橋梁工程常見鋼筋混凝土臨時結構設計培訓課件

中鐵三局技術中心混凝土培訓課件81臨時結構培訓橋梁工程常見鋼筋混凝土臨時結構設計課件大綱1緒論1.1世界橋梁與建筑材料相關的發(fā)展簡史1）以木橋（公元前630年羅馬人已能修建一座完善的木橋）和石橋為主的時代。2）1779年，英國建成第一座鑄鐵橋（為以承壓為主的拱式結構），開始了修建鐵橋時期。3）1874年，美國在密西西比河上建成了世界上第一座鋼橋—圣路易斯（St.Louis）鋼拱橋，開始了大規(guī)模修建鋼橋的時期。4）波特蘭水泥的工廠化生產開始于1823年，但直到1867年才有混凝土橋，18751877年法國建造了第一座鋼筋混凝土人行拱橋，跨度16m。約于1890年以后才出現(xiàn)較多的鋼筋混凝土橋。20世紀40年代以前，除了拱橋以外，鋼筋混凝土橋基本上局限于小跨度橋梁。5）1937年第一座預應力混凝土橋建成，開始了預應力混凝土向中、大跨度大量發(fā)展的時期?；炷潦乾F(xiàn)代工程結構的主要材料，鋼筋混凝土將是我國今后相當長時期內的一種重要的工程結構材料。1.2臨時結構檢算工作之體會1）臨時工程結構超越力學2）不同規(guī)范不同規(guī)定值3）巖土的參數和邊界條件4）這些擺在咱們局工程技術人員，如何辦？5）檢算原則：適用、安全、經濟、技術先進6）具體要求：因地制宜，就地取材，選用適當的結構形式；依據規(guī)范、規(guī)定、規(guī)程進行設計7）手段：結構所有構件及連接細部都必須進行檢算；根據材料的性質、受力特點、使用條件和施工要求，采用合理的構造措施；除了使用階段外，還要滿足制造、運輸和安裝過程中的強度、剛度和穩(wěn)定性。8）結構形式需受力明確、構造簡單、施工方便是。1.3培訓內容1）鋼筋混凝土基本概念2）鋼筋、混凝土強度3）鋼筋混凝土結構設計基本原理4）構件檢算流程、檢算內容5）工程實例講解1.4參考規(guī)范和相關書籍1）《鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁結構設計原理》張樹仁等編交通版2）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）3）《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）4）《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2011）5）《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范》（TB10002.3-2005）6）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62－2004)7）《鐵路混凝土強度檢驗評定標準》（TB10425-1994）8）《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T50107-2010）9）《材料力學》（孫訓方編）2鋼筋混凝土基本概念1）鋼筋混凝土：由鋼筋和砼兩種物理、力學性質不同的材料所組成的復合材料，其目的——使它們在共同工作中能發(fā)揮各自的特點砼——抗壓強度相對較高=10.0~20.1MPa（C15~C30）抗拉強度卻很低=1.27~2.01MPa（C15~C30）鋼——抗拉強度均很高=235~400MPa2）素混凝土梁：當外荷載很小時，受拉區(qū)砼即開裂——抗裂性很差.砼一旦開裂，梁瞬即脆斷而破壞——脆性破壞中性軸以上砼——未充分發(fā)揮作用承載能力——————承載力小3）鋼筋混凝土梁矩形截面鋼筋砼(C30)梁b=25cm,h=50cm,設置3&20(HRB335)的（=9.42cm2）此鋼筋砼梁的承載力108.7,而相應的素砼梁的承載力為16.15,鋼筋砼梁的承載力是素砼梁的6.7倍。受鋼筋的約束作用———裂縫寬度大大減小，抗裂性提高.破壞自鋼筋屈服開始，具有明顯地征兆——（塑性）破壞材料強度充分發(fā)揮————————————承載力較高梁的荷載小于破壞荷載時，中和軸以上受壓，以下受拉針對素混凝土梁，梁的荷載等于破壞荷載時，出現(xiàn)豎向裂縫并迅速發(fā)展，梁突然斷裂，發(fā)生脆性破壞。針對鋼筋混凝土梁，梁的荷載大于破壞荷載時，出現(xiàn)數條豎向裂縫并向上發(fā)展，中性軸上移，混凝土受壓區(qū)面積不斷減少，梁塑性破壞。柱——試驗表明，鋼筋混凝土柱與素混凝土柱相比，不僅承載力大為提高，而且受力性能也得到改善。鋼筋砼構件：梁、板———受彎剪（扭）構件柱、拱圈——軸心受壓構或偏心受壓構件4）鋼筋與混凝土能共同工作的原因a：混凝土與鋼筋之間有良好的粘結力b：兩者的溫度線膨脹系數較為接近c：鋼筋被混凝土包裹，免遭銹蝕5）鋼筋混凝土優(yōu)缺點：就地取材，成本低，耐久性好，適應性強，耐火性好、整體性好、抗震性能好。6）鋼筋混凝土主要缺點：自重大——輕質混凝土，挖孔（薄壁）；現(xiàn)澆結構模板需耗用較多木材——鋼模、鋼支架；施工受季節(jié)環(huán)境影響較大——養(yǎng)生、防凍劑；抗裂性較差——施加預應力。3材料3.1混凝土1）組成強度——抵抗荷載的能力物理力學性能主要反映在兩個方面：變形——體積變形的能力2）強度（1）立方體抗壓強度a：立方體抗壓強度獲得標準試件——150mm邊長的立方體試件（每三塊為一組）標準養(yǎng)生——20℃±2℃的溫度和相對濕度≥90%空氣中養(yǎng)護28天規(guī)范試驗——按“試驗規(guī)程”測試（平均值、中值、無效）——（GB/T50081-2002）中6.0.5第2款《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）中5.2節(jié)中有說明：《鐵路混凝土強度檢驗評定標準》（TB10425-1994）中4.1節(jié)標準已知方法檢驗中的內容求得：b：混凝土強度的離散性——所測強度較分散，相差較大表明其強度受多種復雜因素的影響。故按“數理統(tǒng)計”的方法計算具有95％保證率的抗壓極限強度值，作為砼立方體抗壓強度標準值——砼強度等級：混凝土強度等級：按砼立方體抗壓強度標準值為指標劃分的強度級別，采用符號C與立方體抗壓強度標準值（以N/mm2）表示。14個等級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80（2）混凝土軸心抗壓強度（棱柱體強度）試驗表明：①<②h/b越大越?。籬/b超過一定值后，趨于穩(wěn)定（出現(xiàn)不受橫向約束影響的區(qū)域）合理高寬比的確定：①h/b足夠大，使其中間區(qū)段足以形成純壓狀態(tài)（h/b>2×0.866）②h/b不宜太大，以免偏心而降低抗壓強度《普通鋼筋混凝土力學性能試驗方法》（GB/T50081-2002）規(guī)定，以150mm×150mm×300mm的試件為標準試件。其標準值：（）試驗表明與大致成線性關系，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010）偏安全地?。菏街?.88——實際構件與試件混凝土強度之間的差異而取用的折減系數；——棱柱與立方強度之比值；對C50及以下取0.76，對C80取0.82，中間按線性規(guī)律變化；——脆性折減系數，對C40及以下取1.0，對C80取0.87，中間按線性規(guī)律變化；（3）混凝土軸心抗拉強度（棱柱體強度）a：直接法b：間接法根據普通強度砼與高強度砼的試驗資料，軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的平均值存在如下關系：《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010）給出的砼軸心抗拉強度的標準值與立方體抗壓強度的標準值的關系為：（4）混凝土軸心強度設計值3）變形影響砼變形的因素：a、加載方式（一次、反復、加載速度）b、持荷時間(短期、長期)c、環(huán)境溫度、濕度d、試件的體表比（體積與表面積）等混凝土的變形分兩大類：受力變形———短期荷載的變形長期荷載的變形重復荷載的變形體積變形———混凝土收縮———溫度變化引起的變形3.2鋼筋1）鋼筋的強度與變形（1）有明顯流幅的鋼筋：屈服強度、抗拉極限強度、延伸率.特性——強度較低，塑性好以屈服強度為設計強度的取值依據.（2）沒有明顯流幅的鋼筋：條件屈服強度、抗拉極限強度、延伸率鋼絞線、高強鋼絲（光面、螺旋肋、刻痕）、精軋螺紋鋼筋.特性——強度高，塑性較差以條件屈服強度為設計強度的取值依據。2）熱軋鋼筋級別、品種3）鋼筋混凝土結構對鋼筋性能要求（1）強度——屈服強度、抗拉極限強度、合適的屈強比（2）塑性好——屈強比、伸長率、冷彎（3）可焊性好。（4）與混凝土間粘結力好。4）鋼筋與混凝土之間的粘結（1）粘結力構件中的鋼筋受到拉或壓后，混凝土與鋼筋之間存在水泥膠結力、摩擦力、機械咬合力，這些力統(tǒng)稱為粘結力。鋼筋與混凝土之間的粘結性能是鋼筋混凝土構件必不可少的第三個材料性能，是配筋構造的基礎。鋼筋與混凝土之間具有可靠的粘結是保證二者共同受力、協(xié)調變形的前提。（2）粘結應力單位界面面積上粘結作用力沿鋼筋軸線方向的分力，即鋼筋與混凝土界面上的粘結剪應力。（3）平均粘結應力鋼筋被拔出或者混凝土被劈裂時的最大平均粘結應力，（4）鋼筋錨固長度當縱向受拉普通鋼筋末端采用彎鉤或機械錨固措施時，包括彎鉤或錨固端頭在內的錨固長度（投影長度）可取為基本錨固長度lab的60%。4鋼筋混凝土結構設計基本原理4.1正截面強度計算的發(fā)展鋼筋混凝土結構從19世紀中葉開始出現(xiàn)至今已有100多年的歷史了。混凝土本身是非勻質非彈性材料，而鋼筋混凝土是由混凝土和鋼筋兩種材料組合而成，與勻質彈性材料有很大差別。早期由于缺乏試驗研究和工程實踐經驗，只好借助于人們己經熟悉的適用于彈性材料的允許應力的設計方法。這是鋼筋混凝土結構第一階段的設計方法，至今還有一些國家的規(guī)范在沿用。我國的鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范TB1002.3-2005仍采取了允許應力的設計方法。隨著工程實踐經驗的積累和試驗研究的不斷開展，人們發(fā)現(xiàn)在高應力水平下混凝土并非具有完全的彈性性質，而具有彈塑性性質，繼而出現(xiàn)了考慮材料塑性性能的按破損階段進行設計的第二階段的設計方法。第三階段的設計方法就是現(xiàn)在許多國家規(guī)范采用的按極限狀態(tài)理論進行設計的方法。極限狀態(tài)理論目前己為國際上所公認。近些年來的發(fā)展就是把數理統(tǒng)計和概率論的知識應用到對作用(包括荷載作用和非荷載作用)的分析和結構或構件抗力(主要是材料強度)的分析。用概率論的觀點來研究結構或構件的失效概率或可靠度，可以認為是設計概念的重大進步。4.2容許應力法1）基本假定2）換算截面3）單筋矩形截面復核4）單筋矩形截面復核5）容許應力法的容許應力法做為設計的一種方法延續(xù)了許多年，至今還有些國家的設計規(guī)范在采用，前面已經提到。容許應力法具有概念清楚，適用面廣等優(yōu)點；問題：⑴容許應力[σc]、[σs]主要是由經驗確定，缺乏明確的論證。⑵混凝土材料只有在低應力情況下(σc0.4fc)才表現(xiàn)為線彈性，而當應力較高時混凝土出現(xiàn)一定的塑性，顯然假定混凝土的應力為線彈性分布是不合理的。⑶在應用容許應力法時，需將鋼筋面積折算為同位置的混凝土面積，其中αE是一個重要的參數。E=Es/Ec，鋼筋彈性模量Es在鋼筋屈服之前取為常量是合理的。混凝土的彈性模量Ec只能用來反映混凝土應力較小時的彈性性能，而當應力較高時混凝土出現(xiàn)塑性后Ec值要降低，也就是E值要增大，而實際上有的規(guī)范已經注意到適當地增大E值以與實際情況相符。4.3極限狀態(tài)法1）鋼筋混凝土梁正截面破壞階段整體工作階段梁的受力階段劃分為三個階段：帶裂縫工作階段破壞階段a：整體工作階段（階段Ⅰ）受力特征b：整體工作階段末期：計算鋼筋混凝土構件裂縫出現(xiàn)（開裂彎矩）時，以此階段應力圖為基礎。c：帶裂縫工作階段（階段Ⅱ）開裂瞬間：受力變形特征：按允許應力法計算鋼筋混凝土構件的彈性分析理論以此階段為基礎。d：破壞階段（階段Ⅲ）（1）鋼筋屈服，裂縫向上不斷延伸，中性軸上移受壓區(qū)不斷減小，壓應力增加，合力作用點不斷上移靠內力臂的增加抵抗外載的增加。（2）荷載變化幅度較小，而撓度增加幅度很大（延性特征）。（3）在跨越裂縫的較大范圍內，大體上符合平截面假定。（4）混凝土被壓碎，標志著梁破壞。這一階段是按承載力極限狀態(tài)計算鋼筋混凝土構件的基本出發(fā)點。2）受彎構件正截面破壞特征影響受彎構件正截面破壞形態(tài)的因素：（1）適筋梁—塑性破壞破壞特征破壞前有明顯的預兆裂縫急劇開展，截面產生較大的塑性變形，撓度較大。受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓碎。（2）超筋梁—脆性破壞隨著配筋率增加，受拉區(qū)開裂后：（某一界限值），鋼筋屈服的同時砼被壓碎.適筋梁的最大配筋率當即成為超筋梁，破壞始于混凝土壓碎，鋼筋未屈服破壞前無明顯預兆（3）少筋梁—脆性破壞破壞特征2）基本假定3）受壓區(qū)混凝土應力分布的等效處理實際的曲線應力分布等效的矩形應力分布等效的原則：1.合力的大小不變2.合力的作用點不變正截面抗彎承載力計算：（以破壞瞬即的應力狀況為依據）受壓區(qū)應力分布等效的矩形應力分布受拉區(qū)混凝土忽略不計受拉鋼筋（實際屈服強度）實際破壞彎矩（對試驗梁）以單筋矩形截面梁為例：（A）（B）由式（A）得：（C）受壓區(qū)相對高度：（D）由式（B）得：（E）由式（A）得：將式（E）代入上式得：（F）對試驗梁而言，式（F）右邊各項均為已知，即每一次試驗可計算出一個，并與進行比較：試驗分析表明與及沒有明顯關系影響的主要因素是受壓區(qū)相對高度由試驗規(guī)律可知：<0.5時，隨的減小而增加>0.5時，其平均值＝1.1體現(xiàn)：《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）6.2.6條4）相對界限受壓區(qū)高度的確定：界限破壞時截面受壓區(qū)相對高度體現(xiàn)1：《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）6.2.7條體現(xiàn)2：《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62－2004)5.2.1條5）最小配筋率的確定原則為保證混凝土受拉邊緣出現(xiàn)裂縫時，梁不致因配筋過少面發(fā)生破壞，鋼筋混凝土梁的承載彎矩不小于同條件下素混凝土梁的開裂彎矩（按Ⅰ階段末計算）對單筋矩形截面梁，內力偶臂,而。體現(xiàn)1：《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）8.5.1條。體現(xiàn)2：《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62－2004)9.1.12條。4.4梁的檢算流程1）檢算內容（1）截面（配筋）設計和承載力復核——考慮作用分項系數（2）驗算—短期效應，為安全起見，可考慮一定的分項系數2）受彎構件正截面（1）矩形單筋（非抗震，無；抗震，《混規(guī)》11.1.6，）【a】《混規(guī)》6.2.10【b】《混規(guī)》6.2.10（2）矩形雙筋（非抗震，無；抗震，《混規(guī)》11.1.6，）【a】《混規(guī)》6.2.10【b】《混規(guī)》6.2.10（3）T形單筋（非抗震，無；抗震，《混規(guī)》11.1.6，）【a】《混規(guī)》6.2.11【b】《混規(guī)》6.2.113）受彎構件斜截面4)驗算5）構造要求4.5柱的檢算流程1)軸心受壓柱依據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）中6.2.15、6.2.16條進行計算：2)偏心受壓柱（1）大偏心受壓與小偏心受壓（2）大小偏心判別《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）6.2.17條規(guī)定：【a】試算法【b】大小偏心判別方法匯總（3）偏壓正截面對稱配筋（4）偏壓斜截面（4）承載力復核【a】偏心距不變的情況下，復核Ndu【b】軸向力N不變的情況下，復核Mdu（5）截面應力驗算【a】混凝土壓應力：【b】受壓鋼筋應力：【c】受拉鋼筋應力：【d】剪應力：4.6局壓計算1）混凝土局部承壓提高系數式中，Ab——局部承壓的計算底面積。采用“同心對稱有效面積法”確立；Al——局部承壓面積（考慮在鋼墊板中設45°剛性角擴大的面積）；2）混凝土局部承壓檢算流程【a】配筋局壓【b】無筋局壓4.7預埋件4.8正常使用極限狀態(tài)驗算5實例之梁5.1實例1—成都地鐵計算方案5.1.1工程概況天回鎮(zhèn)南站位于成都軍區(qū)總醫(yī)院西側，川陜路下方。本站共設置兩組風亭，四個出入口，2.4m自來水管上跨1#風亭、A、B出入口及2#風亭，跨度依次為20m、9.4m、9.4m、31.4m。水管埋深2.5m~3m，下方設置素混凝土墊層，厚度不明，管底距附屬結構頂部在13.5cm~31.5cm范圍內。2.4m自來水管材質為PCCP管（預應力鋼筒混凝土管），內徑為2.4m,管壁厚度0.2m，單節(jié)有效長度為5m，自重為18t/節(jié)，過水量為22.6m3/節(jié)，節(jié)與節(jié)之間連接方式為鋼制承插口（凹槽和膠圈形成了滑動式膠圈的柔性接頭），管材接頭極限變形為0.5°，供水管工作時水壓為0.3～0.4MPa，供水量為40萬噸/天（供成都市1/4用水）。1#風亭處的樁頂標高為506.58m，A、B出入口的樁頂標高為508.76m，2#風亭處的樁頂標高為506.47m，四部分安全防護結構樁基所對應地層的物理力學參數見下表。表5.1-11#風亭安全防護樁基地層土物理力學參數表序號地層編號巖土名稱土層厚度土的狀態(tài)施工方法極限側阻力標準值（kPa）極限端阻力標準值（kPa）壓縮模量（MPa）15-3中風化泥巖1.22/鉆孔灌注1103000/25-2強風化泥巖1.7/鉆孔灌注7010001635-3中風化泥巖9/鉆孔灌注1103000/表5.1-2A、B出入口安全防護樁基地層土物理力學參數表序號地層編號巖土名稱土層厚度土的狀態(tài)施工方法極限側阻力標準值（kPa）極限端阻力標準值（kPa）壓縮模量（MPa）14-1-1粘土0.91硬塑鉆孔灌注70/11.525-1全風化泥巖2.5/鉆孔灌注70/6.235-3中風化泥巖8.7/鉆孔灌注1103000/5.1.2安全防護方案1#風亭、A、B出入口及2#風亭上方的自來水管安全防護結構均采用排架結構，排架間距為2.5m，排架結構之間的用縱梁將其連接成整體，確保結構的穩(wěn)定。水管采用混凝土U型底座將其固下，底座置于立柱橫梁上，橫梁采用C35混凝土，1#、2#風亭橫梁的尺寸為6600mm（長）×1000mm（寬）×800mm（高），A、B出入口處橫梁的尺寸為6600mm（長）×1000mm（寬）×600mm（高）；立柱為4個L200×14等邊角鋼組成的綴板格構柱，橫向間距4.6m，縱向間距2.5m，鋼材為Q235，綴板為600mm×400mm×16mm，豎向中心距1.15m，1#、2#風亭處立柱高度為6.0m，A、B出入口處立柱高度為4.2m；樁基為直徑1.2m的鉆孔灌注樁，采用C30混凝土，角鋼伸入樁基1.5m，且與樁基鋼筋焊接，1#風亭、A、B出入口處樁長為3.5m，2#風亭處樁長為5.0m。5.1.3計算依據1）《成都地鐵3號線6標天回鎮(zhèn)南站DN2400自來水管保護安全專項施工方案》2）《軍區(qū)總醫(yī)院站—車站附屬結構圖》3）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）4）《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）5）《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-2008）6）《熱軋型鋼》（GB/T706-2008）5.1.4計算參數1）混凝土容重：26kN/m3；2）C35混凝土：fc=16.7MPa，ft=1.57MPa，Ec=3.15×104MPaC30混凝土：fc=14.3MPa，ft=1.43MPa，Ec=3.0×104MPaHRB400鋼筋：fy=360MPa，fy’=360MPa，Ec=2.0×105MPaQ235鋼：f=205MPa，fv=120MP；角焊縫：；3）振搗混凝土產生的荷載：2.5kN/m2；4）橫梁撓度控制值：8mm，撓跨比1/575；51.51#風亭防護結構計算1）荷載計算自來水管的自重：橫梁承受的集中荷載承載力極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：橫梁承受的均布荷載承載力極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：2）橫梁計算（1）內力計算受力計算模型如下圖所示：橫梁受力計算簡圖承載力極限狀態(tài)內力計算RA=1/2×（243.66+28.46×6.6）=215.75kNM=215.75×2.3-1/2×28.46×3.32=341.26KN·MVA=215.75-1×28.46=187.3kNVA/RA=187.3/215.75=0.868正常使用極限狀態(tài)內力計算P=81.22×2.5=203.05KNq=1×0.8×26=20.8RA=1/2（203.05+20.8×6.6）=170.165KNMq=170.165×2.3-1/2×(20.8×3.32)=278.1235KN·m（2）正截面受彎承載力計算橫梁截面上、下部均布置8根直徑18mm的HRB400鋼筋，計算過程如下AS=A′S=8×254.5=2036mm2,保護層厚度C=78mm，aS=a′S=78+9=87mm《砼規(guī)》6.2.6、6.2.7條：得β1=0.8，α1=1.0，§b=0.518Mu=?yAs（h-as-as’）=360×2036×（800-87-87）=458.8KN·m>341.26KN·m，正截面滿足要求。（3）斜截面受剪承載力計算《砼規(guī)》6.3.4、6.3.7條：λ=a/ho=2.3/(0.8-0.87)=3.23,取λ=3.0，αcv=1.75/(3+1)=0.4375V=187.3≤αcv?tbho=0.4375×1.57×1000×（800-87）=489.74KN故可不進行斜截面受剪承載力計算。（4）撓度驗算《砼規(guī)》7.1.4-3、7.1.2-4式：=278.1235×106/(0.87×713×2036)=220.22N/mm2=2036/(0.5×1000×800)=0.00509取=1.1-(0.65×2.2)/（0.01×220.22）=0.45065《砼規(guī)》7.1.4-7式：《砼規(guī)》7.2.3條：=2036/(1000×713)=0.00285=(2.0×105)/(3.0×104)=6.67（2.0×105×2036×7132）/(1.15×0.45065+0.2+6×6.67×0.00285)=2.4872×104N·mm2《砼規(guī)》7.2.5條:ρ′=ρ，θ=1.6，B=BS/1.6=1.5544×1014N·mm2?1=PL3/48B=(203.05×103×46003)/(48×1.5544×1014)=2.65mm?2=5ql4/384B=(5×20.8×4.64×1012/(384×1.5544×1014)=0.78mm?=?1+?2=2.65+0.78=3.43mm滿足要求。（5）裂縫計算《砼規(guī)》7.1.2CS=78mm>65取CS=65；αcr=1.9σsq=220.22N/mm2，ρte=0.01，ψ=0.45065，deq=18mm=(1.9×0.45065×220.22)/(（2.0×105）×（1.9×65+0.08×18/0.01）)=0.26mm<0.3滿足要求。3）立柱計算L200×14截面特性：A1=54.642cm2I1=2103.55cm4imin=3.98cmIx=4×[I1+A(35-5.46)2]=4×[2103.55+54.642×29.542]=199139.1722cm4ix===30.1846cm參考《鋼規(guī)》D-1k1取0.1k2≧10則計算長度系數μ=1.7（1）虛軸穩(wěn)定性計算N=215.75+4×0.42894×6=226.05KN《鋼規(guī)》5.1.3條λx=1.7×600/30.1846=33.8λ1=75/3.98=18.85《鋼規(guī)》5.1.2條:截面分類為b類ψ=0.903σ=N/ψA=(226.05×103)/(0.903×4×54.642)=11.5MPa滿足要求。（2）分肢穩(wěn)定性《鋼規(guī)》5.1.4條：λ1=75/3.98=18.85<0.5λmax=25分肢穩(wěn)定性滿足要求。（3）綴板承載力計算由已知得L1=1.15m；《鋼規(guī)》5.1.6條：=（4×546.2×205）/85=52.714KN由已知條件得a/2=（700-2×52.64）/2=295.4(V/4)×L1=Vj×a/2(52.714/4)×1.15=Vj×0.2954Mj=Vj×a/2=51.3×0.2954=15.16KN·m?v=（3/2）×（Vj/A)=(3/2)×((51.3×103)/(400×16))=12.1MPa?=Mj/(tb2/6)=(6×15.16×106)/（16×4002）=35.6MPa其中L1—相鄰兩綴板中心間距離，a—分肢軸線間距離。（4）綴板與分肢連接焊縫計算假設焊腳尺寸h?=10=（6×15.16×106)/（0.7×10×4002）=81.2MPa=(51.3×106)/（0.7×10×400）=18.4MPa滿足要求式中hf—焊縫焊腳尺寸，—焊縫強度設計值，—正面角焊縫強度設計值增大系數，到1.22，b—綴板截面高度。4）立柱樁基計算（1）受壓計算由4.3.1節(jié)計算得出N=226.05KN（2）單樁極限承載力驗算由5.1.12)節(jié)計算得出：樁基承受的最大反力為：226.05+26×3.14×0.62×25=1659.8kN；樁基地層特性見表5.1-1。由《建筑樁基規(guī)范JGJ-2008》5.3.5、5.2.2條可得：，樁基承載力滿足要求。5.2實例2—鋼管立柱基礎檢算5.2.1結構概況支架采用鋼管立柱+貝雷梁膺架結構，設置9排鋼管支架，縱向間距為3×9.0m+2×10.5m+3×9.0m，每排采用10根φ273×6mm鋼管。支架結構圖如下：5.2.2鋼管柱腳連接計算經計算可得各排立柱的軸力，詳見下表表5.2-1立柱軸力計算結果(kN)從中間向兩邊編號縱向編號立柱1立柱2立柱3立柱4立柱5第1排立柱216.3153.58962.805246.17144.69第2排立柱626.27284.90604.57628.55146.74第3排立柱516.26234.35475.60539.72146.26第4排立柱600.63252.43545.04583.10146.52第5排立柱660.20276.41610.04627.13146.76從表中可知：立柱受到的最大軸力為660.2kN，在鋼管底部設置15mm×400mm×400mm厚的鋼墊板，依據《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）7.6.6條，連接焊縫應按最大壓力的15%或最大剪力中較大值進行抗剪計算，則查《鋼規(guī)》（GB50017-2003）3.4.1-3，由《鋼規(guī)》（GB50017-2003）7.1.3-1：由《鋼規(guī)》（GB50017-2003）8.2.7條，取焊縫的焊角尺寸為5mm。條形基礎混凝土強度為C30，考慮基礎混凝土局部受壓強度提高系數的混凝土軸心抗壓強度設計值為，基礎對底板的壓應力取1mm的板條進行受力計算：邊緣板（懸壁板）受力計算：鋼管內板（簡支板）受力計算：彎曲應力：剪應力：5.2.3條形基礎承載力驗算采用《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB5007-2010）3.0.5條第1款，按地基承載力確定基礎底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數時，傳至基礎或承臺底面上的作用效應應按正常使用極限狀態(tài)下作用的標準組合，荷載標準組合值：《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB5007-2010）5.2.2條討論：中鐵九局內部標準規(guī)定：地基承載力需達到計算值的1.3倍，1.3倍的依據。上部結構的是考慮了分項系數之后的力還是？5.2.4基礎內力配筋計算1）內力計算依據《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB5007-2010）8.3.2條，采用倒梁法計算縱向內力。經計算：2）沖切驗算依據《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB5007-2010）8.4.7條，，柱1處的沖切驗算柱2、3、4處的沖切驗算3）剪切驗算依據《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB5007-2010）8.4.10條，4）配筋計算依據《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB5007-2010）8.4.10條，縱縱配筋：依據《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB5007-2010）8.4.16，，則每m寬板縱向最小配筋：縱向配筋選用HRB335，16@200mm；橫向配筋采用波勒斯建議的等效梁概念進行配筋，柱1的等效梁寬度：0.45+0.4+0.45=1.3m，每m寬板的荷載：660.2/1.3=507.85kN；柱2、3、4的等效梁寬度：0.45+1.4+0.45=2.3m，每m寬板的荷載：1513.58/2.3=658.1kN；最大線荷載：658.1/3=219.36kN/m縱向配筋選用HRB335，18@100mm；5.3預制橫梁吊裝驗算5.3.1概況莞惠項目異物監(jiān)測網預制橫梁有兩種跨度形式，東莞側預制橫梁跨度為22.25m，截面尺寸為1.0m×0.8m，惠州側預制橫梁跨度為20.0m，截面尺寸為1.0m×0.8m。橫斷面圖如下所示：（a）立面圖（b）平面圖圖5.3-1預制橫梁示意圖（單位：mm）5.3.2計算依據1）《莞惠項目異物監(jiān)測預制橫梁設計圖》2）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）5.3.3計算參數1）混凝土容重：26kN/m32）C50混凝土：fc=23.1MPa，ft=1.89MPa，Ec=3.45×104MPaHRB400鋼筋：fy=360MPa，fy’=360MPa，Es=2.0×105MPa3）現(xiàn)場委托計算工況：吊裝階段4）橫梁撓度控制值：3mm，撓跨比1/3005.3.4東莞側預制橫梁結構計算1)內力計算(1）荷載計算依據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）9.6.2條，考慮動力系數，預制橫梁線荷值如下：圖5.3-2預制橫梁吊裝示意圖(2）內力計算有限元模型如下圖：圖5.3-3預制橫梁吊裝計算簡圖經計算：結構最大承載力,需對重新選吊點位置，如下所示：圖5.3-4預制橫梁吊點示意圖經計算：2)正截面受彎承載力計算橫梁截面上部均布置10根直徑22mm的HRB400鋼筋，橫梁截面下部均布置20根直徑32mm的HRB400鋼筋，計算過程如下aS=72mm，a′S=72mm《砼規(guī)》6.2.6、6.2.7條：得β1=0.8，α1=1.0，§b=0.518Mu=?yAs（h-as-as’）=360×3800×（800-72-72）=897.4KN·m>489.2KN·m，正截面滿足要求。3)斜截面受剪承載力計算《砼規(guī)》6.3.4、6.3.7條：αcv=0.7V=246.8≤αcv?tbho=0.7×1.89×1000×（800-72）=963.1KN故可不進行斜截面受剪承載力計算。4)撓度驗算(1）支點處截面剛度《砼規(guī)》7.1.4-3、7.1.2-4式：《砼規(guī)》7.1.4-7式：《砼規(guī)》7.2.3條：《砼規(guī)》7.2.5條：ρ′>ρ，θ=1.6，B=BS/1.6=3.7566×1014N·mm2(2）跨中截面剛度《砼規(guī)》7.1.4-3、7.1.2-4式：《砼規(guī)》7.1.4-7式：《砼規(guī)》7.2.3條：《砼規(guī)》7.2.5條：ρ′<ρ，θ=1.9055，B=BS/1.9055=7.3736×1014N·mm2(3）撓度計算取支點處截面剛度作為全跨的計算剛度，經計算可知：剛度滿足要求。5)裂縫驗算《砼規(guī)》7.1.2CS=60；αcr=1.9σsq=202.1N/mm2，ρte=0.01，ψ=0.25092，deq=22mm滿足要求。6實例之柱—橋墩加固6.1橋墩截面轉換加強結構截面按面積、慣性矩和形心位置不變的原則換算成等效工字形截面。截面轉換如下：空心部分形心距截面頂端的距離=200cm,距截面底端的距離=200cm,空心部分對形心慣性矩為I=331873149,面積為A=107416,則有：解上述方程組得=192.55cm,=557.85cm等效工字形截面尺寸如下：（如圖）等效工字形截面的上翼緣板厚度：=等效工字形截面的下翼緣板厚度：=等效工字形截面的肋板厚度：圖6.1-1加強截面等效圖（單位：cm）6.2檢算依據1）《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁結構設計規(guī)范》（TB10002.3-2005）2）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）3）《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）4）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62—2004)6.3參數1）加強結構混凝土采用C35，主筋采用HRB400，箍筋采用HPB300；混凝土指標：，容重26kN/m3HRB400鋼筋指標：，2）檢算荷載：軸力N=12000kN，偏心e’=80cm，水平剪力V=350kN；6.4受力計算6.4.1內力組合設計值6.4.2配筋計算1）偏心距計算考慮到上部梁體與支座發(fā)生錯動導致約束失效,按照一端固結,一端自由確定計算長度，，由JTGD62—2004不應考慮偏心距增大系數的影響，其。式中軸向力對截面重心軸的偏心距；軸向力作用點至受拉邊（或受壓較小邊）鋼筋合力作用點的距離；軸向力作用點至受壓較大邊鋼筋合力作用點的距離；2）正截面對稱配筋由JTGD62—2004注：由JTGD62—2004由JTGD62—2004由于外側邊緣植筋20@100,距原橋墩外側10cm處植筋20@300；，滿足要求。3）斜截面配筋設計50010-2010（a由50010-2010）按照構造配筋，選用HPB300,直徑12mm，間距250mm。6.4.3承載力復核計算1）偏心距不變的情況下，復核Ndu其中解得受拉邊或受壓較小邊鋼筋應力：故，加強結構的承載力滿足要求。2）軸向力N不變的情況下，復核Mdu按大偏心受壓構件，令，故，加強結構的承載力滿足要求。3）軸向力N和偏心距均變化的情況下根據前兩節(jié)的計算步驟求各自對應的承載力值。6.4.4截面應力計算1）換算截面幾何特征值計算由JTGD62—2004，與假設不符，按寬度為的矩形截面計算。其中b=7800mm，求得2）構件強度計算混凝土壓應力（由壓應力允許值為11.8MPa）受壓鋼筋應力（由應力允許值為253MPa）受拉鋼筋應力滿足相關要求。（由應力允許值為253MPa）則每根鋼筋所需的錨固力為：由《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）15.2.3條，得考慮各種因素對植筋受拉承載力的影響系數取按照正式結構設計，建議植筋用結構膠粘劑符合《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）15.2.4條的相關技術要求，植筋錨固長度取650mm。3）剪應力計算滿足相關要求。（由剪應力允許值為1.25MPa可按構造配筋）4）穩(wěn)定性計算由《公橋規(guī)》（JTGD62—2004）5.3.11條得，查《公橋規(guī)》（JTGD62—2004）表5.3.1得垂直于彎矩作用平面內的抗壓承載力滿足要求。7板7.1棧橋混凝土面板7.1.1結構簡介上部結構采用預制混凝土蓋板，主縱梁選用“321型”貝雷架，下橫梁采用HN500x200型鋼，橋墩采用樁基排架，每榀排架下設3根600×8mm鋼管柱，每榀排架中心線與鋼管樁中心線一致，兩根鋼筋管樁橫橋向間距為3m。自上而下依次為600×8mm鋼管樁，HN500x200下橫梁，長為7.5m；縱梁選用“321”軍用貝雷梁2組、每組4處，在貝雷梁上鋪長8m，寬2m，厚度20cm，主筋為16鋼筋混凝土預制蓋板。7.1.2荷載1）混凝土板：26kN/m32）履帶吊：自重50t+吊重20t7.1.3上部結構內力計算1）受力分析《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）9.1.1條規(guī)定：兩對邊支承的板應按單向板計算；實際蓋板為連續(xù)受力，從安全以及計算簡便考慮，計算單元為兩端簡支受力單元。2）履帶吊引起的內力均布荷載：依據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62－2004)中4.1.2條規(guī)定：彎矩計算跨徑為2.1m，剪力計算跨徑取2.1-0.176=1.924m1m寬板受到的內力：學習：履帶-50級荷載參考布置——《JTJ021-89》第2.3.5條，《裝配式鋼橋多用途適用手冊》中第4.2節(jié)規(guī)定；履帶長4.5m，履帶寬0.7m，履帶中心間距2.5m。請根據現(xiàn)場實際吊重對履帶單位壓力進行調整。3）混凝土罐車引起的內力對于混凝土灌車荷載：假設10方混凝土灌車滿載自重為50t，前軸重10t，中后軸各重20t，前輪著地寬度及長為0.3×0.2m，中、后輪著地寬度及長度為0.6×0.2m。以后輪為例：跨徑線荷載：依據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62－2004)中4.1.2條規(guī)定：彎矩計算跨徑為2.1m，剪力計算跨徑取2.1-0.176=1.924m有效寬度板受到的內力：——有效寬度后續(xù)講學習：混凝土罐車荷載參考布置——《JTJ021-89》第2.3.1條規(guī)定汽—20級重車，《裝配式鋼橋多用途適用手冊》中第4.1節(jié)規(guī)定；前輪著地寬度及長為