整体式桥台建模报告2D.doc

18+22+22+18米空心板整体式桥台桥梁计算书一：总体设计说明本设计模型是18+22+22+18米空心板先简支后结构连续的连续梁桥，两梁之间各0.6m现浇段连接，在桥台处采用整体式桥台，使上部结构与桥台完全固结。设计荷载：公路级车道荷载，结构重要性系数=1.0；计算跨径：22米；预应力钢绞线抗拉强度设计值：1860MPa；环境类别：类。二：计算模型图1 计算模型图示模型分析按照升温和降温采取了两种二维分析模型。 1、整体升温计算模型模型结构基本情况：桥梁跨度为18+22+22+18米；桥台高2.5米；升温时将桥台桩和桥台柱模拟为一个整体，直径0.6m，共长24米；桥墩柱直径0.88m（根据等效刚度法将实际桥墩1m直径转换为二维模型的尺寸），长7米；桥墩桩直径0.88m，长25米；连接：桥台与梁之间刚性连接；桥墩与梁之间铰接，传递竖向反力、水平力，不传递弯矩；升温时考虑了台后填土的作用；边界条件：桥台后的土模拟成了受压弹簧；柱和桩周围的土模拟成了线性土弹簧；各桩底只设竖向支承； 桥台台后土弹簧的刚度，根据马萨诸塞州交通部所给出的标准说明中的公式：（为桥台发生的位移；H为桥台高度）计算出台后土在桥台温度膨胀发生0.01m位移时产生的土压力系数，再由公式：（Ka土压力系数；土的容重（取25kN/m3）；b桥台宽度（取1.65m）；h划分的桥台单元的高度（取0.1m）；H单元的土层深度；为桥台发生的位移）计算出桥台单元在各土层深的土弹簧刚度。桥台柱与桩侧土弹簧和桥墩桩侧土弹簧刚度的计算，按照公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ 024-85中的m法进行计算，由公式（m非岩石类土比例系数，取20000kN/m4；H单元所在土层深度；h划分的桩单元的高度；b桩的计算宽度=0.9（d+1）（d是桩的直径）计算出桩单元在各土层深的土弹簧刚度。2、整体降温计算模型：模型结构基本情况：桥梁跨度为18+22+18+22米；桥台高2.5米；桥台柱直径0.6m，长3米；桥台桩直径0.6m，长21米；桥墩柱直径0.88m，长7米；桥墩桩直径0.88m，长25米；连接：桥台与梁之间刚性连接；桥墩与梁之间铰接，传递竖向反力、水平力，不传递弯矩；支承：桩周围的土模拟成了线性土弹簧；各桩底只设了竖向支承；忽略了桥台前锥坡土作用，没有加土弹簧；降温时忽略了锥坡填土的作用，桥台以下至地面以上部分按照柱考虑，地面以下部分按照桩考虑；模拟土弹簧刚度：桥台桩侧土弹簧和桥墩桩侧土弹簧刚度的计算，按照公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ 024-85中的m法进行计算，计算方法同整体升温。三：单元截面特征图2 梁单元截面图（尺寸单位：）单元截面特征值表单元号截面面积（m2）抗弯惯性矩（m4）中性轴高度（m）单元类型梁单元0.7858250.1350090.5467预砼现浇段单元1.6928300.1944330.5646钢砼桥台单元1.8150000.1830130.5500钢砼四：荷载工况与荷载组合介绍1、 荷载工况施加的荷载工况有：自重、桥面铺装、二期荷载、系统温度荷载（整体升温/整体降温）、温度梯度、移动荷载、汽车制动力、预应力、地震力、支座沉降、收缩二次、徐变二次、钢束二次。自重（G1）：只记入模型中一片边梁的自重；混凝土容重=25kN/m3;二期恒荷载(G2)：只记入一片边梁所承受的荷载；桥面铺装水泥混凝土厚10cm，=25kN/m3；沥青混凝土厚6cm，=24kN/m3；一侧防撞墙按照均布荷载简化q=7.58kN/m，全部由边梁承担；温度荷载：整体升温时温度变化范围10-35；整体降温时温度变化范围-25-10；混凝土材料线膨胀系数为0.00001,长度变化为 ；温度梯度：按照规范公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004中50mm沥青混凝土铺装层计算；桥梁结构竖向温度梯度曲线如图3，其中T1=20，T2=6.7；混凝土上部结构竖向日照反温差为正温差乘以-0.5；图3 竖向梯度温度（尺寸单位： ）移动荷载：按照公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004中的公路级车道荷载布载，横向分布系数由刚性横梁法求得为0.54，计算图式见图4，全桥均布荷载q=7.875kN/m，集中荷载P=186kN；计算剪力效应时，集中荷载标准值P应乘以1.2系数；车道荷载的均布荷载q应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。 图4计算图式 结构基频按照公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004中连续梁桥计算，公式如下： 式中L-结构计算跨径（m）-取80 E结构材料的弹性模量（N/m2）-取3.45×1010Ic跨中截面的截面惯性矩（m4）-取0.135mc结构跨中处的单位长度质量（kg/m）mc=G/g（G为结构跨中处延米结构重力N/m）-取2104.6汽车制动力：按照公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004计算，在两端桥台顶承受44.1KN水平力，中间三个墩顶承受0.6KN水平力；地震力：按照公路工程抗震设计规范 JTJ004-89中的反应谱理论进行计算，仅考虑顺桥向的地震力，基本烈度为7度，地震动峰值加速度等于0.10g，场地类别为类，重要性修正系数为1.3，综合影响系数为0.35。支座沉降：支座下沉每个支点的沉降按1cm考虑，同一个墩上的两个支点按同时发生相同沉降考虑，分析时支座下沉由系统自动组合。收缩二次、徐变二次、钢束二次均有系统自动计算2、荷载组合荷载组合采用的公路桥涵设计通用规范JTG D602004中的有关规定进行组合，以下内容摘自公路桥涵设计通用规范JTG D602004P18-20页。其中结构重要性系数取1.0。7荷载组合表荷载工况荷载组合恒荷载汽车荷载汽车制动整体升温或降温水平 土压力温度梯度（正）温度梯度（负）支 座 沉 降地震荷载钢束一次钢束 二次徐变 二次收缩 二次荷载组合1承载能力基本组合1.21.40.51.211荷载组合2承载能力基本组合1.21.41.40.51.211荷载组合3承载能力基本组合1.21.41.41.40.51.211荷载组合4承载能力基本组合1.21.41.41.40.51.211荷载组合5承载能力基本组合1.21.40.7841.40.51.211荷载组合6承载能力基本组合1.21.41.121.120.51.211荷载组合7承载能力基本组合1.21.41.121.41.120.51.211荷载组合8承载能力基本组合1.21.40.6860.981.40.980.51.211荷载组合9承载能力基本组合1.21.40.6860.981.40.980.51.211荷载组合10承载能力基本组合110.5111荷载组合11承载能力基本组合11.410.5111荷载组合12承载能力基本组合11.411.40.5111荷载组合13承载能力基本组合11.411.40.5111荷载组合14承载能力基本组合11.40.78410.5111荷载组合15承载能力基本组合11.41.1211.120.5111荷载组合16承载能力基本组合11.41.1211.120.5111荷载组合17承载能力基本组合11.40.6860.9810.980.5111荷载组合18承载能力基本组合11.40.6860.9810.980.5111荷载组合19承载能力偶然组合110.51111荷载组合20承载能力偶然组合110.5-1111荷载组合21承载能力偶然组合11110.51111荷载组合22承载能力偶然组合11110.5-1111荷载组合23承载能力偶然组合11110.51111荷载组合24承载能力偶然组合11110.5-1111荷载组合25使用性能极限组合1111111荷载组合26使用性能短期组合10.5306111111荷载组合27使用性能短期组合1110.811111荷载组合28使用性能短期组合1110.811111荷载组合29使用性能短期组合10.53060.7111111荷载组合30使用性能短期组合10.5306110.811111荷载组合31使用性能短期组合10.5306110.811111荷载组合32使用性能短期组合10.53060.7110.811111荷载组合33使用性能短期组合10.53060.7110.811111荷载组合34使用性能长期组合10.3032111111荷载组合35使用性能长期组合10.30320.7111111荷载组合36使用性能长期组合10.3032110.811111荷载组合37使用性能长期组合10.3032110.811111荷载组合38使用性能长期组合10.30320.7110.811111荷载组合39使用性能长期组合10.30320.7110.811111荷载组合40使用性能弹性应力验算组合11111111荷载组合41使用性能弹性应力验算组合111111111荷载组合42使用性能弹性应力验算组合111111111荷载组合43使用性能弹性应力验算组合110.7111111荷载组合44使用性能弹性应力验算组合11111111111荷载组合45使用性能弹性应力验算组合1111111111荷载组合46使用性能弹性应力验算组合110.711111111荷载组合47使用性能弹性应力验算组合110.711111111注：1.表中 恒荷载=自重+二期荷载 2.表中数值为各荷载组合下荷载工况的分项系数11五.预应力简介1预应力钢束信息预应力钢束表钢束 号钢束弹性模量 （MPa）钢束张拉控制应力 （MPa）钢束面积 （m2）钢束长度 (m)钢束 束数1-18-11.95E+051.19E+038.40E-0417.6461-18-21.95E+051.19E+034.20E-0416.431-18-31.95E+051.19E+032.80E-0414.921-18-41.95E+051.19E+032.80E-0413.421-18-51.95E+051.19E+032.80E-0410.422-22-11.95E+051.19E+038.40E-0421.3462-22-21.95E+051.19E+034.20E-0420.132-22-31.95E+051.19E+032.80E-0418.322-22-41.95E+051.19E+032.80E-0416.422-22-51.95E+051.19E+032.80E-0414.622-22-61.95E+051.19E+032.80E-0412.822-22-71.95E+051.19E+032.80E-0410.923-22-11.95E+051.19E+038.40E-0421.3463-22-21.95E+051.19E+034.20E-0420.133-22-31.95E+051.19E+032.80E-0418.323-22-41.95E+051.19E+032.80E-0416.423-22-51.95E+051.19E+032.80E-0414.623-22-61.95E+051.19E+032.80E-0412.823-22-71.95E+051.19E+032.80E-0410.924-18-11.95E+051.19E+038.40E-0417.6464-18-21.95E+051.19E+034.20E-0416.434-18-31.95E+051.19E+032.80E-0414.924-18-41.95E+051.19E+032.80E-0413.424-18-51.95E+051.19E+032.80E-0410.422. 预应力钢束说明全部预应力钢束距梁下底面均为4.7厘米，每片22米板共布置19根预应力钢束，18米板共布置15根预应力钢束。钢束张拉控制应力1190MPa，为钢束极限抗拉强度1860MPa乘以75后减去l1与l2之和。3钢束预应力损失预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中，应考虑由下列因素引起的预应力损失：锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 l1预应力钢筋与台座之间的温差 l2混凝土的弹性压缩 l3 预应力钢筋的应力松弛 l4混凝土的收缩和徐变 l5（1）钢筋由于锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失，按下列计算：l1=式中 l张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值（），本桥取12；l张拉端至锚固端之间的距离（）。（2）先张法预应力混凝土构件，当采用加热法养护时，由钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失可按下式计算：l3 =2（t2-t1） (MPa)式中 t2混凝土加热养护时，受拉钢筋的最高温度（）； t1张拉钢筋时，制造场地的温度（）。本桥t2-t1取60。（3）l3、l4 、l5由系统自动分析计算。六、施工阶段说明本桥共分为以下四个施工阶段：施工阶段1：本阶段持续时间90天，添加结构组：桥台、桥台桩、桥墩柱、桥墩桩，材龄均为5天；添加边界组：桩和柱周围的结点弹性支撑；在桩底添加仅提供竖向力的一般支撑，添加位置为变形后；添加荷载组：自重。施工阶段2：本阶段持续时间90天，添加结构组：梁，材龄为5天；添加边界组：桩顶临时支撑，每片梁左端仅受竖向力约束，右端受竖向力和水平力的约束，使本阶段四片梁为简支结构，添加位置为变形前；添加荷载组：预应力和10厚混凝土桥面铺装，添加时间为本阶段开始。施工阶段3：本阶段持续时间10天，添加结构组：两片简支梁中间60现浇连接段，材龄为5天；添加边界组：墩柱刚性连接、梁与桥台刚性连接、刚域，去掉临时支撑；添加荷载组：无；施工阶段4：本阶段持续时间3650天（设置3650天是根据规范要求使程序能计算结构的收缩和徐变作用），添加荷载组：防撞墙和6厚沥青混凝土，添加时间为本阶段开始；无结构组、边界组添加。