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中国公路桥梁荷载?
〔JTJ001-97〕
1.3技术标准
(1).设计基准期:
10年。
(2).设计平安等级:
一级。
(3).荷载等级:
汽-超20
(4).设计时速:
100km/h。
2MIDAS软件建模
2.1材料、截面
根据工程要求,定义了二种材料,分别为:
C50混凝土:
选取GB〔RC〕,C50标准自定义混凝土,主要用于主桥箱梁。
主要设计参数:
强度标准值:
fck=35.5MPa,ftk=2.74MPa。
强度设计值:
fcd=24.4MPa,ftd=1.89MPa。
弹性模量:
Ec=34554MPa。
钢材:
选取ASTM定义的1860钢绞线,要设计参数:
抗拉强度标准值:
fpk=1860MPa。
抗拉强度设计值:
fpd=1260MPa。
Ep=199950MPa。
设计截面形式为单箱双室箱梁。
梁高定为1.6m,利用spc截面计算特性。
主梁截面形式如图2-1。
图2-1截面形式
2.2节点、单元
本桥共取节点85个,,采用对称布置,节点坐标如表3-1,
表3-1节点坐标表
节点
X(cm)
Y(cm)
Z(cm)
1
43
2421
2
46
44
7582
3
96
45
7536
4
296
7486
5
1956
47
7386
6
2106
48
7286
7
2226
49
7188.352941
8
2346
50
5626
9
2496
51
5551
10
3791
52
5476
11
196
53
5416
12
393.647059
54
5356
13
491.294118
55
5296
14
588.941176
56
5236
15
686.588235
57
5161
16
784.235294
58
5086
17
881.882353
59
4986.384615
18
979.529412
60
7090.705882
19
1077.176471
61
6993.058824
20
1174.823529
62
6895.411765
21
1272.470588
63
6797.764706
22
1370.117647
64
6700.117647
23
1467.764706
65
6602.470588
24
1565.411765
66
6504.823529
25
1663.058824
67
6407.176471
26
1760.705882
68
6309.529412
27
1858.352941
69
6211.882353
28
2595.615385
70
6114.235294
29
2695.230769
71
6016.588235
30
2794.846154
72
5918.941176
31
2894.461538
73
5821.294118
32
2994.076923
74
5723.647059
33
3093.692308
75
4886.769231
34
3193.307692
76
4787.153846
35
3292.923077
77
4687.538462
36
3392.538462
78
4587.923077
37
3492.153846
79
4488.307692
38
3591.769231
80
4388.692308
39
3691.384615
81
4289.076923
40
2031
82
4189.461538
41
2166
83
4089.846154
42
2286
84
3990.230769
85
3890.615385
本设计采用的是全桥杆系梁单元设计,主桥段分为三跨22.3m+31.3m+22.3m,共64个单元,采用对称布置,如图2-2.
图2-2梁单元布置
2.3边界条件
边界条件是给模型加上约束,能更好模拟现实情况。
一般支承是约束选定节点的自由度。
主桥局部有4个支座,,顺序为1号,2号,3号,4号,其中1,3,4号支座,可以有X方向的水平位移和Y方向的转动,锁住Y和Z方向竖向位移,锁住X和Z方向上的转动。
锁住2号支座的水平位移,只保存其Y方向的自由转动。
整体边界条件情况如以下图3-3示。
图2-3边界条件
2.6荷载
添加恒荷载,预应力荷载,汽车荷载,温度梯度荷载,温度荷载〔包括整体升温和整体降温〕,收缩X变作用以及支座沉降荷载。
2.6.1自重
在静力分析中,求得的自重可使用于整体坐标系的X、Y和Z轴方向。
在Z方向里输入-1。
MIDAS会使用单元的体积和密度自动计算模型的自重。
2.6.2预应力
钢束:
依照图纸钢束为φ15.2mm×
钢束截面面积:
程序自动计算
孔道波纹管直径:
简支梁段为55mm。
钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛)
预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):
1860N/mm^2
预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:
0.25
管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:
1.5e-006(1/mm)
锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:
开场点:
6mm完毕点:
6mm
X拉应力:
抗拉强度标准值的75%,X拉控制应力1395MPa
钢束形状如图2-4
图2-4
2.6.3收缩X变
定义时间依存材料:
水泥种类系数(Bsc):
5(5代表普通硅酸盐水泥)
28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):
50N/mm^2
混凝土与大气接触时的材龄:
ts=3天
相对湿度:
RH=70%
构件理论厚度:
程序计算
定义施工阶段:
定义整体落架施工阶段1和考虑X变施工阶段2,阶段持续时间:
1095天〔3年〕
1〕整体落架施工阶段1:
构造激活:
所有构造组材龄:
10天
边界激活:
所有支撑变形前
荷载激活:
自重荷载组、预应力荷载组
2〕考虑X变施工阶段2:
阶段持续时间:
1095天
2.6.4移动荷载
适用标准:
公路工程技术标准(JTGB01-1958)
荷载种类:
公路I级
车道布置依照标准间距偏心布载。
车辆荷载组:
车辆荷载工况:
最小加载车道数:
1,最大加载车道数:
2.6.5温度荷载
整体最高温度为+10C°
,整体最低温度为-10C°
。
2.6.6温度梯度荷载
计算桥梁构造由于梯度温度引起的效应时,可采用图3-5所示的竖向温度梯度曲线,其桥面板外表的最高温度
规定见通规,对混凝土构造,当梁高H小于400mm时,图中A=H–100〔mm〕;
当梁高H等于或大于400mm时,A=300mm。
对带混凝土桥面板得钢构造,A=300mm,t为混凝土桥面板得厚度〔mm〕。
混凝土上部构造和带混凝土桥面板的钢构造的竖向执照反温差为正温差乘以0.5。
图2-5竖向温度梯度〔单位mm〕
2.6.7支座沉降荷载
本算例假定各支座最大沉降为10mm
3设计截面验算
3.1荷载内力图
恒荷载弯矩图
钢束一次荷载弯矩图
钢束二次荷载弯矩图
移动荷载弯矩图
支座沉降弯矩图
3.2荷载组合
1cLCB1承载能力相加00.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)
2cLCB2承载能力相加00.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M
3cLCB3承载能力相加00.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[1]
4cLCB4承载能力相加00.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[2]
5cLCB5承载能力相加00.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[1]
6cLCB6承载能力相加00.5SM[1]+1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[2]
7cLCB7承载能力相加00.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)
8cLCB8承载能力相加00.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M
9cLCB9承载能力相加00.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[1]
10cLCB10承载能力相加00.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4TPG[2]
11cLCB11承载能力相加00.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[1]
12cLCB12承载能力相加00.5SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.4M+1.12TPG[2]
13cLCB13使用性能相加01.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)
14cLCB14使用性能相加01.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.7/(1+mu)M+0.8TPG[1]
15cLCB15使用性能相加01.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.7/(1+mu)M+0.8TPG[2]
16cLCB16使用性能相加01.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.4/(1+mu)M+0.8TPG[1]
17cLCB17使用性能相加01.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+0.4/(1+mu)M+0.8TPG[2]
18cLCB18使用性能相加11.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.0M+1.0TPG[1]
19cLCB19使用性能相加11.0SM[1]+1.0(cD)+1.0(cTP)+1.0(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+1.0M+1.0TPG[2]
3.3抗裂验算
预应力混凝土受弯构件应按以下规定进展正截面和斜截面抗裂验算:
3.3.1正截面抗裂验算
〔1〕正截面抗裂应对构件真截面混凝土的拉应力进展验算,并应符合以下要求:
全预应力混凝土构件,在作用〔或荷载〕短期效应组合下
预制构件σst-0.85σpc≤0
分段浇注或砂浆接缝的纵向分块构件σst-σpc≤0
〔2〕A类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下
σst-σpc≤0.7ftk
但在荷载长期效应组合下
σlt-σpc≤0
由midas程序进展正截面验算,验算结果如表3-1
单位应为MPa
正截面抗裂验算表3-1
3.3.2斜截面抗裂验算
斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力σtp进展验算,并应符合以下要求:
(1)全预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下
预制构件σtp≤0.6ftk
现场浇注(包括预制拼装)构件σtp≤0.4ftk
(2).A类和B类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下
预制构件σtp≤0.7ftk
现场浇注(包括预制拼装)构件σtp≤0.6ftk
式中σst——在作用(或荷载)短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力;
σlt——在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力;
σpc——扣除全部预应力损失后的预加力杂构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力;
σtp——由作用(或荷载)短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力;
ftk——混凝土的抗拉强度标准值.
由midas程序运行斜截面验算,程序验算了10个位置,本表知列出了四个位置,其中最大值是由10个位置中选取的,验算结果如表3-2,将得到的结果绘制成折线图,如图3-2
斜截面抗裂验算表3-2
3.4持久状况构件的应力验算
3.4.1使用阶段正截面压应力验算:
按照新?
公桥规?
第7.1.5条规定,使用阶段正截面应力应符合以下要求
+
式中
——由作用〔或荷载〕标准值产生的混凝土法向压应力,参见?
公预规?
式〔7.1.31〕
σpt——由预加力产生的混凝土法向拉应力,先X法构件按本标准公式(6.1.5-1)计算,后X法构件按本标准公式(6.1.5-4)计算.
由midas程序自动验算,验算结果如表3-3。
正截面压应力验算表3-3
所有截面都符合正截面压应力要求
3.4.2预应力钢筋拉应力验算
第7.1.5条规定,使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的拉应力,应符合以下规定:
对于钢绞线,钢丝,为开裂构件:
全预应力或者A类预应力混凝土构件,受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力;
预应力钢筋犹豫构造自重,汽车荷载,人群荷载温差差生的应力
midas验算结果如下表:
受拉区钢筋的拉应力验算表3-4
3.4.3使用阶段斜截面主压应力验算
根据?
公预规?
第7.1.6条规定,斜截面混凝土主压应力应符合以下要求:
=19.44MPa
由Midas进展混凝土斜截面主压应力验算,验算结果如表3-5。
斜截面主压应力验算表3-5
所有截面都符合斜截面主压应力验算要求
3.5承载能力状态抗弯和抗剪验算
1使用阶段正截面抗弯验算
由midas程序自动验算,验算结果如表3-6
使用阶段正截面抗弯验算表3-6
2.使用阶段斜截面抗剪验算
由midas程序自动验算,验算结果如表3-7
使用阶段斜截面抗剪验算表3-7
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