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桥梁博士

桥梁博士

桥梁博士范文第1篇

关键词:公路桥梁 车道 偏载 支座反力

中图分类号: K928 文献标识码: A 文章编号:

1技术指标

1.1上部构造形式:预制后张法预应力混凝土简支T形梁(5梁式) 。

1.2适用桥宽: 12m。

1.3标准跨径:30m。

1.4设计安全等级:一级。

1.5汽车荷载等级:公路—Ⅰ级

2材料

2.1混凝土:盖梁、墩柱及系梁采用C30混凝土。

2.2钢筋:采用HPB235及HRB335钢筋。

3上部荷载计算

3.1恒载计算

考虑到一个桥墩需同时受到相邻两跨的作用,按照恒载均摊原则,实际单个桥墩承担一跨的恒载。

3.2上部构造

根据上部一般构造图,其主梁断面及编号详见图1.1。

图1.1

3.3恒载(见表2.1)

表中:

横隔板根据上部结构一般构造图,一孔桥共设5道中隔板,2道端隔板;

为考虑最不利情况,计算时采用两侧相对较重的防撞护墙。

3.4活载计算

计算荷载采用公路Ⅰ级荷载

理论荷载

上部构造计算跨径Lj=29.12米(见图1.2),根据JTG D60-2004第4.3.1条,

作出桥墩处的剪力影响线图,并加载,见图1.2:

图1.2

由剪力影响线图可得:

冲击系数计算

跨中截面惯矩计算

上部T梁跨中断面见图1.3,根据此断面图,

截面A=0.964 m2

截面惯矩Ic=0.40265 m4

图1.3

自振频率计算

根据JTG D60-2004条文说明中公式4-3及4-4

式中米,,

,,,

根据上式

根据JTG D60-2004第4.3.2条,因,故采用公式4.3.2

计入冲击系数的车道荷载值

4)计算活载在T梁底支座产生的反力

(1)将5片T梁简化,并将其划分单元,建模输入至“桥梁博士”,见图1.4。

图1.4

(2)根据实际情况,桥面横向布载时考虑四种工况:

工况Ⅰ:两列车偏压

工况Ⅱ:三列车偏压

工况Ⅲ:两列车中压

工况Ⅳ:三列车中压

将以上四种工况进行加载。

(3)计算由“桥梁博士”计算软件完成,其计算结果见表2.3,表中计算结果根据JTG D60-2004第4.3.1条三列车布载已考虑折减系数0.78。

参考文献

[1]公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)

[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004)

[3]桥梁工程李自林华中科技大学出版社

[4]结构设计原理叶见署人民交通出版社

桥梁博士范文第2篇

关键词:连续梁;运营阶段预应力;荷载组合;应力计算

Abstract: Continuous beam of passenger dedicated line (40+2 * 56+40) upper structure by using "bridge doctor" finite element analysis program according to the plane truss finite element method design, through the operational phase calculation of structure bearing force and according to the calculated stress of girder section internal force combination view key data, refer to the specification, analysis of the data whether meet the requirements specification, to provide reference for the similar bridge design.

Keywords: continuous beam;the operational phase of prestressed;loading combinations;stress calculation

中图分类号:文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

前言

无砟轨道客运专线列车具有速度快、荷载大、对线型技术要求严格等特点,当地形地物限制时;须以桥梁和隧道满足线形要求,所以在高速铁路设计中,桥梁占有很大的比例,尤其是连续梁在其桥梁设计中经常选用。

桥梁设计中,上部结构是承受车辆荷载的主要部位,连续梁桥也不例外。连续梁桥具有自重大,跨越能力大,预应力钢筋布置复杂,在建立模型计算时调索繁琐,本文主要针对以上问题,对连续梁桥上部结构的形式及尺寸、所要计算的内容与方法,用桥梁博士软件进行建模计算,根据不同荷载组合作用下计算结果的应力图判断设计的合理性,为设计人员设计无砟客运专线连续桥提供参考。下面就对连续桥设计的设计流程进行分析论述。

结构形式及尺寸概述

连续梁是客运专线设计中的一种普遍选用桥型;本文选取线路最小曲线半径R=5000m,桥梁为双线铁路桥,线间距为4.8m,连续梁部分桥跨分布为40m+56m+56m+40m。本桥设计速度为300km/h。引桥简支梁类型为通桥(2008)2224A,设计活载为ZK活载,桥面为无砟轨道,采用悬灌施工方法进行施工,模拟地震动峰值加速度0.1g,无竖曲线上桥。

1、梁体为单箱单室、横截面变高度、变截面箱梁,梁体全长。零号块处梁高4.6m,桥跨跨中及边跨梁端处梁高2.7m。梁体下缘除中跨中部10m梁段(包括2m合拢段)、桥墩顶处6m梁段和边跨端部20.65m(包括2m合拢段)梁段为等高直线段外,其余为二次抛物线, 抛物线方程为

2、箱梁顶板宽1220cm,箱宽670cm。边跨梁端顶板厚由35cm渐变至60cm,主墩墩顶处顶板厚由35cm渐变至50cm,其余梁段顶板厚35cm。底板厚42~70cm,腹板厚40~70cm。

3、梁体在端部、支墩处共设5道横隔板,横隔板中部设有孔洞,以利人员张拉钢束通过。

三、预应力钢束、钢筋布置

梁体按三向预应力设计,分别为:纵向、横向、竖向预应力钢筋[1]。

1、纵向:本桥纵向预应力筋在顶、腹板采用12-15.2高强度低松弛钢绞线,底板采用9-15.2高强度低松弛钢绞线,抗拉强度标准值 ,弹性模量,公称直径为15.20mm,其技术条件应符合GB5224标准要求。顶板、腹板钢束采用内径85mm、外径98mm的塑料波纹管成孔,M15-12圆塔形锚具锚固,底板钢束采用内径70mm、外径83mm的塑料波纹管成孔,M15-9圆塔形锚具锚固,采用真空辅助压浆工艺,张拉千斤顶采用YCW250B型。

2、横向:梁体顶板横向预应力筋采用3-15.2高强度低松弛钢绞线,抗拉强度标准值,张拉千斤顶采用YCW100B型千斤顶,张拉端采用BM15-3扁形锚具锚固,固定端采用BM15P-3型锚具锚固。

3、竖向:梁体腹板竖向预应力采用公称直径25mm的PSB830预应力混凝土用螺纹钢筋,其抗拉强度标准值、弹性模量。内径35mm铁皮管成孔,JLM-25型锚具锚固。

四、主梁计算内容和方法

1、计算软件及理论

采用“桥梁博士”有限元分析程序按平面杆系有限元法模拟各施工阶段及运营阶段工况,计算各施工阶段及运营阶段各截面的内力、应力及变形等。主梁按预应力构件设计。

2、计算荷载[3]

活载采用ZK活载,二期恒载结合本桥的实际情况计算,取值为131 kN/m。

列车竖向活载纵向计算采用ZK标准活载,活载图示如下:

列车竖向活载桥面横向计算采用ZK特种活载,活载图示如下:

3、材料

(1)混凝土:C55

(2)钢绞线: 高强度低松弛钢绞线9-15.2,12-15.2,。3-15.2,

(3)普通钢筋:

HPB235: ,

HRB335:

4、计算模型

利用桥梁博士有限元分析程序对本桥建立了平面杆系有限元模型,全桥模型共有:梁体单元72个;节点73个,支撑元14个。桥梁几何模型详见图1(仅显示半桥),第2个支点约束纵桥向水平位移和竖向位移,其余支点仅约束竖向位移。

图1 连续梁仿真计算模型(1/2)

五、主梁主要计算结果

1、设计静活载下梁体跨中竖向挠度、梁端转角计算

静活载作用下的梁体竖向挠度与转角,其最值情况详见1,

表1 梁体最大挠度与转角[4]

计算结果表明梁体竖向最大挠度与转角均满足规范要求。

2、施工阶段主梁应力检算,运营荷载作用下箱梁应力、强度、抗裂性计算

在运营阶段;主力和主+附荷载作用下,梁体控制应力、正、斜截面截面上、下缘最大、最小应力极值结果详见表2、表3、表4

表2 运营阶段控制应力计算结果[4]

表3正截面抗弯强度计算结果[4]

表4斜截面抗弯强度计算结果[4]

3、主梁纵向计算应力

1)自重+二恒正应力

从自重+二恒正应力图分析得到顶板最大正应力为,最小为(出现在梁端);底板最大正应力为,最小为(出现在跨中1/8左右)

2)自重+二恒+支座沉降正应力

分析自重+二恒+支座沉降正应力图可知顶板最大正应力为,出现在中墩0#块端部处。最小为(出现在梁端);底板最大正应力为,最小为(出现在跨中1/8左右)

3)自重+二恒+列车正应力

从自重+二恒+列车正应力图分析得到顶板最大正应力为,最小为(出现在梁端);底板最大正应力为,最小为(出现在边跨1/2左右)

4)自重+二恒+支座沉降+列车正应力

顶板最大正应力为,最小为(出现在梁端);底板最大正应力为,最小为(出现在边跨1/2左右)

5自重+二恒+支座沉降+列车+附加力正应力

从正应力图中分析,顶板最大正应力为,最小为(出现在梁端);底板最大正应力为,最小为(出现在边跨1/2左右)

通过各种组合计算主梁应力图;分别得出各组合下关键截面(边跨1/2左右,跨中1/8左右端部及0号块)主梁顶板、底板的最大、最小应力,从应力图和相关数据可以看出,连续梁的应力控制分别为:边跨1/2左右,跨中1/8左右端部及0号块处,控制主要组合为:自重+二恒+支座沉降+列车+附加力正应力,在其组合作用下;顶板最大正应力为,最小为(出现在梁端);底板最大正应力为,最小为;均满足规范要求[2]。

六、结语

随着我国大规模高标准的铁路客运专线建设全面展开和不断深入,特别是近年京津、郑西、武广、沪宁、沪杭等高速铁路的开通运营,对客运专线建设、运营的认识也不断加深。文章通过连续梁(40+2×56+40)的上部设计,经计算得到不同工况作用下的计算结果,进而得出主梁纵向的应力图,在满足规范的基础上对高铁中连续梁的设计有一定借鉴意义。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.TB10002.1—2005.铁路桥涵设计基本规范[S].北京:中国铁道出版社,2005

[2]中华人民共和国铁道部.TB10002.3-2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2005

桥梁博士范文第3篇

关键词:特殊环境;不对称盖梁;结构模型;独柱墩

中图分类号:S611文献标识码: A 文章编号:

0引言

在桥梁的总体设计中,下部结构的选型对整个设计方案有较大影响。合理的选型使上下部结构协调一致,轻巧美观,特别是城市桥梁和立交、高架桥。然而,对于一些特殊环境,由于线位于现有地物相互干扰,而拆迁又不可行或代价太大,独柱墩就成为一种较佳的选择。本文将结合重庆万州至湖北利川高速公路的环境情形,对不对称悬臂预应力独柱墩盖梁的设计与应用做简要的探讨和分析以供参考。

1工程概况

万利高速公路五桥互通主线桥综合考虑经济性与实用性,全桥通过调整现浇箱梁的跨径来跨越和避让的构造物,其中预制T梁跨径均采用30m,现浇箱梁跨径不超过30M。原计划盖梁形式多为普通钢筋混凝土结构,但于K15+980附近跨越318国道,同时为避让附近军事光缆,右幅36#号墩采用不对称悬臂预应力混凝土独柱墩盖梁。其上部结构采用5片30M跨径的装配式预应力混凝土T梁,桥面宽12M;盖梁截面为矩形,总长10.96m,左悬臂4.48m,右悬臂6.48m,墩柱直径为2.5m,其详细尺寸见(图1)。

图1 桥墩盖梁构造图 图2结构单元划分

2结构模型建立与分析

本文对该盖梁分别建立平面杆系模型和空间模型进行比较分析,预应力钢束N1~N2优化后采用单端张拉,且分两批进行:第一批(T梁吊装前):2N1+2N2;第二批(T梁吊装后):3N1+3N2。横断面上,钢束均应左右对称张拉。钢绞线N1,N2均采用,具体布设情况参见图3:

图3 预应力钢束布置图

2.1 平面杆系模型

根据地勘资料,桥墩采用嵌岩桩,用桥梁博士V3.0建立平面杆系模型,可将盖梁离散成16个单元、17个节点,墩身离散成9个单元、10个节点,墩底固结(详见图2)。可将恒载简化为竖向集中力按支座的实际位置加载在盖梁上,活载需使用横向加载功能。

2.2 空间模型

由于本桥梁上部结构为预制T梁,利用空间有限元软件midas civil 2011按实际布跨4x30m建立空间梁格模型,更加真实的模拟桥梁的受力情况(如图4),考虑整体升降温:±20℃,墩底沉降取0.005m。建模注意:1)上部结构按梁格法建立模型,移动荷载分析数据中车道需选择横向联系梁并进行相关设置,车道按考虑三车道:偏+中进行最不利组合;2)支座模拟:梁顶到梁底用刚性连接,梁底到支座用弹性连接,支座底用全约束一般支撑,来模拟板式支座(其中E、A按规范(JTG D62-2004)中8.4.1规定计算取值),墩顶用弹性连接中的刚性与盖梁进行固结;3)采用midas设计截面中的中腹板来模拟预应力盖梁截面(其中室类型选择:无),以便进行盖梁的PS设计。

图4 空间梁格模型

2.3模型对比分析

在同种边界和荷载情况下,针对盖梁的两种模型内力计算结果如表1所示(此处选择墩顶为控制截面):

表1 内力计算对比

注:其中弯距和剪力的最大、最小指的是不同荷载组合产生的截面内力量值。

从上表数据可以看出利用杆系模型计算结果比空间模型计算值偏大,但在实际设计中偏于安全,且差值范围是可以接受的。因此在实际中对于普通预应力盖梁,我们经常借助有限元软件桥梁博士建立杆系模型足矣满足设计要求和精度。对于此处的不对称悬臂预应力盖梁,我们亦采用桥博杆系模型进行验算。

3 结构验算

3.1承载能力极限状态基本组合验算

盖梁的抗弯内力包络图如图5所示,其中盖梁的最大弯矩设计值约,小于其对应的抗力值;最小弯矩设计值约为,小于其对应的抗力值,故盖梁抗弯能力完全满足承载能力极限状态下的设计要求。

图5 正截面抗弯内力包络图()

3.2正常使用极限状态抗裂性验算

该盖梁按A类预应力混凝土构件设计,进行正常使用极限状态下的长期效应组合和短期效应组合的盖梁正截面抗裂性验算和标准效应组合下的砼截面压应力验算,如表2所示(其中压为“正”,拉为“负”,最大意为“最不利”,单位:Mpa):

表2各种组合下盖梁应力

经分析知,各种应力量值均满足规范(JTG D62-2004)中相关要求。

4施工注意事项

1)预应力钢束均采用标准强度fpk=1860Mpa的高强度、低松弛钢绞线,单根钢束的张拉控制应力为0.75fpk;

2)预应力张拉时采用引伸量与张拉力双控,以张拉力为主,实测引伸量与计算引伸量容许误差控制在±6%以内;

3)待混凝土强度达到设计强度的100%以后方可张拉预应力,预应力钢束张拉完毕,必须及时压浆。

4)桥梁跨越国道318时,下部结构施工时必须采取有效措施防止对军用光缆造成影响,必要时可对军用光缆设置保护设施,且施工时宜加强监测工作,确保军用光缆的安全及正常实用。

4结语

(1)大悬臂预应力独柱墩盖梁的设计方案满足了特殊环境的需要,可使桥梁视觉通透、线条流畅、外形美观,并节约桥梁占地,具有一定的参考价值。

(2)由于不对称盖梁独柱墩的不平衡弯矩将使墩的受力很为不利,且在重载车辆、地震作用下,容易发生由支座失效、桥墩破坏引起的桥梁垮塌事故,所以在施工中应该严格按照相关技术规程和设计要求进行施工,保证桥墩的整体稳定性。

参考文献:

[1] 马尔立编著.公路桥梁墩台设计与施工[M].人民交通出版社,1998年5月

[2] 杨树萍.关于盖梁计算模型的探讨.工程与建设[J].第25卷.第1期,2011..

[3] JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].

[4] JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[5] 熊晋华.桥梁预应力盖梁的设计与应用.山西交通科技[J],2011(4).

[6] 冯苠.公路桥梁独柱墩结构安全风险综述.公路交通科技[J],2011(12).

作者简介:

姓名:兰磊,男,1987—,湖北省十堰市郧县人;

重庆交通大学硕士研究生,主要从事大跨度桥梁结构设计。

桥梁博士范文第4篇

【关键词】T形刚构桥;施工监控;有限元

1 工程概况

L主桥采用50+50m的“T”形刚构,主梁采用转体法施工。为不侵占两幅桥之间现有高架桥桥面行车道空间,两幅桥转体长度均采用38+38m,分步转体。北线桥顺时针转体820到位;南线桥顺时针转体78“到位。南、北线桥的转体重量约为4500t。孔跨布置为50+50m连续“T’’构。

主结构为 (2 50)m预应力混凝土T形刚构,上部结构采用变高度预应力混凝土单箱双室箱梁,下部结构采用薄壁空心墩,钻孔灌注桩基础.箱梁顶板宽13.0m,底板宽9.0m,中支点中心梁高5.0米,端部梁高2.0米,端部直线段长12米,两侧悬臂板长各为3.4米,箱梁顶板厚度30cm,底板厚度为25~80cm,腹板厚度为45~75cm。下部结构主墩采用薄壁空心墩,墩身截面横桥向底宽6.0m,以1:10斜率变宽至墩顶实体段,墩顶实体段横桥向通过倒角使墩顶加宽到与箱梁底同宽,顺桥向宽4.0m,壁厚0.8m。

2 T形刚构桥施工过程的有限元分析

计算模型按平面杆系计算,对施工阶段的桥跨结构进行有限元分析时,采用桥梁专业的两种常见有限元模型分析软件Midas/Civil、桥梁博士分别建模,建模步骤如下:

2.1 建模主要信息

(1)全桥节点、单元及截面、材料信息

主桥箱梁采用C50混凝土,主桥墩采用C40混凝土,混凝土容重25kN/m3。全桥共分65个单元,其中转体箱梁单元58个,与设计图纸提供的单元截取相符;墩部单元为7个。

(2)预应力钢束

预应力钢束的输入是整个模型建立过程中一个比较艰巨的任务,在输入钢束坐标的时候,应该注意平弯等信息的输入。箱梁纵向共有束预应力钢束,其中顶板40束,底板24束,腹板24束。具体的预应力信息参数:张拉控制应力1339.2MPa,钢束锚固时弹性回缩合计总变形12mm(单端张拉为6mm),纵向预应力钢束标准强度fPk=1860MPa,弹性模量Ep=l.95 l05MPa。

(3)合理划分施工阶段

施工阶段的定义和划分也是整个模型建立过程中非常重要的内容。施工过程划分为11个施工阶段;施工阶段考虑的荷载有:结构自重、纵向预应力效应、混凝土的收缩徐变、护栏重量及合龙阶段的平衡配重、成桥阶段结构体系转换、体系转换后的预应力及混凝土缩徐变引起的二次内力、二期恒载等。

2.2 计算结果

在对所进行的施工监控活动中的5个关键截面理论分析时,借助有限元分析程序计算出控制截面上、下缘应力在不同施工工况下的变化值,并对控制截面在实际施工情况下进行检测和控制。

由图1对不同阶段挠度的计算结果可知,主梁各节点位移在不同施工阶段状态下表现不一。支架拆除前后出现的位移差最大,为1.7cm;出现在最大悬臂状态的端部。转体主梁段共分三次(4/2+24/2+28/2)浇筑,整个转体箱梁跨度为76m。易知,在浇筑混凝土时梁体下落挠度较大,再次张拉时梁体抬起。8、52号节点的挠度值最大,总预拱度最大值是2.3cm。

对墩顶横向变位计算结果可得知,墩顶的横向位移始终很小,小于0.1cm,故在理论状态下对墩顶的侧向位移计算可忽略。

3 全桥施工过程施工监控分析

3.1 变形监测

(l)不同施工阶段中的挠度变形情兄,应以施工阶段作为挠度观测的周期,即每施工一块混凝土箱梁,在浇筑混凝土前后和预应力筋张拉前后,对各测点进行监测。为了减少由于日照温差和施工对观测工作的干扰观测时间安排在7:00-8:00。在墩顶、悬臂端部及悬臂结构的四分点等截面梁顶设立三个标高观测点,同时也作为坐标观测点。测点须用短钢筋预埋设置并用红漆标明编号。用精密水准仪测量测点标高。临时水准点可设在梁墩固结处。

(2)转体完成时的线形监测结论

在支架完全卸落后,转动体由砂箱支撑,监控组配合项目部测量了梁端下挠情况(以向下为正),结果如表1所示。由表1可见梁端下挠实测值与理论值接近,说明主梁立模、主梁浇筑、预应力张拉等环节施工质量较好,符合设计要求,结构安全。

砂箱完全卸落后,转动体由球铰支承,监控组配合项目部测量了墩顶处梁顶面中心点高程,结果如表2所示。

由表2可见,墩顶处梁顶面中心点高程实测值与理论值接近,最大误差9mm,说明施工精度较高。由于球铰可转动,转体完全后,主梁纵、横向均能调整标高,因此,只要墩顶处梁顶面中心点高程与设计值接近,通过梁体姿态微调,能保证主梁线形达到设计要求。

3.2 截面应力监测

(1)截面钢筋应力或混凝土应变观测时所使用的应变计是国产的优质振弦式应变计(形号:长沙金玛JMZX系列),振弦式应变计采用相应的专用仪器测试。所有的测试元件都具有可靠的标定数据。

(2)应力理论值与实测值对比分析。根据事先埋置好的钢弦式应变计,记录施工工况的变化,对混凝土内部应变进行监测,用以计算主梁控制截面在各工况下的应力值。由于应力监测数据分析的影响因素较复杂,由于全文篇幅有限,这里仅给出南线桥悬臂根部B1截面的应力实测值和理论计算值。

由表3关于Bl截面的应力实测值和理论计算值对比分析可知:a、总体上,应力实测值的变化规律和理论值的变化规律相符,数值大小较为接近。而实测值和理论值的误差较小,从另一方面也说明了本次对桥梁施工仿真分析计算的正确性。b、通过对比顶底板的应力实测值可以看出:施加预应力后引起梁体顶板压应力值增大,底板压应力值减少。钢束在张拉时,张拉力大小不均匀,造成顶底板的应变变化不均,故在施工时应严格可知张拉预应力的大小。

桥梁博士范文第5篇

1、英国主要旅游景点有大英博物馆,是世界上历史最悠久、规模最宏伟的综合性博物馆,又名不列颠博物馆,位于英国伦敦新牛津大街北面的大罗素广场,1759年1月15日起正式对公众开放,也是世界上规模最大、最著名的博物馆之一;

2、伦敦塔桥是英国伦敦泰晤士河口的第一座桥,也是泰晤士河上15座桥梁中最知名的一座,是伦敦的象征,有伦敦正门之称,只要是和伦敦有关的纪录片或电影,塔桥的出镜率都超级高;

3、德国主要旅游景点有新天鹅堡位于德奥边境,距离福森镇约4公里,是德国旅游地当仁不让的TopOne,迪士尼中的城堡就是以新天鹅堡为原型,巴伐利亚国王路德维希二世亲自参与设计这座城堡,梦想将新天鹅堡打造成童话般的世界,城堡中拥有大量天鹅雕塑,因此得名;