主桥部分计算 毕业设计

1、土木114 吴咏陶5.1用MIDAS建模计算5.11 单元划分的原则单元划分一般考虑梁跨、截面变化、施工、预应力布置等因素，从而遵从以下几个原则：；。5.1.2 桥梁具体单元划分本设计采用MIDAS/Civil2006软件建立了解放大桥的主桥计算模型，全桥共77个节点，共76个单元。具体计算模型如下图所示。图51 解放大桥MIDAS模型5.2荷载组合下的梁单元内力图和结果解放大桥设计采用MIDAS/Civil2013软件建立了主桥计算模型，公路-级荷载，二期恒载：（式中，桥面铺装层的质量密度；桥面铺装层的宽度；防撞栏的质量密度；防撞栏的面积；重力加速度，取；桥面其它附属结构（如栏杆、人行道等）

2、的总重量；桥面总长。）根据荷载组合，分别计算了荷载极限组合（）和短期组合（）效应下的主桥各个截面的内力。承载能力极限状态下的内力如下图所示：图5-2 解放大桥承载能力极限状态组合下的弯矩图图5-3 解放大桥承载能力极限状态组合下的剪力图图5-4解放大桥短期组合下的弯矩图图5-5解放大桥短期组合下的剪力图图5-6 解放大桥承载能力极限状态组合下的支座反力图图5-7 解放大桥短期组合下的支座反力图5.3 主桥控制截面内力汇总根据受力特点控制截面如下：主跨取主跨支点截面、主跨L/8处截面、主跨L/4截面和主跨跨中截面；边跨取边跨支点截面、边跨L/8处截面、边跨L/4截面和边跨跨中截面。控制截面内力如

3、表5-1所示，控制截面特性如表5-2、5-3所示：表5-1控制截面弯矩剪力值截面位置基本组合短期组合（）（）（）（）主跨支点maxmin跨中maxminL/8maxminL/4maxmin边跨支点maxmin跨中maxminL/8maxminL/4maxmin表5-2 截面特性表截面位置支点主跨跨中L/8L/4边跨支点跨中L/8L/4注：构件混凝土全截面的面积；构件混凝土全截面的面积；截面重心至构件下缘的距离；截面重心至构件上缘的距离；截面下缘的抗弯模量；截面上缘的抗弯模量。表5-3截面特性表（单位：m）截面位置支点2.0821 1.9315 2.7220 2.4780 主跨跨中0.7957

4、1.1306 0.9392 1.4608 3L/81.5945 1.5901 2.0179 2.0109 L/41.1835 1.2825 1.4836 1.6403 0.225边跨支点0.7957 1.1306 0.9392 1.4608 3跨中1.1881 1.3029 1.4690 1.6486 25L/81.8359 1.7607 2.3593 2.2391 0.300L/41.5925 1.5793 2.0180 1.9971 0.275注：、截面上、下缘的预应力钢筋重心至截面重心的距离；、截面上、下核心距，；梁高；假定的力筋重心至截面下缘的距离；截面有效高度。5.4预应力筋束的计算

5、。4.4.1 按正常使用极限状态的应力要求估算钢筋：、截面下缘的抗弯模量；混凝土轴心抗压强度标准值；、承载能力极限状态下的最大、最小弯矩值。应力汇总如下表所示表4-4应力汇总表（单位：Mpa）截面位置中跨支点跨中L/8L/4边跨支点跨中L/8L/41、同时在上、下缘布置预应力筋为上下缘均不出现拉应力的最小配束；为钢束重心到截面重心的距离。2、只在下缘布置预应力筋3、4.上、下缘配筋的判别条件。只在下缘布筋的条件：只在上缘布筋的条件：。按照上述判别条件，可以求出各控制截面的配筋部位，如下表所示：表4-5 配筋位置计算表截面位置配筋部位主跨支点不满足满足上缘跨中满足不满足下缘L/8不满足满足上缘L

6、/4不满足满足上缘边跨支点满足不满足下缘跨中满足不满足下缘L/8不满足满足上缘L/4不满足满足上缘（1） 主跨支点处截面，只在上缘布置力筋：（“”表示位置在截面重心轴以下）（2） 边跨L/3处截面（反弯点附近截面）（“”表示位置在截面重心轴以下）其它截面按照配筋位置根据上述公式计算，所以，按正常使用极限状态应力要求确定的预应力筋数量如下表所示：表4-6 预应力筋估算表（正常使用极限状态）截面位置配筋部位股数束数（每束19股）最少最多最少最大主跨支点上缘613.25 3488.01 32.28 183.58 跨中下缘291.25 957.74 15.33 50.41 L/8上缘354.41 27

7、44.39 18.65 144.44 L/4上缘71.56 407.96 3.77 21.47 边跨支点下缘0000跨中下缘118.09 355.70 6.22 18.72 L/8上缘429.80 2738.40 22.62 144.13 L/4上缘254.78 1686.47 13.41 88.76 数量对于全预应力混凝土构件，按抗裂性估算，其公式如下：式中：Ms作用短期效应组合弯矩，其中汽车荷载不考虑冲击力； A . W毛截面面积和对毛截面截面下缘的截面抵抗矩；采用19规格的预应力管道，内径100mm，外径107mm。预应力筋拟采用钢绞线，每股钢绞线的公称截面面积为，1束19股，抗拉强度标

8、准值，张拉控制应力，预应力钢筋的永存应力，本设计取，即。（1）主跨跨中截面。为满足抗裂性要求，由表4-1、4-2、4-3查得，则，不考虑次内力的影响，得（2）主跨支点截面。为满足抗裂性要求，由表4-1、4-2、4-3查得，=0.325m，则，拟采用钢绞线，每股钢绞线的公称截面面积为，抗拉强度标准值，张拉控制应力，预应力钢筋的永存应力，本设计取，即。采用19规格的预应力管道，内径100mm，外径107mm。不考虑次内力的影响，得按照上述步骤，分别计算按抗裂性估算各控制截面的钢束，结果如下表所示：表4-7预应力估算表（抗裂性）截面位置钢绞线最少预应截面位置钢绞线最少预应股数力束股数力束主跨支点边跨

9、支点跨中跨中L/8L/8L/4L/4结合正常使用极限状态的应力要求、正常使用极限状态截面抗裂性要求，以及施工特点，由表4-6、表4-7可以确定各控制截面纵向预应力筋的配制，各控制截面预应力钢束配置如下表所示：表4-8 预应力筋实际配束表截面位置应力要求抗裂性要求实际配束最少（束）最多（束）最少（束）上缘下缘主跨支点520跨中024L/8320L/4160边跨支点0000跨中014L/8440L/4240(1)计算理论跨径：边支点或边跨中部：中跨跨中：中支点：(2)计算翼缘实际宽度与理论跨径之比（正弯矩截面取箱梁的上部翼缘进行计算；负弯矩截面取箱梁的下部翼缘进行计算）。、的计算见下图。（1）主跨

10、支点截面翼板有效宽度计算：所以，即翼缘有效宽度为实际宽度。（2）主跨跨中截面翼板有效宽度计算：所以，即翼缘有效宽度为实际宽度。其他截面有效宽度计算方法相同，具体计算见表4-8表4-8 截面有效宽度计算截面位置主跨支点240110跨中272110L/8272110L/4272110边跨支点264110跨中264110L/8264110L/4264110主桥控制截面正截面承载能力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 ，预应力钢绞线采，每根钢绞线面积为140。因为不考虑普通钢筋以及受压预应力筋的影响，所以有，。（1）主跨支座截面正截面承载能力验算。主跨支点截面上部受拉，仅在上缘配置钢筋。

11、已知，混凝土受压区高度按下式计算：，即，解得(JTG D62-2004)中（）规定：，满足要求。根据公预规(JTG D62-2004)中（）规定：，所以，主跨支点正截面承载能力满足要求。（2）主跨跨中截面正截面承载能力验算。主跨跨中截面下部受拉，仅在下缘配置钢筋。已知，。判断因为，所以，不满足，属于第二类截面。此时受压区高度按下式计算：即解得满足要求。根据公预规(JTG D62-2004)中（5.2.3-2）规定：所以，主跨跨中正截面承载能力满足要求。（3）主跨L/8截面正截面承载能力验算。主跨支点截面上部受拉，仅在上缘配置钢筋。已知，混凝土受压区高度按下式计算：，即，解得(JTG D62-2

12、004)中（）规定：，满足要求。根据公预规(JTG D62-2004)中（）规定：，所以，主跨支点正截面承载能力满足要求。（4）主跨L/4截面正截面承载能力验算。主跨L/4截面上部受拉，仅在上缘配置钢筋。已知，混凝土受压区高度按下式计算：，即，解得(JTG D62-2004)中（）规定：，满足要求。根据公预规(JTG D62-2004)中（）规定：，所以，主跨L/4正截面承载能力满足要求。（5）边跨跨中截面正截面承载能力验算。边跨跨中截面下部受拉，仅在下缘配置钢筋。已知，。判断因为所以，满足，属于第一类截面。此时受压区高度按下式计算：即解得(JTG D62-2004)中（）规定：，满足要求。根

13、据公预规(JTG D62-2004)中（）规定：，所以，边跨跨中正截面承载能力满足要求。（6）边跨1/8截面正截面承载能力验算。边跨L/8截面上部受拉，仅在上缘配置钢筋。已知，混凝土受压区高度按下式计算：，即，解得(JTG D62-2004)中（）规定：，满足要求。根据公预规(JTG D62-2004)中（）规定：，所以，边跨L/8正截面承载能力满足要求。（7）边跨L/4截面正截面承载能力验算。边跨L/4截面上部受拉，仅在上缘配置钢筋。已知，混凝土受压区高度按下式计算：，即，解得(JTG D62-2004)中（）规定：，满足要求。根据公预规(JTG D62-2004)中（）规定：，所以，边跨L

14、/4正截面承载能力满足要求。根据公预规（）规定，连续梁桥受弯构件需验算的斜截面抗剪承载力的位置包括：1、1）近支座中心h/2处截面；2）；3）；4）；5）。2、1）；2）；3）。所以，本设计仅验算主跨变高度梁高度突变处（即高速开始进入抛物线变化）截面和边跨距离支点h/2处截面的斜截面抗剪承载力验算。4.8.1 中跨横隔梁边缘处截面（支座边截面）斜截面抗剪承载力验算根据公预规应符合下列要求：对于主跨变高度梁高度突变处截面，已知：腹板总厚度，箱形截面有效高度，所以，所以截面尺寸满足要求。根据公预规（）规定，受弯构件当符合下列条件时，可不进行斜截面抗剪承载力的验算，。，已知，因为不满足公式，所以需要进行斜截面承载能力验算。根据公预规（9.4.1）对于箍筋的构造要求，以及最小配筋率的要求，箍筋选用双肢的s=100mm。根据公预规载力计算应符合下列规定：因为不考虑普通钢筋的作用，所以。所以，所以因此，主跨变高度梁高度突变处截面斜截面抗剪承载能力满足要求。4.8.2 边跨近支座中心h/2处截面斜截面抗剪承载力验算根据公预规（）规定，抗弯构件的斜截面抗剪应符合下列要求：对于边跨近支座中心h/2处截面，已知：所以，截面尺寸满足要求。该处截面尺寸与支点处截面尺寸相同，在承载能力极限状态组合下和短期组合下的弯矩最值分别为，所以根据正常使用极限状态应力要求估算的钢筋数量为，所以束数。取。