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文档简介

装配式预应力混凝土T型梁桥的下部结构结构设计案例综述1.1设计资料1.1.水文地质条件冲刷深度:4.1m;地质条件:粉质黏土;1.1.2材料混凝土采用C40,钢筋直径大于12mm时用HRB400,小于12mm的话用HPB300。1.1.3下部结构尺寸盖梁采用钢筋混凝土盖梁长10.5m,宽2.1m,高1.8m。墩柱采用混凝土钢筋柱,直径1.4m。桩基采用钻孔灌注桩直径1.4m。选用如图1.1所示结构尺寸。1.2桥梁博士建模盖梁设计采用桥梁博士V4.2.0进行建模分析。先进行总体信息输入,填写地质信息,钻孔信息。然后进行结构建模,画盖梁端部,盖梁中部和墩柱截面,填写信息。进行建模,截面安装,修改构件信息。再进行钢筋设计,在软件中进行进行盖梁配筋,画出纵筋、斜筋、短筋,最后进行箍筋配置。在进行墩柱配筋,在软件中输入钢筋信息进行钢筋配置,和箍筋配置。进行施工分析,有三个阶段,即下部施工,上部施工,和收缩徐变。先进行构件的安装,在进行添加集中荷载,最后填写收缩徐变周期。再填写运营分析,进行横向加载定义。最后进行计算。导出数据。(1)总体信息填写填写地质信息,钻孔信息。图1.1地质信息图1.2钻孔信息(2)结构建模画盖梁端部,盖梁中部和墩柱截面,填写信息。进行建模,截面安装,修改构件信息。图1.3建模信息(3)钢筋设计在软件中进行进行盖梁配筋,画出纵筋、斜筋、短筋,最后进行箍筋配置,纵筋和斜筋用直径28mm的HRB400的钢筋,箍筋用直径为12mm的HPB300。在进行墩柱配筋,在软件中输入钢筋信息进行钢筋配置,和箍筋配置,墩柱纵筋用直径28mm的HRB400的钢筋,箍筋用的是直径12mm的HPB300。图1.4钢筋设置图1.5箍筋设置(4)施工分析有三个阶段,即下部施工,上部施工,和收缩徐变。先进行构件的安装,在进行添加集中荷载,最后填写收缩徐变周期。图1.6施工阶段图1.7构件安装图1.8添加集中荷载(5)运营分析再填写运营分析,进行横向加载定义。图1.9横向加载1.3盖梁设计1.3.1盖梁数据处理选取单元1(支点截面),单元2(支座处),单元3(四分点处),单元5(支座处),单元7(跨中截面),单元12(支座处)。(1)正截面承载力最大弯矩构件的承载能力极限状态计算应满足:γ0表1.1最大弯矩和对应的抗力表格单元截面位置MAX-MY承载力第Ⅰ组第Ⅱ组是否通过NMMNMMNMM1L0.00.00.00.0-3348.1003281.50是Z120.5-27.80.018.5-5239.6018.55212.90是2Z1609.1-28.00.0549.7-5565.40549.75569.30是A1619.8-735.20.0546.9-6394.10546.96314.80是3A1-26.5-735.10.5-23.4-5924.40-23.45883.00是D0-27.8-2819.10.5-24.5-11530.60-24.55945.20是55-46.6500.90.4-44.5-12481.80-44.56412.70是Z2-59.53116.40.5-56.9-6402.60-56.96451.00是77-6.23791.80.5-5.9-6450.10-5.96441.40是8-6.73839.90.5-6.4-6470.70-6.46470.70是12A2619.8-735.20.0546.9-6394.10546.96314.80是Z4609.1-28.00.0549.7-5565.40549.75569.30是(2)斜截面承载力最大剪力构件的承载能力极限状态计算应满足:γ0表1.2最大剪力及其对应的抗力表格单元截面位置剪力值承载力抗剪上限抗剪下限尺寸是否满足是否需要抗剪验算是否满足1L0000———Z1-64.1-4695.0-8390.9-2146.2是否是2Z1-1876.3-5419.9-9476.0-2423.7是否是A1-1936.2-6146.7-10053.3-2571.4是否是3A1-2032.7-6185.3-10100.4-2583.4是否是D0-2134.9-6445.910939.42798.0是是是553732.86140.110308.52798.0是是是Z23305.76554.310404.22824.0是是是77794.36204.610404.22824.0是是是8461.3591.010404.22824.0是是是12A23104.26613.910301.52634.8是是是Z42283.35582.79476.02423.7是否是(3)裂缝宽度验算正常使用极限状态下的裂缝宽度应按作用频遇组合并考虑长期效应影响进行计算,裂缝宽度验算结果见表1.3。经过桥梁博士计算裂缝宽度计算结果验算满足要求。 表1.3截面顶缘、底缘裂缝宽度表单元截面位置顶缘底缘裂缝宽度(mm)容许值(mm)是否满足裂缝宽度(mm)容许值(mm)是否满足1L0.0000.200是0.0000.200是Z10.0010.200是0.0000.200是2Z10.0000.200是0.0000.200是A10.0260.200是0.0000.200是3A10.0410.200是0.0000.200是D00.0720.200是0.0000.200是550.0280.200是0.0000.200是Z20.0000.200是0.1110.200是770.0000.200是0.1300.200是80.0000.200是0.1320.200是12A20.0260.200是0.0000.200是Z40.0000.200是0.0000.200是(4)受压区混凝土边缘的压应力验算受压区混凝土边缘的压应力应满足σcct表1.4下部施工施工阶段单元截面的施工组合压应力表格单元截面位置位置容许值(MPa)上缘是否满足下缘是否满足上缘(MPa)下缘(MPa)1L0.000.0021.44是是Z1-0.000.0621.44是是2Z1-0.000.0621.44是是A1-0.000.1021.44是是3A1-0.000.0921.44是是D0-0.000.2621.44是是550.08-0.0021.44是是Z20.39-0.0021.44是是770.57-0.0021.44是是80.59-0.0021.44是是12A2-0.000.1021.44是是Z4-0.000.0621.44是是表1.5上部施工施工阶段单元截面的施工组合压应力表格单元截面位置位置容许值(MPa)上缘是否满足下缘是否满足上缘(MPa)下缘(MPa)1L0.000.0021.44是是Z1-0.000.0621.44是是2Z10.140.2021.44是是A1-0.001.2021.44是是3A1-0.001.1921.44是是D0-0.003.5421.44是是55-0.000.9521.44是是Z21.56-0.0021.44是是771.75-0.0021.44是是81.77-0.0021.44是是12A2-0.001.2021.44是是Z40.140.2021.44是是表1.6收缩徐变施工阶段单元截面的施工组合压应力表格单元截面位置位置容许值(MPa)上缘是否满足下缘是否满足上缘(MPa)下缘(MPa)1L0.000.0021.44是是Z1-0.000.0621.44是是2Z10.140.2021.44是是A1-0.001.2021.44是是3A1-0.001.1921.44是是D0-0.003.5421.44是是55-0.000.8821.44是是Z21.65-0.0021.44是是771.84-0.0021.44是是81.86-0.0021.44是是12A2-0.001.2021.44是是Z40.140.2021.44是是(5)受拉钢筋应力验算钢筋混凝土受弯构件正截面受拉钢筋的应力σsit1.7施工阶段钢筋应力验算表格单元截面位置位置容许值(MPa)上缘是否满足下缘是否满足上缘(MPa)下缘(MPa)1L0.000.00-300.00是是Z1-0.850.29-300.00是是2Z1-0.850.29-300.00是是A1-1.650.48-300.00是是3A1-2.680.41-300.00是是D0-5.081.34-300.00是是550.36-2.37-300.00是是Z21.80-10.82-300.00是是772.67-15.96-300.00是是82.76-16.50-300.00是是12A2-1.650.48-300.00是是Z4-0.850.29-300.00是是(6)剪应力受弯构件中性轴处的剪应力应满足σtpt表1.8施工阶段中性轴剪应力表格单元截面位置位置容许值(MPa)最大剪力是否满足最小剪力是否满足MAX-NY(MPa)MIN-NY(MPa)1L0.000.00-2.40是是Z10.020.02-2.40是是2Z10.730.73-2.40是是A10.520.52-2.40是是3A10.570.57-2.40是是D00.620.62-2.40是是770.020.02-2.40是是80.010.01-2.40是是12A20.520.52-2.40是是Z40.730.73-2.40是是1.4墩柱设计1.4.1墩柱数据处理因为两个墩柱一样所以取一个验算即可。选取14单元,16单元,17单元,18单元,21单元。(1)正截面承载力最大弯矩桥梁构件承载力极限状态计算应满足γ0墩柱的正截面承载力最大弯矩验算结果见表1.9。经过桥梁博士急计算正截面承载力最大弯矩都满足第一组和第二组的数值验算结果通过。表1.9最大弯矩和对应的抗力表格单元截面位置MAX-MY承载力第Ⅰ组第Ⅱ组是否通过NMMNMMNMM14L6097.4470.7-1.7-4683.4-361.5-8.329327.122631.3是26150.3412.0-1.7-4756.4-318.6-8.229842.119991.3是1636203.1353.3-1.7-4830.1-275.1-8.130356.817281.3是46207.3294.7-1.7-4908.0-233.0-8.130838.514631.3是1746207.3294.7-1.7-4908.0-233.0-8.130838.514631.3是56260.2236.7-1.7-4979.0-188.3-8.131327.311841.3是1856260.2236.7-1.7-4979.0-188.3-8.131327.311841.3是66289.1179.2-1.7-5057.1-144.1-8.031804.39061.3是2185938.3166.1-1.8-5059.5-141.5-9.331830.98901.5是R5954.1173.7-1.8-5052.8-147.4-9.331761.7926.1.5是桥梁构件承载力极限状态计算应满足γ0墩柱的正截面承载力最小矩验算结果见表1.10。经过桥梁博士计算正截面承载力最小弯矩验算符合要求。表1.10最小弯矩和对应的抗力表格单元截面位置MAX-MY承载力第Ⅰ组第Ⅱ组是否通过NMMNMMNMM14L5458.0-416-1.6-4689.8-2238.8-8.829375.7357.41.4是25502.1-358-1.6-4768.5-1949.9-8.729941.3310.51.4是1635546.1-300-1.6-4854.8-1653.1-8.630492.8263.21.4是45590.1-243-1.6-4940.8-1349.3-8.531037.3214.81.3是1745590.1-243-1.6-4940.8-1349.3-8.531037.3214.81.3是56037.5-195-1.6-5021.9-1020.7-8.131604.4162.21.3是1856037.5-195-1.6-5021.9-1020.7-8.131604.4162.21.3是66081.5-147-1.6-5086.5-774.2-8.032025.3123.01.3是2186169.6-128-1.6-5113.8-670.7-7.832240.2106.41.2是R6182.8-134-1.6-5106.4-698.7-7.732178.2110.91.2是(2)压应力受压区混凝土边缘的压应力应该满足σcct表1.11段单元截面的施工组合应力表格单元截面位置位置容许值(MPa)上缘是否满足下缘是否满足上缘(MPa)下缘(MPa)14L0.430.1921.44是是20.440.2321.44是是1630.450.2721.44是是40.460.3121.44是是1740.460.3121.44是是50.470.3521.44是是1850.470.3521.44是是60.480.3921.44是是2180.500.4621.44是是R0.510.4721.44是是(3)受拉钢筋应力受弯构件正截面应力应满足σsit表1.12工阶段钢筋应力验算表格单元截面位置位置容许值(MPa)上缘是否满足下缘是否满足上缘(MPa)下缘(MPa)14L2.581.27-300.00是是22.651.49-300.00是是1632.721.72-300.00是是42.801.95-300.00是是1742.801.95-300.00是是52.872.18-300.00是是1852.872.18-300.00是是62.952.40-300.00是是2183.092.86-300.00是是R3.122.93-300.00是是1.5桩基设计1.5.1桩基数据处理桩基材料使用基础材料,钢筋采用直径20根20mmHRB400的钢筋,在桥梁博士中输入桩机的信息,然后进行计算,验证桩基是否满足要求。选取截面1(支点位移),截面4(四分点截面),截面7(跨中截面)。(1)计算宽度与变形系数单排桩柱计算宽度与变形系数见表1.13。表1.13单排桩柱计算宽度与变形系数计算表参数名称参数值桩侧地基水平系数m(kN/m4)6000桩端处地基水平系数m0(kN/m4)6000桩端处地基竖向系数C0(kN/m4)2.16e5桩身局部X向计算宽度b1(m)2.43桩身局部Y向计算宽度b1(m)2.43桩身局部X向变形系数α(m-1)0.2717桩身局部Y向变形系数α(m-1)0.2717(2)桩顶刚度系数和柔度系数桩顶刚度系数和柔度系数见表1.14和表1.15。表1.14单排桩柱刚度系数表轴向系数(kN/m)局部X向局部Y向水平系数(kN/m)转动系数(kN∙m/rad)弯剪系数(kN/rad)水平系数(kN/m)转动系数(kN∙m/rad)弯剪系数(kN/rad)2.058178e62.101383e53.967412e67.1605e52.1013e53.967412e67.160595e5表1.15单排桩柱柔度系数表轴向系数(m/kN)局部X向局部Y向水平系数(m/kN)转动系数(rad/kN∙m)弯剪系数(rad/kN)水平系数(m/kN)转动系数(rad/kN∙m)弯剪系数(rad/kN)4.858665e-71.236093e-56.5471e-72.230966e-61.236093e-56.5471e-72.230966e-6(3)单桩轴向受压承载力单桩的轴向受压承载力验算结果见表1.16。表1.16单桩轴向受压承载力验算表荷载组合轴向受压承载力(kN)抗力系数修正轴向受压承载力(kN)桩身最大竖向力(kN)是否满足频遇组合-主要荷载6364.78817616364.7881766028.559388是频遇组合-全部荷载6364.7881761.257955.985226028.543433是(4)单项位移结果单项位移结果见表1.17。表1.17单项位移结果荷载截面位置z(m)X水平位移(mm)Y水平位移(mm)绕X转角位移(rad)绕Y转角位移(rad)基础顶结构重力06.340951e-5-3.673076e-2-5.189575e-6-1.860893e-841.155398e-5-1.529475e-2-4.699686e-607-2.285642e-6-4.43104e-3-2.509754e-60基础顶徐变0-7.685582e-8-2.155118e-2-3.13929e-604-2.458866e-8-8.828694e-3-2.753015e-6070-2.502661e-3-1.450783e-60(5)单项内力结果单项内力计算结果见表1.18。表1.18单项内力计算结果表荷载截面位置z(m)N(kN)QX(kN)QY(kN)MX(kN·m)MY(kN·m)基础顶结构重力0803.03789-3.38519e-7-4.0024955.712228-2.842432e-24803.03789-2.937419e-3-1.4136-6.287824-2.328115e-27803.03789-3.568236e-30.70654-7.007136-1.282477e-2基础顶徐变0-4.549099e-4-4.924847e-6-2.2808092.9770697.162886e-64-4.549099e-4-2.728199e-7-0.776804-3.8108261.936091e-57-4.549099e-42.650938e-60.437523-4.1184461.502534e-5基础顶收缩0-1.549982e-2-2.785078e-89.97536810.2712342.288134e-74-1.549982e-21.791659e-80.99048435.7451232.637287e-77-1.549982e-23.863121e-8-4.83757528.5221461.699379e-7(6)截面应力验算标准值组合桩身截面应力验算表见表1.19。经过桥梁博士计算标准组合桩身截面应力验算满足要求。表1.19标准值组合桩身截面应力验算表截面位置最值工况N(kN)M(kN·m)混凝土最大压应力(Mpa)对应钢筋拉应力(Mpa)混凝土压应力是否满足钢筋拉应力是否满足0Nmax5538.26648327.1545962.453427-15.650804是是Nmin4120.36358268.052621.921642-1.043192是是MXmax4459.745912127.2966622.187916-1.279414是是MXmin5201.6519693.6709022.441552-13.843795是是MYmax4154.02325414.3027351.828003-1.815154是是MYmin4998.99694.593332.174432-14.376899是是4Nmax5538.26648331.2775432.461728-15.599045是是Nmin4120.36358286.330781.958442-10.81373是是MXmax4120.362924201.1412962.189597-9.372411是是MXmin5538.267141146.0771342.692861-14.157867是是MYmax4154.02325431.0267361.861674-1.605203是是MYmin4998.996941.7833332.249309-13.91002是是7Nmax5538.26648320.1505652.439325-15.738732是是Nmin4120.36358257.4417291.900278-1.1764是是MXmax4120.362924146.6066532.079799-10.057033是是MXmin5538.267141109.3103062.618836-14.619433是是MYmax4154.02325423.3381491.846194-1.701724是是MYmin4998.996935.3575242.236372-13.990689是是(7)桩身承载力验算承载能力极限状态基本组合桩身承载力验算见表1.20。经过桥梁博士计算承载力极限状态基本组合桩身承载力满足要求。表1.20承载能力极限状态基本组合桩身承载力验算表截面位置z(m)最值工况N(kN)M(kN·m)NR(kN)是否满足0Nmax7615.04877847.8487862.974272e4是Nmin4517.58968498.5233363.211185e4是MXmax5954.127352173.7242033.172735e4是MXmin6182.773532134.2531423.211674e4是MYmax4569.4255815.7330082.987545e4是MYmin6784.573622.0984123.00353e4是4Nmax7615.04877862.0024662.965025e4是Nmin4517.589684119.3006653.18744e4是MXmax4530.547645274.8155713.008176e4是MXmin7082.116148214.8318883.1667e4是MYmax4569.4255834.129412.968457e4是MYmin6784.5736250.4982122.968582e4是7Nmax7615.04877841.527392.978488e4是Nmin4517.58968478.1924923.234358e4是MXmax4530.547645202.3764343.090998e4是MXmin7082.116148162.1019263.205603e4是MYmax4569.4255825.6719642.977647e4是MYmin6784.5736243.9484742.973367e4是(8)截面裂缝宽度验算频遇组合桩身截面裂缝宽度验算见表1.21。经过桥梁博士计算桩身截面裂缝宽度满足要求。表1.21频遇组合桩身截面裂缝宽度验算表截面位置z(m)最值工况N(kN)M(kN·m)裂缝宽度(mm)裂缝容许值(mm)是否满足0Nmax4899.3849938.1357330.00.2是Nmin4135.89881543.2320250.00.2是MXmax4318.64284394.6199940.00.2是MXmin4718.13132263.3662040.00.2是MYmax4154.02325414.3027350.00.2是MYmin4609.0090639.0234430.00.2是4Nmax4899.3849932.7384740.00.2是

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