桥梁设计小论文

1、II桥 梁 设 计 理 论 作 业新旧桥梁规范设计计算比较的研究 姓 名： 孙艳 专 业： 道路与铁道工程 学 号： 1120131370 日 期： 2013年 1月 1日 大连海事大学Dalian Maritime University摘 要随着科学理论与技术的进步，桥涵设计理论有了较大发展，桥涵设计规范于2004年在车辆布载模式和配筋方面做了很大的调整，并且开始颁布执行。新规范在内力计算方面更加简单、合理与安全。新规范较以往的旧规范主要区别在于：材料的强度取值，汽车荷载布置模式、冲击系数、设计荷载组合方式、配筋、预应力损失、挠度、裂缝等都发生了明显的变化旧规范将汽车荷载划分为汽车超20级、

2、汽车-20级、汽车-15级、汽车-10级共四个等级，并且每个等级规定了验算荷载-挂车和履带车荷载；而新规范只将汽车荷载分为公路I级和公路一II级两个等级，取消了旧规范规定的汽车-15级和汽车-10级汽车荷载，并且不考虑验算荷载。公路I级相当于旧规范的汽车超20级别，公路II级相当于旧规范的汽车-20级。结构整体计算采用车道荷载模式，局部分析计算采用车辆荷载模式。 同时，将汽车冲击系数，以跨径为主要影响因素的计算方法，修订为以结构基频为主要因素的计算方法。对汽车冲击系数，旧规范近似地认定冲击力与计算跨径成反比，计算简便但不能反映其本质，更重要的是系数偏小。新规范采用与桥梁结构基频相关的冲击数，综

3、合反映了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性。从对比中看出，旧规范在跨径大于45m时就不考虑冲击系数了，而新规范仍要考虑，客观上新规范对于汽车荷载及冲击系数要求更为严格。新旧规范汽车荷载的计算图式不同。旧规范汽车荷载的计算图式是以一辆加重车和具有规定间距的若干辆标准车组成的车队表示的，计算比较麻烦，且计算效应随桥梁跨径的变化是不连续的。新规范采用车道荷载即由均布荷载和集中荷载组成的图式，只要知道梁的影响线面积和最大竖标值，荷载效应即可计算出来，较为方便。桥梁设计理论作业桥梁设计理论作业1 冲击系数的不同旧规范对于钢筋混凝土及预应力混凝土构件冲击系数的求法规定如下：跨径L5 m时，=0.30；跨

4、径L45 m时，=0。当L值在所列数值范围内时，冲击系数可以用直线内插值求得。对于20m板梁，1+1.118。新规范对于钢筋混凝土及预应力混凝土构件冲击系数的求法以20m板梁计算为例。冲击系数为：1+=1+0.25=1.25。16m板梁、20m T梁、16m T梁的冲击系数可同理计算，对比见表l。旧规范的求法仅仅局限于桥梁跨径或者荷载长度的影响。新规范的冲击系数反映了桥梁结构动力特征，通过桥梁的结构基频求法，计算的冲击系数较旧规范计算值偏大，新规范从桥梁结构自身的截面、材料特征出发，更符合桥梁在汽车荷载的冲击作用下的受力特征，求出的汽车冲击力更加合理。2 内力的比较下面按新、旧规范分别计算20

5、 m，16 m板梁和20m，16 m T梁对应的公路-I级、公路-级和汽车-20级、汽车-20级的车道荷载组合边梁弯矩，如表2所示。按新、旧规范分别计算20m，16 m板梁和20 m，16 m T梁对应的公路一l级、级和汽车-20级、汽车-20级的汽车活载弯矩(计算冲击)表中的数据可以明显地看出：新规范所规定的车道荷载组合与旧规范所规定的车辆荷载级比汽车-20级偏大；对于汽车活载(计算冲击)，密集运行状态即公路一I级荷载比原规范汽车-超20级小416；一般运行状态即公路-级比原规范汽车-20级小918。3 配筋的比较31预应力钢筋面积不同新旧规范对于预应力钢筋的计算首先是预应力钢筋的估算方法不

6、同，旧规范采用的是容许预应力法估算预应力钢筋截面积，而新规范采用了名义预应力法估算预应力钢筋面积。在同一座桥梁配筋设计中，根据新规范估算的预应力钢筋截面积较旧规范估算的要小，在配同样的预应力钢筋截面积的条件下，新规范设计的非预应力钢筋要少删，主要，由于旧规范的I，容许预，应力，估算的方法偏于保守。因此可以得出按旧规范设计的预应力梁可以继续使用。32非预应力配筋面积不同可知，对于T梁的非预应力配筋，旧规范明显比新规范要少得多，新规范所需要的非预廊力钢筋较多。根据上面板梁的预应力钢筋和T梁的非预应力钢筋的对比，我们可以清楚地看出：在一般跨度的桥梁设计之中，旧规范设计的预应力板梁可以继续使用，但新规

7、范能更充分地利用预应力，宜加以推广与应用。4 预应力损失的比较我们就预应力钢筋的应力松弛引起的损失田5及混凝土的收缩、徐变引起的损失d，6来分析新、旧规范的不同。 由表5我们可以明显地看出：对传力锚固时的损失，新、旧规范相差很小；传力锚固后的损失，根据新规范所计算的预应力损失较大。5 抗裂验算要求和裂缝计算不同新规范正截面抗裂验算按作用(或荷载)短期效应组合和长期效应组合进行，使用新规范设计的预应力混凝土构件较旧规范不过多的降低预应力度，新规范将预制的全预应力混凝土构件的预应力降低15，即旧规范pcst(相当于h)改为st-0.85pcO；分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件降低20%，改为st-

8、0.80pc0。将预应力混凝土A类构件也由旧规范st-pc0.8ftk改为st-pc0.7ftk从表6中我们可以看出，旧规范设计的预应力板梁产生的裂缝宽度较新规范设计的板梁宽度较大。新、旧规范对于非预应力构件计算的裂缝宽度相差不大。裂缝宽度受钢筋的折算直径、配筋率等因素的影响较大，不易比较。6 挠度和持久状况预应力混凝土应力计算下面我们就预应力板梁，非预应力T形梁的挠度进行比较。对于非预应力钢筋混凝土结构，新规范设计的恒藏引起的挠度较旧规范的小，主要由于新规范中的钢筋混凝土构件等效截面的抗弯刚度B偏大导致；根据新规范计算活载引起的挠度值相对偏大，主要由于活载内力偏大导致；对于总的挠度，新规范的

9、较大。新、旧规范的相同点就是，一般的预应力板梁结构不设预拱度，非顸应力结构要设置预拱度，新、旧规范计算的总挠度差别不是很明显。在使用旧规范期间设计的全预应力混凝土构件，在新规范的标准下有町能从全预应力构件转变为预应力A类构件。A类预应力混凝土构件在长期荷载下的抗裂性验算，旧规范规定在结构自重作用下不得消压，而新规范规定为0，其中，乳为荷载长期效应组合下产生的构件混凝土边缘法向拉应力，不但包括结构自重效应，也包括部分活荷载效应。7 算例分析7. 1计算软件及方法 大桥纵向计算采用同济大学开发的桥梁博士V 3. 1专业训一算软件。在桥梁的结构训一算中全而模拟了箱梁梁体在各施土阶段的受力特征及不同龄

10、期混凝土的收缩徐变影响，并按照梁段悬臂施工顺序分成25个施工阶段和运营阶段。全桥共划分114个单元箱梁单元68个，桥墩单元46个).4个永久支承元，训一算模型见图L在新、旧规范计算模拟过程中，所有施工阶段的划分及各阶段施工天数和施工临时荷载及永久荷载完全一致。计算对比时，桥梁上部结构箱梁按照新、旧桥梁规范相关参数取值对比，见表17. 2计算结果按旧规范(JTJ021-89进行承载能力极限状态和正常使用极限状态验算，计算结果见图2. 3;按新规范(JTG D60-2004 )进行承载能力极限状态和正常使用极限状态验算，训一算结果见图4.5.承载能力极限状态新、旧规范箱梁控制截面计算结果对比见表计

11、算结果对比见表3. 4. 5. 67. 3计算结果分析计算结果表明，在新旧两种规范下，承载能力极限状态单元截而抗力、抗剪计算均能满足规范要求;正常使用极限状态下，在旧规范的汽一20级和挂一100两种活载、温度、制动力和支座强迫位移最不利荷载组合下，最大正应力为12 1 MPa、最小正应力为0. 62 MPa最大主拉应力为一1. 23 MPa最大主压应力为15. 57 MPa箱梁全截而受压，各截而正应力和主应力均满足规范要求。在新规范的公路-II级活载、温度、制动力和支座强迫位移最不利荷载组合下，最大正应力为20.7 MPa、最小正应力为一201MPa最大主压应力为20.7 MPa最大主拉应力为

12、-2. 1 MPa截面正应力和主应力均超过规范容许值。7. 4新旧规范对比新公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)与旧公路桥涵设计通用规范(JTJ 021-89)相比，梯度温度对截而应力的影响差别较大，新规范梯度温度产生的压应力值为8. 2 MPG拉应力值为一4. 1 MPa旧规范梯度温度产生的压应力值为2. 5MPa拉应力值为一1. 2 MPa两规范下，活载影响值相差不到5%;同时由于新规范的各项容许值相对旧规范而言均要严格，因此，按照旧规范设计的大跨径连续刚构部分截面的应力在新规范下不满足容许值要求。结语经过新、旧规范在动力特性、配筋、预应力损失、裂缝、挠度等方面的不同比较，我们可以了解到，新规范较以往的规范要求充分发挥预应力钢筋的承载能力，节约钢筋用量，降低