50MT梁新老规范分析报告

CHANG’ANUNIVERSITY河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告I目录1工程概况.........................................................................................................12分析模型.........................................................................................................22.1分析依据.....................................................................................................................22.2有限元模型.................................................................................................................22.3施工过程模拟.............................................................................................................62.4约定.............................................................................................................................63作用效应.........................................................................................................83.1永久作用.....................................................................................................................83.2可变作用...................................................................................................................103.3活载挠度计算...........................................................................................................133.4钢束有效预应力及伸长量.......................................................................................134效应组合.......................................................................................................164.1新规范效应组合.......................................................................................................164.2老规范荷载组合.......................................................................................................215设计状况验算...............................................................................................265.1持久状况...................................................................................................................265.2短暂状况.....................................................................................错误!未定义书签。6验算结果总结...............................................................................................35CHANG’ANUNIVERSITY河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告11工程概况桥上部结构为50M预应力混凝土T型简支梁。预应力混凝土T型梁的桥梁横断面全幅桥宽由5片主梁组成，梁高2.4m间距2.4m，桥面横纵坡除由不等柱高调整一部分，余由桥面铺装调整。设计荷载为汽车—超20，挂车—120；桥面净宽两幅净11+2×0.5m，外侧均为防撞护栏；桥面坡度为1.5%。CHANG’ANUNIVERSITY桥梁工程系DEPARTMENTOFBRIDGEENGINEERING22分析模型2.1分析依据[1]公路工程技术标准[S].JTJ001—97.[2]公路桥涵设计通用规范[S].JTJ021—89.[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].JTJ023—85.[4]公路桥涵地基与基础设计规范[S].JTJ024—85.[5]工程结构可靠度设计统一标准[S].GB50153—92.[6]公路工程结构可靠度设计统一标准[S].GB/T50283—1999.[7]公路工程技术标准[S].JTGB01—2003.[8]公路桥涵设计通用规范[S].JTGD60—2004.[9]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].JTGD62—2004.[10]公路圬工桥涵设计规范[S].JTGD61—2005.[11]公路桥涵施工技术规范[S].JTJ041—2000.2.2有限元模型2.2.1几何模拟采用变截面Timoshenko梁单元，建立全桥的空间梁格模型，见图2-1。CHANG’ANUNIVERSITY河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告3(a)有限元模型(b)效果图(2跨)图2-1结构总体模型全桥共175个节点，302个梁单元。比较真实地模拟了主桥各梁段的截面形状，对截面变化复杂的梁段如墩顶处、横隔板等。图2-2T梁图2-3横隔板构造CHANG’ANUNIVERSITY桥梁工程系DEPARTMENTOFBRIDGEENGINEERING42.2.2刚度模拟采用解析方法计算梁单元的顺桥向抗弯惯矩yyI、横桥向抗弯惯矩zzI。计入预应力孔道灌浆前后净截面、换算截面的差别，并考虑由此而引起的中性轴移动的效应。2.2.3边界模拟桥墩与主梁之间的支座采用一般支承模拟。2.2.4作用(质量)模拟2.2.4.1永久作用2.2.4.1.1结构重力包括单元自重和二期恒载。钢筋混凝土重力密度按24.0kN/m3取。2.2.4.1.2预加力按三维空间预应力钢束建模，考虑了静截面与换算截面、张拉方式、各种预应力损失、一次效应、二次效应的影响。预应力等效荷载包括锚头处的集中力及其引起的力矩、沿钢束曲线作用的切向及法向分布力以及它们引起的力矩。预应力等效荷载构成一空间自平衡力系。预应力钢束布置见图2-5。(a)预应力钢束立面图(b)预应力钢束平面图图2-4预应力钢束布置根据JTGD62—2004[S]第6.2条计算各类预应力损失。CHANG’ANUNIVERSITY河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告52.2.4.1.3混凝土收缩及徐变作用根据JTGD62—2004[S]第6.2、5.5.6条计入，且考虑钢筋对收缩徐变的约束效果。根据JTGD62—2004[S]第6.2.7条的条文说明，混凝土收缩徐变的延续期按10年计入。2.2.4.1.4水的浮力不计。2.2.4.1.5基础变位作用不计。2.2.4.2可变作用2.2.4.2.1汽车荷载现存结构设计为汽车—超20，挂车—120，而改造后为公路—I级。本报告考虑2种情况，分别验算。单向双车道，考虑中载和偏载情况，按各车道的影响线加载，取其包络。2.2.4.2.2汽车冲击力按JTGD60—2004[S]的第4.3.2条计入。2.2.4.2.3汽车离心力不计。2.2.4.2.4汽车制动力按JTGD60—2004[S]的第4.3.6条计入。2.2.4.2.5温度作用按JTGD60—2004[S]的第4.3.10条计入。2.2.4.2.5.1均匀温度均匀升温：+25℃；均匀降温：-20℃2.2.4.2.5.2梯度温度不计。CHANG’ANUNIVERSITY桥梁工程系DEPARTMENTOFBRIDGEENGINEERING62.3施工过程模拟2.3.1不计。2.4约定除特殊说明的以外，本报告的坐标系、效应方向、效应单位遵循如下约定。2.4.1坐标系设置2.4.1.1整体坐标系X轴方向与桥轴线方向一致，X原点设在主桥的中跨跨中；Y轴方向为横桥向，Y原点设在桥梁中轴线；Z轴方向为竖直向上，Z原点设置与施工图中的高程一致。2.4.1.2单元坐标系单元坐标系坐标轴方向符合右手螺旋法则。对主梁，其单元坐标系X轴沿曲线切向指向路线前进方向，Y轴沿曲线径向指向曲线圆心，Z轴竖直向上。主梁顺桥向弯矩即My，横桥向弯矩即Mz，扭矩即Mx。对桥墩，其单元坐标系X轴竖直向上，Y轴沿曲线径向指向曲线外侧。桥墩顺桥向弯矩即My，横桥向弯矩即Mz，扭矩即Mx。2.4.2结构效应方向位移与总体坐标系一致为正。轴力、索力以受拉为正，受压为负。剪力使单元产生顺时针转动为正。弯矩以单元坐标系下缘受拉为正。应力以受拉为正，受压为负。2.4.3结构效应单位除专门说明外，其余采用国际单位制。线位移、坐标采用“米”(m)；转角位移采用“弧度”(rad)或“度”(°)；应变采用“微应变”(με)。CHANG’ANUNIVERSITY河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告7力采用“千牛”(kN)；力矩采用“千牛·米”(kN·m)；应力采用“兆帕”(MPa)。质量采用“千克”(kg)；时间采用“秒”(s)；频率采用“赫兹”(Hz)。2.4.4模型测点(a)梁号划分图(b)挠度测点截面图(c)应变测点位置图CHANG’ANUNIVERSITY桥梁工程系DEPARTMENTOFBRIDGEENGINEERING83作用效应3.1永久作用3.1.1恒载(承载能力极限状态)根据JTGD62—2004[S]的5.1.5条，承载能力极限状态计算应考虑预应力引起的次效应。恒载(承载能力极限状态)为：1.0×结构重力+1.0×预应力次效应+1.0×收缩徐变。(a)弯矩图/kN·m(c)剪力图/kN图3-1恒载(承载能力极限状态)内力图在恒载(承载能力极限状态)作用下，跨中正弯矩约11846kN·m，支点处剪力最大为905kN.3.1.2恒载(正常使用极限状态)恒载(正常使用极限状态)为：1.0×结构重力+1.0×预应力+1.0×收缩徐变。这里的预应力效应包括一次效应和二次效应。CHANG’ANUNIVERSITY河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告9(a)弯矩图/kN·m(c)剪力图/kN图3-2恒载(正常使用极限状态)主梁内力图(a)顶板法向应力包络图/MPa(b)底板法向应力包络图/Mpa图3-3恒载(正常使用极限状态)主梁应力图在正常使用极限状态的恒载