橋梁下部結(jié)構(gòu)通用圖計(jì)算書.doc

目 錄第一部分 項(xiàng)目概況及基本設(shè)計(jì)資料11.1 項(xiàng)目概況11.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范11.3 基本計(jì)算資料1第二部分 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)32.1 概況及基本數(shù)據(jù)32.1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范32.1.2 技術(shù)指標(biāo)32.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)32.2 T梁構(gòu)造尺寸及預(yù)應(yīng)力配筋42.2.1 T梁橫斷面42.2.2 T梁預(yù)應(yīng)力束52.2.3 羅望線T梁構(gòu)造配筋與部頒圖比較62.3 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算62.3.1 活載橫向分布系數(shù)與汽車沖擊系數(shù)62.3.2 預(yù)應(yīng)力筋計(jì)算參數(shù)62.3.3 溫度效應(yīng)及支座沉降72.3.4 有限元軟件建立模型計(jì)算分析7第三部分 橋梁墩柱設(shè)計(jì)及計(jì)算83.1 計(jì)算模型的擬定83.2 橋墩計(jì)算分析83.2.1 縱向水平力的計(jì)算83.2.2 豎直力的計(jì)算93.2.3 縱、橫向風(fēng)力103.2.4 橋墩計(jì)算偏心距的增大系數(shù)113.2.5 墩柱正截面抗壓承載力計(jì)算123.2.6 裂縫寬度驗(yàn)算133.3 20米T梁墩柱計(jì)算133.3.1 計(jì)算模型的選取133.3.2 15米墩高計(jì)算143.3.3 30米墩高計(jì)算183.4 30米T梁墩柱計(jì)算223.4.1 計(jì)算模型的選取223.4.2 15米墩高計(jì)算233.4.3 30米墩高計(jì)算273.4.4 40米墩高計(jì)算323.5 40米T梁墩柱計(jì)算363.5.1 計(jì)算模型的選取363.5.2 15米墩高計(jì)算373.5.3 30米墩高計(jì)算41第四部分 橋梁抗震設(shè)計(jì)474.1 主要計(jì)算參數(shù)取值474.2 計(jì)算分析474.2.1 抗震計(jì)算模型474.2.2 動(dòng)力特性特征值計(jì)算結(jié)果484.2.3 E1地震作用驗(yàn)算結(jié)果494.2.4 E2地震作用驗(yàn)算結(jié)果494.2.5 延性構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)514.3 抗震構(gòu)造措施53第一部分 項(xiàng)目概況及基本設(shè)計(jì)資料1.1 項(xiàng)目概況貴州省余慶至安龍高速公路羅甸至望謨段，主線全長(zhǎng)77.4公里，項(xiàng)目地形起伏大，山高坡陡，地質(zhì)、水文條件復(fù)雜，橋梁工程規(guī)模大，高墩大跨徑橋梁較多，通過綜合比選，考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)耐久、施工方便、維修便利及施工標(biāo)準(zhǔn)化等因素。主線普通橋梁結(jié)構(gòu)主要選擇20m、30m、40m裝配式預(yù)應(yīng)力砼T梁。根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001），項(xiàng)目區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g、0.10g。項(xiàng)目起點(diǎn)K22+400路段為0.05g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為度（路線長(zhǎng)度約22.4km）。K22+400項(xiàng)目終點(diǎn)路段為0.10g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為度（路線長(zhǎng)度約55.0km）。6度區(qū)與7度區(qū)分界點(diǎn)位于羅甸縣羅蘇鄉(xiāng)納慶村，屬第LWSJ-1標(biāo)范圍。按照橋梁相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)位于7度區(qū)內(nèi)的橋梁需進(jìn)行抗震計(jì)算及抗震措施的設(shè)置。橋梁通用圖設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需充分考慮橋梁的抗震要求。1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范（1）中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2014）（2）中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D06-2004）（3）中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004），以下簡(jiǎn)稱規(guī)范（4）中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）（5）中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)公路塢工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D61-2005）（6）中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)公路工程抗震規(guī)范（JTG B02-2013）（7）中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008）1.3 基本計(jì)算資料（1）橋面凈空：2x凈-11.0米、凈11.25米（2）汽車荷載：公路級(jí)，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)1.0（3）設(shè)計(jì)環(huán)境條件：類（4）混凝土：預(yù)制主梁及橫隔梁、濕接縫、封錨端、墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段、橋面現(xiàn)澆混凝土采用C50；橋面鋪裝采用瀝青混凝土；橋墩、蓋梁、樁基采用C30。（5）預(yù)應(yīng)力鋼束：采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk =1860MPa，公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強(qiáng)度鋼絞線，其力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)符合預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（GB/T5224-2003）的規(guī)定。（6）普通鋼筋：根據(jù)貴州高速公路集團(tuán)有限公司2013年6月3日下發(fā)的黔高速專議【2013】44號(hào)會(huì)議紀(jì)要，熱軋光圓鋼筋采用HPB300，直徑小于22mm的熱軋帶肋鋼筋采用HRB400，直徑大于等于22mm的熱軋帶肋鋼筋采用HRB500。第二部分 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 概況及基本數(shù)據(jù)2.1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范（1）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B01-2003（2）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004（3）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D62-2004（4）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTG/T F50-2011（5）公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D81-2006)2.1.2 技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)表公路等級(jí)高速公路路基寬度(m)24.5m（整體式路基），212.25m(分離式路基）汽車荷載等級(jí)公路級(jí)行車道數(shù)雙向四車道橋面寬度(m)整體式路基-2凈11、分離式路基-凈11.25跨徑(m)20、30、40斜交角( )0、15、30單幅橋梁片數(shù)5梁間距(m)整體式路基2.40、分離式路基2.45設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)環(huán)境類別類、類2.1.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、本通用圖的結(jié)構(gòu)體系為先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)，按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)計(jì)算采用平面桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算，橫向分配系數(shù)按剛接梁法計(jì)算，并采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件校核。3、設(shè)計(jì)參數(shù)1）混凝土：重力密度=26.0kN/，彈性模量EC=3.45MPa。2）瀝青混凝土：重力密度=24.0kN/。3）預(yù)應(yīng)力鋼筋：彈性模量Ep=1.95105 MPa，松馳率=0.035，松馳系數(shù)=0.3。4）支座不均勻沉降：=5mm。5）豎向梯度溫度效應(yīng)：按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）規(guī)定取值。2.2 T梁構(gòu)造尺寸及預(yù)應(yīng)力配筋2.2.1 T梁橫斷面本次羅望線T梁上部結(jié)構(gòu)的通用圖的設(shè)計(jì)，T梁構(gòu)造尺寸的選取和配筋均參考中國(guó)交通部頒發(fā)的T形梁上部結(jié)構(gòu)圖。20米、30米以及40米的T梁的橫斷面尺寸如下圖所示：20米T梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面 30米T梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面40米T梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面2.2.2 T梁預(yù)應(yīng)力束（1）一片T梁預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量T梁鋼束斷面布置20米T梁鋼束數(shù)量表30米T梁鋼束數(shù)量表40米T梁鋼束數(shù)量表2.2.3 羅望線T梁構(gòu)造及配筋與部頒圖比較羅望線T梁上部結(jié)構(gòu)通用圖，采用20米、30米、40米標(biāo)準(zhǔn)跨徑，其T梁梁高、中懸臂、外側(cè)懸臂、腹板、馬蹄等的構(gòu)造尺寸與部頒通用圖相同，預(yù)應(yīng)力鋼束布置形式和數(shù)量，普通鋼筋布置形式及數(shù)量也與部頒通用圖相同。不同之處在于，本次羅望線通用圖直徑大于等于22mm的鋼筋采用HRB500鋼筋，由于鋼筋強(qiáng)度等級(jí)提高，增加T梁的安全儲(chǔ)備。2.3 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算2.3.1 活載橫向分布系數(shù)與汽車沖擊系數(shù)T形梁采用平面桿系有限元程序進(jìn)行計(jì)算。按平面桿系有限元計(jì)算，考慮活荷載橫向分布系數(shù)，進(jìn)行影響線加載。汽車沖擊系數(shù)按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）4.3.2條計(jì)算。T梁跨中活載橫向分布系數(shù)的計(jì)算采用剛性橫梁法計(jì)算，支點(diǎn)橫向分布系數(shù)的計(jì)算采用杠桿原理法計(jì)算。2.3.2 預(yù)應(yīng)力筋計(jì)算參數(shù)（1）預(yù)應(yīng)力錨下張拉控制應(yīng)力為（2）兩端張拉，每束錨具變形及鋼束回縮總變形值為12mm。（3）預(yù)應(yīng)力筋與管道壁摩擦系數(shù)（4）管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)K=0.0015（5）鋼絞線松馳率3.02.3.3 溫度效應(yīng)及支座沉降考慮整體均勻溫升25，整體均勻溫降-30。非線形溫度梯度按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）第4.3.10條規(guī)定執(zhí)行。支座沉降按5mm計(jì)算。2.3.4 有限元軟件建立模型計(jì)算分析對(duì)20米、30米、40米T形梁建立不同跨度的連續(xù)梁模型進(jìn)行計(jì)算分析，驗(yàn)算T梁的受力特性是否滿足規(guī)范要求。運(yùn)用有限元計(jì)算軟件橋梁博士建立相應(yīng)模型進(jìn)行分析，驗(yàn)算T梁的承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，再運(yùn)用大型有限元計(jì)算軟件MIDAS建立T梁的梁格模型對(duì)橋博計(jì)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。經(jīng)過計(jì)算分析可知，羅望線T梁的上部結(jié)構(gòu)通用圖，滿足結(jié)構(gòu)安全和使用的要求，結(jié)構(gòu)尺寸和配筋經(jīng)濟(jì)合理，具有可行性。第三部分 橋梁墩柱設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 計(jì)算模型的擬定上部結(jié)構(gòu)所受的恒載、活載、溫度荷載以及收縮徐變等引起的墩柱頂?shù)乃搅拓Q向力，決定了墩柱的受力狀態(tài)，也決定墩柱的尺寸及配筋。T梁上部結(jié)構(gòu)的分孔形式將影響到下部墩柱的受力，對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行通用圖設(shè)計(jì)時(shí)，為了充分而全面地考慮到單個(gè)橋梁設(shè)計(jì)時(shí)可能遇到的各種不利情況，對(duì)于20米、30米和40米T梁，分析其不同聯(lián)長(zhǎng)、不同高度橋墩的受力狀態(tài)，控制最大聯(lián)長(zhǎng)為160m。由于通用圖設(shè)計(jì)無法考慮實(shí)際設(shè)計(jì)中所遇到的各種復(fù)雜地形，所以對(duì)于一聯(lián)橋梁中的各種墩高組合，無法全面地進(jìn)行模擬分析，本次計(jì)算對(duì)同一橋梁模型中，墩柱采用同一高度進(jìn)行計(jì)算分析。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中如遇到非常規(guī)的極端墩高組合的情況，根據(jù)需要進(jìn)行具體分析處理。3.2 橋墩計(jì)算分析3.2.1 縱向水平力的計(jì)算橋墩所受到的縱向水平力，使橋墩處于偏心受壓狀態(tài)，影響到橋墩的受力性能，進(jìn)一步?jīng)Q定橋墩的尺寸和配筋。墩臺(tái)的縱向水平力有溫度影響力、混凝土收縮及徐變影響力、支座摩阻力及汽車制動(dòng)力。（1）橋墩墩頂?shù)目雇苿偠壬喜拷Y(jié)構(gòu)為一聯(lián)結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，縱向水平力中，除支座摩阻力由橋臺(tái)承受外，其余各力均將按集成剛度法分配給各支座及墩頂。號(hào)墩墩頂?shù)目雇苿偠劝聪率接?jì)算：式中，為計(jì)算樁基時(shí)有關(guān)系數(shù)，見規(guī)范JTJ D63-2007。為墩頂?shù)綐俄敻叨?。?）支座的抗推剛度每個(gè)梁端有一個(gè)支座，橫向一排有5各支座。支座剛度按下式計(jì)算：，其中，為支座個(gè)數(shù)，、和為矩形支座長(zhǎng)邊、寬邊及厚度，為高度折減系數(shù)，為支座剪切模量。（3）墩頂與支座的集成剛度算出支座剛度以后，再與墩頂剛度串聯(lián)，串聯(lián)后的剛度便是支座頂部由支座與橋墩聯(lián)合的集成剛度。計(jì)算表達(dá)式如下：（4）混凝土收縮、徐變及溫度影響力在各墩上的分配裝配式鋼筋混凝土收縮影響力，按相當(dāng)于降溫510的影響力記入，本通用圖設(shè)計(jì)采用10?；炷恋氖湛s影響力按相當(dāng)于降溫20的影響力記入。溫度變化，橋梁梁片施工溫度取1525，計(jì)算溫度上升為35-15=20，溫度下降為25-0=25。（5）汽車制動(dòng)力在各墩上的分配根據(jù)規(guī)范JTG D60-2004，汽車荷載制動(dòng)力按同向行駛的汽車荷載（不計(jì)沖擊力）計(jì)算，一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值，按車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但是汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165KN。制動(dòng)力以荷載不利布置而定。制動(dòng)力按橋墩墩頂與其上的支座的集成剛度分配。橋臺(tái)設(shè)活動(dòng)支座，不考慮承受制動(dòng)力。3.2.2 豎直力的計(jì)算（1）上部結(jié)構(gòu)恒載1）瀝青混凝土鋪裝厚10cm2）水泥混凝土鋪裝厚8cm3）5片預(yù)應(yīng)力混凝土T梁4）橫隔板5）封錨混凝土6）現(xiàn)澆濕接縫7）防撞護(hù)欄（2）下部結(jié)構(gòu)恒載1）蓋梁：（厚）x（寬）x（長(zhǎng)）x252）系梁：（厚）x（寬）x（長(zhǎng)）x253）墩柱重（2）汽車荷載的計(jì)算利用有限元計(jì)算軟件MIDAS建立橋梁模型，定義車道荷載，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，計(jì)算出各墩柱的汽車荷載反力。3.2.3 縱、橫向風(fēng)力根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004），風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按如下規(guī)定計(jì)算：橫向風(fēng)荷載假定水平地垂直作用于橋梁各部分迎風(fēng)面積的形心上： 式中：橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN）； ：基本風(fēng)壓（KN/m2）；：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)壓（KN/m2）； ：橫向迎風(fēng)面積（m2）；：橋梁所在地區(qū)的設(shè)計(jì)基本風(fēng)速（m/s），按規(guī)范（JTG D60-2004）附錄A選取。：高度z處的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速（m/s） ：空氣重力密度（KN/m3）；：其他相關(guān)系數(shù)。本通用圖設(shè)計(jì)各參數(shù)的取值如下表所示：(m/s）11.0711.3825.2通過計(jì)算可知，隨著橋墩墩高的加大，及墩柱截面尺寸的增加，橋墩在橫向風(fēng)荷載作用下的穩(wěn)定性不容忽視，本通用圖的設(shè)計(jì)充分考慮了縱橫向風(fēng)荷載對(duì)橋墩的作用。3.2.4 橋墩計(jì)算偏心距的增大系數(shù)按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004），計(jì)算偏心受壓需考慮偏心距增大系數(shù)，而確定需先確定構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度。確定先要確定樁在土中的假想固結(jié)點(diǎn)，墩柱與樁因直徑不同而取用的換算直徑，以及墩柱頂?shù)募s束剛度。逐一計(jì)算如下：（1）樁在土中的假想固結(jié)點(diǎn) 樁在土中的假想固結(jié)點(diǎn)，在最低沖刷線以下處：式中 （樁的變形系數(shù)，見規(guī)范JTG D63-2007附錄P）。（2）墩柱與樁的換算直徑，其中，且有，式中，為柱的慣性矩，為樁的慣性矩，為柱高，為樁頂至假想固結(jié)點(diǎn)距離的兩倍；。（3）墩柱頂?shù)募s束剛度在墩柱頂有板式橡膠支座，而橡膠支座通過上部結(jié)構(gòu)與其他墩及其橡膠支座相連，在墩頂形成一個(gè)彈性約束，彈性約束的約束剛度可以通過計(jì)算集成剛度的方法得到。（4）構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定理論，根據(jù)歐拉公式可以推導(dǎo)出橋墩的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。由歐拉公式及材料力學(xué)中內(nèi)力與變形的微分關(guān)系式建立橋墩側(cè)移y的2階微分方程?？傻藐P(guān)于橋墩計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的超越方程，如下式：以上各式中，為橋墩失穩(wěn)時(shí)的臨界力，為混凝土橋墩的彈性模量，為截面抗彎慣性矩，為橋墩計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，為自墩頂至樁基假想固結(jié)點(diǎn)的高度，為橋墩截面承受的彎矩，為橋墩頂?shù)目雇苿偠?。運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法解超越方程可得。構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度為：（5）偏心距的增大系數(shù)根據(jù)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）計(jì)算偏心距的增大系數(shù)：式中，為構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度；為軸向力對(duì)截面重心軸的偏心距；為截面有效高度，圓柱墩??；為截面高度，對(duì)圓形截面??；為荷載偏心率對(duì)截面曲率的影響系數(shù)；為構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)。3.2.5 墩柱正截面抗壓承載力計(jì)算根據(jù)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）5.3.9款驗(yàn)算墩柱正截面抗壓承載力：軸向力的偏心距，應(yīng)乘以偏心距增大系數(shù)；A、B：有關(guān)混凝土承載力的計(jì)算系數(shù)，進(jìn)行迭代計(jì)算得到；C、D：有關(guān)縱向鋼筋承載力的計(jì)算系數(shù)，進(jìn)行迭代計(jì)算得到；為圓形截面的半徑；為縱向鋼筋所在圓周的半徑與圓截面半徑只比；為縱向鋼筋配筋率。3.2.6 裂縫寬度驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）6.4.5款驗(yàn)算墩柱最大裂縫寬度：為按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的軸向力（）；鋼筋表面形狀系數(shù)；作用長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)；截面受拉區(qū)最外緣鋼筋應(yīng)力；縱向鋼筋直徑；為截面鋼筋配筋率；混凝土保護(hù)層厚度；為構(gòu)件截面半徑；使用階段的偏心距增大系數(shù)；為軸向力的偏心距；混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。3.3 20米T梁墩柱計(jì)算3.3.1 計(jì)算模型的選取擬定20米T梁的下部尺寸，如下表所示。20米裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁下部結(jié)構(gòu)尺寸表墩 高尺 寸（m）015米1530米蓋梁（高x寬）1.4x2.01.4x2.0系梁（高x寬）1.2x1.01.2x1.0墩柱直徑1.41.6樁基直徑1.61.8對(duì)于20米T梁建立不同跨徑的15米墩高和30米墩高的橋梁模型，并考慮橋梁梁端是橋臺(tái)或分聯(lián)墩的兩種情況，分析各計(jì)算模型的受力狀態(tài)。兩端接橋臺(tái)五跨20米裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁下部結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示建立MIDAS橋梁模型，計(jì)算得到橋梁模型在恒載和汽車活載作用下的支座反力：圖1. 四跨20米裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁15米墩高汽車荷載作用下的支反力3.3.2 15米墩高計(jì)算（1）荷載效應(yīng)的計(jì)算結(jié)合相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)橋梁模型中橋墩的受力狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果如表2所示，由于橋梁結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，計(jì)算結(jié)果中只列出橋梁一半橋墩的計(jì)算數(shù)據(jù)。梁端接橋臺(tái)20米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩內(nèi)力表 結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力組合3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)墩號(hào)1#1#2#1#2#基本組合N(kN)5194 5300 4868 5273 4860 M(kN.m)2206 1662 1376 1462 1176 短期效應(yīng)組合N(kN)3801 3886 3544 3865 3534 M(kN.m)1617 1270 983 1168 882 長(zhǎng)期效應(yīng)組合N(kN)3641 3726 3388 3705 3378 M(kN.m)1617 1270 983 1168 882 梁端接分聯(lián)墩20米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩內(nèi)力表 結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力組合3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)墩號(hào)1#2#1#2#3#1#2#3#基本組合N(kN)4245 5194 4211 5300 4869 4219 5272 4860 M(kN.m)1462 1176 1399 1113 827 1405 1119 833 短期效應(yīng)組合N(kN)3131 3801 3103 3886 3544 3110 3864 3534 M(kN.m)1168 882 1164 878 592 1209 923 637 長(zhǎng)期效應(yīng)組合N(kN)3008 3641 2980 3726 3388 2987 3704 3378 M(kN.m)1168 882 1164 878 592 1209 923 637 得到橋墩各種荷載效應(yīng)的組合值，可以進(jìn)行橋墩的持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算和持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算。見本計(jì)算書3.2.5及3.2.6節(jié)。（2）承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算梁端接橋臺(tái)20米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩承載力驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#1#2#1#2#根數(shù)、直徑(mm)2825282528252825282511.0000.8320.7690.7590.68720.9640.9180.9180.9250.925h0(m)1.341.341.341.341.34h(m)1.41.41.41.41.41.7502.2592.2922.2272.274e0(m)0.7430.7080.6480.6170.5500.430.450.470.490.53A0.95711.01821.07991.14221.268B0.57170.58980.60610.62060.6437C-0.3323-0.2377-0.1429-0.04780.145D1.89961.90651.90841.90531.8834e00.7450.6960.6530.6140.5450Nd(KN)57135830535558005346Ar2fcd+Cr2fsd(KN)59926542709676558784兩者之差279712174118543438是否滿足是是是是是0N de0(KN*m)42454130346935812941Br3fcd+Dgr3fsd(KN*m)44614553463246984787兩者之差217423116311181847是否滿足是是是是是梁端接分聯(lián)墩20米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩承載力驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#2#1#2#3#1#2#3#根數(shù)、直徑(mm)2825282528252825282528252825282510.894 0.656 0.869 0.623 0.542 0.871 0.628 0.545 20.925 0.925 0.930 0.930 0.930 0.933 0.933 0.933 h0(m)1.341.341.341.341.341.341.341.34h(m)1.41.41.41.41.41.41.41.42.164 2.299 2.131 2.283 2.380 2.103 2.247 2.342 e0(m)0.745 0.520 0.708 0.479 0.404 0.700 0.477 0.401 0.430.550.450.580.630.450.580.63A0.95711.33141.01821.42691.58681.01821.42691.5868B0.57170.65230.58980.66150.66660.58980.66150.6666C-0.33230.2436-0.23770.3960.6734-0.23770.3960.6734D1.89961.86391.90651.82261.71031.90651.82261.7103e00.745 0.514 0.696 0.471 0.405 0.696 0.471 0.405 0Nd(KN)4669 5713 4632 5830 5355 4641 5799 5346 Ar2fcd+Cr2fsd(KN)5992 9355 6542 10220 11702 6542 10220 11702 兩者之差1323 3641 1910 4391 6347 1901 4421 6356 是否滿足是是是是是是是是0N de0(KN*m)3479 2974 3280 2795 2165 3250 2765 2145 Br3fcd+Dgr3fsd(KN*m)4461 4810 4553 4815 4736 4553 4815 4736 兩者之差982 1836 1273 2021 2571 1304 2050 2591 是否滿足是是是是是是是是（3）正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算梁端接橋臺(tái)20米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩裂縫驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#1#2#1#2#長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Nl(KN)3641 3726 3388 3705 3378 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Ns(KN)3801 3886 3544 3865 3534 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)彎矩Ms(KN*m)1617 1270 983 1168 882 Ns偏心距e0=Ms/Ns(m)0.425 0.327 0.278 0.302 0.249 構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度Lo26.00 32.55 32.55 31.50 31.50 鋼筋表面形狀系數(shù)C111111長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)C2=1+0.5Nl/Ns1.479 1.479 1.478 1.479 1.478 h0(m)1.341.341.341.341.34h(m)1.41.41.41.41.4l0/h18.6 23.2 23.2 22.5 22.5 s1.272 1.554 1.652 1.561 1.680 ss (MPa)94 81 50 64 33 砼保護(hù)層厚C(mm)4040404040Wfk(mm)0.094 0.088 0.071 0.079 0.062 是否滿足是是是是是梁端接分聯(lián)墩20米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩裂縫驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#2#1#2#3#1#2#3#長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Nl(KN)3008 3641 2980 3726 3388 2987 3704 3378 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Ns(KN)3131 3801 3103 3886 3544 3110 3864 3534 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)彎矩Ms(KN*m)1168 882 1164 878 592 1209 923 637 Ns偏心距e0=Ms/Ns(m)0.373 0.232 0.375 0.226 0.167 0.389 0.239 0.180 構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度Lo31.50 31.50 30.86 30.86 30.86 30.43 30.43 30.43 鋼筋表面形狀系數(shù)C111111111長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)C2=1+0.5Nl/Ns1.480 1.479 1.480 1.479 1.478 1.480 1.479 1.478 h0(m)1.341.341.341.341.341.341.341.34h(m)1.41.41.41.41.41.41.41.4l0/h22.5 22.5 22.0 22.0 22.0 21.7 21.7 21.7 s1.455 1.731 1.434 1.721 1.974 1.407 1.663 1.878 ss (MPa)71 31 68 26 -4 72 30 -1 砼保護(hù)層厚C(mm)4040404040404040Wfk(mm)0.082 0.061 0.081 0.058 0.042 0.083 0.060 0.044 是否滿足是是是是是是是是3.3.3 30米墩高計(jì)算（1）荷載效應(yīng)的計(jì)算計(jì)算得到各個(gè)橋梁模型中橋墩的受力狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果如下表所示，由于橋梁結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，計(jì)算結(jié)果中只列出橋梁一半橋墩的計(jì)算數(shù)據(jù)。梁端接橋臺(tái)20米裝配式T梁30米墩高各工況下橋墩內(nèi)力表 結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力組合3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)墩號(hào)1#1#2#1#2#基本組合N(kN)6291 6397 5965 6491 6078 M(kN.m)2378 2404 2313 2379 2156 短期效應(yīng)組合N(kN)4715 4801 4458 4879 4549 M(kN.m)2116 2193 1944 1795 1572 長(zhǎng)期效應(yīng)組合N(kN)4555 4640 4303 4719 4392 M(kN.m)2013 2193 1944 1795 1572 梁端接分聯(lián)墩20米裝配式T梁30米墩高各工況下橋墩內(nèi)力表 結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力組合3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)墩號(hào)1#2#1#2#3#1#2#3#基本組合N(kN)5342 6291 5308 6397 5966 5437 6490 6078 M(kN.m)2415 2166 2132 1883 1633 1985 1735 1486 短期效應(yīng)組合N(kN)4045 4715 4017 4801 4458 4125 4878 4549 M(kN.m)1832 1583 1666 1416 1167 1596 1347 1098 長(zhǎng)期效應(yīng)組合N(kN)3922 4555 3895 4640 4303 4002 4718 4392 M(kN.m)1832 1583 1666 1416 1167 1596 1347 1098 得到橋墩各種荷載效應(yīng)的組合值，可以進(jìn)行橋墩的持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算和持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算。見本計(jì)算書3.2.5及3.2.6節(jié)。（2）承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算梁端接橋臺(tái)20米裝配式T梁30米墩高各工況下橋墩承載力驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#1#2#1#2#根數(shù)、直徑(mm)2825322532253225322510.863 0.859 0.880 0.842 0.822 20.925 0.911 0.911 0.911 0.911 h0(m)1.541.541.541.541.54h(m)1.61.61.61.61.62.176 2.308 2.299 2.316 2.326 e0(m)0.823 0.867 0.891 0.849 0.825 0.40.410.40.410.42A0.86670.89660.86670.89660.9268B0.54140.55190.54140.55190.562C-0.4749-0.4273-0.4749-0.4273-0.3798D1.88011.88781.88011.88781.8943e00.837 0.860 0.891 0.860 0.831 0Nd(KN)6920 7037 6562 7140 6685 Ar2fcd+Cr2fsd(KN)6969 7214 6871 7214 7559 兩者之差49 177 309 74 874 是否滿足是是是是是0N de0(KN*m)5693 6104 5849 6060 5518 Br3fcd+Dgr3fsd(KN*m)5834 6205 6121 6205 6284 兩者之差141 101 272 145 766 是否滿足是是是是是梁端接分聯(lián)墩20米裝配式T梁30米墩高各工況下橋墩承載力驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#2#1#2#3#1#2#3#根數(shù)、直徑(mm)3225322532253225322532253225322510.993 0.804 0.904 0.716 0.680 0.840 0.669 0.629 20.925 0.925 0.905 0.905 0.905 0.918 0.918 0.918 h0(m)1.541.541.541.541.541.541.541.54h(m)1.61.61.61.61.61.61.61.62.134 2.205 2.343 2.451 2.482 2.255 2.364 2.402 e0(m)0.965 0.759 0.941 0.721 0.679 0.823 0.632 0.587 0.380.450.390.460.480.420.510.53A0.80741.01820.83691.0491.1110.92681.20491.268B0.51910.58980.53040.59820.61360.5620.63310.6437C-0.5707-0.2377-0.5227-0.1903-0.0954-0.37980.0480.145D1.86091.90651.87111.90811.90751.89431.89711.8834e00.960 0.755 0.924 0.733 0.690 0.831 0.633 0.599 0Nd(KN)5876 6920 5839 7037 6562 5981 7139 6685 Ar2fcd+Cr2fsd(KN)6189 8601 6529 8951 9655 7559 10721 11438 兩者之差314 1680 690 1914 3093 1578 3582 4753 是否滿足是是是是是是是是0N de0(KN*m)5668 5254 5494 5076 4458 4922 4512 3927 Br3fcd+Dgr3fsd(KN*m)5940 6495 6032 6557 6665 6284 6790 6848 兩者之差272 1241 538 1481 2206 1362 2278 2921 是否滿足是是是是是是是是（3）正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算梁端接橋臺(tái)20米裝配式T梁30米墩高各工況下橋墩裂縫驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#1#2#1#2#長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Nl(KN)4555 4640 4303 4719 4392 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Ns(KN)4715 4801 4458 4879 4549 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)彎矩Ms(KN*m)2116 2193 1944 1795 1572 Ns偏心距e0=Ms/Ns(m)0.449 0.457 0.436 0.368 0.346 構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度Lo36.01 38.24 38.24 38.24 38.24 鋼筋表面形狀系數(shù)C111111長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)C2=1+0.5Nl/Ns1.483 1.483 1.483 1.484 1.483 h0(m)1.541.541.541.541.54h(m)1.61.61.61.61.6l0/h22.5 23.9 23.9 23.9 23.9 s1.435 1.481 1.504 1.598 1.636 ss (MPa)116 122 103 87 70 砼保護(hù)層厚C(mm)4040404040Wfk(mm)0.109 0.111 0.100 0.092 0.082 是否滿足是是是是是梁端接分聯(lián)墩20米裝配式T梁30米墩高各工況下橋墩裂縫驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#2#1#2#3#1#2#3#長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Nl(KN)3922 4555 3895 4640 4303 4002 4718 4392 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)軸力Ns(KN)4045 4715 4017 4801 4458 4125 4878 4549 短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)彎矩Ms(KN*m)1832 1583 1666 1416 1167 1596 1347 1098 Ns偏心距e0=Ms/Ns(m)0.453 0.336 0.415 0.295 0.262 0.387 0.276 0.241 構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度Lo36.05 36.05 39.16 39.16 39.16 37.19 37.19 37.19 鋼筋表面形狀系數(shù)C111111111長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)C2=1+0.5Nl/Ns1.485 1.483 1.485 1.483 1.483 1.485 1.484 1.483 h0(m)1.541.541.541.541.541.541.541.54h(m)1.61.61.61.61.61.61.61.6l0/h22.5 22.5 24.5 24.5 24.5 23.2 23.2 23.2 s1.431 1.582 1.556 1.782 1.881 1.538 1.753 1.862 ss (MPa)87 59 85 59 39 70 43 23 砼保護(hù)層厚C(mm)4040404040404040Wfk(mm)0.092 0.077 0.091 0.077 0.066 0.083 0.068 0.057 是否滿足是是是是是是是是對(duì)20米T梁不同聯(lián)長(zhǎng)的15米、30米墩高橋梁模型的計(jì)算分析可知，橋墩滿足橋梁承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的受力要求，既有相應(yīng)的安全儲(chǔ)備，又充分利用了材料的受力性能，在滿足受力安全的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)方案具有可行性。3.4 30米T梁墩柱計(jì)算3.4.1 計(jì)算模型的選取擬定30米T梁的下部尺寸，如下表所示。30米裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁下部結(jié)構(gòu)尺寸表 墩 高 尺 寸（m）015米1530米3040米蓋梁（高x寬）1.5x2.21.5x2.21.5x2.2系梁（高x寬）1.5x1.21.5x1.21.5x1.2墩柱直徑1.61.82.0樁基直徑1.82.02.2對(duì)于30米T梁建立3跨、4跨、5跨的15米墩高和30米墩高的橋梁模型，并考慮橋梁梁端是橋臺(tái)或分聯(lián)墩的兩種情況，分析各計(jì)算模型的受力狀態(tài)。建立MIDAS橋梁模型，計(jì)算得到橋梁模型在恒載和汽車活載作用下的支座反力：四跨30米裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁15米墩高汽車荷載作用下的支反力3.4.2 15米墩高計(jì)算（1）荷載效應(yīng)的計(jì)算結(jié)合相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到各個(gè)橋梁模型中橋墩的受力狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果如表2所示，由于橋梁結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，計(jì)算結(jié)果中只列出橋梁一半橋墩的計(jì)算數(shù)據(jù)。梁端接橋臺(tái)30米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩內(nèi)力表 結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力組合3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)墩號(hào)1#1#2#1#2#基本組合N(kN)7169 7335 6481 7293 6655 M(kN.m)2514 2259 1444 2463 1642 短期效應(yīng)組合N(kN)5306 5440 4750 5406 4892 M(kN.m)1940 1876 1078 2138 1326 長(zhǎng)期效應(yīng)組合N(kN)5105 5238 4554 5204 4695 M(kN.m)1940 1876 1078 2138 1326 梁端接分聯(lián)墩30米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩內(nèi)力表 結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力組合3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)墩號(hào)1#2#1#2#3#1#2#3#基本組合Nmin(kN)5604 7169 5551 7335 6481 5565 7293 6655 M(kN.m)2338 1521 2551 1729 945 2916 2087 1280 短期效應(yīng)組合Nmin(kN)4228 5306 4185 5440 4750 4196 5406 4892 M(kN.m)2049 1242 2319 1501 744 2698 1871 1074 長(zhǎng)期效應(yīng)組合Nmin(kN)4095 5105 4052 5238 4554 4063 5204 4695 M(kN.m)2049 1242 2319 1501 744 2698 1871 1074 得到橋墩各種荷載效應(yīng)的組合值，可以進(jìn)行橋墩的持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算和持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算。見本計(jì)算書3.2.5及3.2.6節(jié)。（2）承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算梁端接橋臺(tái)30米裝配式T梁15米墩高各工況下橋墩承載力驗(yàn)算表 結(jié)構(gòu)形式相關(guān)數(shù)值3跨一聯(lián)4跨一聯(lián)5跨一聯(lián)橋墩號(hào)1#1#2#1#2#根數(shù)、直徑(mm)3225322532253225322510.815 0.740 0.591 0.792 0.633 20.939 0.956 0.956 0.965 0.965 h0(m)1.541.541.541.541.54h(m)1.61.61.61.61.62.068 1.953 2.052 1.856 1.935 e0(m)0.725 0.601 0.457 0.627 0.478 0.460.530.620.510.61A1.0491.2681.55481.20491.5228B0.59820.64370.66660.63310.6661C-0.19030.1450.61390.0480.5571D1.90811.88341.73871.89711.7636e00.733 0.599 0.463 0.633 0.477 0Nd(KN)7886 8069 7129 8023 7321 Ar2fcd+Cr2fsd(KN)8951 11438 14745 10721 14369 兩者之差1065 3370 7616 2698 7048 是否滿足是是是是是0N de0(KN*m)5719 4853 3259 5026 3496 Br3fcd+Dgr3fsd(KN*m)6557