波形钢腹板组合梁桥课程设计分析
波形钢腹板PC组合箱梁桥设计与应用(徐强 万水)

混凝土和波形钢腹板组成的组合结构。其最显著的特点是用厚 10~20mm 左右的波折形钢板取代厚 300~800mm 的混凝土腹板,另一特点是体外预应力钢束的大量使用。波形钢腹板在纵向的折皱效 应形成了其区别于普通预应力混凝土箱梁及平钢凝土顶、底板施加预应力。由于波形钢腹板不约束箱梁混凝土顶、底板由于收缩徐变产生的
变形,避免了箱梁截面的预应力向钢腹板转移。由于用钢板作为腹板,有效地解决了传统混凝土腹
板箱梁的腹板开裂问题,提高了耐久性。
1.2 波形钢腹板 PC 组合箱梁桥发展概况 自从 20 世纪 30 年代 PC 梁出现以来,现代桥梁技术获得了长足的发展,使桥梁的跨越能力达
波形钢腹板 PC 组合箱梁桥设计与应用
徐强 万水
序
波形钢腹板 PC 组合箱梁是用波折形薄钢板代替箱梁混凝土腹板形成的一种新型钢-混 组合结构,它可以大幅度减轻箱梁的自重,减少下部结构的工程量,从而降低造价,实现桥 梁的轻型化,彻底解决了传统预应力混凝土箱梁腹板的开裂问题。2002 年河南省交通厅立 项,由河南省交通规划勘察设计院有限责任公司、东南大学和河南省光山县公路局等单位联 合进行了波形钢腹板 PC 组合箱梁桥结构分析、设计与试验的研究,为这种结构在我国桥梁 工程中的推广应用,提供了有价值的研究成果。2004 年设计的我国第一座波形钢腹板 PC 组 合箱梁桥—泼河大桥已于 2005 年 7 月建成通车。本书是对波形钢腹板 PC 组合箱梁桥的设 计与应用的总结。
方法时可以增加每个施工节段的长度,从而缩短工期。波形钢腹板构造简单、安装快捷,减少了腹
板立模及混凝土浇注的工作量,方便了施工。从结构上看,波形钢腹板 PC 组合箱梁结构受力明确,
波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲分析及研究

波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲分析及研究波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲分析及研究摘要:近年来,波形钢腹板钢-混组合梁在桥梁工程中得到广泛应用。
钢-混组合箱梁桥极大地提高了桥梁的承载能力和安全性,但其腹板的屈曲问题一直是工程设计中的难题。
本文以波形钢腹板钢-混组合箱梁桥为研究对象,通过理论分析与计算模拟,对其腹板的屈曲性能进行了详细研究,为工程设计提供了参考和借鉴。
1. 引言波形钢腹板的优越性能使其成为了钢-混组合箱梁桥设计中的常用材料。
然而,由于受到一系列复杂的内外力作用,波形钢腹板存在着屈曲问题。
在桥梁设计中,准确预测和分析腹板的屈曲性能对于保证桥梁的工作性能和安全性至关重要。
2. 波形钢腹板的屈曲分析2.1 波形钢腹板的力学特性波形钢腹板作为桥梁上的主要承载构件,其力学特性对桥梁整体的稳定性和承载能力有重要影响。
波形钢腹板一般可视为具有单腹板封闭剖面的圆弧形箱梁,其屈曲性能受到材料特性、截面形状和边界条件等因素的影响。
2.2 腹板的屈曲理论分析对波形钢腹板的屈曲性能进行理论分析,需要考虑其受到的外部荷载和内部约束等因素。
在估计腹板的屈曲荷载时,主要采用了欧拉理论和杆件剪切变形理论。
3. 波形钢腹板的屈曲计算模拟3.1 模型构建与参数设置为了更准确地预测波形钢腹板的屈曲性能,本文采用有限元方法构建腹板的数值模型,并根据实际工程参数设置模拟条件。
3.2 结果与讨论根据屈曲计算模拟结果,通过对波形钢腹板受力分析和屈曲变形的研究,可以得出桥梁荷载对腹板屈曲性能的影响规律。
并通过对比不同参数和加载条件下的模拟结果,发现腹板的屈曲性能与钢板的高度、材料特性、截面形状等因素密切相关。
4. 屈曲控制措施研究为了改善波形钢腹板的屈曲性能,针对其腹板存在的问题,本文提出了一些有效的控制措施,如增加腹板的刚度和加强边界约束等方法,以提高波形钢腹板的整体稳定性和承载能力。
5. 结论通过对波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲性能进行分析与研究,本文对于工程设计提供了一定的参考和借鉴。
波形钢腹板PC组合连续梁桥设计

波形钢腹板PC组合连续梁桥设计1 波形钢腹板PC组合箱梁的特点波形钢腹板预应力混凝土(PC)组合箱梁结构是一种新型的钢—预应力混凝土组合结构(图1)。
图1 波形钢腹板箱梁这种组合箱梁结构的特点是:占自重25%左右的腹板采用轻型波形钢板,大幅度减轻了箱梁的自重,使基础工程在内的下部结构减少,从而降低了材料用量和造价。
由于不需要混凝土腹板,相应减少了钢筋和模板的拼装、拆除作业,缩短了工期。
在结构上看,波形钢腹板PC组合箱梁充分利用了混凝土抗压,波形钢腹板质轻、抗剪屈服强度高的优点。
波形钢板最早应用在船舶、集装箱以及机翼地制造中,后来开始应用在民用建筑之中,瑞典早在二十世纪六十年代,就将冷轧波形钢板梁用于较大跨径的屋顶主梁。
这种波形钢腹板因其在轴向为折叠状板,当受到轴向预压力作用时能自由压缩,因此由上、下混凝土翼板的徐变、干燥收缩产生的变形几乎不受约束,从而避免了由于钢腹板的约束作用而造成箱梁截面预应力的损失。
用波形钢板代替平面钢腹板,不仅减轻了箱梁自重,而且也省去了设置纵横向加劲肋的繁杂工艺,钢板的加工更为便利。
与混凝土腹板箱梁相比,仅有十几毫米厚的钢板所能承受的剪力对混凝土腹板来说,将达数十厘米厚,其重量仅为混凝土腹板的1/20左右,同时波形钢板具有很高的抗剪屈曲强度,抗剪的要求很容易满足。
更为重要的是,波形钢腹板有效地解决了传统的预应力混凝土箱梁腹板易出现斜裂缝的问题。
波形钢腹板PC组合箱梁所具有的区别于一般PC箱梁的特点,主要表现在波形钢腹板、体外预应力束布置、波形钢板与上下混凝土板的结合,即抗剪连接件等几方面。
近年来,我国展开了这种结构的力学性能、工程设计和施工方法等方面的研究[1-5],并已经建造了几座波形钢腹板PC组合箱梁桥。
2 结构设计本桥为上海市中环高架道路上中路越江隧道~申江路济阳路立交SW匝道,为上海市第一座此类桥梁。
该桥为两跨45+45m等高预应力波形钢腹板PC组合连续箱梁桥。
波形刚腹板简支梁桥课程设计

钢-混凝土组合结构桥梁波形钢腹板PC组合简支梁设计学院:土木工程学院班级:桥梁12012016年1月10日设计摘要本次课设选择了迈达斯作为有限元软件进行辅助计算,并利用其计算结果进行验算。
波形钢腹板PC 箱型梁采用体内预应力钢筋布置的形式,未设置横隔梁。
在计算中,采用先假设一个符合基本要求的箱梁截面,用迈达斯计算出结果,根据该结果进行验算。
如果不符合要求,则进行对截面适当调整,直到满足受力要求为止。
设计内容一、技术参数1. 荷载及公路等级:公路-II 级,两车道,二级公路;2.设计车速:80km/h 。
2. 结构形式:简支梁;3. 计算跨径:L=40.0m ;桥宽:B=12.0m4. 防撞护栏采用新泽西护栏(宽度50cm ,高100cm ,具体重量请根据自己拟定的图纸计算);5. 桥面铺装采用:1cm 厚的沥青改性防水层,9cm 厚的沥青混凝土;6. 材料:混凝土:主梁顶、底板采用C50混凝土;钢材:波形钢腹板采用Q345C (屈服应力:345MPa ;设计荷载作用下 允许剪应力为120MPa );预应力钢束:2.15φ高强度低松弛钢绞线(抗拉强度标准值为MPa f pk 1860=,抗拉强度设计值MPa f tk 1260=,正常允许拉应力MPa f tk 1209=。
)7. 施工方法:满堂支架施工。
二、设计及计算内容1. 根据所给技术参数拟定波形钢腹板PC预应力混凝土简支梁桥相关参数(主梁、波形钢腹板以及顶、底板预应力钢束、体外束等);2. 计算结构在自重(一期恒载+二期恒载)作用下支座反力和截面内力(弯矩、剪力);3. 计算结构在公路-II级荷载作用下的内力包络图(弯矩、剪力);4. 对正常使用极限状态下跨中截面混凝土顶、底板外缘应力进行验算;5. 对正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算。
截面尺寸和材料一、材料箱梁采用C50混泥土和Q345C钢材组成的组合材料构成。
如图1高强度低松弛钢绞线,面积为根据所给的资料选择钢绞线采用7束2.150.00098㎡,预埋导管直径0.13米。
波形钢腹板组合梁桥课程设计

波形钢腹板组合梁桥课程设计姓名:班级:学号:指导老师:摘要波形钢腹板组合梁桥由于具有比拟优越的结构性能,近几年来在国内国外的运用越来越多,主要特点表达在:〔1〕自重小〔相比与传统PC梁桥〕,有利于减轻结构自重,抗震性能好〔2〕波形钢腹板主要承当剪力,不能承当纵向轴力,纵向弯曲可不计入波形腹板的影响〔3〕波形钢腹板PC箱梁抗弯刚度、抗扭刚度与横向刚度均比混凝土PC箱梁小,设计中应注意按适当间距设计横隔板以增大其抗扭能力。
除此之外,波形钢腹板组合箱梁特别适合于大、中跨径的多跨连续梁桥及连续刚构桥,当跨径超过50米时,经济效果很明显。
MIDAS/Civil是针对土木结构,特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构形式,同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析,通过建模分析运算可以可以大大减轻工程计算量,提高分析设计效率,给土木工程结构分析带来很大的方便。
关键词:波形钢腹板桥梁;迈达斯;有限元分析AbstractCorrugated steel web composite girder bridge due to structure with superior performance, more and more used in recent years at home and abroad, the main characteristics embodied in: (1) the small weight, good seismic performance of corrugated steel web plate (2) the main bear shear (3) the corrugated steel web PC box girder bending stiffness and torsional stiffness and lateral stiffness are smaller than the PC box girder concrete.In addition, corrugated steel web composite box girder is particularly suitable for large, medium span of multi-span continuous beam bridge and continuous rigid frame bridge, when the span of more than 50 m, the economic effect is obvious.MIDAS/Civil is for Civil structure, at the same time, can do a nonlinear boundary, hydration heat, the material nonlinear analysis, static elastoplastic analysis and dynamic elastoplastic analysis, through the analysis of the modeling algorithm can greatly reduce the engineering calculation, improve the efficiency of analysis and design, to make a lot of convenient for Civilengineering structure analysis.Keywords:Corrugated steel web plate Bridges;Midas;The finite element analysis目录一:技术参数 (4)二:结构构造..............................4-5 三:模型建立..............................6-14 四:有限元分析............................15-19一.技术参数1. 荷载及公路等级:公路-II 级,两车道,二级公路;2. 设计车速:80km/h 。
波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥

波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥摘要:波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥是近年来在国内推广应用较为广泛的一种新型桥梁结构形式。
由于波形钢腹板预应力混凝土组合梁的力学特*,波形钢腹板的屈曲稳定*是波形钢腹板预应力混凝土组合梁设计的重要问题。
本文基于模型研究了波形钢腹板的腹板高度、腹板厚度等因素对其**剪切屈曲*能的影响。
通过得到的屈曲特征值和屈曲模态图,对波形钢腹板的屈曲破坏情况做出总结,并且结合当前最新研究前沿,为以后的工作提供参考和改进。
关键词:波形钢腹板屈曲模态有限元模型有限元分析组合结构波形钢腹板PC组合箱梁创造*的将钢、混凝土两种材料结合起来,充分利用了混凝土抗压强度高、波形钢腹板抗剪强度高和抗剪稳定*好的优点,使两种材料各尽其能,扬长避短,提高了材料的使用效率。
从结构方面看,波形钢腹板PC组合箱梁结构受力明确。
由于波形钢腹板的纵向手风琴效应,在横向荷载作用下,腹板上的正应力基本为零,轴向力和弯矩基本上由混凝土顶、底板承担,而截面剪力由波形钢腹板承担。
波形钢腹板对轴向力无抵抗作用,避免了由于腹板的纵向约束作用造成预应力效率的降低,从而能更有效地对混凝土顶、底板施加预应力。
采用钢板作为箱梁的腹板,避免了传统混凝土箱梁的腹板斜向开裂问题,提高了结构的耐久*。
此外,波形钢腹板屈曲稳定*能较好,避免了平钢腹板混凝土组合箱梁需要增设加劲肋的缺点。
从经济方面看,采用波形钢板代替了混凝土腹板大幅度减轻了传统预应力混凝土箱梁的自重,从而增大了桥梁的跨越能力。
已有工程实例表明,与相同跨径的预应力混凝土箱梁桥相比,采用波形钢腹板PC组合箱梁可使结构自重减轻25%~30%。
由于上部结构自重的降低,同时可使下部结构的工程量减少,从而降低了波形钢腹板PC组合箱梁桥的造价。
有关资料表明,与相同跨径的预应力混凝土箱梁桥相比,采用波形钢腹板PC组合箱梁桥可节约成本约15%~20%,当跨度大于50m时技术经济优势更为明显。
从施工方面看,由于波形钢腹板PC组合箱梁相对较轻,采用节段悬臂浇注施工方法时可以增加每个施工节段的长度,减少节段数量,从而缩短工期。
波形刚腹板桥课程设计

波形刚腹板桥课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握波形刚腹板桥的基本结构及其特点,理解其在桥梁工程中的应用优势。
2. 使学生了解波形刚腹板桥的施工工艺,掌握其关键施工技术。
3. 帮助学生了解桥梁工程中的力学原理,尤其是波形刚腹板桥的受力特点。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析波形刚腹板桥结构的能力,能进行简单的桥梁设计计算。
2. 提高学生实际操作能力,学会使用相关软件进行波形刚腹板桥的建模与仿真。
3. 培养学生团队协作能力,通过小组讨论、汇报等形式,提高沟通与表达能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对桥梁工程学科的兴趣,培养其热爱专业、追求卓越的精神风貌。
2. 培养学生严谨的科学态度,使其在工程实践中注重质量、安全与环保。
3. 增强学生的社会责任感,使其认识到波形刚腹板桥在国民经济建设中的重要作用。
本课程针对高年级学生,结合学科特点和教学要求,以实用性为导向,注重理论与实践相结合。
通过本课程的学习,学生能够全面了解波形刚腹板桥的相关知识,提高解决实际工程问题的能力,为将来从事桥梁工程设计、施工和管理等工作打下坚实基础。
同时,课程设置注重培养学生的团队协作、沟通表达等综合素质,使其在情感态度价值观方面得到全面发展。
二、教学内容1. 波形刚腹板桥概述- 桥梁工程背景及波形刚腹板桥发展历程- 波形刚腹板桥的结构特点与优势2. 波形刚腹板桥的结构设计- 桥梁结构设计原理与方法- 波形刚腹板桥的设计要点与计算方法- 桥梁工程实例分析3. 波形刚腹板桥的施工技术- 施工工艺流程及关键施工技术- 施工质量控制与验收标准- 施工过程中的安全防护措施4. 波形刚腹板桥的力学性能分析- 弯矩、剪力、轴向力等基本受力分析- 动力特性与抗震性能分析- 结构优化方法与应用5. 桥梁工程软件应用- 常用桥梁设计软件介绍与操作- 波形刚腹板桥建模与仿真- 桥梁工程BIM技术简介教学内容按照课程目标进行科学性和系统性组织,以教材为基础,结合实际工程案例。
三跨波形钢腹板组合梁桥受力性能分析

三跨波形钢腹板组合梁桥受力性能分析摘要:本文以某三跨变高度波形钢腹板预应力混凝土组合连续梁桥为背景,对波形钢腹板组合梁桥受力性能进行阐述。
采用midas三维空间分析软件对结构进行建模,对该类桥梁的力学特性进行计算分析,对箱梁顶、底板正应力、钢腹板剪切屈曲以及竖向挠度进行验算,以检验此类桥型结构的优势。
关键词:波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥受力特性剪切屈曲1.前言波形钢腹板PC组合箱梁桥的概念起源于法国的,二十世纪80年代末期,法国建造了世界上第一座波形钢腹板PC组合箱梁桥-Cognac桥,大桥修建以来,其轻巧的结构外形、良好的受力性能和便捷的施工性能受到越来越多工程师们的青睐。
随着计算理论和计算技术的改进和发展,波形钢腹板PC组合梁桥得到越来越广泛的应用,其设计、施工技术也在设计与建设中不断发展与完善。
20世纪80年代,我国开始对此类桥梁展开研究,参考日本的设计经验,我国首座波形组合钢腹板梁桥于2005年建成,如今已修建完成了100多座波形组合钢腹板-PC梁桥,编制完成了该类型的桥梁的设计和施工规范,并逐步将该项技术运用到大跨度结构形式的桥梁中。
波形钢腹板PC组合箱梁桥最主要的特点是用波形钢腹板取代了混凝土的传统腹板,与上下翼缘组合成新的受力体系,它充分利用混凝土和波形钢腹板组合后自重更轻、施工速度快、预应力效率高、抗震性能好等技术优势,有效避免混凝土箱梁桥运营期常见的腹板开裂问题,同时,波形钢腹板极大地降低了主梁的轴向刚度,腹板对顶、底板纵向变形限制作用较小,从而减小了腹板变形对截面预应力效率的影响。
此外,与平钢腹板相比,波形钢腹板横向抗弯能力加强,更加稳定不易屈曲,有利于提高桥梁的跨越能力。
1.工程概况本文以三跨波形钢腹板连续梁桥为研究对象,该桥全长165m,跨径布置为(45+75+45)m,双向标准4车道,桥面净宽为24m,设计速度为80km/h,设计荷载为公路-I级,横桥向分左右两幅,两幅桥横向净距 1.0m。
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波形钢腹板组合梁桥课程设计
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摘要
波形钢腹板组合梁桥由于具有比较优越的结构性能,近几年来在国内国外的运用越来越多,主要特点体现在:(1)自重小(相比与传统PC梁桥),有利于减轻结构自重,抗震性能好(2)波形钢腹板主要承担剪力,不能承担纵向轴力,纵向弯曲可不计入波形腹板的影响(3)波形钢腹板PC箱梁抗弯刚度、抗扭刚度与横向刚度均比混凝土PC箱梁小,设计中应注意按适当间距设计横隔板以增大其抗扭能力。
除此之外,波形钢腹板组合箱梁特别适合于大、中跨径的多跨连续梁桥及连续刚构桥,当跨径超过50米时,经济效果很明显。
MIDAS/Civil是针对土木结构,特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构形式,同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析,通过建模分析运算可以可以大大减轻工程计算量,提高分析设计效率,给土木工程结构分析带来很大的方便。
关键词:波形钢腹板桥梁;迈达斯;有限元分析
Abstract
Corrugated steel web composite girder bridge due to structure with superior performance, more and more used in recent years at home and abroad, the main characteristics embodied in: (1) the small weight, good seismic performance of corrugated steel web plate (2) the main bear shear (3) the corrugated steel web PC box girder bending stiffness and torsional stiffness and lateral stiffness are smaller than the PC box girder concrete.In addition, corrugated steel web composite box girder is particularly suitable for large, medium span of multi-span continuous beam bridge and continuous rigid frame bridge, when the span of more than 50 m, the economic effect is obvious.MIDAS/Civil is for Civil structure, at the same time, can do a nonlinear boundary, hydration heat, the material nonlinear analysis, static elastoplastic analysis and dynamic elastoplastic analysis, through the analysis of the modeling algorithm can greatly reduce the engineering calculation, improve the efficiency of analysis and design, to make a lot of convenient for Civil
engineering structure analysis.
Keywords:Corrugated steel web plate Bridges;Midas;The finite element analysis
目录
一:技术参数 (4)
二:结构构造..............................4-5 三:模型建立..............................6-14 四:有限元分析............................15-19
一.技术参数
1. 荷载及公路等级:公路-II 级,两车道,二级公路;
2. 设计车速:80km/h 。
2. 结构形式:简支梁;
3. 计算跨径:L=40.0m ;桥宽:B=12.0m
4. 防撞护栏采用新泽西护栏(宽度50cm ,高100cm ,具体重量请根据自己
拟定的图纸计算);
5. 桥面铺装采用:1cm 厚的沥青改性防水层,9cm 厚的沥青混凝土;
6. 材料:
混凝土:主梁顶、底板采用C50混凝土;
钢 材:波形钢腹板采用Q345C (屈服应力:345MPa ;设计荷载作用下 允许剪应力为120MPa );
预应力钢束:2.15φ高强度低松弛钢绞线(抗拉强度标准值为
MPa f pk 1860=,抗拉强度设计值MPa f tk 1260=,正常允许拉应力
MPa f tk 1209=。
)
7. 施工方法:满堂支架施工。
二.结构构造
根据规范《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》,拟定相关参数如下
高跨比:18.5 断面构造:直腹板 连接构造:栓钉连接
顶板厚度26cm ,底板厚度23cm
波形钢腹板采用1000型,厚度根据经验采用18mm,如下图
新泽西防护栏设计,由于不参与受力作用,采用C30混凝土。
单位:cm 面积0.2592m2
主梁结构示意图
三.建模建立
1.节点单元建立
跨径40米,短线单元为横隔板,间距10米,将结构赋予相应的结构组
2.材料参数
组合材料为C50混凝土与Q345钢,赋予主梁单元,C50混凝土赋予给横隔板3.截面
主梁截面
横隔板截面
然后分别把主梁截面及横隔板截面赋予给相应单元
4.建立边界条件(简支梁),并赋予给相应的边界组
5.建立荷载工况(自重,预应力,二期恒载,移动荷载),并对于相
应的荷载组。
其中预应力荷载采用两端张拉,控制应力为0.75σ=1395Mpa,
下一个施工阶段注浆。
二期恒载的计算:
⨯
+
⨯
⨯
=
q KN ⨯
(沥青改性防水层)
防护栏
=(沥青混凝土).0
+
⨯
(5.
22
0.09
30
/
m 2592
12
23
)
12
18
0.01
6.移动荷载分析控制数据
采用两个车道(无偏心,偏心3m,均为往返),中国标准车辆规范
移动荷载工况
7.预应力钢束
预应力钢束根据经验并参考已建桥梁,暂时拟定Ф15.2钢绞线,7束,间距0.7米,钢束形状如下
钢束空间布置图
预应力钢束特征值
8.材料依存性参数设置
并与相应的C50混凝土连接,然后修改单元依存材料特征值
9.建立施工阶段
施工方法为满堂支架,可以分为两个阶段(成桥阶段,徐变收缩完成)
建立荷载组合(正常使用极限状态,承载能力极限状态,自重荷载)
10.模型建立完成
四.有限元分析
1.计算结构在自重(一期恒载+二期恒载)作用下支座反力和截面内力(弯矩、剪力)
1.1在自重荷载作用的的支座反力
2495.7KN,
F
=
=
F
z
x
1.2自重荷载作用下的弯矩内力图
1.3自重荷载作用下的剪力内力图
3.计算结构在公路-II级荷载作用下的内力包络图(弯矩、剪力)
3.1弯矩包络图
3.2剪力包络图
4.对正常使用极限状态下跨中截面混凝土顶、底板外缘应力进行算;
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.1.5条,使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土最大压应力应符合下式规定:
ck pt kc f 5.0≤+σσ
其中:kc σ为荷载标准组合下截面边缘混凝土的压应力;pt σ为由预加力产生的混凝土拉应力,其中MPa ck 4.32f =
4.1上缘验算
-6866.9kPa
=kc σ
-1831.1kPa
=pt σ
KPa f KP ck pt kc 1620010004.325.05.0a -86981831.16866.9-=⨯⨯=≤=+=+(压))(σσ满足条件
4.2下缘验算
10510.2kPa =kc σ
a
-16368.2kP =pt σKPa f KP ck pt kc 1620010004.325.05.0a -585816368.2-10510.2=⨯⨯=≤==+(压)σσ满足条件
5.对正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算,设
计荷载作用下波形钢腹板的剪应力应根据下式验算:
][ττ≤d ,
其中:d τ—— 设计荷载下(标准荷载)波形钢腹板的剪应,T Q d τττ+=,
Q τ为由竖向剪力引起的剪应力,T τ为由扭矩引起的剪应力,此处简化暂令0.0=T τ;ht
Q
Q =
τ,其中Q 为竖向剪力,h 为波形钢腹板的高度,t 为波形钢腹板的厚度);MPa 120][=τ。
其中,h=137cm,t=18mm,Q 为正常使用极限状态下支点处的剪力(即支座反力) 如下,
由于波形钢腹板结构剪力全由腹板承受,顶底板只承受正应力,所以
MPa MP d 120][a 80.4662181371003968.6=≤=⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯⨯=ττ 满足要求
总结:经验算,跨中上下缘均为压应力,且满足相应的安全系数,结构为全预应力结构,预应力钢束布置合理,结构受力安全。
参考文献:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》。