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1、北京迈达斯技术有限公司北京迈达斯技术有限公司 预应力混凝土连续预应力混凝土连续T T梁桥的分析与设计梁桥的分析与设计 ( (梁格法梁格法) ) 4-1 目目 录录 概概要要.2 设设置操作置操作环环境境.6 定定义义材料和截面材料和截面.7 建立建立结构结构模型模型.11 PSC截面截面钢钢筋筋输输入入 .13 输输入荷入荷载载.19 定定义义施工施工阶阶段段.33 输输入移入移动动荷荷载数载数据据.39 输输入支座沉降入支座沉降.43 运运行行结构结构分析分析.45 查查看分析看分析结结果果.46 PSC设计设计 .64 2 概要概要 梁格法是目前桥梁结构分析中应用的比较多的 在本例题中将介
2、绍采用梁格法建立一般梁桥结构的分析模型的方法、施工阶段 分析的步骤、横向刚度的设定以及查看结果的方法和PSC设计的方法。本例题中的 桥梁模型如图1所示为一三跨的连续梁桥，每跨均为32m。 图图1.1. 简支变连续分析模型简支变连续分析模型 4-3 桥梁的基本数据 为了说明采用梁格法分析一般梁桥结构的分析的步骤，本例题采用了比较简单的分析模 型预应力T梁，可能与实际桥梁设计的内容有所不同。 本例题的基本参数如下： 桥梁形式：三跨连续梁桥 桥梁等级：I级 桥梁全长：33296m 桥梁宽度：15m 设计车道：3车道 图图2.2. T T型梁跨中截面图型梁跨中截面图 图图3.3. T T梁端部截面图梁
3、端部截面图 4 分析与设计步骤分析与设计步骤 预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。 1.定义材料和截面特性 材料 截面 定义时间依存性材料(收缩和徐变) 时间依存性材料连接 2.建立结构模型 建立结构模型 修改单元依存材料特性 3.输入PSC截面钢筋 4.输入荷载 恒荷载(自重和二期恒载) 预应力荷载 钢束特性值 钢束布置形状 钢束预应力荷载 温度荷载 系统温度 节点温度 单元温度 温度梯度 梁截面温度 5.定义施工阶段 6.输入移动荷载数据 选择规范 定义车道 定义车辆 移动荷载工况 7.支座沉降 定义支座沉降组 定义支座沉降荷载工况 8.运行结构分析 9.查看分析结果 10.PSC设计
4、PSC设计参数确定 PSC设计参数 PSC设计材料 PSC设计截面位置 运行设计 查看设计结果 4-5 6 使用材料以及容许应力使用材料以及容许应力 混凝土混凝土 采用JTG04（RC）规范的C50混凝土 普通钢筋普通钢筋 普通钢筋采用HRB335(预应力混凝土结构用普通钢筋中箍筋、主筋和辅筋均采用带肋 钢筋既HRB系列) 预应力钢束预应力钢束 采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860 钢束(15.2 mm)（规格分别有6束、8束、9束和10束四类） 钢束类型为:后张拉 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1
5、860N/mm2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.3 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:0.0066(1/m) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75% 徐变和收缩徐变和收缩 条件 水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥) 28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):50N/mm2 长期荷载作用时混凝土的材龄:5天 o t 混凝土与大气接触时的材龄:3天 s t 相对湿度: %70=RH 大气或养护温度: C20=T 构件理论厚度:程序计算 适用规范:中国规范(JTG D62-2004) 徐变系数: 程
6、序计算 混凝土收缩变形率: 程序计算 4-7 荷载荷载 静力荷载静力荷载 自重自重 由程序内部自动计算 二期恒载二期恒载 桥面铺装、护墙荷载、栏杆荷载、灯杆荷载等 具体考虑： 桥面铺装层：厚度80mm的钢筋混凝土和60mm的沥青混凝土，钢筋混凝土的重 力密度为25kN/m3, 沥青混凝土的重力密度为23kN/m3。每片T梁宽2.5m，所以铺装 层的单位长度质量为： （0.0825+0.0623）2.5=8.45kN/m2. 护墙、栏杆和灯杆荷载：以3.55kN/m2计。 二期恒载桥面铺装护墙、栏杆和灯杆荷载8.45+3.5512kN/m2。 8 预应力荷载预应力荷载 分成正弯矩钢束和负弯矩钢束
7、 典型几束钢束的具体数据： 钢束 名称 坐 标 钢束 名称 坐 标 XYZRXYZR 1t1-1001.7201t1-2001.360 7.600.22406.800.1740 23.8500.224024.6500.1740 31.4501.72031.4501.360 1t1-3000.9602t1-132.5501.760 5.900.124040.1500.2240 25.5500.124055.8500.2240 31.4500.96063.4501.760 2t1-232.5501.3602t1-332.5500.960 40.1500.174040.1500.1240 55.85
8、00.174055.8500.1240 63.4501.36063.4500.960 3t1-164.5501.7603t1-264.5501.360 72.1500.224072.1500.1740 88.400.224088.400.1740 9601.7609601.360 3t1-364.5500.96012t1-124-0.621.825 72.1500.124040-0.621.825 88.400.124012t1-2240.621.825 9600.960400.621.825 23t1-156-0.621.82523t1-2560.621.825 72-0.621.82572
9、0.621.825 在本例题中预应力钢束的编号处理如下 AtBC： A表示第几跨； B表示该跨的第几根主梁，主梁编号从桥梁纵向右侧开始编号，最左为1，以次及 彼； C表示第几根预应力索，索编号从Z向由上到下编号。 在本例题中，表中仅列出了正负弯矩的各跨中的最典型的部分，其余的钢束坐标如下 ：正弯矩部分钢束，每跨的钢束只是横向坐标不同，其余坐标相同，横向坐标即为各主梁 的横向坐标；负弯矩部分钢束，每根主梁的钢束只是横向坐标不同，横向坐标差即为各主 梁之间的横向坐标差。 4-9 移动荷载 适用规范：公路工程技术标准(JTG B01-2003) 荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD 10 设置
10、操作环境设置操作环境 打开新文件(新项目新项目)，以 简支变连续简支变连续 为名保存(保存保存)。 将单位体系设置为 tonftonf和m m 。该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。 文件文件 / / 新项目新项目 文件文件 / / 保存保存 ( ( PSCPSC BeamBeam ) ) 工具工具 / / 单位体系单位体系 长度长度 m m ; ; 力力tonftonf 图图4.4. 单位体系设定单位体系设定 单位体系还可以通单位体系还可以通 过点击画面下端状态过点击画面下端状态 条的单位选择键条的单位选择键( () ) 来进行转换。来进行转换。 4-11 12 定义材料和截面特性定义材
11、料和截面特性 定义结构所使用的混凝土和钢束的材料特性。 模型模型 / / 材料和截面特性材料和截面特性 / / 材料材料 类型类型 混凝土混凝土 ; ; 规范规范 JTG04（RC） 数据库数据库 C50C50 名称名称(Strand1860(Strand1860 ) ) ; ; 类型类型 钢材钢材 ; ; 规范规范 JTG04（S） 数据库数据库 Strand1860Strand1860 图图5.5. 定义材料对话框定义材料对话框 同时定义多种材料同时定义多种材料 特性时，使用特性时，使用 键可以连续输入。键可以连续输入。 4-13 定义截面定义截面 本例题的桥梁结构的截面型式采用的是比较简
12、单的预应力T梁结构，本结构采用的T梁 的中间16m是等截面部分，而在两端各8m的范围内是变截面。 模型模型 / /材料和截面特性材料和截面特性 / / 截面截面 数据库数据库/ /用户用户 截面号截面号 (1)(1) ; ; 名称名称 ( (端部变截面左端部变截面左) ) 截面类型截面类型 变截面变截面PSC-PSC-工形工形 尺寸尺寸 对称对称:(:(开开) ) 拐点：拐点： JL1(JL1(开开) ) 尺寸尺寸I I S1S1自动自动( (开开),), S2S2自动自动( (开开),), S3S3自动自动( (开开),), T T自动自动( (开开) ) HL1:0.20HL1:0.20
13、; HL2:0.06HL2:0.06 ;HL2-1:;HL2-1: 0 0 ; HL3:1.15HL3:1.15 ; HL4:0.19HL4:0.19 ; HL5:0.40HL5:0.40 BL1:0.24BL1:0.24 ; BL2:1.25BL2:1.25 ; BL2-1:0.69BL2-1:0.69 ; BL4:0.33BL4:0.33 ; 尺寸尺寸J J S1S1自动自动( (开开),), S2S2自动自动( (开开),), S3S3自动自动( (开开),), T T自动自动( (开开) ) HL1:0.20HL1:0.20 ; HL2:0.06HL2:0.06 ;HL2-1:;HL2
14、-1: 0 0 ; HL3:1.28HL3:1.28 ; HL4:0.17HL4:0.17 ; HL5:0.29HL5:0.29 BL1:0.12BL1:0.12 ; BL2:1.25BL2:1.25 ; BL2-1:0.69BL2-1:0.69 ; BL4:0.27BL4:0.27 ; X X轴变化：一次方程轴变化：一次方程 Y Y轴变化：一次方程轴变化：一次方程 考虑剪切变形考虑剪切变形( (开开) ) 偏心偏心 中中- -下部下部 图图6.6. 端部变截面截面数据端部变截面截面数据 14 模型模型 / /材料和截面特性材料和截面特性 / / 截面截面 数据库数据库/ /用户用户 截面号截
15、面号 (2)(2) ; ; 名称名称 ( (跨中等截面跨中等截面) ) 截面类型截面类型PSC-PSC-工形工形 截面名称截面名称:None:None 对称对称:(:(开开) ) ; 变截面拐点变截面拐点: : JL1(JL1(关关) ) ; ; 剪切验算剪切验算: : Z1Z1自动自动:(:(开开) ); Z2Z2自动自动: : ( (开开) ) 抗剪用最小腹板厚度抗剪用最小腹板厚度 t1:t1:自动自动( (开开) ); t2:t2:自动自动( (开开) ); t3:t3:自动自动( (开开) ) 抗扭用抗扭用: : ( (开开) ) HL1:0.20HL1:0.20 ; HL2:0.06
16、HL2:0.06 ; HL3:1.28HL3:1.28 ; HL4:0.17HL4:0.17 ; HL5:0.29HL5:0.29 BL1:0.12BL1:0.12 ; BL2:1.25BL2:1.25 ; BL4:0.27BL4:0.27 ; 考虑剪切变形考虑剪切变形( (开开) ) 偏心偏心 中中- -下部下部 图图7.7. 跨中等截面跨中等截面 4-15 模型模型 / /材料和截面特性材料和截面特性 / / 截面截面 数据库数据库/ /用户用户 截面号截面号 (3)(3) ; ; 名称名称 ( (端部变截面右端部变截面右) ) 截面类型截面类型 变截面变截面PSC-PSC-工形工形 尺寸尺寸 对称对称:(:(开开) ) 拐点：拐点： JL1(JL1(开开) ) 尺寸尺寸I I S1S1自动自动( (开开),), S2S2自动自动(
