A類構件16m板梁計算

1、板梁計算1 計算依據(jù)與基礎資料1.1 標準及規(guī)范1.1.1 標準 跨徑：橋梁標準跨徑16m；計算跨徑(正交、簡支)15.30m；預制板長15.96m 設計荷載：公路II級 橋面寬度：橋全寬10m 1.5m(人行道，含欄桿)+7m(行車道)+ 1.5m(人行道，含欄桿)10.00m（全寬） 結構重要性系數(shù)： 1.0 環(huán)境條件類，計算收縮徐變時，考慮存梁期為90天1.1.2 規(guī)范 公路工程技術標準JTG B01-2003 公路橋梁設計通用規(guī)范JTG D60-2004（簡稱通規(guī)） 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTG D62-2004（簡稱預規(guī)）1.2 主要材料1）混凝土：預制板及鉸縫為C

2、50、現(xiàn)澆鋪裝層為C40、護欄為C302）預應力鋼絞線：采用鋼絞線，3）普通鋼筋：采用HRB335，1.3 設計要點1）本計算按后張法部分預應力混凝土A類構件設計，偏安全的，橋面板及鋪裝層混凝土不參與截面組合作用；2）預應力張拉控制應力值。3）環(huán)境平均相對濕度RH=80;4）計算混凝土收縮、徐變引起的預應力損失時傳力錨固齡期為7d;5）存梁時間為90d。1.4 計算參數(shù)1)混凝土：重力密度=26.0kN/，彈性模量為E=3.25MPa。2)瀝青混凝土:重力密度=24.0kN /。3)預應力鋼筋:彈性模量Ep=1.95105 MPa，松馳率=0.035，松馳系數(shù)=0.3。4)錨具: 錨具變形、鋼

3、筋回縮按6mm(一端)計算; 金屬波紋管摩阻系數(shù)=0.25，偏差系數(shù)=0.0015。5）汽車荷載汽車荷載：公路II級人群荷載：4.16kN/m2（按城市橋梁設計規(guī)范（CJJ 11-2011）第10.0.5條）。6)豎向梯度溫度效應：按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）規(guī)定取值。T1=25，T2=6.7。7）收縮徐變：收縮徐變3650天。2 橫斷面布置2.1 橫斷面布置圖（單位：cm）2.2 預制板截面尺寸 中板截面邊板截面 邊、中板毛截面幾何特性 表21板號邊板（跨中）中板（跨中）幾何特性面積抗彎慣性矩截面重心到頂板距離面積抗彎慣性矩截面重心到頂板距離0. 6

4、5870.04490.3500. 50260.03980.4093 汽車荷載橫向分布系數(shù)、沖擊系數(shù)的計算3.1 汽車荷載橫向分布系數(shù)計算3.1.1 跨中橫向分布系數(shù)本橋雖有100mm現(xiàn)澆橋面整體化混凝土，但基本結構仍是橫向鉸接受力，因此，汽車荷載橫向分布系數(shù)按截面7塊板鉸接計算。由于邊中板的抗彎、抗扭剛度稍有差別，為簡化計算，參考已有資料，取中板的幾何特性，板寬b=1.24m,計算跨徑=15.30m,毛截面的面積，抗彎慣矩，抗扭慣矩。 計算剛度參數(shù)參見“公路橋涵設計手冊梁橋上冊” 人民交通出版社2004.3由附表（二）鉸接板（梁）橋荷載橫向分布系數(shù)影響線表,依板塊數(shù)7,及所計算板號按=0.01

5、5值查取各塊板軸線處的影響線坐標 影響線坐標表 表31=0.015影響線坐標12345677-10.2220.1900.1550.1290.1110.1000.0957-20.1900.1870.1640.1370.1180.1050.1007-30.1550.1640.1680.1530.1310.1180.1117-40.1290.1370.1530.1630.1530.1370.129求出邊板、中板汽車荷載橫向分布系數(shù)：1#板（邊板）橫向分布計算簡圖對于1號板，汽車荷載橫向分布系數(shù)為：人群荷載橫向分布系數(shù)為：2#板橫向分布計算簡圖對于2號板，汽車荷載橫向分布系數(shù)為：人群荷載橫向分布系數(shù)為

6、：3#板橫向分布計算簡圖對于3號板，汽車荷載橫向分布系數(shù)為：人群荷載橫向分布系數(shù)為：3#板橫向分布計算簡圖對于4號板，汽車荷載橫向分布系數(shù)為：人群荷載橫向分布系數(shù)為：綜上，跨中取最不利情況下荷載橫向分布系數(shù)為:跨中汽車荷載橫向分布系數(shù)為：跨中人群荷載橫向分布系數(shù)為：3.1.2 支點橫向分布系數(shù)按杠桿法布載分別計算邊、中板的橫向分布系數(shù)。1#梁支點汽車荷載橫向分布系數(shù)為：1#梁支點人群荷載橫向分布系數(shù)為：2#梁支點汽車荷載橫向分布系數(shù)為：2#梁支點人群荷載橫向分布系數(shù)為：3.1.3 車道折減系數(shù)雙車道車道折減系數(shù)為1。3.2 汽車荷載沖擊系數(shù)計算3.2.1汽車荷載縱向整體沖擊系數(shù)簡支板結構基頻

7、通規(guī)條文說明4 C40混凝土 板跨中處單位長度質量：，其中跨中延米結構自重（N/m），g重力加速度 按照通規(guī)第4.3.2條，沖擊系數(shù)可按下式計算： 當時， 3.2.2 汽車荷載的局部加載沖擊系數(shù) 采用。4 縱向計算模型橋寬10m，中間為7m寬的機動車道（設置1.5%雙向坡），兩側各為1.5m寬的人行道（設置1.5%單向坡）。該橋上部結構縱橋向采用一孔16m后張法預應力混凝土空心板梁。橫橋向為7塊板梁，其中中板5塊，邊板2塊。該板梁梁高80cm，梁長15.96m；其中，中板板寬124cm；邊板板寬187cm（含懸臂63cm）;板梁之間采用鉸縫連接(鉸縫寬1cm)。板梁采用C40混凝土，每塊板梁采

8、用4束4s15.24鋼絞線。按照一次落架的施工方法采用平面桿系理論進行計算，按實際截面建模。板梁長度取支座范圍內長度進行簡化計算，梁長15.30m。根據(jù)荷載組合要求的內容進行內力、應力、極限承載力計算，按部分預應力混凝土A類構件驗算結構在施工階段、使用階段應力、極限承載力及整體剛度是否符合規(guī)范要求。采用橋梁結構有限元分析軟件橋梁博士3.0版，建立平面桿系模型進行計算。結構離散圖示及約束條件如下：計算模型圖5 作用效應組合5.1 作用的標準值5.1.1 永久作用標準值 一期恒載：預制板重力密度取 二期恒載：1）100mm-175mm厚 （平均140mm）C40混凝土鋪裝重力密度取，集度； 90m

9、m瀝青混凝土鋪裝重力密度取，集度；2）一道鉸縫所需混凝土1.3m3，即鉸縫混凝土，重力密度取，集度；3）護欄（單側）重按計，近似按作用于邊板計。4）邊板人行道荷載 端部橫隔板及加厚段重量：端部有1.0m的橫隔板及加厚段，用于校核的截面受該部分重量增加的影響很小，故僅在支座選型時考慮其壓重。單塊板一端的壓重為8.4kN,作用點近似取支點處。5.1.2 汽車荷載效應標準值根據(jù)通規(guī)第4.3條，公路級車道荷載均布標準值為，集中荷載標準值：當計算跨徑小于5m時，；當計算跨徑等于或大于50m，。本例計算跨徑為15.30m內插得 本計算按公路II級汽車荷載考慮。即有：計算剪力時：5.2 作用效應組合5.2.

10、1 基本組合（用于結構承載能力極限狀態(tài)設計） 通規(guī)4.1.61式1）其中各分項系數(shù)的取值如下結構重要性系數(shù)，=1.1；結構自重分項系數(shù)， 1.2汽車荷載（含沖擊力）的分項系數(shù)，取1.45.2.2 作用短期效應組合(用于正常使用極限狀態(tài)設計)永久荷載作用為標準值效應與可變作用頻遇值效應組合,其效應組合表達式為 通規(guī)4.1.7-1式式中 -可變作用效應的頻遇值系數(shù): 汽車荷載（汽車荷載不計沖擊力）=0.7,溫度梯度作用=0.8。5.2.3 作用長期效應組合（用于正常使用極限狀態(tài)設計）永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合，其效應組合表達式為： 通規(guī)4.1.7-2式式中第j個可變作用效應的準

11、永久值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）=0.4，溫度梯度作用=0.8；作用長期效應組合設計值,結構抗裂驗算時,其中可變作用僅考慮汽車等直接作用于構件的荷載效應。6邊板計算結果以下結果中，應力以壓力“+”，以拉為“-”。6.1 承載能力極限狀態(tài)強度驗算6.1.1 正截面抗彎強度驗算如下圖所示為基本組合下最大彎矩及所對應的抗力，以及最小彎矩及其對應的抗力。從圖中可知，承載能力極限狀態(tài)下橫梁的正截面抗彎強度滿足要求。最大彎矩及所對應的抗力最小彎矩及其對應的抗力6.1.2 抗剪扭截面尺寸檢查及驗算斜截面抗剪強度驗算取用的荷載效應為基本組合效應值，按照新公橋規(guī)第5.2.9條驗算截面尺寸，按照第5.2.75.

12、2.8條驗算斜截面抗剪承載力。承載能力組合下，截面剪力包絡圖如下圖：截面變化處最大剪力，由此可知，橫梁截面尺寸滿足要求。6.2 正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算6.2.1 短期效應組合上、下緣的最大正應力上、下緣的最小正應力最大主拉應力最大主壓應力最大正截面壓應力8.61MPa，小于規(guī)范要求的0.5fck0.526.813.4Mpa；最小正截面壓應力0.13 MPa，大于規(guī)范要求的0.7ftk0.7(-2.40)-1.68 Mpa；最大主壓應力8.61MPa，小于規(guī)范要求0.6 fck0.626.816.08Mpa；最大主拉應力0.51MPa，小于規(guī)范要求0.5 ftk0.52.41.2MPa。6.2

13、.2 長期效應組合上、下緣的最大正應力上、下緣的最小正應力最大正截面壓應力7.82MPa，小于規(guī)范要求的0.5fck0.526.813.4Mpa；最小正截面壓應力1.09MPa，未出現(xiàn)拉應力，滿足A類構件要求。6.2.3 持久狀況應力驗算標準組合下截面上、下緣的最大正應力最大正截面壓應力9.67MPa，小于規(guī)范要求的0.5fck0.526.813.4 Mpa。標準組合下最大主壓應力標準組合下最大主拉應力最大主壓應力11.6MPa，小于規(guī)范要求0.6 fck0.626.816.08Mpa；最大主拉應力1.15MPa，小于規(guī)范要求0.5 ftk0.52.41.2Mpa，箍筋可僅按構造要求設置。持久

14、狀況下預應力鋼筋應力如下表：鋼束號最大應力（MPa）允許值（MPa）是否滿足111461209是211581209是鋼束引伸量如下表：鋼束號左端（mm）右端（mm）154.754.7254.254.26.2.4 施工階段應力驗算預應力張拉時截面上、下緣應力計算結果如下圖：按照新公橋規(guī)第7.2.8條規(guī)定，在預應力和構件自重等施工荷載作用下截面邊緣混凝土的法向應力應符合下列規(guī)定：壓應力cct0.70fck，拉應力ctt1.15ftk。張拉預應力時混凝土強度已達到標準強度的85%，故壓應力允許值0.70fck0.700.8526.815.95Mpa；拉應力允許值0.70ftk0.700.852.41

15、.43Mpa。由上圖可知滿足規(guī)范要求。6.2.5 撓度計算短期效應組合下并考慮長期效應影響的結構撓度：考慮荷載長期效應影響后，增長系數(shù)取1.6，在消除結構自重產(chǎn)生的長期撓度后主梁的最大撓度值為1.6*5.7=9.1mm16000/600=26.7mm。7中板計算結果以下結果中，應力以壓力“+”，以拉為“-”。7.1 承載能力極限狀態(tài)強度驗算7.1.1 正截面抗彎強度驗算如下圖所示為基本組合下最大彎矩及所對應的抗力，以及最小彎矩及其對應的抗力。從圖中可知，承載能力極限狀態(tài)下橫梁的正截面抗彎強度滿足要求。最大彎矩及所對應的抗力最小彎矩及其對應的抗力7.1.2 抗剪扭截面尺寸檢查及驗算斜截面抗剪強度

16、驗算取用的荷載效應為基本組合效應值，按照新公橋規(guī)第5.2.9條驗算截面尺寸，按照第5.2.75.2.8條驗算斜截面抗剪承載力。承載能力組合下，截面剪力包絡圖如下圖：截面變化處最大剪力，由此可知，橫梁截面尺寸滿足要求。7.2 正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算7.2.1 短期效應組合上、下緣的最大正應力上、下緣的最小正應力最大主拉應力最大主壓應力最大正截面壓應力6.78MPa，小于規(guī)范要求的0.5fck0.526.813.4Mpa；最小正截面壓應力0.78 MPa，大于規(guī)范要求的0.7ftk0.7(-2.40)-1.68 Mpa；最大主壓應力6.78MPa，小于規(guī)范要求0.6 fck0.626.816.0

17、8Mpa；最大主拉應力0.13MPa，小于規(guī)范要求0.5 ftk0.52.41.2MPa。7.2.2 長期效應組合上、下緣的最大正應力上、下緣的最小正應力最大正截面壓應力6.02MPa，小于規(guī)范要求的0.5fck0.526.813.4Mpa；最小正截面壓應力2.44MPa，未出現(xiàn)拉應力，滿足A類構件要求。7.2.3 持久狀況應力驗算標準組合下截面上、下緣的最大正應力最大正截面壓應力8.35MPa，小于規(guī)范要求的0.5fck0.526.813.4 Mpa。標準組合下最大主壓應力標準組合下最大主拉應力最大主壓應力8.35MPa，小于規(guī)范要求0.6 fck0.626.816.08Mpa；最大主拉應力0.65MPa，小于規(guī)范要求0.5 ftk0.52.41.2Mpa，箍筋可僅按構造要求設置。持久狀況下預應力鋼筋應力如下表：鋼束號最大應力（MPa）允許值（MPa）是否滿足111281209是211361209是鋼束引伸量如下表：鋼束號左端（mm）右端（mm）154.754.7254.254.27.2.4 施工階段應力驗算預應力張拉時截面上、下緣應力計算結果如下圖：按照新公橋規(guī)第7.2.8條規(guī)定