%;設計洪水頻率:1/100。 1.9,結構設計基準期:100年,使用年限50年。 1.10,環境類別:上部結構和蓋梁為二類,基礎為三類 1.11,地震基本烈度:6度,地震動峰值加速度值為0.05g(g為重力加速度),6度抗震設防措施等級
4、,C類橋梁 2,主要技術標準 2.1,城市橋梁設計規范(CJJ11-2011)(簡稱城橋規) 2.2,公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)(簡稱通規) 2.3,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D60-2004)(簡稱公預橋規) 2.4,公路橋涵地基與基礎設計規范(JTG D63-2007)(簡稱地基規范) 1 2.5,公路橋梁抗震設計細則(JTG/TB02-01-2008)(簡稱抗震細則) 二、橋梁上部結構設計 一)、結構尺寸布臵(見圖1和圖2): 二) 、行車道板(按多跨連續單向板計算) 1.、恒載內力 1.1、恒載集度 (1)、鋪裝層恒載集度: g1=(0.0
5、8+0.5*(0.4*0.015+2.2*0.015))*26+0.06*24=4.027(KN/m) (2)主梁翼緣: g2=hy*26=0.18*26=4.68(KN/m) (3)行車道板承擔的恒載集度:g=g1+g2=4.027+4.68=8.707(KN/m) 1.2、行車道板恒載內力 行車道為簡支板時的跨中彎矩:M0g=1/8*g*L2 式中L-行車道板計算跨徑 本處L=1.8m, M0g =8.707*1.82/8=3.526(KN*M) 因t/h=0.18/1.30=0.1381/4=0.25,則 行車道板跨中彎矩Mg中=0.5M0g =1.763 (KN*M) 行車道板支點彎矩
6、Mg支=-0.7M0g =-2.468(KN*M) 行車道板支點剪力:Qg=0.5*g*L0=0.5*8.707*1.8=7.836(KN) 2、活載內力 車輛荷載布臵(見圖3) 2 2.1,當后軸位于2號梁和3號梁中間時 2.1.1、確定活載順板跨和垂直板跨分布尺寸(見圖4-1-14-1-3) 垂直板分布尺寸 a1=a2 +2H=0.25+2*(0.08+1.3*0.015)+0.06)=0.569m 順板跨分布尺寸 b1=b2 +2H=0.6+2*(0.08+1.3*0.015)+0.06)=0.919m 垂直板跨在跨中有效寬度 a=a1+L/3=0.569+1.8/3=1.169m&am
7、p;lt;2L/3=1.2,取a=1.2m,且等于軸距最小的第2軸和第3軸間 的軸距1.2m,故第2、3軸車輪分布荷載不重疊,其余軸的車輪分布荷載亦不重合,應取軸載最大的第4軸計算作用效應,第4軸軸載P=200KN。 垂直板跨在板支撐處有效寬度 a/=a1+t=0.569+0.18=0.749m>L/3=0.6,取a/=0.749m 2.1.2、確定活載 彎矩 1米寬簡支板的跨中彎矩 3 MP= (1+)*P*(L-b1/2)/(8a) 式中 -沖擊系數,按通規第 4.3.2條規定,取=0.3 d-多個車輪時,外輪之間的中距 a1、b1-垂直于板跨和平行于板跨方 向的車輪著地尺寸
8、 a2、b2-車輪沿行車方向的著地長度和寬度,可由通規第4.3條規定計取。 H-鋪裝厚度 P-后軸軸載 MP= (1+)*P*(L-b1/2)/(8a)=(1+0.3)*200*(1.8-0.919/2)/(8*1.2) 因t/h=0.18/1.12=0.161<1/4, 則,行車道板跨中彎矩M/ 中=0.5MP=18.153(KN*M) 行車道板支點彎矩M/ 支=-0.7MP=-25.414(KN*M) 剪力 行車道板根部剪力 Q=0.5*g*L0+(1+)(A1*Y1+A2*Y2) 上式中 A1、A3-分別為矩形和三角形部分荷載合力 A1=P/(2a)=200/(2*1.2)
9、=83.33KN A2=P(a-a/)2/(8aa/b1) =200*(1.2-0.749)2/(8*1.2*0.749*0.919)=6.156KN Y1、Y2-分別為荷載合力A1、A2的支點剪力影響線豎標值, 繪制荷載集度分布線p=P/(2ab1)=200/(2*1.2*0.919)=90.678KN/m2 p/=P/(2a/b1)=200/(2*0.749*0.919)=145.279KN/m2 圖解法得Y1=0.745m,Y2=0.958m, Q=(1+)(A1*Y1+A2*Y2) =(1+0.3)*(83.33*0.745+6.156*0.958)=88.372KN 2.1.3、行車
10、道板荷載效應組合 跨中彎矩 M中=1.2Mg中+1.4M/中=1.2*1.763+1.4*18.153=27.53KN*M 支點彎矩 M支=1.2Mz支+1.4M/支=-1.2*2.468-1.4*25.414=-38.541KN*M 剪力 Qd=1.2Qz+1.4QP=1.2*7.836+1.4*88.372=133.124KN 2.2,當后軸位于3號梁和4號梁中間時 4 =36.305(KN*M) 2.2.1、確定活載順板跨和垂直板跨分布尺寸(見圖4-2-14-2-3) 垂直板分布尺寸 a1=a2 +2H=0.25+2*(0.08+3.55*0.015)+0.06)=0.637m 順板跨分
11、布尺寸 b1=b2 +2H=0.6+2*(0.08+3.55*0.015)+0.06)=0.987m 垂直板跨在跨中有效寬度 a=a1+L/3=0.637+1.8/3=1.237m>2L/3=1.2,取a=1.237m,且大于軸距最小的第2軸和第3 軸間的軸距1.2m,故第2、3軸車輪分布荷載重疊,其余軸車輪分布荷載不重合,應取軸載最大的第2、3軸共同作用效應,第2、3軸軸載P=140KN,則車輪車輪荷載分布重疊后在垂直板跨在跨中有效寬度: a=1.2+1.237=2.437m。 垂直板跨在板支撐處有效寬度 5 a=a1+t=0.637+0.18=0.817m>L/
12、3=0.6,取a=0.817m 2.2、確定活載 彎矩 1米寬簡支板的跨中彎矩 MP= (1+)*P*(L-b1/2)/(4a) 式中 -沖擊系數,按通規第4.3.2條規定,取=0.3 d-多個車輪時,外輪之間的中距 a1、b1-垂直于板跨和平行于板跨方 向的車輪著地尺寸 a2、b2-車輪沿行車方向的著地長度和寬度,可由通規第4.3條 規定計取。 H-鋪裝厚度 P-后軸軸載 MP= (1+)*P*(L-b1/2)/(4a)=(1+0.3)*140*(1.8-0.987/2)/(4*2.437)=24.393(KN*M) 因t/h=0.18/1.15=0.161<1/4, 則,行車
13、道板跨中彎矩M/ 中=0.5MP=12.197(KN*M) 行車道板支點彎矩M/ 支=-0.7MP=-17.075(KN*M) 剪力 行車道板根部剪力 Q=0.5*g*L0+(1+)(A1*Y1+A2*Y2) 上式中 A1、A3-分別為矩形和三角形部分荷載合力 A1=P/(a)=140/(2.437)=57.448KN A2=P(a2-a/)2/(8a2a/b1) =140*(1.2-0.817)2/(8*1.2*0.817*0.987)=2.653KN Y1、Y2-分別為荷載合力A1、A2的支點剪力影響線豎標值, 繪制荷載集度分布線p=P/(2a2b1)=140/(2*1.2*0.987)=
14、59.102KN/m2 p/=P/(2a/b1)=140/(2*0.817*0.987)=86.808KN/m2 圖解法得Y1=0.745m,Y2=0.958m, Q=(1+)(A1*Y1+A2*Y2) =(1+0.3)*(57.448*0.726+2.653*0.964)=57.544KN 2.2.3、行車道板荷載效應組合 6 / 跨中彎矩 M中=1.2Mg中+1.4M中=1.2*1.763+1.4*12.197=19.191KN*M 支點彎矩 M支=1.2Mz支+1.4M/支=-1.2*2.468-1.4*17.075=-26.867KN*M 剪力 Qd=1.2Qz+1.4QP=1.2*7
15、.836+1.4*57.544=89.965KN 3、截面配筋設計 根據上述分析當車輛后軸位于第2號和第3號主梁間,軸載P=200KN時的活載作用最大,以此種作用為控制確定截面厚度, 由環境條件可知,跨中正彎矩筋保護層厚1=40mm,支座負彎矩筋保護層厚2=30mm, 3.1、翼緣板跨中計算 考慮主筋暫取18 HRB335鋼筋,其外徑為1=2=20. 則受拉鋼筋合力點距構件邊緣距離a1=40+0.5*20=50,a2=30+0.5*20=40 則h0=180-50=130 根據oMd= fCd*bf*X*(h-ai)-0.5X) 1.1*27.533*106=16.1*1000* X*(180
16、-a1)-0.5X) X=15.38mm 則所需鋼筋 AS=fCd*b*X/ fSd=16.1*1000*15.38/280=884.35mm2 則配筋每米板寬取8根12 HRB335鋼筋,截面904mm2 3.2、翼緣板支點計算 擬設鋼筋筋混凝土保護層厚30,考慮主筋直徑問題,則暫取a2=40. 則h0=180-40=140 根據oMd= fCd*bf*X*(h-ai)-0.5X) 1.1*38.541*106=16.1*1000* X*(180-a2)-0.5X) X=20.277mm 則所需鋼筋 AS=fCd*b*X/ fSd=16.1*1000*20.277/280=1165.928m
17、m2 則配筋每米板寬取8根14 HRB335鋼筋,截面1231mm2 3.3、正截面承載力復核 本處行車道板主筋:跨中為8根12 HRB335鋼筋,外徑13mm;支點8根14 HRB335鋼筋,外徑15.5mm (1)、支點 則h0=180-(30+15.5*0.5)=142.25mm 由fsd*AS=fcd*b*X 280*1231=16.1*1000*X X=21.409mm 7 / 0*h0=0.56*142.25=79.66mm> X=21.409mm 滿足要求 Md= fCd*bf*X*(ho-0.5X)=16.1*1000*21.409*(142.25-0.5*21.
18、409) =45.342KN*M>oMd=42.395KN*M 滿足要求 (2)、跨中 則h0=180-(40+13*0.5)=133.5 由fsd*AS=fcd*b*X 280*904=16.1*1000*X X=15.72mm 0*h0=0.56*133.5=74.76mm> X=15.72mm 滿足要求 Md= fCd*bf*X*(ho-0.5X)=16.1*1000*15.72*(133.5-0.5*15.72) =31.798KN*M>oMd=30.286KN*M 滿足要求 3.4、配筋率復核 (1),支點:AS/(b ho)=1231/(1
19、000*142.25)=0.865%>45ftd/fsd%=0.244%,且>2%,滿足要求 (2),跨中:AS/(b ho)=904/(1000*133.5)=0.677%>45ftd/fsd%=0.244%,且>2%,滿足要求 3.5、行車道板分布筋確定 根據公預橋規第9.2.5條規定:分布鋼筋截面面積不宜小于板截面面積的0.1%,且不小于8和間距不大于200mm的規定:AS=180*1000*0.001=180mm2,按8200配臵分布鋼筋 3.6、截面抗剪強度計算 V下=1.25*0.50*10-3*2*ftdbho=1.25*0
20、.50*10-3*1.0*1.51*1000*(180-(30+15.5*0.5) =134.248KN> Qd=133.124KN, 滿足截面抗剪要求,不必配臵彎起鋼筋. 三)、主梁和橫隔板設計: 1、主梁恒載內力 1.1、鋪裝層恒載集度 g1=(h1+0.5*Bd*i))r4h +h2r4 =(0.08+0.5*4*0.015)*26+0.06*24=4.3(KN/m) 1.2、分配到各主梁的欄桿和人行道系的重量 g2=2*(h4*Lr*2+ h5*Lr*3+h3*Lr*4+Bj*hg*4+Bz*hz*4+BL*HL*4 +0.02*0.35*28+0.02*0.35*20(
21、路緣石貼面部分)+GG+Gn)/7 =2*(0.01*1.85*28+0.02*1.85*20+0.06*1.85*26+0.4*0.415*26+0.25*0.2*26 +0.25*0.3*26+0.02*0.35*28+0.02*0.35*20+2.25+5)/7=5.513(KN/m) 8 1.3、主梁(含橫梁) 1#梁、g3=(h6*bl+2*by*hy+0.5*Hh*Bh*LH*N/L)*1 =(1.3*0.3+2*0.75*0.18+0.5*0.82*0.2*1.5*5/19.96)*26=17.961(KN/m) 2#、3#、4#梁、g4=(h6*bl+2*by*hy+Hh*Bh
22、*LH*N/L)*1 =(1.3*0.3+2*0.75*0.18+0.82*0.2*1.5*5/19.96)*26=18.762(KN/m) 1.4、主梁承擔的恒載集度: 1#梁、g1#=g2+g3 =23.474(KN/m) 2#梁、g2#=g1*0.4+g2+g4=25.995(KN/m) 3#、4#梁、g3#=g4#=g1*(2*by+bl)+g2+g4=32.015(KN/m) 1.5、主梁恒載內力 計算公式: 跨內截面剪力 QX=1/2*g*L*(1-2*X/L) 跨內彎矩 MX=1/2* g*L*X*(1-X/L) 式中MX -跨中任意點的彎矩 KNm,X-跨中任意點至支點的距離
23、2、主梁活載內力 2.1、跨中活載內力 本工程B/L=12.6/19.5=0.646>0.5 屬寬橋應采用比擬正交異性板法(即G-M法)計算縱橫梁截面幾何特性 2.1.1主梁幾何特性 由于邊梁與內梁橫斷面相同,計算其中一梁 的幾何特性便可,其梁截面幾何尺寸(見圖5和圖6) 主梁在橫橋方向(即X軸)截面形心位臵 截面形心位臵 X =(180-30)*18*9+30*130*65)/(180-30)*18+130*30)=42.09(cm) (1) 主梁在橫橋方向(即X軸)對形心位臵的抗彎慣矩 IX=1/12*by*hy3+by*hy*(X hy/2)2+1/12*bL*hL3+bL
24、*hL(hL /2-X) =1/12*150*183+150*18*(42.09-18/2)2+1/12*30*1303+30*130*(130/2-42.09)2 9 =10568746(cm)=0.10568746(m) 主梁的比擬截面單寬抗彎慣矩:JX=IX/b=10568746/180=58715cm4/cm (2)橫隔梁在縱橋方向(即Y軸)截面形心位臵(見圖7和圖8) 橫隔梁長度 L=6*180=6*180=1080(cm) C/L=233.75/1080=0.216 查姚玲森編橋梁工程表2-5-4 得/C=0.764 =0.764*233.75=178.52cm 求橫隔梁在縱橋方向
25、(即Y軸)截面形 心位臵 =(2*178.52*182*0.5+20*1002*0.5)/(2*178.52*18+20*100)=18.73cm (3) 橫隔梁在縱橋方向(即Y軸)對形心位臵的抗彎慣矩 IY=1/12*2*178.52*183+2*178.52*18*(18.73-18/2)2+1/12*20*1003 +20*100*(100/2-18.73)2=4404250cm4)=0.044042509m4 橫隔梁的比擬截面單寬抗彎慣矩JY=IY/a=4404250/487.5=9034cm4/cm (3)主梁的抗扭慣矩 主梁 t/b=30/(130-18)=0.268 查姚玲森編橋
26、梁工程表2-5-2 C=0.277 主梁的抗扭慣矩ITX/=C*b*t3 =0.277*(130-18)*303=837648cm4 (4) 橫隔梁的抗扭慣矩 橫隔梁 t/b=20/(100-18)=0.244 查姚玲森編橋梁工程表2-5-2 C=0.282 橫隔梁的抗扭慣矩ITY/=C*b*t3 =0.282*(100-18)*203=184992cm4 (5) 翼板的抗扭慣矩 因此翼板為獨立的寬扁矩形截面,按一般抗扭慣矩公式計算 翼板的抗扭慣矩 JT/=1/3*b*h3=180*183/3=349920cm4 (6)縱橫向截面單寬抗扭慣矩之和 JTX+JTY= JT/by+ ITX/b+
27、ITY/a=349920/180+837648/180+184992/487.5=6977cm4/cm (7)抗扭參數和 =B/L*(JX/JY)1/4=6.3/19.5*(58715/9034)1/4=0.516 =G(JTX+JTY)/(2E(JX*JY)0.5)=0.433E*6977/(2*E(58715*9034)0.5)=0.0656 10 44 =0.256 2.1.2、計算各主梁跨中橫向分布影響線坐標 (1)計算影響系數KI和KO 荷載位值與梁位關系圖如下圖所示(見圖9) B=6.3m,B/4=1.575m,B/2=3.15m,3B/4=4.725m 查姚玲森編橋梁工程附錄II
28、 G-M法 圖表,其K1和KO值如下 影響系數KI和KO表 0.5 (2)計算主梁橫向分布影響線坐標并繪制各梁影響線坐標圖(見圖10) 對于1#梁, K/=K3B/4+0.675*(KB-K3B/4)/1.575 2#梁, K/=KB/2+0.35*( K3B/4- KB/2)/1.575 3#梁,K/=KB/4+0.225*( KB/2- KB/4)/1.575 4#梁, K/=K0 11 (3)計算各主梁在最不利荷載布臵下的跨中荷載橫向分布系數(見圖11、圖12、圖13、圖14和圖15) 根據圖10的荷載橫向分布橫向影響線坐標可知:當1#、2#和3#梁的荷載偏載布臵時為最不利布臵;4#梁的
29、荷載按對稱布臵和一個輪位于4#梁位上的偏載布臵為不利布臵,在其中選擇4#梁 12 最不利荷載布臵情況的荷載橫向分布系數。 根據圖解法得: ,汽車荷載 1#梁 M1cq=1/2*(YI+Y2+Y3+Y4)=1/2*(0.307+0.197+0.123+0.047)=0.34 2#梁 M2cq=1/2*(YI+Y2+Y3+Y4)=1/2*(0.259+0.195+0.15+0.096)=0.35 3#梁 M3cq=1/2*(YI+Y2+Y3+Y4)=1/2*(0.20+0.20+0.178+0.134)=0.36 4#梁 人群和車荷對稱布臵時 M4cq1=1/2*(YI+Y2+Y3+Y4) =1/
30、2*(0.153+0.176+0.176+0.153)=0.33 人群對稱和車荷偏載布臵時 M4cq2=1/2*(YI+Y2+Y3+Y4) =1/2*(0.141+0.172+0.18+0.166)=0.33 經兩種不利荷載布臵的跨中荷載橫向分布系數比較,則M4cq=0.33 13 ,對于人群荷載 1#梁 M1cr =0.42 2#梁 M2cr=0.30 3#梁 M3cr=0.20 4#梁 M4cr=0.12+0.12=0.24 (4) 計算各主梁支座處剪力橫向分布系數 采用杠桿原理法計算(見圖16) ,汽車荷載 1#梁 M1oq=0.00 2#梁 M2oq=1/2*Y1=1/2*0.94=0
31、.47 3#梁 M3oq=1/2*Y1=1/2*1.00=0.50 4#梁 M4oq=1/2*Y1=1/2*1.00=0.50 ,人群荷載 1#梁 M1or=0.83 2#梁 M2or=0.17, 3#梁 M3or=0, 3#梁 M4or=0 (5) 荷載橫向分布系數匯總表 注:計算剪力時應按下面要求執行: A、 從支座的第一道橫隔梁至另一端支座止仍然使用跨中荷載橫向分布系數。 B、 剪力橫向分布系數修正范圍是從支座起至第一道橫隔梁之間,該區域剪力橫向分布系數按線性變化。 C、 如果只有端橫隔梁,而沒有跨內橫隔梁或只有中橫隔梁,修正范圍可從支座起結束于1/4計算跨徑處,其 余3/4跨徑長度仍然
32、使用彎矩橫向分布系數。 2.1.3、主梁活載內力計算 (1)本工程設計荷載為城-A級 城規得 均布荷載 qk=10.5KN/m 集中荷載 pk=(180+(360-180)*(19.5-5)/(50-5)) =238KN 計算剪力時集中荷載,pk=1.2*238=285.6KN 人群荷載f=5.0*2=10KN/m (2)沖擊系數 14 C35混凝土彈性模量 E=3.0*10MPa=3.15*10N/m2 主梁自重 G=(0.3*1.12+0.18*1.8)*26=17.16*103N/m 主梁抗彎慣矩 Ix=0.10568746m4 簡支梁基頻 f=*(EIxg/G)0.5/(2L2) =3
33、.14*(3.15*1010*0.10568746*9.81/(17.16*103))0.5/(2*19.52)=5.696HZ 因 1.5HZ<f<14HZ,根據通規第4.3.2條規定,則 沖擊系數 =0.1767*lnf-0.0157=0.291=0.3 (3) 可變荷載內力 ,彎矩 活載彎矩計算公式 汽車荷載產生的彎矩 Mqx=(1+)*Micq*(q*X*(L-X)*0.5+P*X(L-X)/L) 式中 -多車道荷載折減系數,本處為雙車道=1.0 -沖擊系數 Micq-汽車荷載橫向分布系數,見荷載橫向分布系數匯總表 q-車道均布荷載,q=10.5KN/m P
34、-車道集中荷載,P=238KN L-計算跨徑,L=19.5m X-跨中截面距支點距離 人群荷載產生的彎矩 Mfx=Micr*f*X*(L-X)/2 式中 Micr 人群荷載橫向分布系數,見荷載橫向分布系數匯總表 f-人群均布荷載,q=10KN/m X-跨中截面距支點距離 L-計算跨徑,L=19.5m 計算得主梁活載彎矩如下表: 410 剪力 15 活載剪力計算公式 汽車荷載產生的剪力 Pqx=(1+)*(q*Micq/*Siq+Micp*P) 人群荷載產生的剪力 Pfx= f*Micf/*Sif 式中-多車道折減系數 Micq/-計算截面至支點間汽車均布 荷載產生的剪力影響線重心對應的剪力橫向
35、 分布系數 Micq-汽車集中荷載對應的剪力橫 向分布系數 Siq、Sif-計算截面至支點間汽車和 人群均布荷載范圍內的剪力影響線面積,本處 兩者的剪力影響線均相同,則Siq=Sif 人群荷載范圍內的剪力影響線面積 Micf/-人群荷載產生的剪力影響線 重心對應的剪力橫向分布系數 A,支座處剪力計算(見圖17) 汽車均布荷載在支座至L/4截面米范圍 內剪力影響線的重心位臵X1 X1=(4.875*(1-0.75)*0.5*4.875/3 +0.75*4.875*4.875/2)/(4.875*(1 -0.75)*0.5+0.75*4.875)=2.321(m) 汽車均布荷載在L/4截面至另一端
36、支座 范圍內剪力影響線的重心位臵X2 X2=4.875+14.625/3=9.75(m) B,L/4截面處剪力計算(見圖18) 汽車均布荷載在L/4截面至另一端支座范圍內剪力影響線的重心位臵X3 X3=4.875+14.625/3=9.75(m) C,L/2截面處剪力計算(見圖19) 汽車均布荷載在L/2截面至另一端支座范圍內剪力影響線的重心位臵X4 16 17 圖解法得各計算截面計算剪力參數值如下表: 注:1、S1q、Sif-分別為汽車均布荷載和人群荷載Xi對應部分的剪力影響線面積,見圖 2、Micp、Micq、Micf-分別為汽車集中荷載汽車均布荷載和人群荷載Xi對應部分的荷載橫向分布系數
37、,見圖 / / 3,橫隔板內力 本工程橫隔板內力采用修正偏心壓力法計算 3.1、確定作用在跨中橫隔梁的計算荷載(見圖20) 18 城A級汽車計算荷載 Poq=0.5*Pi*yi=0.5*(140*0.745+140*1.00)=122.15(KN) 人群計算荷載 Por=por*=10*2*4.875*1*0.5=48.75(KN) 3.2、計算橫隔板內力 3.2.1、根據前述計算: 截面形心位臵X =42.09(cm) 主梁抗彎慣矩IX=0.10568746(m4) 3.2.2、主梁抗扭慣矩Iy(包括翼板)計算 翼板t1/b1=18/180=0.1<0.1 查姚玲森編橋梁工程表
38、2-5-2 C1=0.312 梁肋t2/b2=30/(130-18)=0.268 查姚玲森編橋梁工程表2-5-2 C2=0.277 主梁抗扭慣矩 Iy=Ci*bi*ti3=0.312*180*183+0.277*(130-18)*303=1165173(cm4) 3.2.3、主梁抗扭修正系數 =1/(1+(n*L2* GIy)/(12*E*I*I2)) 式中 I2=5.42+3.62+1.82+02+(-1.8)2+(-3.6)2+(-5.4)2)=90.72 =1/(1+n*L2* GIy)/(12*E*IX*I2)) =1/(1+7*19.52*0.43E*0.01165173/(12*E
39、*0.10568746*90.72)=0.896 3.2.4、主梁荷載橫向影響線豎標值 ki=1/n±*Ik/I2 1#梁 11=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*5.4*5.4/90.72=0.431 12=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*5.4*3.6/90.72=0.335 13=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*5.4*1.8 /90.72=0.239 14=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*5.4*0/90.72=0.143 15=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*5.4*(-1.8)/90.72=0.047 16=1/n-*Ik/
40、I2=1/7+0.896*5.4*(-3.6)/90.72=-0.049 17=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*5.4*(-5.4)/90.72=-0.145 2#梁 21=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*3.6*5.4/90.72=0.335 22=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*3.6*3.6/90.72=0.271 23=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*3.6*1.8 /90.72=0.207 24=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*3.6*0/90.72=0.143 25=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*3.6*(-1.8)/9
41、0.72=0.079 19 26=1/n-*Ik/I=1/7+0.896*3.6*(-3.6)/90.72=0.015 27=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*3.6*(-5.4)/90.72=-0.049 3#梁 31=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*1.8*5.4/90.72=0.239 32=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*1.8*3.6/90.72=0.207 33=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*1.8*1.8 /90.72=0.175 34=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*1.8*0/90.72=0.143 35=1/n-*Ik/I2
42、=1/7+0.896*1.8*(-1.8)/90.72=0.111 36=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*1.8*(-3.6)/90.72=0.079 37=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*1.8*(-5.4)/90.72=0.049 4#梁 41=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*0*5.4/90.72=0.143 42=1/n+*Ik/I2=1/7+0.896*0*3.6/90.72=0.143 43=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*0*1.8 /90.72=0.143 44=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*0*0/90.72=0.143 4
43、5=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*0*(-1.8)/90.72=0.143 46=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*0*(-3.6)/90.72=0.143 47=1/n-*Ik/I2=1/7+0.896*0*(-5.4)/90.72=0.143 3.2.5、繪制橫隔梁彎矩和剪力影響線 根據位于橋跨中的橫隔梁受力最大,以及跨中橫隔梁的彎矩在靠近橋中線的截面較大和 剪力則在靠近橋兩側邊緣處的截面較大的特點,本例則只求橋跨中3#和4#主梁之間的橫 隔梁的截面彎矩,以及跨中1#主梁右側截面的剪力。 (1),3#和4#主梁之間r截面彎矩(M2-3)影響線計算如下 P=1作用在1#梁
44、軸上時, M2-31M=11*3d+21*2d+31*d -1*3d =0.431*3.*1.8+0.335*2*1.8+0.239*1.8 -1*3*1.8=-1.436 P=1作用在2#梁軸上時, M2-32M=12*3d+22*2d+32*d -1*2d =0.335*3*1.8+0.271*2*1.8+0.207*1.8 -1*2*1.8=-0.443 P=1作用在3#梁軸上時,M2-33M=13*3d+23*2d+33*d -1*1d =0.239*3*1.8+0.207*2*1.8+0.175*1.8-1*1*1.8=0.551 20 2 P=1作用在4#梁軸上時, M2-34=1
45、4*3d+24*2d+34*d =0.143*3*1.8+0.143*2*1.8+0.143*1.8=1.544 P=1作用在5#梁軸上時,M2-35M=15*3d+25*2d+25*1d M =0.047*3*1.8+0.079*2*1.8+0.111*1*1.8=0.738 P=1作用在6#梁軸上時, MM 2-35=16*3d+26*2d+36*1d =-0.049*3*1.8+0.015*2*1.8+0.079*1*1.8 =-0.068 P=1作用在7#梁軸上時, MM 2-35=17*d+27*2d+37*3d =-0.145*3*1.8-0.049*2*1.8+0.0.049*1
46、*1.8 =-0.872 根據上述三點豎標值和已知影響線折點位臵(即所計算截 面的位臵),就可繪制右圖r截面彎矩(M2-3)影響線圖(見圖 21) (2)、對于1#主梁處的剪力(Q右 1)影響線可計算如下 計算公式 P=1作用在計算截面以右時:Q右 1i=1i P=1作用在計算截面以左時:Q右 1i=1i-1 計算截面以右 Q右 11=11=0.431 Q右 17=15=-0.145 計算截面以左 Q左 11=11-1=0.431-1=-0.569 根據上述三點豎標值和計算截面以左剪力影響線平行 于計算截面以右剪力影響線平行,便可繪制如右圖所示的剪 力(Q右 1)影響線圖(見圖21) (3),
47、計算最不利荷載位臵的彎矩和剪力影響線上的豎 標值 根據已繪制的r截面彎矩(M2-3)影響線圖和剪力(Q右1) 影響線圖便可計算最不利荷載位臵的彎矩和剪力影響線上的 豎標值,計算從略。 3.2.6、 計算橫隔板內力 (1)、2#與3#梁間r截面彎矩 21 汽車荷載在r截面彎矩, M2-3q=(1+)POq* =(1+0.3)*1.0*122.15*(0.551+1.544+0.964+0.157)=510.68KNM 人群荷載在r截面彎矩為負值,在計算彎矩時不予考慮人群荷載彎矩為最不利荷載布臵 (2)、1#梁右截面剪力 汽車荷載在r截面彎矩, Q1q右=(1+)POq*=(1+0.3)*1.0*
48、122.15*(0.33+0.234+0.164+0.068)=126.40KN 人群荷載在r截面彎矩, Q1r右=POq*=48.75*0.41=19.99KN 4、主梁和橫隔板荷載效應組合 oSud=o(Gi SGIK+Qi SQIK +CQj SQjK) 式中 o-結構重要性系數 本橋安全等級為一 級取o=1.1 Sud-承載能力極限狀態下作用基本組合的效應組合設計值 Gi-第i個永久作用效應的分項系數,取1.2。 SGIK-第i個永久作用效應的標準值。 Qi-汽車荷載效應的分項系,取1.4。 SQIK-汽車荷載效應的標準值。 C-除汽車荷載效應外的其它可變作用效應的組合系數,本例為永久
49、作用與汽車 荷載和人群荷載組合,取0.8。 Qj -汽車荷載效應、風荷載外的其它第j個可變作用效應的分項系數,取1.4. SQjK-除汽車荷載效應外的其它第j個可變作用效應的標準值。 4.1、主梁荷載效應組合 22 4.2、橫隔板作用效應組合 4.2.1、恒載作用 橫隔板荷載集度g=(1.0-0.18)*0.2*25=4.1KN/m M2-3g=0.5gL2/8=4.1*1.682/8=0.86KNm Q1g右=0.5gL=0.5*4.1*1.5=3.08KN 4.2.2、活載與恒載作用效應組合 彎矩 SM2-3=1.2M2-3g+1.4*M2-3q -3r =1.2*0.86+1.4*510
50、.68=715.98 KNm 剪力 SQ1右=1.2Q1g右+1.4* Q1q右+0.8*1.4* Q1右 =1.2*3.08+1.4*126.40+0.8*1.4*19.99=203.05(KN) 5、主梁截面配筋設計 5.1.主梁主筋配臵與校核 為了便于施工,本例采用多根主梁主筋配臵一致,由正截面承載力極限狀態設計控制,內力取主梁中最大值控制設計:即取1#主梁彎矩內力和2#主梁剪力內力作為控制截面內力 5.1.1、主梁控制截面內力 CdCd 鋼筋 R235 d=8-20 fSd= fSd/=195MPa HRB335 d=6-50 fSd= fSd/=280MPa 23 HRB400 d=6-
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