某无桥台预应力斜腿刚构桥计算模型及受力分析

某无桥台预应力斜腿刚构桥计算模型及受力分析

杭州市城乡建设设计院股份有限公司310004

摘要:本文以某城市V型无桥台斜腿刚构桥为例,简要介绍了该类桥的主梁构造,下部结构,并对其进行midas建模计算分析,为同类桥梁设计积累参考价值。

关键词:V型无桥台斜腿刚构桥;主梁构造;下部结构;midas建模

1、前言

无桥台斜腿刚构桥作为21世纪新兴出现的桥梁形式,兼具连续刚构桥和拱桥的受力特点。和连续梁桥及刚构桥相比,倾斜的桥墩无形之中给中跨施加一个预应力,受力合理、简捷,和拱桥相比节省了拱上建筑,同时体现了连续梁桥和拱桥的优点。并且施工工艺简单,造价低廉,结构简洁,外型美观,在中型跨度桥梁中有广泛的应用。

本文采用midascivl2019对某无桥台斜腿刚构桥建立计算模型,来研究该桥的受力情况并进行分析。

2、工程概况

本桥位于杭州余杭区文一西路与智四路交叉口,上跨运粮河。河宽约45m,无通航要求,桥梁方案采用V型无桥台斜腿刚构桥。(见图1)

图21/2箱梁断面图

4、下部结构

桥梁下部桥墩采用盖梁接桩基础,承台宽度6.3m、高度2.5m,桩基采用150cm大直径桩。单侧盖梁下设两排,横桥向单排有8根桥墩。两侧盖梁之间设置纵桥向的系梁联系。箱梁下部结构示意图见图3。

图4全桥midas模型

5.1设计作用

5.1.1永久作用

预应力混凝土、钢筋混凝土容重γ=26kN/m3;

钢材、钢绞线、钢筋和钢丝容重γ=78.5kN/m3;

沥青混凝土铺装厚度10cm,宽度按22m计,容重γ=23kN/m3;

8cm厚防水砼,宽度按28m计,容重γ=26kN/m3;

人行道栏杆:单侧每延米g=5kN/m;

过桥管线每延米重量=10kN/m;

混凝土收缩徐变作用:按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)规定计算。

5.1.2可变作用

汽车荷载:城-A;桥梁按4车道考虑,折减系数为0.55,;人群荷载按3.5KN/m2;汽车荷载制动力和冲击力、温度、支座摩阻力、风荷载:按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)相关规定计算。

5.2主梁主要计算结果

1)持久状况正常使用极限状态计算下,按短期效应组合顶缘σst-σpc=0.26MPa(压应力),底缘σst-σpc=0.05MPa(压应力),均小于0.7ftk=1.855MPa,满足规范要求;短期效应组合,主拉应力最大值为0.79MPa,小于0.5ftk=1.325MPa满足规范要求。

2)持久状况应力计算,取标准组合,主梁正截面顶缘σkc+σpc为11.82MPa,底缘σkc+σpc为7.280MPa,小于0.5fck=16.2MPa,满足规范要求;主梁最大压应力为=11.82MPa,小于0.6fck=19.44MPa,满足规范要求;预应力钢筋拉应力σpe+σp=1084.10MPa≤fpk=1209.00MPa,满足规范要求。

3)施工阶段最大压应力为9.05MPa,小于0.7fck=18.76MPa,施工阶段满足规范要求。

4)考虑挠度长期增长的活载作用下最大静挠度为0.8mm。小于挠度限制L/600,满足规范要求;

5)承载能力极限状态下箱梁最大弯矩大于其对应抗力,箱梁最小弯矩大于其对应抗力,满足规范要求。

6)桥墩在承载能力极限状态下抗力满足要求;在正常使用极限状态下最大裂缝为0.11mm,小于0.20mm。

5.4斜腿主要计算结果

图7斜腿基本组合剪力包络图

从结果可以看出,边斜腿和中斜腿均为压弯构件,相对中斜腿,边斜腿受到的轴力、弯矩和剪力都较小。基本组合中中斜腿受到的弯矩较大,特别是在脚趾处,存在较大的负弯矩,为6862KN。因此在设计中增大配筋,使斜腿抗力大于内力,强度满足规范要求。

6结语

本文以某市政桥梁为例,简要介绍无桥台斜腿刚构桥的构造、设计与计算方面的情况,希望对类似桥梁的设计有一定的参考价值。

参考文献:

[1]中华人民共和国行业标准,公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)[J].2015

[2]中华人民共和国行业标准,城市桥梁设计规范(CJJ11-2011)[J].2011

[3]中华人民共和国行业标准,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)[J].2018

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