斜腿刚构计算书

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1、咨询计算书1邢汾高速公路 19+40+19m 斜腿刚构咨询计算书本桥具体尺寸请参照邢汾高速公路施工图。一、主要技术标准（1）设计车道数及横向分布系数：参见表 1-2；（2）荷载标准：公路-II 级；（3）按部分预应力 A 类构件进 行设计；（4）设计安全等级：II 级二、计算依据（1）公路工程技术标准（JTG B01-2003）（2）部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）（3）部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004 ）三、计算基本数据1、 计算荷载（1）钢筋混凝土重力密度为 26kn/m3；（2）二期恒载防撞护栏重量 9kN/m，按照横向分布影响线

2、值分配；边板二期恒载桥面铺装集度：0.11*1.75*26+0.04*1.25*24=6.2 kN/m；防撞护栏：0.8*9kN/m=7.2 kN/m；原结构二期铺装集度共计：13.4kN/m ；湿接缝：（0.18*0.5*26）/2= 1.17kN/m；中板二期恒载桥面铺装集度：0.11*2*26+0.04*2*24=7.64 kN/m ；防撞护栏：9*0.6kN/m=5.4 kN/m；原结构二期铺装集度共计：13.04 kN/m ；湿接缝：0.18*0.5*26= 2.34kN/m ；全桥 15 道横隔： 单道横隔重量：1.8*0.2*1.22*26=11.5 kN（3）车辆荷载： 行车道

3、宽 4.5m，单向一车道，跨中横向分布系数按照刚性横梁法计算，支点处横向分布系数按照杠杆法计算， 计算结果见表 1-1、1-2。T 梁截面特性表 表 1-1梁位置 梁高（m） 面积（m2） 抗弯惯性矩 （m4）T 梁跨中 1.6 0.752 0.24横向分布系数 表 1-2汽车跨中 mc梁编号1 车道汽车 支点 m0边梁 0.546 0.438咨询计算书2中梁 0.333 0.550（4）温度荷载：整体升温 30，整体降温 35；考虑到现浇层混凝土的影响，最终确定截面正温差梯度如图 1 所示，T1=14, T2=5.5；截面负温差梯度在正温差梯度的基础上乘以-0.5。 上部结构高度图 1（5）

4、收缩徐变：按规范取值。相 对湿度取 60。（6）预应力荷载：采用 strand1860 钢绞线， M15-13 和 M15-8 型锚具。张拉控制应力1339.2mpa，参 见表 1-3。表 1-3 斜腿刚构钢绞线统计表通长束钢绞线（39 束）编号 型号 根数1 15.2-13 12 15.2-13 13 15.2-13 1短束钢绞线（32 束）编号 型号 根数1 15.2-8 22 15.2-8 2波纹管 塑料波纹管（7）支座沉降：将各墩分别沉降 0.005m，由程序自 动包络取最不利值；（8）冲击系数：按照 04 规范，根据上部 结构基频， 计算得：正弯矩 =0.1319，负弯矩 =0. 2

5、294。2、 结构特性（1（ 斜腿刚构混凝土强度等级为 C50；桥面现浇层混凝土强度等级为 C50；（2（ 主梁受力普通钢筋采用 HRB335 钢筋，跨中上 缘配置 8 根直径 16mm 的钢筋，下缘配置 8 根直径 25mm 的钢筋；支点上缘配置 8 根直径 16mm 的钢筋，下缘配置 16 根直径 25mm 的钢筋（3（ 计算模型及截面如下：由于本桥边中梁截面相同，且荷载较接近， 仅对边梁进行结构分析。咨询计算书3计算模型图 2 跨中截面（单位：cm）图 3-1 支点截面（单位：cm ） 图 3-2 变截面处（单位： cm）3、施工方法图纸中关于施工方法的描述有错误，本 计算采用一次落架施

6、工方法 进行模拟。四、截面验算1、施工阶段应力验算 按照规范 JTGD62-2004 第 7.2.8 条， 进行预应力混凝土受弯构件施工阶段法向应力验算。预应力混凝土受弯构件，在预应 力和构件自重等施工荷载 作用下，截面 边缘混凝土的压应力应满足 ；截面边缘压拉应力 时，预拉区应配置其配筋率不/7.0ckcftkctf7.0小于 0.2%的纵向钢筋。本桥仅构造钢筋即满足配筋要求。咨询计算书42、正常使用阶段抗裂验算本节按照正常使用极限状态的要求，采用作用的短期效应组合和短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，按 A 类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。a)按照正常使用极限状态的规范强制性要求，

7、对于 A 类预应力混凝土受弯构件，在作用短期组合下，拉应力应小于 0.7ftk，预桥规公式（6.3.1-3）。图 4 正常使用 阶段截面上下缘最小正应力(短期组合抗裂验算)边主梁上下缘最小正应力(短期组合抗裂验算) 表 2-1上缘最小正应力 下缘最小正应力 容许最小正应力节点号(MPa) (MPa) (MPa) 上缘是否满足 下缘是否满足29 -1.69 7.3 -1.85 是 是51 5.39 1.66 -1.85 是 是注：表格中 51 号节点为边跨跨中截面；29 号节点为支点截面，以下不再另行说明。从上图和表格可以看出：正常使用阶段短期组合下正截面抗裂满足规范要求。b)A 类预应 力混凝

8、土构件 长期效应荷载组合，长期效应只计入直接荷载，不计入间接荷载，故温度力、汽车冲击力等荷载长期组合不计入。规范强制性要求，对于 A 类预应力混凝土受弯构件，在长期效应组 合下，不允 许出现拉应力。截面拉应力抗裂验算公式为预桥规公式（6.3.1-4）。图 5 正常使用 阶段截面上下缘最小正应力(长期组合抗裂验算)边主梁上下缘最小正应力(长期组合抗裂验算) 表 3-1节点号 上缘最小正应力 下缘最小正应力 容许最小正应力 上缘是否满足 下缘是否满足咨询计算书5(MPa) (MPa) (MPa)29 9.08 1.76 0 是 是51 7.87 5.19 0 是 是可以看出，正常使用阶段长期 组合

9、下正截面抗裂满足规范要求。c)规范 强制性要求：作用短期效应组合下，A 类预应力混凝土预制构件主拉应力应小于0.7ftk，预桥规公式 （6.3.1-8）。图 6 正常使用阶段截面最大主拉应力图边主梁最大主拉应力(斜截面抗裂验算) 表 4-1主拉应力 容许主拉应力节点号MPa (MPa) 是否满足29 -1.69 -1.33 是51 -1.82e-02 -1.33 是可以看出，正常使用阶段支点截面斜截面抗裂不 满足规范要求。d) 挠度验算本例为 A 类预应力混凝土构件，截面不会开裂，截面 刚度取为：预规6.5.2-3 式0c0I95E.B桥规第 6.5.3 条规定，受弯构件在使用 阶段挠度应考虑

10、长 期效应的影响，按以上 刚度计算的挠度值乘以挠度长期增长系数 ，长期挠度值在消除 结构自重产生的长期挠度后，梁式桥最大挠度（跨中），不允 许超过计算跨径的 。160挠度增长系数 ：混凝土强度标准值 C40-C80 时， ，C50 内插得 。 1.354.425.1预应力引起的上拱度桥规第 6.5.4 条，由预加力引起的反 挠度，用 结构力学法 进行计算，其值应乘以0cIE长期增长系线 2，即 。pf 边梁预拱度计算表 表 4-3节点号荷载短期效应组合长期竖向挠度(mm)预加应力产生的长期挠度(mm)消除结构自重后结构挠度(mm)是否设反预拱度上拱值(mm)51 -52.1 67 -10.6

11、是 15.1注：表中挠度向上为正，预拱度向下 为正。咨询计算书6结论：预加力长期反拱值大于荷载短期效应组合长期挠度，可不设置预拱度。4）施工阶段的变形由于预应力的徐变产生的挠度很小，并在 挠度增长系数中考 虑了，可不 计算。3、持久状况应力验算1)按照规范 JTGD62-2004 第 7.1.5 条， 对持久状况预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力进行验算。持久状况 预应力混凝土截面受压 区最大压应力应小于 0.5fck，预桥规公式（7.1.5-1）;且受拉区预应力钢绞线的最大拉应力应不大于 0.65 fpk, 预桥规公式（7.1.5-2）。预应力混凝土受弯构件受拉区的普通钢筋，其使用

12、阶段的应力很小，可不必验算。图 7 持久状况截面上下缘最大压应力图边主梁持久状况截面上下缘最大压应力 (规范 7.1.5 条) 表 5-1上缘最大正应力 下缘最大正应力 容许最大压应力节点号(MPa) (MPa) (MPa) 是否满足16 16.4 9.56 16.2 否51 15.9 8.78 16.2 是注：节点 16 为边跨 1.6m 梁高变截面 处节点，以下不再说明。从上图和表可以看出，持久状况 边跨 1.6m 梁高变截面处最大压应力不满足规范要求。2) 按照规范 JTGD62-2004 第 7.1.6 条，对持久状况预应力混凝土受弯构件斜截面混凝土的最大主压应力进行验算。持久状况 预

13、应力混凝土截面受 压区最大主压应力应小于 0.6 fck，预桥规 公式（ 7.1.6-1）。图 8 持久状况主梁主压应力图边主梁持久状况主梁主压应力 表 7-1最大主压应力 容许主压应力节点号(MPa) (MPa) 是否满足要求16 16.4 19.4 是51 15.9 19.4 是从上面图表可以看出，持久状况主梁各截面最大主压应力 满足规范要求。咨询计算书73）预应力钢绞线验算 表 8-1 钢束最大拉应力验算钢束号 最大应力(Mpa) 容许最大应力(Mpa) 是否满足1 -1.10E+03 -1.21E+03 是2 -1.08E+03 -1.21E+03 是3 -1.08E+03 -1.21

14、E+03 是4 -1.09E+03 -1.21E+03 是5 -1.09E+03 -1.21E+03 是由上表可以看出，钢束应力满 足规范要求。4、强度验算1)承载力最不利组合下内力包 络图如下：图 10-1 主梁弯矩包络图图 10-2 主梁边跨弯矩抗力包络图图 11 全桥弯矩包络图图 12 全桥剪力包络图图 13 全桥轴力包络图由图 10 可以看出边跨为纯弯构件，抗弯承 载力满足规范要求。咨询计算书8主跨内力表 表 9Mj Nj节点号 内力属性 (KN.M)(KN)受力类型最大弯矩对应内力 11400 1540 上拉偏压支点靠跨中侧截面最大轴力对应内力 9830 1560 上拉偏压最大弯矩对

15、应内力 3600 1270 上拉偏压跨中最大轴力对应内力 2700 1560 上拉偏压通过编制 EXCEL 表格进行验算，主跨承 载力满足规范要求。五、斜腿计算斜腿与主梁结合处截面尺寸为 60cm150 cm，上 缘钢筋为 14 根直径 28 mm 的 HRB335钢筋，下缘钢筋为 21 根直径 28 mm 的 HRB335 钢筋，截面内力如下表：斜腿截面内力 表 9-3Mj Nj 内力属性(KN.M)(KN)受力类型最大弯矩对应内力 3140 2650 下拉偏压最大轴力对应内力 1570 2700 下拉偏压通过编制 EXCEL 表格进行验算，斜腿 为大偏心受压构件，承载力满足规范要求，裂缝宽度为 0.1mm，满足规范要求。六、分析（一）问题：1、本桥在计算中采用了新规范温度梯度 计算模式，而 设计图纸 中考虑的温度梯度为桥面板升高 5 度。2、持久状况边跨 1.6m 梁高变截面处最大压应力不满足规范要求。3、支点处主拉应力不满足规范要求。（二）分析原因：1、斜腿刚构本身受温度影响 较大（目前的温度模式 产生的温度正应力较大），其 结构形式决定中跨截面在外荷载作用下产生轴力外力， 为偏心受 压构件；由截面正应力图可见中跨截面压应力较大，达到 15.9Mpa。因此，斜腿 刚构桥梁