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桥梁盖梁荷载效应及荷载组合有哪些盖梁计算

发布时间:2023/2/22 15:47:01   

盖梁的作用:将上部结构荷载传递到下部,转换受力特点。盖梁的形式:常见的盖梁多为矩形。为节省材料根据桥墩盖梁的受力特点,桥墩盖梁也常在悬臂下部切去部分呈变截面状;在多联相连的桥梁中,梁高不等时在伸缩缝位置会出现“L”形盖梁,对多孔简支结构有时会出现倒“T”形盖梁。

1盖梁荷载效应及荷载组合

荷载

(1)恒载:上部结构自重,包括上部结构梁、桥面铺装、护栏、桥墩盖梁等结构自重;混凝土收缩及徐变作用、基础变位作用等。

(2)可变荷载

根据规定的汽车荷载及人群荷载等,分别按其在盖粱上可能产生的最不利情况,求出支点最大反力(汽车荷载要乘以冲击系数〕作为盖梁的活载。

活载横向分布计算。当活载对称布置,按杠杆法计算,当活载非对称布置时,按刚性横梁法(或偏心受压法、刚接板梁法或G-M法)计算。

施工吊装荷载。盖梁在施工过程中,荷载的不对称性很大,各截面将产生很大的弯矩,因而要根据当时的架桥施工方案可能出现的施工荷载进行组合,对各截面的受弯、受剪进行验算。构件吊装时,构件重力应乘以动力系数1.2或0.85,并视构件具体情况作适当增减。施工阶段应力按设计规范《公路钢筋混凝上及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62一)第7.2条计算。

桥墩沿纵向水平力计算。

桥墩沿纵向水平力有制动力、温度力、支座摩阻力以及地震力等。设有板式橡胶支座的简支、连续桥而简支梁或连续梁排架式柔性墩台,应根据支座与墩台的抗推刚度的刚度集成情况分配和传递制动力。

设有板式橡胶支座的简支刚性墩台,按单跨两端的板式橡胶支座的抗推刚度分配制动力。设有固定支座、活动支座(流动或摆动支座、聚四氟乙烯板支座)的刚性墩台传递的制动力,按规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范只(JTGD62一)中表4.3.6的规定采用.每个活动支座传递的制动力,其值不应大于其摩阻力,当大于摩阻力时,按摩阻力计算。

荷载组合

荷载最不利组合:荷载的效应组合应满足《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-第4.1.6-4.1.10的相关规定。验算截面配筋及验算截面强度时,采用基本组合,即应满足规范4.1.6条规定,组合其中一种、两种、三种以上活荷载,并取最不利组合进行计算正截面强度验算;截面裂缝验算时,应采用作用的短期效应组合和长期效应组合,即应满足规范4.1.7条规定,组合其中一种、两种、三种以上活荷载,并取最不利组合进行计算截面裂缝验算。

盖梁计算模型确定

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》8.2.1条:墩台盖梁与柱应按刚构计算。当盖梁与柱的线刚度()之比大于5时,双柱式墩台盖梁可按简支梁计算,多柱式墩台盖梁可按连续梁计算。

计算连续梁盖梁支座的负弯矩时,可按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第4.2.4条的规定考虑柱支承宽度的影响,圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱。

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》8.2.2条:本节规定的钢筋混凝土盖梁,其跨高比为:

公路桥的墩台盖梁,据调查分析,其跨高比l/h大多数在3~5之间,属于深受弯构件的短梁,但未进入深梁范围,所以其计算方法应按深受弯构件计算,而其构造则不必按深梁的特殊要求。

普通钢筋混凝土盖梁应计算以下内容

⑴持久状况极限状态抗弯承载能力计算。

⑵持久状况正常使用极限状态计算。

①抗裂验算

·正截面抗裂验算――正截面混凝土拉应力验算。

·斜截面抗裂验算――斜截面混凝土主拉应力验算。

②挠度验算

盖梁内力计算

公路桥梁桩柱式墩的盖梁通常采用双悬臂梁式,计算时的控制截面选在支点和跨中截面。在计算支点负弯矩时,采用非对称布置活载与恒载组合的反力;在计算跨中正弯矩时,采用对称布置活载与恒载组合的反力。桥墩沿纵向的水平力以及上部结构活载的偏心对盖梁将产生扭转,计算中应加以考虑。

盖梁内力可以通过手算得来,但是比较繁琐,具体计算实例可参考《公路桥涵设计手册墩台与基础(第二版)》。

下面介绍如何通过有限元软件建模,提取出盖梁截面的内力。

首先对盖梁进行结构离散,即划分单元建立盖梁模型,原则是在支座处、柱顶、特征断面(跨中、1/4)处均需设置节点。如果需要考虑墩柱和盖梁的框架作用,还需要把墩柱建立进来;柱底的边界条件视情况而定,如果是整体承台或系梁连接,可视为柱底固结;如果是无系梁的桩柱,可以将桩使用弹性支撑或等代模型的方式来模拟。

1.输入总体信息

计算类型为:全桥结构安全验算

计算内容:勾选计算活载

桥梁环境:相对湿度为0.6

规范选择中交04规范。

2.输入单元信息

输入单元信息,建立墩柱、盖梁及垫石单元模型,对于T梁或小箱梁,因为支座间距比较大不能将车轮直接作用在盖梁上,我们还需要在盖梁上设置虚拟桥面单元来模拟车道面,与盖梁采用主从约束来连接,虚拟桥面连续梁的刚度至少大于盖梁的倍。建立模型如下:

对于空心板梁,由于支座间距较小,可以将盖梁直接作为桥面单元,不需设置虚拟桥面

虚拟桥面为连续梁时,刚度可在特征系数里修改。

3.输入施工信息

第一施工阶段:安装所有杆件

添加边界条件

添加虚拟桥面与盖梁的主从约束:虚拟桥面与盖梁的主从约束需要使用两种情况分别模拟:虚拟桥面简支梁和虚拟桥面连续梁;这两种方法分别是模拟墩台手册中的杠杆法和偏心受压法;其目的是杠杆法控制正弯矩截面;偏心受压法控制负弯矩截面。

对于虚拟桥面连续梁改为简支梁,支座相应的虚拟桥面单元增加节点,添加对应的主从约束即可。

第二施工阶段:添加永久荷载,若自重系统为0,还需要添加盖梁自重。

4.输入使用信息

主要描述盖梁活荷载的处理。使用桥梁博士时,程序有自动横向布载功能,用户只需将单列车的最大支反力输入到横向分布调整系数中,把车辆的行车范围和人群加载范围输入到横向加载有效区域即可,让车辆的两个轮子在行车范围内布载。

打开活荷载输入对话框,将单列车的最大反力输入横向分布系数中,此时的横向分布系数,已经不是真正意义的横向分布系数,它的大小就是一列汽车(或一辆挂车)对这个横向结构的作用力的大小。可取纵向一列车的最大支反力,该值可由纵向计算时,使用阶段支撑反力汇总输出结果里面,汽车MaxQ对应下的最大值,除以纵向计算时汽车的横向分布调整系数来算得),进行最不利加载。

勾选横向加载,输入汽车和人群的横向加载有效区域:

在活载输入对话框中人群集度和人行道宽度填入1,因为在人群荷载反力及横向加载区域已考虑了人群集度和宽度。

模型建立完成,执行项目计算,可查看计算结果,提取截面内力。

盖梁正截面抗弯验算

正截面抗弯检算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-)中8.2.4的有关公式进行计算。钢筋混凝土盖梁的正截面抗弯承载力应按下列计算:

钢筋混凝土盖梁两端位于柱外的悬臂部分设有外边梁时,当外边梁作用点至柱边缘的距离(圆形截面柱可换算为变长等于0.8倍直径的方形截面柱)大于盖梁截面高度时,其正截面和斜截面承载力按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5章有关内容计算。当边梁作用点至柱边缘距离等于或小于盖梁截面高度时,可按照该规范第8.5.3条“撑杆—系杆体系”方法计算悬臂部分正截面抗弯承载力;斜截面抗剪承载力可按钢筋混凝土一般受弯构件计算。

盖梁斜截面抗剪验算

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-)中8.2.5~8.2.6进行计算。

钢筋混凝土盖梁的斜截面抗剪承载力按下列规定计算:

钢筋混凝土盖梁两端位于柱外的悬臂部分设有外边梁时,当边梁作用点至柱边缘距离等于或小于盖梁截面高度时,斜截面抗剪承载力可按钢筋混凝土一般受弯构件计算,具体参见规范5.2.7~5.2.10条。

盖梁裂缝宽度验算

裂缝宽度检算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-)中6.4.3~6.4.4的有关公式进行计算。按正常使用极限状态作用短期效应组合并考虑长期效应影响,分别对结构支点处上翼缘和跨中下翼缘进行抗裂计算。

矩形、T形和I形截面钢筋混凝土构件及B类预应力混凝土受弯构件,其最大裂缝宽度可按下列公式计算:

受弯构件由荷载(或作用)短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋的应力,可按下列公式计算:

计算的裂缝宽度要满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-)6.4.2要求。

盖梁挠度验算

钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件,在正常使用极限状态下的挠度,可根据给定的构件刚度用结构力学的方法计算。

受弯构件的刚度可根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》6.5.2条进行计算:

钢筋混凝土开裂构件等效截面的抗弯刚度:

受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响,即按荷载短期效应组合和按上式规定的刚度计算的挠度值,乘以挠度长期增长系数,挠度长期增长系数可按下列规定取用:

中间强度等级可按线性内插法取用。

钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值,在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/;梁式桥主梁的悬臂端不应超过悬臂长度的1/。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-)8.2.9条:跨高比的钢筋混凝土盖梁可不作挠度计算。



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