斜腿刚架通用图计算书

目录

1 概况与基本数据 .....................................２

1.1

1.2

概况 ...................................................................................................................................... ２ 基本数据............................................................................................................................... ２

2 技术规范 ...........................................３ 3 材料主要指标 .......................................３

3.1

3.2

混凝土 .................................................................................................................................. ３ 钢筋 ...................................................................................................................................... ３

4 主要材料选用 .......................................４ 5 活载横向分布与汽车冲击系数 .........................４ 6 结构分析说明 .......................................４

6.1

6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8

施工阶段............................................................................................................................... ４ 计算模型............................................................................................................................... ４ 横断面及立面 ....................................................................................................................... ５ 温度效应及支座沉降 ........................................................................................................... ６ 制动力 .................................................................................................................................. ６ 自重 ...................................................................................................................................... ６ 防撞墙及钢管套件 ............................................................................................................... ７ 桥面铺装............................................................................................................................... ７

7 斜腿刚架梁计算结果验算 .............................７

7.1

正常使用极限状态验算 ....................................................................................................... ７

7.1.1 正常使用极限状态竖向挠度验算 ............................................................................... ７ 7.1.2 裂缝验算 ....................................................................................................................... ８ 7.2 承载能力极限状态验算 ....................................................................................................... ９

7.2.1 承载能力极限状态正截面强度验算: .......................................................................... ９ 7.2.2 斜截面强度验算 ....................................................................................................... １０ 7.3 支座反力组合值 ............................................................................................................... １０

8 计算结论 ......................................... １１

云南省公路规划勘察设计院 课题组 １

净宽8米斜腿刚架通用图计算书 2005年9月

净宽8米斜腿刚架通用图计算书

1 概况与基本数据 1.1 概况

依据《西部地区中小跨径桥梁技术研讨会》会议纪要、《西部地区中小跨径适用桥梁形式研究下一步工作内容和计划》及我院任务通知单编号：桥－施－技科（2004）字第67号。课题组进行课题相关设计开发。开发原则为： （1） 上部构造形式采用4梁式

（2） 边梁悬臂板长度为1.2m，主梁间距2.3m，腹板宽度0.6。梁高度为1.80米至1米的变截面梁。明确现浇混凝土铺装不参与受力。 （3） 混凝土强度等级：C40 （4） 边梁悬臂长度120厘米。 （5） 适用路基宽度：8.5m （6） 荷载等级：公路Ⅱ级 （7） 标准跨径：11m+24m+11m （8） 横截面形式：肋板式

（9） 桥面纵坡：4.0％的变坡点设于中跨跨中的双向坡 （10）平面线形适用于直线

1.2 基本数据

（1） 结 构：斜腿刚架 （2） 计算跨经：11m+24m+11m （3） 路基宽度：8.5米 （4） 车 道 数：双向2车道 （5） 汽车荷载：公路Ⅱ级

（6） 桥面到斜腿底部高度：10.6米、7.35米

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２

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2 技术规范

2.1《公路工程技术标准》(JTG B01-2003) 2.2《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 2.3《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ 022-85）

2.4《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 2.5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85） 2.6《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004-） 2.7《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）

3 材料主要指标 3.1 混凝土

表1 混凝土主要指标

指标 强度 等级 弹性模量(Mpa) 容 重((KN/m3) 轴心抗压设计强度(Mpa) 抗拉设计强度(Mpa) 轴心抗压标准强度(Mpa) 抗拉标准强度(Mpa) C40 3.25104 26 18.4 1.65 26.8 2.40 3.2 钢筋

表3 钢筋主要指标

抗拉设计钢筋种类 强度(Mpa) 抗压设计强度(Mpa) 标准强度(Mpa) 弹性模量(Mpa) 云南省公路规划勘察设计院 课题组 ３

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R235 HRB335 195 280 195 280 235 335 2.1105 2.0105 4 主要材料选用

（1） C40混凝土：桥面铺装 。 （2） C40混凝土：现浇斜腿、主梁。

5 活载横向分布与汽车冲击系数

整个结构采用空间杆系有限元程序MIDAS进行计算。上部主梁采用梁格法建立模型，考虑横向偏载的作用，进行影响线加载。桥梁的自振周期按空间有限元的方法计算，汽车冲击系数再按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3.2条计算。

6 结构分析说明 6.1 施工阶段

整个结构按一次成桥计算，为了考虑十年的徐变，将这个施工阶段时间设成3650天。

6.2 计算模型

计算模型见图1。划分为361个单元278个节点。

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111111111111 图1计算模型

6.3 横断面及立面

(1) 斜腿处横截面

图7.1 斜腿处横截面（单位：cm）

(2) 立面

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图7.2 斜腿处7米35高立面（单位：cm）

图7.3 斜腿处10米6高立面（单位：cm）

6.4 温度效应及支座沉降

考虑整体均匀温升25℃，整体均匀温降-25℃。

非线形温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.10条规定执行。

6.5 制动力

汽车制动力按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.6条规定执行。

6.6 自重

混凝土容重按照26KN/m3计算。

斜腿与主梁连接处因为模拟为刚臂，所以有一部分斜腿的自重没有记入，故以节点荷载的方式施加到结构上，计算如下：

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６

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26×(1.8×1.23×7.5-0.6×(1.8-0.25)×1.23×4-0.25×7.5×1.23)=252.8KN

6.7 防撞墙及钢管套件

单侧每延米0.419立方米，防撞护墙上钢管套件，单侧每延米重18公斤。 合计重量：

26×0.419+18×10/1000=11.074KN/m 将荷载移动到边梁腹板中心线产生的扭矩： 11.074×(1.2-0.15-0.25)=8.8592KNm/m

6.8 桥面铺装

混凝土铺装容重按照25KN/m3计算，沥青混凝土容重按照23KN/m3计算。 横坡按照2%计算，4×2%=0.08m

中梁：23×2.3×0.06+25×2.3×(0.06+0.5×(0.08+0.08-2.3×2%))=9.9015KN/m 边梁：23×1.7×0.06+25×1.7×(0.06+0.5×1.7×2%))=5.6185KN/m

7 斜腿刚架梁计算结果验算 7.1 正常使用极限状态验算

7.1.1 正常使用极限状态竖向挠度验算

斜腿处桥面高为7米35：

在短期效应组合作用下，跨中节点最大竖向挠度为fmax18.0mm（↑）。按《公

路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第6.5.3条规定：

L24000荷载长期效应影响1.45×fmax10.6(自重)151mm40mm(满足)

600600斜腿处桥面高为10米6：

在短期效应组合作用下，跨中节点最大竖向挠度为fmax18.7mm（↑）。按《公

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７

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路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第6.5.3条规定： 荷载长期效应影响1.45×fmax10.6(自重)16.5mmL2400040mm(满足)

6006007.1.2 裂缝验算

斜腿处高 位置 类型 性质 配筋直径（cm) 28 根数 裂缝宽度(mm) 斜腿处主梁 上拉受弯 最大弯矩 主梁中跨跨中 主梁边跨跨中 7．35米 10.6米 上拉受弯 最小弯矩 下拉受弯 最大弯矩 下拉受弯 最小弯矩 下拉受弯 最大弯矩 下拉受弯 最小弯矩 上拉受弯 最小弯矩 上拉偏压 最大弯矩 上拉偏压 最小弯矩 上拉偏压 最大轴力 上拉偏压 最小轴力 40 0.1 0.02 28 24 0.13 0.02 28 18 0.11 0.04 0.15 0.07 0.11 0.04 0.01 0.08 0.09 0.03 0.13 0.02 0.1 0.01 0.09 0.03 0.05 0.01 0.02 0.03 斜腿下面 上拉受弯 最大弯矩 32 120 斜腿处主梁 上拉受弯 最大弯矩 主梁边跨跨中 上拉受弯 最小弯矩 下拉受弯 最小弯矩 下拉受弯 最大弯矩 下拉受弯 最小弯矩 上拉受弯 最小弯矩 上拉偏压 最大弯矩 上拉偏压 最小弯矩 上拉偏压 最大轴力 上拉偏压 最小轴力 28 40 主梁跨中 下拉受弯 最大弯矩 28 24 28 18 斜腿下面 上拉受弯 最大弯矩 32 120 按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第6.4.2条规定：以上所有的裂缝宽度都小于控制值：0.20mm，满足要求。

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7.2 承载能力极限状态验算

7.2.1

承载能力极限状态正截面强度验算:

结构重要结构重弯矩抗要性系轴力抗斜腿处高 位置 类型 性质 配筋直根数 力Rm数*轴力力Rm径（m) 矩设计值（KNM） 设计值（KN） γ0Md（KNM） γ0Nd（KN） 0.028 0.028 0.028 40 24 18 性系数*弯斜腿处主上拉受弯 梁 跨中 7．35米 10.6米 跨中 上拉受弯 下拉受弯 下拉受弯 上拉受弯 下拉受弯 斜腿下面 上拉偏压 下拉偏压 上拉偏压 下拉偏压 斜腿处主上拉受弯 梁 主梁跨中 上拉受弯 下拉受弯 下拉受弯 下拉受弯 上拉受弯 下拉受弯 上拉偏压 斜腿下面 下拉偏压 上拉偏压 下拉偏压 主梁中跨下拉受弯 主梁边跨下拉受弯 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大轴力 最小轴力 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大弯矩 最小弯矩 最大轴力 最小轴力 5127 939 2361 61 1868 580 9470 9470 3731 3731 3613 3613 - - - - - - - - - - - - - - - - 18800 38400 119000 21700 - - - - - - - - 48100 76200 163000 59100 13027 23016 7626 23016 0.032 120 0.028 0.028 0.028 40 24 18 主梁边跨下拉受弯 跨中 0.032 120 13027 7626 2510 9279 4519 460 2301 16 1786 118 6963 3347 6963 3347 273 4152 - - - - 9470 9470 3731 3731 3613 3613 19504 19504 - - - - 7539 7615 10303 6017 - - - - - - - - 10047 8280 10837 7242 单位：轴力以KN，弯矩以KN*M计

由承载能力极限状态荷载组合表中可知：主梁内力组合均小于承载力设计值，满足要求。

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7.2.2 斜截面强度验算

弯起筋斜腿处高 位置 直径（cm) 斜腿处主梁 边支点处主7．35米 10.6米 梁 28 28 弯起筋根数 6 6 结构重要性系数*弯矩设计值γ0Vd（KN） 剪力抗力RV （KN） 1049 608 1338.38 690.75 斜腿下面 32 0 2841 KN0V00.51032ftdbh05070无需验算 1353.50 671.83 斜腿处主梁 边支点处主梁 28 28 6 6 1143 605 斜腿下面 32 0 12 KN0V00.51032ftdbh05070无需验算 由承载能力极限状态荷载组合表中可知：主梁内力组合均小于承载力设计值，满足要求。

7.3 支座反力组合值

支座竖直反力组合值(反力单位：KN)

斜腿处高 7米35 10米6 最大反力组合值 507 558 最小反力组合值 81 61 斜腿处竖直反力组合值(反力单位：KN)

斜腿处高 7米35 10米6 最大反力组合值 7204 7711 最小反力组合值 5514 6317 云南省公路规划勘察设计院 课题组 １０

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斜腿处水平反力组合值(反力单位：KN)

斜腿处高 7米35 10米6 最大反力组合值 5801 5018 最小反力组合值 1709 3373

8 计算结论

由以上对净宽8米斜腿刚架通用图计算结果可看出：

承载能力极限及正常使用极限皆满足规范要求。各结构是安全适用的。

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