50MT梁新老规范分析报告

CHANG’AN UNIVERSITY河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告目录1工程概况 (1)2分析模型 (2)2.1分析依据 (2)2.2有限元模型 (2)2.3施工过程模拟 (6)2.4约定 (6)3作用效应 (8)3.1永久作用 (8)3.2可变作用 (10)3.3活载挠度计算 (13)3.4钢束有效预应力及伸长量 (13)4效应组合 (16)4.1新规范效应组合 (16)4.2老规范荷载组合 (21)5设计状况验算 (26)5.1持久状况 (26)5.2短暂状况 ................................................................................... 错误！未定义书签。

6验算结果总结.. (35)河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告1工程概况桥上部结构为50M预应力混凝土T型简支梁。

预应力混凝土T型梁的桥梁横断面全幅桥宽由5片主梁组成，梁高2.4m间距2.4m，桥面横纵坡除由不等柱高调整一部分，余由桥面铺装调整。

设计荷载为汽车—超20，挂车—120；桥面净宽两幅净11+2×0.5m，外侧均为防撞护栏；桥面坡度为1.5%。

桥梁工程系DEPARTMENT OF BRIDGE ENGINEERING2分析模型2.1分析依据[1]公路工程技术标准[S]. JTJ 001—97.[2]公路桥涵设计通用规范[S]. JTJ 021—89.[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]. JTJ 023—85.[4]公路桥涵地基与基础设计规范[S]. JTJ 024—85.[5]工程结构可靠度设计统一标准[S]. GB 50153—92.[6]公路工程结构可靠度设计统一标准[S]. GB/T 50283—1999.[7]公路工程技术标准[S]. JTG B01—2003.[8]公路桥涵设计通用规范[S]. JTG D60—2004.[9]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]. JTG D62—2004.[10]公路圬工桥涵设计规范[S]. JTG D61—2005.[11]公路桥涵施工技术规范[S]. JTJ 041—2000.2.2有限元模型2.2.1几何模拟采用变截面Timoshenko梁单元，建立全桥的空间梁格模型，见图2-1。

河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告(a) 有限元模型(b) 效果图(2跨)图 2-1结构总体模型全桥共175个节点，302个梁单元。

比较真实地模拟了主桥各梁段的截面形状，对截面变化复杂的梁段如墩顶处、横隔板等。

图 2-2T梁图 2-3横隔板构造桥梁工程系 DEPARTMENT OF BRIDGE ENGINEERING2.2.2 刚度模拟采用解析方法计算梁单元的顺桥向抗弯惯矩yy I 、横桥向抗弯惯矩zz I 。

计入预应力孔道灌浆前后净截面、换算截面的差别，并考虑由此而引起的中性轴移动的效应。

2.2.3 边界模拟桥墩与主梁之间的支座采用一般支承模拟。

2.2.4 作用(质量)模拟2.2.4.1 永久作用2.2.4.1.1 结构重力包括单元自重和二期恒载。

钢筋混凝土重力密度按24.0kN/m 3取。

2.2.4.1.2 预加力按三维空间预应力钢束建模，考虑了静截面与换算截面、张拉方式、各种预应力损失、一次效应、二次效应的影响。

预应力等效荷载包括锚头处的集中力及其引起的力矩、沿钢束曲线作用的切向及法向分布力以及它们引起的力矩。

预应力等效荷载构成一空间自平衡力系。

预应力钢束布置见图2-5。

(a) 预应力钢束立面图(b) 预应力钢束平面图图 2-4 预应力钢束布置根据JTG D62—2004[S]第6.2条计算各类预应力损失。

河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告2.2.4.1.3混凝土收缩及徐变作用根据JTG D62—2004[S] 第6.2、5.5.6条计入，且考虑钢筋对收缩徐变的约束效果。

根据JTG D62—2004[S]第6.2.7条的条文说明，混凝土收缩徐变的延续期按10年计入。

2.2.4.1.4水的浮力不计。

2.2.4.1.5基础变位作用不计。

2.2.4.2可变作用2.2.4.2.1汽车荷载现存结构设计为汽车—超20，挂车—120，而改造后为公路—I级。

本报告考虑2种情况，分别验算。

单向双车道，考虑中载和偏载情况，按各车道的影响线加载，取其包络。

2.2.4.2.2汽车冲击力按JTG D60—2004[S]的第4.3.2条计入。

2.2.4.2.3汽车离心力不计。

2.2.4.2.4汽车制动力按JTG D60—2004[S]的第4.3.6条计入。

2.2.4.2.5温度作用按JTG D60—2004[S]的第4.3.10条计入。

2.2.4.2.5.1均匀温度均匀升温：+25℃；均匀降温：-20℃2.2.4.2.5.2梯度温度不计。

桥梁工程系DEPARTMENT OF BRIDGE ENGINEERING2.3施工过程模拟2.3.1不计。

2.4约定除特殊说明的以外，本报告的坐标系、效应方向、效应单位遵循如下约定。

2.4.1坐标系设置2.4.1.1整体坐标系X轴方向与桥轴线方向一致，X原点设在主桥的中跨跨中；Y轴方向为横桥向，Y原点设在桥梁中轴线；Z轴方向为竖直向上，Z原点设置与施工图中的高程一致。

2.4.1.2单元坐标系单元坐标系坐标轴方向符合右手螺旋法则。

对主梁，其单元坐标系X轴沿曲线切向指向路线前进方向，Y轴沿曲线径向指向曲线圆心，Z轴竖直向上。

主梁顺桥向弯矩即My，横桥向弯矩即Mz，扭矩即Mx。

对桥墩，其单元坐标系X轴竖直向上，Y轴沿曲线径向指向曲线外侧。

桥墩顺桥向弯矩即My，横桥向弯矩即Mz，扭矩即Mx。

2.4.2结构效应方向位移与总体坐标系一致为正。

轴力、索力以受拉为正，受压为负。

剪力使单元产生顺时针转动为正。

弯矩以单元坐标系下缘受拉为正。

应力以受拉为正，受压为负。

2.4.3结构效应单位除专门说明外，其余采用国际单位制。

线位移、坐标采用“米”(m)；转角位移采用“弧度”(rad)或“度”(°)；应变采用“微应变”(με)。

河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告力采用“千牛”(kN)；力矩采用“千牛·米”(kN·m)；应力采用“兆帕”(MPa)。

质量采用“千克”(kg)；时间采用“秒”(s)；频率采用“赫兹”(Hz)。

2.4.4模型测点(a) 梁号划分图(b) 挠度测点截面图(c) 应变测点位置图桥梁工程系DEPARTMENT OF BRIDGE ENGINEERING3作用效应3.1永久作用3.1.1恒载(承载能力极限状态)根据JTG D62—2004[S]的5.1.5条，承载能力极限状态计算应考虑预应力引起的次效应。

恒载(承载能力极限状态)为：1.0×结构重力+ 1.0×预应力次效应+ 1.0×收缩徐变。

(a) 弯矩图/ kN·m(c) 剪力图/ kN图 3-1恒载(承载能力极限状态)内力图在恒载(承载能力极限状态)作用下，跨中正弯矩约11846kN·m，支点处剪力最大为905kN.3.1.2恒载(正常使用极限状态)恒载(正常使用极限状态)为：1.0×结构重力+ 1.0×预应力+ 1.0×收缩徐变。

这里的预应力效应包括一次效应和二次效应。

河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告(a) 弯矩图/ kN·m(c) 剪力图/ kN图 3-2恒载(正常使用极限状态)主梁内力图(a) 顶板法向应力包络图/ MPa(b) 底板法向应力包络图/ Mpa图 3-3恒载(正常使用极限状态)主梁应力图在正常使用极限状态的恒载组合下，主梁基本不出现拉应力，该组合下全桥混凝土受压，并且各截面应力差别不大，顶板应力约为1.2～11 MPa压应力，底板均维持在1.3～10.5MPa压应力水平。

桥梁工程系DEPARTMENT OF BRIDGE ENGINEERING3.2可变作用现存结构设计为汽车—超20，而改造后为公路—I级。

这里列出的汽车荷载效应计入汽车冲击力作用。

3.2.1汽车—超20(a) 弯矩包络图/ kN·m(b) 扭矩包络图/ kN·m(c) 剪力包络图/ kN图 3-4汽车—超20作用下内力图汽车—超20作用下，跨中出现最大正弯矩4860kN·m。

扭矩在跨中处最大为509kN·m。

支点处主梁剪力最大有742kN。

河北省大广高速公路衡大段滏阳新河特大桥验算报告(a) 顶板法向应力包络/ MPa(b) 底板法向应力包络/ MPa图 3-5汽车—超20作用下应力图汽车—超20荷载作用下顶板在跨中有最大压应力6.5MPa，底板跨中最大拉应力9.0 MPa。

汽—超20作用效应比公路—I级小。

3.2.2公路—I级(a) 弯矩包络图/ kN·m(b) 扭矩包络图/ kN·m(c) 剪力包络图/ kN图 3-6公路—I级作用下内力图桥梁工程系DEPARTMENT OF BRIDGE ENGINEERING公路—I级荷载作用下，主墩跨中处主梁有最大正弯矩5418kN·m。

扭矩在支点处最大为955kN·m。

支点处主梁剪力最大有870kN。

(a) 顶板法向应力包络/ MPa(b) 底板法向应力包络/ MPa图 3-7公路—I级作用下应力图在公路—I级作用下主梁顶板在跨中有最大压应力7.5 MPa，底板在跨中有最大拉应力10.0MPa。

3.2.3均匀温度作用桥梁结构处于自然环境中，将受到温度作用的影响。

常年气温变化导致桥梁沿轴向位移，这种位移受到约束时引起结构次内力，称为均匀温度作用。

计算时，从桥梁合龙时的结构温度作为起点，分别计算升温25℃，降温20℃。

(a) 弯矩包络图/ kN·m河北省大广高速公路衡大段 滏阳新河特大桥验算报告(c) 剪力包络图 / kN图 3-8 均匀温度作用内力图升温和降温作用下，主梁支点处弯矩最大达到0.57kN·m ，最大剪力在支点处有0.85 kN 。

3.3 活载挠度计算根据JTG D62—2004 [S]的第6.5.2、6.5.3条，受弯构件在使用阶段的挠度应按荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应的影响，即按荷载短期效应组合并取用0B =0.950I E c 作为预应力构件的刚度计算得到的挠度值，乘以挠度长期增长系数θη。

主梁采用C50混凝土，ηθ=1.42。

荷载短期效应采用用荷载频遇值，即标准值的0.7倍，综合考虑以上各系数，在消除结构自重后产生的长期挠度后，所得最大挠度值为：3.09cm ＜5000cm/600=8.3cm ，满足要求。