花塘沟II号中桥设计-5第三章-上部结构计算

第三章上部结构计算9第三章上部结构计算3.1设计资料桥梁全长：3*13m跨数：3每跨标准跨径：13m每跨计算跨径：12.6m每跨预制梁长：12.96m3.2桥面布置桥面宽度为26m，与路基同宽。按照六车道设计，每车道3.75m，分为左右两幅，加0.5m的中间带。桥面铺装采用12cm水泥混凝土上加12cm沥青混凝土磨耗层。桥面横坡一般采用1.5%；，全桥宽采用20块C50的预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽1.24m，高70cm，空心板全长12.96m，采用先张法施工工艺。0.5m防撞护栏采用钢筋混凝土墙式护栏。主梁采用C50混凝土，桥面铺装采用C30混凝土。图3-1第三章上部结构计算103.3空心板毛截面几何特性计算3.3.1主梁结构尺寸中板边板第三章上部结构计算11图3-23.3.2毛截面几何特性计算表3-1截面几何特征计算表板号边板中板几何特性面积2mA抗弯弹性模量4mI截面重心到底板距离myx面积2mA抗弯弹性模量4mI截面重心到顶板距离myx0.54480.03200.36700.46760.02800.34103.3.3空心板截面抗扭刚度计算图3-3计中在每跨的支点222261244(12422)(7012)7.4310222(7012)2(12522)1222TbhIhbtt第三章上部结构计算123.4作用效应的计算3.4.1永久作用的计算1空心板自重（第一阶段结构自重）：1g中板：1g=0.467626=12.16kNm边板：1g=0.544626=14.16kNm2桥面系自重（第二阶段结构自重）：2g防撞护栏重力参照其它桥梁设计资料，单侧取8.64kN/m计算。桥面铺装采用厚度12cmC50水泥混凝土+12cm沥青混凝土，则全桥宽铺装每延米重力为：12×26×26=67.6kN/m上述自重效应在各空心板形成整体后再加至桥板上的，准确的说由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不同的。本桥为计算方便，近似地按各板平均分担来考虑，则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：28.64267.63.264626kNgm3铰缝自重（第二阶段结构自重）3g：237.9410262.06kNgm由此得空心板每延米长总重力g为：边板：114.161IkNggm233.26462.065.325IIkNgggm14.1615.32919.49iIIIkNggggm中板：112.16IkNggm第三章上部结构计算13233.26462.065.325IIkNgggm12.165.32917.489iIIIkNggggm由此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表3-2边板项目作用种类作用ig（kN/m）计算跨径L（m）作用效应M（kN·m）作用效应V（kN）跨中28gl1/4跨2332gl支点12gl1/4跨14gl跨中Ig14.16112.60281.03210.7789.2144.610IIg5.32912.60105.7579.3233.5716.790IIIggg19.4912.60386.78290.08122.7961.390中板项目作用种类作用ig（kN/m）计算跨径L（m）作用效应M（kN·m）作用效应V（kN）跨中28gl1/4跨2332gl支点12gl1/4跨14gl跨中Ig12.1612.60241.32180.9976.6138.300IIg5.32912.60105.7579.3233.5716.790IIIggg17.4912.60347.09260.32110.1955.090第三章上部结构计算143.4.2可变作用的计算1、冲击系数和车道折减系数（1）30.54462510138.939.8gcKGmmg冲击系数为：µ=0.1767ln4.240.01570.24（2）本设计为六车道，所以横向折减系数为0.55。（3）车道荷载的取值：公路-Ⅰ级：均布荷载kq=10.5kNm计算跨径为12.6m，介于5m至50m之间，按内插法求得：KP=210.4kN2、汽车荷载横向分布系数的计算空心板跨中和l/4处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算，支点至l/4点之间的荷载横向分布系数按直线内插法求得。跨中l/4处的荷载横向分布系数计算首先计算空心板的刚度系数222()5.8()4TTEIbIbGIlIl由前面计算：342567.510mIc66.41510TI4cm125bcm12.61260lmcm第三章上部结构计算15将上述数据代入，得3262567.5101255.8()6.4151012600.021730.0218表3-3γ=0.0218影响线坐标η1η2η3η4η5η6η7η8η9η1010-10.2410.1960.1470.1100.0840.0640.0500.0410.0350.03210-20.1960.1920.1600.1200.0910.0690.0540.0440.0380.03510-30.1470.1600.1650.1400.1060.0810.0630.0520.0440.04110-40.1100.1200.1400.1510.1310.1000.0790.0630.0540.05010-50.0840.0910.1060.1310.1450.1280.1000.0810.0690.064由表3.3画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得六车道情况下的各板横向分布系数。各板的横向分布系数影响线及横向最不利布载见图3-4。由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算1号至5号板的横向分布系数影响线坐标值。第三章上部结构计算16图3-4①各板荷载横向分布系数计算如下1号板212m=1/2(0.237+0.169+0.124+0.084)=0.307312m=1/2(0.237+0.169+0.124+0.084+0.063+0.0451)=0.3612号板第三章上部结构计算17212m=1/2(0.184+0.178+0.136+0.091)=0.295312m=1/2(0.184+0.178+0.136+0.091+0.062+0.049)=0.3533号板212m=1/2(0.184+0.178+0.136+0.091+0.062)=0.295312m=1/2(0.184+0.178+0.136+0.091+0.062+0.049+0.57)=0.3574号板212m=1/2(0.111+0.130+0.062+0.049+0.57)=0.261312m=1/2(0.111+0.130+0.149+0.131+0.099+0.70)=0.345第三章上部结构计算185号板212m=1/2(0.098+0.120+0.131+0.147)=0.225312m=1/2(0.098+0.120+0.131+0.147+0.126+0.087)=0.332表3-4各板横向分布系数计算结果汇总123452m0.3070.2950.2880.2610.2253m0.3610.3530.3570.3450.332由表3.4中数据可以看出：1.2号板的横向分布系数为最不利，跨中和l/4处的荷载横向分布系数偏安全的取下列数值：对于边板：2m=0.3073m=0.361对于中板：2m=0.2983m=0.357车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数边板：1/20.9180.459m中板：1/210.5m板号横向分布第三章上部结构计算19表3-5板号跨中l/4处支点汽车荷载两行边板0.3270.459中板0.295三行边板0.3610.5中板0.357②汽车荷载冲击系数计算《公路桥涵设计通用规范》规定汽车荷载的冲击力标准值乘以冲击系数，按结构基频f的不同而不同，对于简支板桥：22ccEIflm当f1.5HZ时，=0.05；当f14HZ时，=0.45；当1.5HZf14HZ时，=0.1767-lnf-0.0157式中：l——解构的计算跨径（m）E——结构材料的弹性模量（2N/m）cI——结构跨中截面的截面惯距（4m）作用位置作用类型第三章上部结构计算20cm——结构跨中处的单位长度质量（kg/m，当换算为重力单位是22Ns/m）cGmgG——结构跨中处每延米结构重力（N/m）g——重力加速度，g=9.812g/s由前面计算22.32/19.733GkNm310/Nm12.6lm642.90210cIcm由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》查的C50混凝土的弹性模量E=3.45×410MPa代入22ccEIflm22cEIGlg46523.541010290210212.622.326.5631HZ则0.17674.16400.01570.317ln11.317第三章上部结构计算213、可变作用效应计算计算车道荷载引起的空心板跨中及l/4截面的效应（弯矩和剪力）时，均布荷载kq应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载kP（或'kP）只作用于一个最大影响线峰值处边板①跨中截面弯矩：()kkkkMmqpy汽（不计冲击时）1)kkkkMpy汽（）m(q（计入冲击）两行车道荷载：不计冲击：M汽10.31710.519.82210.43.15267.44kNm计入汽车冲击：1)kkkkMpy汽（）m(q 1.317267.44 352.21kNm三行车道荷载：不计冲击：M汽0.780.361(10.519.845210.43.145) 245.29kNm计入汽车冲击：M汽1.317245.29323.05kNm剪力：'()kkkkVmqpy汽（不计冲击时）'1()kkkkVmqpy汽（）（计入冲击）两行车道荷载：第三章上部结构计算22不计冲击：V汽10.670.377510.52.45286.081/2（）计入冲击：V汽1.31743.8457.73kN三行车道荷载：不计冲击：V汽0.780.36110.53.45252.083/440.21kN计入冲击：V汽1.31740.2152.94kN②l/4截面弯矩：()kkkkMmqpy汽（不计冲击时）1)kkkkMpy汽（）m(q（计入冲击）两行车道荷载：不计冲击：M汽10.31710.519.82210.43.15200.44kNm计入汽车冲击：1)kkkkMpy汽（）m(q 1.317200.42 363.21kNm三行车道荷载：不计冲击：M汽0.780.36110.519.845210.43.145（）183.82kNm计入汽车冲击：M汽1.317245.29第三章上部结构计算23242.09kNm剪力：'()kkkkVmqpy汽（不计冲击时）'1()kkkkVmqpy汽（）（计入冲击）两行车道荷载：不计冲击：V汽10.670.377510.52.45286.081/2（）69.57kN计入冲击：V汽1.31769.5791.61kN三行车道荷载：不计冲击：V汽0.780.36110.53.45252.083/4（）63.80kN计入冲击：V汽1.31740.2184.02kN③支点截面剪力两行车道荷载：不计冲击：V汽10.377510.56.310.591/212.6/410.51252.410.459（）138.8