下部结构

2.11板式橡胶支座的设计计算预应力钢筋混凝土五片式T形梁桥全长为29.96m，计算跨径29ml，主梁采用C50混凝土，支座处梁肋宽度为40cm，梁的两端采用等厚度的橡胶支座，已知支座压力标准值Rck=846.31kN，其中结构自重引起的支座反力标准值为Rck=519.10kN，公路—Ⅱ级引起的支座反力标准值为278.33kN，人群荷载的标准值为48.88kN，公路—Ⅱ级和人群荷载Pr=3.0kN/m2作用下产生的跨中挠度ƒ=11.34mm，根据当地的气象资料，主梁的计算温差△t=36℃。2.11.1确定制作平面尺寸选定支座的平面尺寸为22cm10503530cmba，采用中间层橡胶片厚度0.8cmt。①计算支座的平面形状系数S：81.10)3530(8.023530)(2batbaS②计算橡胶制作的弹性模量：550.85MPa10.21.05.45.422SGEee③验算橡胶支座的承压强度：)kPa(10000][kPa806035.03.031.846合格jckjbaR注：根据《公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)8.4.1条规定1．支座使用阶段的平均压应力限值为σc=10.0MPa2．常温下橡胶支座剪变模量Ge=1.0MPa；Ee为支座抗压弹性模量3．支座形状系数应在5≤S≤12范围内取用2.11.2确定支座的厚度①主梁的计算温差Ct36，温差的变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移g为：cm5274.0)302900(361021215latg②为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移△p，首先要确定作用在每一支座上的制动力HT；对于29.0m的桥跨，一个设计车道上公路—Ⅱ级车道荷载总重量为：435.4kN207297.875，则汽车制动力标准值为43.54kN10%435.4，但《公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)规定，不得小于90kN，经比较，取总制动力为90kN参与计算，五根梁共十个支座，每一个支座承受水平力为k91090bkF③确定需要的橡胶片总厚度et不计汽车制动力1.0548cm0.527422gte计入汽车制动力cm8026.03530100.1297.05274.027.01abGFtebkge《公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)的其他规定：6cm300.20.2ate选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚度0.5cm，中间层橡胶片厚度0.8cm，钢板厚度取0.5cm，则橡胶片总厚度为：1.0548cm3.4cm0.520.83et且6cmte(合格)④支座厚度为：5.4cm23.40.54eth2.11.3验算支座偏转情况①计算支座的平均压缩变形为beckeeckmcabEtRabEtR,式中mc,—平均压缩变形(忽略薄钢板的变形)；eE—支座抗压弹性模量；bE—橡胶弹性体体积模量，Eb=2000MPa；ckR—结构自重引起的支座反力标准值；cm0635.0m000635.010200035.03.0034.01031.8461085.55035.03.0034.01031.8466363,beckeeckmcabEtRabEtR按《公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)规定，尚应满足emct0.07,即：0.238cm3.40.070.0635(合格)②计算梁端转角，由关系式EIglf38454和EIgl243可得lflEIgll516516)24165(3设结构在自重作用下，主梁处于水平状态，已知公路—Ⅱ级荷载作用下的跨中挠度11.34mmf，代入上式得：rad00125.029005134.116516lf③验算支座偏转情况：)(cm01878.0200125.0300635.0,2,合格即amc2.11.4验算支座的抗滑稳定性①计算温度变化引起的水平力：kN287.164.35274.0100.135.03.03egettabGH②验算滑动稳定性：为了保证橡胶支座与梁底或墩台顶面之间不发生相对滑动，则应满足以下条件：不计入汽车制动力时：egecktAGR14.1计入汽车制动力时：bkegeckFtAGR14.1式中GKR—由结构自重引起的支座反力标准值；CKR—由结构自重引起的支座反力标准值和0.5倍汽车荷载标准值(计入冲击系数引起的支座反力)；—橡胶与混凝土间的摩擦系数(μ=0.3)以及钢板间的摩擦系数μ=0.2；l—由上部结构温度变化、混凝土收缩徐变等作用标准值引起的剪切变形和纵向力标准值产生的支座剪切变形，但不包括汽车制动力引起的剪切变形；bkF—由汽车荷载引起的制动力标准值；gA—支座平面毛面积；由上式可得197.48kN278.33)0.5(519.100.3ckR197.48kNR31.80916.2781.41.4ckbktFH(合格)以及：22.80kN16.2871.41.4155.73kN519.100.3GktHR(合格)综上所述可得板式橡胶支座图式，如图2-26所示35030054350585a)b)图2-26板式橡胶支座图(尺寸单位：mm)a)支座平面图b)支座立面图本章小结本章是简支T形梁桥的上部结构计算,主要包括主梁内力计算、预应力钢筋的布置、主梁截面强度与应力验算、行车道板、横隔梁设计等等。上部结构包括桥跨结构和支座系，前者是桥梁中跨越桥孔的、支座以上的承重结构部分。后者是桥梁上、下结构之间的传力和连接装置，作用是把上部结构的各种荷载传递到墩台上，并适应活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素所产生的位移。第3章下部结构计算3.1设计资料1．设计标准及上部构造设计荷载：公路—Ⅱ级；桥面净空：净—9+2×1.5标准跨径：30m；主梁全长：29.96m；计算跨径：29.00m上部构造：预应力钢筋混凝土T形梁；2．材料钢筋：盖梁主筋采用HRB335，其它均采用R235钢筋；混凝土：盖梁、墩柱采用C30，系梁及钻孔灌注桩用采C25；3．桥墩尺寸考虑原有标准图，选用如图3-1所示结构尺寸60906024010806016060901601502051501601506702051301501601201052015011001400240240240图3-1桥墩结构尺寸(尺寸单位：cm)4．设计依据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)。3.2盖梁计算3.2.1荷载计算1．上部结构永久荷载见表3-1表3-1上部结构永久荷载每片边梁自重,kN/m每片中梁自重,kN/m一孔上部结构自重,kN每一个支座恒载反力,kN1、5号2、3、4号35.837.175485.98边梁1、5中梁2、3、4536.28556.812．盖梁自重及作用效应计算见表3-2(1/2盖梁长度，见图3-2)1206090601080/26060859512345240123456090160205670/2150图3-2盖梁尺寸(尺寸单位：cm)表3-2盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算截面编号自重,kN弯矩,kN·m剪力,kNV左V右1—1q1=0.6×0.6×1.6×25+0.5×0.6×0.45×1.6×25=19.80M1=-0.6×0.6×1.6×25×0.3-0.5×0.6×0.45×1.6×25×0.2=-5.40-19.80-19.802—2q2=0.5×(1.05+1.5)×0.6×1.6×25=30.60M2=-0.6×1.2×1.6×25×0.6-0.5×0.9×1.2×1.6×25×0.4=-25.92-30.60-30.603—3q3=1.5×0.85×1.6×25=51.00M3=-0.6×1.2×1.6×25×1.45-0.5×0.9×1.2×1.6×25×(1.2/3+0.85)-0.5×51×0.85=-90.435-101.40201.004—4q4=1.5×0.95×1.6×25=57.00M4=302.4×0.95-(57+51)×0.9-28.8×2.4-144.00144.00截面编号自重,kN弯矩,kN·m剪力,kNV左V右21.6×(0.4+1.8)=73.445—5q5=1.5×2.4×1.6×25=144.00M5=302.4×3.35-(51+57+144)×0.5×4.3-28.8×4.8-21.6×(0.4+4.2)=246.2400备注：q1+q2+q3+q4+q5=302.4KN3．可变荷载计算(1)可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆原理法，非对称布置时用偏心受压法。①公路—Ⅱ级a．单车列，对称布置时，见图3-3所示：0.6250.625)(0.625210.18750.37521034251；；b．双车列，对称布置时，见图3-4所示：0.62500.2708)(0.9792210.01040.0208214251；0.72920.7292)(0.729221324024024024090901110.3750.6250.6250.3751号2号3号2402402402401301110.97920.72920.72920.27081号2号3号1801804号5号0.02080.0208P/2P/2P/2P/2P/2P/210.270810.9792图3-3单列车对称(尺寸单位：cm)图3-4双列车对称(尺寸单位：cm)c．单车列，非对称布置时，见图3-5所示：由2ii21aean，已知：N=5，e=3.1，57.6)4.8(2.422222a，0.329257.62.41.3510.458357.64.81.35121；0.200057.601.35130.058357.64.81.3515；0.070857.62.41.3514d．双车列，非对称布置时，见图3-5所示：已知：N=5，e=1.55，657844222222.)..(a，则：0.264657.62.41.55510.329257.64.81.555121；0.200057.601.55513；0.135457.62.41.555140.070857.64.81.5551524024024024050180220180180130P/2P/2P/2P/2P/2P/2310155P2P图3-5(尺寸单位：cm)e．三车列，非对称布置时，见图3-6所示：已知：N=5，e=0，57.6)4.8(2.422222a，则：0.20005432124024024024050180180130P/2P/2P/2P/2180130P/2P/2P图3-6三车列非对称布置(尺寸单位：cm)②人群荷载a．两侧有人群，对称布置时，见图3-7所示：01785.134251；b．单侧有人群，非对称布置时，见图3-7所示：已知：N=5，e=5.25，57.6)4.8(2.422222a，则：；；0.418857.62.45.25510.637557.64.85.255121；；0.018857.62.45.25510.200057.605.2551430.237557.64.85.255152402402402404545q=4.5KN/m人1号2号1.18751-0.18751q