某大桥主桥采用 66 + 3x 120+ 66 = 492 米预应力混凝土连续刚构,大桥上部结构采用双幅分离式结构的单室单箱梁,箱梁顶面宽 12.0 米,箱宽 6.5 米。 本桥纵向分析采用同济大学桥梁博士 之直线桥梁结构设计施工计算程序。 一.主要计算参数和假定 考虑目前施工单位尚未提供具体有关的施工方案和施工挂蓝情况等,以下施工控制参数为拟定值。
某大桥主桥采用 66 + 3x 120+ 66 = 492 米预应力混凝土连续刚构,大桥上部结构采用双幅分离式结构的单室单箱梁,箱梁顶面宽 12.0 米,箱宽 6.5 米。 本桥纵向分析采用同济大学桥梁博士 之直线桥梁结构设计施工计算程序。
一.主要计算参数和假定
考虑目前施工单位尚未提供具体有关的施工方案和施工挂蓝情况等,以下施工控制参数为拟定值。
1 .材料特性和计算参数
主梁采用 50 号混凝土,混凝土容重 2.6 25 吨 / 立方米, 50 号混凝土弹性模量为 3.5 × 10 4 Mpa ,抗压设计强度 28.5Mpa ,线膨胀系数α= 1 × 10 - 5 ,混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。
预应力采用钢绞线束施加,钢绞线弹性模量取 1.95 × 10 5 MPa ,钢绞线采用 ASTM A416-92 标准 270 级低松弛钢绞线,公称直径 15.24 mm ,公称面积 140 mm 2 ,抗拉标准强度为 1860MPa 。
预应力波纹管道采用 VSL PT-PLUS 塑料波纹管,真空辅助压浆。锚具设计采用 VSL EC 型锚具。
钢束设计采用 19 股(中跨底束)、 1 2 股(边跨底束及合拢束)和 2 2 股(顶束)三种不同股数钢绞线,对应锚具采用 VSL EC -19 型、 VSL EC -1 2 型和 VSL EC - 22 型锚具,对应波纹管采用φ 内 10 0 mm 和φ 内 76mm 两种波纹管。
单个锚具回缩 6mm ,成孔面积对应φ 内 100mm 和φ 内 76mm 两种波纹管分别为 10568mm 2 和 6504mm 2 ,孔道摩阻系数μ =0.15 和偏差系数 k=0.0012 。
2 .施工环境和温度模式
(1) 施工环境按野外一般条件湿度。
(2) 温度模式:
a) 均匀温差成分:升温取 25 ℃,降温取- 20 ℃。
b) 不均匀温差成分:①新西兰升温温差模式;②修正英国降温温差模式。
c) 计算采用如下三种温度组合模式:( h 为箱梁高度) 表 2-1
模式 一 |
至箱底距 (m ) |
0. 0 |
0. 2 |
h-1. 2 |
h-0. 6 |
h-0. 4 |
h-0.2 5 |
h-0. 1 |
h |
温度 ( ℃ ) |
1. 5 |
0. 0 |
0. 0 |
0. 6 |
1. 0 |
6. 2 |
13. 0 |
20. 0 |
|
模式 二 |
至箱底距 (m ) |
0. 0 |
0.2 5 |
h-0.45 |
h-0.2 5 |
h |
|||
温度 ( ℃ ) |
- 6. 5 |
- 1 . 0 |
0. 0 |
-0. 5 |
-8. 4 |
3 .施工工序
本桥下部结构为群桩基础,采用钻孔施工;上部结构采用悬臂浇注法双 T 同时施工,先合拢中跨,然后合拢次中跨,最后合拢边跨。边跨现浇段采用落地支架及合拢段才采用合拢支架施工。
4 .桥梁线形
本桥为直线桥,位于 R = 1 0 000 米的不对称竖曲线上,纵坡为 2. 099 % 和 - 2.1 % ,竖曲线顶点位于中跨。曲线对结构影响较小,因此在计算中假定本桥为平直桥,在计算中未考虑竖曲线的影响。
5 .挂篮型式和临时荷载
上部结构悬浇最大块件重量为 1 30 吨,设计计算中将挂篮、模板等施工外载取 1 30 吨的 0. 45 倍,即 60 吨。并暂假定挂篮、模板重心距已浇梁段前端 0.5 米位置。
边跨合拢挂篮、吊架和模板等施工外载 30 吨,每侧按 15 吨取。中跨合拢挂篮、吊架和模板等施工外载 30 吨,两侧各施加 15 吨,作用点距悬臂端部 50 厘米。
6 .二期恒载和运营活载
(1) 二期恒载: 6.2t/m
(2) 活载:三列汽超 20 ,一列挂 120 ,人群荷载按 0.35 t/m 2 , 人行道净宽 1 m.
偏载放大系数近似全桥一致取 1.1 。
横向分布系数:汽车 3 × 0.78 × 1.1=2.574
挂车 1.1
人群 1.1
7 .竖向预应力
每根粗钢筋设计张拉控制应力σ K =0.9R b y =675Mpa ,张拉力 543 KN ,考虑锚具回缩 2 毫米,松弛 7% ,则对 2. 8 米长粗钢筋近似损失应力 : σ S = 0.002*2 *10 5 /2. 8 +7%*675=19 0.1 Mpa ≈ 0.3 σ K 。近似按全部粗钢筋有效拉应力 0.7 σ K 。
粗钢筋纵向布置间距 50 厘米,横向每侧腹板 2 根共 4 根,则每延米竖向预加力 F=8*0.7*543=3041KN 。
二.结构离散
本次计算将整个桥梁离散为 80 个单元,节点按照顺序划分。单元划分见如下结构离散图
△计算结果表明:
●组合Ⅰ正应力:箱梁根部上缘最小正应力7.31 Mpa;
箱梁跨中下缘最小正应力 6.67 Mpa;
箱梁最大正压应力 15.3 Mpa;
最小正压应力 1. 67 Mpa;
箱梁最大主压应力 15.3 Mpa;
最大主拉应力 1. 31 Mpa;
●组合Ⅱ正应力:箱梁根部上缘最小正应力4.23 Mpa;
箱梁跨中下缘最小正应力 3.7 Mpa;
箱梁最大正压应力 21 . 1 Mpa
最小正压应力 -0.37 Mpa
箱梁最大主压应力 21.1 Mpa;
最大主拉应力 1.6 6 Mpa;