预应力混凝土连续T梁桥的分析与设计

北京迈达斯技术有限公司预应力混凝土连续T梁桥的分析与设计(梁格法)4-2目录概要................................................................................................................................................................................3设置操作环境...............................................................................................................................................................10定义材料和截面特性....................................................................................................................................................11建立结构模型...............................................................................................................................................................21PSC截面钢筋输入.........................................................................................................................................................42输入荷载.......................................................................................................................................................................44定义施工阶段...............................................................................................................................................................63输入移动荷载数据.......................................................................................................................................................73运行结构分析...............................................................................................................................................................80查看分析结果...............................................................................................................................................................814-3概要梁格法是目前桥梁结构分析中应用的比较多的在本例题中将介绍采用梁格法建立一般梁桥结构的分析模型的方法、施工阶段分析的步骤、横向刚度的设定以及查看结果的方法和PSC设计的方法。本例题中的桥梁模型如图1所示为一三跨的连续梁桥，每跨均为32m。图1.简支变连续分析模型4-4桥梁的基本数据为了说明采用梁格法分析一般梁桥结构的分析步骤，本例题采用了一个比较简单的分析模型——一座由五片预应力T梁组成的3×32m桥梁结构，每片梁宽2.5m。桥梁的基本数据取自实际结构但和实际结构有所不同。本例题的基本数据如下：桥梁形式：三跨连续梁桥桥梁等级：I级桥梁全长：3@32＝96m桥梁宽度：12.5m设计车道：3车道图2.T型梁跨中截面图图3.T梁端部截面图4-5使用材料以及容许应力混凝土采用JTG04（RC）规范的C50混凝土普通钢筋普通钢筋采用HRB335(预应力混凝土结构用普通钢筋中箍筋、主筋和辅筋均采用带肋钢筋既HRB系列)预应力钢束采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860钢束(φ15.2mm)（规格分别有6束、8束、9束和10束四类）钢束类型为:后张拉钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛)超张拉(开)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:0.3管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:0.0066(1/m)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点:6mm结束点:6mm张拉力:抗拉强度标准值的75%徐变和收缩条件水泥种类系数(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长期荷载作用时混凝土的材龄:ot5天混凝土与大气接触时的材龄:st3天相对湿度:%70=RH大气或养护温度:C°20=T构件理论厚度:程序计算适用规范:中国规范(JTGD62-2004)徐变系数:程序计算混凝土收缩变形率:程序计算4-6荷载静力荷载自重由程序内部自动计算二期恒载桥面铺装、护墙荷载、栏杆荷载、灯杆荷载等具体考虑：桥面铺装层：厚度80mm的钢筋混凝土和60mm的沥青混凝土，钢筋混凝土的重力密度为25kN/m3,沥青混凝土的重力密度为23kN/m3。每片T梁宽2.5m，所以铺装层的单位长度质量为：（0.08×25+0.06×23）×2.5=8.45kN/m2.护墙、栏杆和灯杆荷载：以3.55kN/m2计。二期恒载＝桥面铺装＋护墙、栏杆和灯杆荷载＝8.45+3.55＝12kN/m2。预应力荷载全桥结构的预应力索分成正弯矩钢束和负弯矩钢束，全桥共65束钢束，其中正弯矩钢束45束，负弯矩钢束20束。在本文中不一一列出每根钢束的具体坐标，只列出典型的几束钢束的坐标。4-7表1.典型几束钢束的具体数据钢束名称坐标(m)钢束类型钢束名称坐标(m)钢束类型XYZRXYZR1t1-1001.720正弯矩钢束71t1-2001.360正弯矩钢束87.600.22406.800.174023.8500.224024.6500.174031.4501.72031.4501.3601t1-3000.960正弯矩钢束92t1-132.5501.760正弯矩钢束75.900.124040.1500.224025.5500.124055.8500.224031.4500.96063.4501.7602t1-232.5501.360正弯矩钢束82t1-332.5500.960正弯矩钢束940.1500.174040.1500.124055.8500.174055.8500.124063.4501.36063.4500.9603t1-164.5501.760正弯矩钢束73t1-264.5501.360正弯矩钢束872.1500.224072.1500.174088.400.224088.400.17409601.7609601.3603t1-364.5500.960正弯矩钢束912t1-124-0.621.825负弯矩钢束1072.1500.124040-0.621.82588.400.124012t1-2240.621.825负弯矩钢束109600.960400.621.82523t1-156-0.621.825负弯矩钢束1023t1-2560.621.825负弯矩钢束1072-0.621.825720.621.825各参数的说明如下:在本例题中预应力钢束的编号处理有两类，分别是AtB－C和EDt－F两类，具体表示如下：AtB－C：A表示第几跨；B表示该跨的第几根主梁，主梁编号从桥梁纵向左侧开始编号，最右为1，以次及彼；C表示第几根预应力索，索编号从Z向由上到下编号，总共3根索。EDtG－F：ED表示：E是第E跨和D是第D跨，ED表示的是E跨和D跨两跨相联；G表示该跨的第几根主梁，主梁编号同AtB－C类；F表示第几根索，其中1表示主梁右侧的索，2表示主梁左侧的索4-8正弯矩钢束7表示的是7φj15.24，正弯矩钢束8表示的是8φj15.24，正弯矩9表示的是9φj15.24，负弯矩钢束10表示的是10φ15.24。在本例题中，表中仅列出了正负弯矩的各跨中的最典型的部分，其余的钢束坐标如下：正弯矩部分钢束，每跨的钢束只是横向坐标不同，其余坐标相同，横向坐标即为各主梁的横向坐标；负弯矩部分钢束，每根主梁的钢束只是横向坐标不同，横向坐标差即为各主梁之间的横向坐标差。移动荷载适用规范：公路工程技术标准(JTGB01-2003)荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD4-9分析与设计步骤预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。1.定义材料和截面特性材料截面定义时间依存性材料(收缩和徐变)时间依存性材料连接2.建立结构模型建立结构模型修改单元依存材料特性3.输入PSC截面钢筋4.输入荷载恒荷载(自重和二期恒载)预应力荷载钢束特性值钢束布置形状钢束预应力荷载温度荷载系统温度节点温度单元温度温度梯度梁截面温度5.定义施工阶段6.输入移动荷载数据选择规范定义车道定义车辆移动荷载工况7.运行结构分析8.查看分析结果4-10设置操作环境打开新文件(新项目)，以‘简支变连续’为名保存(保存)。将单位体系设置为‘tonf’和‘m’。该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。文件/新项目文件/保存(PSCBeam)工具/单位体系长度m;力tonf图4.单位体系设定单位体系还可以通过点击画面下端状态条的单位选择键()来进行转换。4-11定义材料和截面特性定义结构所使用的混凝土和钢束的材料特性。模型/材料和截面特性/材料类型混凝土;规范JTG04（RC）数据库C50名称(Strand1860);类型钢材;规范JTG04（S）数据库Strand1860图5.定义材料对话框同时定义多种材料特性时，使用键可以连续输入。4-12定义截面本例题的桥梁结构的截面型式采用的是比较简单的预应力T梁结构，本结构采用的T梁的中间16m是等截面部分，而在两端各8m的范围内是变截面。定义左端截面模型/材料和截面特性/截面数据库/用户截面号(1);名称(端部变截面左)截面类型变截面PSC-工形尺寸对称:(开)拐点：JL1(开)尺寸IS1－自动(开),S2－自动(开),S3－自动(开),T－自动(开)HL1:0.20;HL2:0.06;HL2-1:0;HL3:1.15;HL4:0.19;HL5:0.40BL1:0.24;BL2:1.25;BL2-1:0.69;BL4:0.33;尺寸JS1－自动(开),S2－自动(开),S3－自动(开),T－自动(开)HL1:0.20;HL2:0.06;HL2-1:0;HL3:1.28;HL4:0.17;HL5:0.29BL1:0.12;BL2:1.25;BL2-1:0.69;BL4:0.27;X轴变化：一次方程Y轴变化：一次方程考虑剪切变形(开)偏心中-下部