小截面高墩預(yù)埋牛腿桁架和墩身裂縫計(jì)算研究

《小截面高墩預(yù)埋牛腿桁架和墩身裂縫計(jì)算研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、小截面高墩預(yù)埋牛腿桁架和墩身裂縫計(jì)算研究　　摘要：某公公分離立交橋?yàn)榭缭侥呈兴沫h(huán)路橋梁，上部為四跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為柱式Y(jié)型墩身，墩身下部截面2.7×1.8m，墩頂3.8m范圍內(nèi)逐漸增大至4.5×1.8m，墩高24.6-25.6m。橋址地處四環(huán)高路塹，考慮安全性及經(jīng)濟(jì)性，箱梁現(xiàn)澆支架采用型鋼牛腿桁架+貝雷梁支架，由于箱梁自重較大且墩身截面較小，常規(guī)牛腿無法承載，該橋采用雙層牛腿組合型鋼桁架，共同承載，滿足了設(shè)計(jì)要求，實(shí)際使用過程中取得了良好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文以此為例，介紹小截面高墩支架法施工中，雙層組合式牛腿桁架及墩身裂縫計(jì)算分析。關(guān)鍵詞：小截面高墩牛腿

2、裂縫計(jì)算1工程概況某市公公分離立交橋?yàn)榭缭剿沫h(huán)路橋梁，起點(diǎn)里程：K0+415.175，終點(diǎn)里程：K0+561.175，中心樁號：K0+488.175，與四環(huán)交叉樁號為K56+638.5，交角為90°。上部結(jié)構(gòu)為1聯(lián)（4孔）的預(yù)應(yīng)力混凝土等截連續(xù)箱梁，跨徑布置為4×35m，橋梁全長146m，橋?qū)?0m，梁高2m，C50混凝土共883m3；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩（采用C30混凝土）、一字臺，基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。6箱梁總體采用型鋼牛腿+貝雷梁支架，橋臺前部分區(qū)域采用碗扣支架現(xiàn)澆施工。2主要依據(jù)及容許值2.1主要依據(jù)①《某公公分離立交橋施工圖》。②《某公公分離立交橋施工方案》

3、。2.2容許應(yīng)力以下各章結(jié)構(gòu)計(jì)算均采用容許應(yīng)力法，鋼材容許應(yīng)力取值見下表（單位：MPa）混凝土容許應(yīng)力取值見下表（單位：MPa）3牛腿桁架計(jì)算3.1計(jì)算荷載3.1.1混凝土荷載貝雷梁橫橋向15片，關(guān)于橋軸線對稱布置，根據(jù)貝雷梁布置，箱梁橫橋向分為15部分，各部分重量分別由其下對應(yīng)的貝雷梁承受，如圖3所示。貝雷梁計(jì)算圖示如圖4圖5所示：混凝土重量取26.2kN/m3，則計(jì)算得到每片貝雷梁承受的混凝土線荷載列表如下：3.1.2風(fēng)荷載風(fēng)載按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》計(jì)算，F(xiàn)=KKKWA6其中：K0=0.75（按施工架設(shè)期間取值）；K1=ηK1=0.65×1.7=1.10

4、5（桁架風(fēng)載系數(shù)）；K=1.4（按最不利地形地理?xiàng)l件選取）；K=1.12（按B類地表，離地面或水面25m高度計(jì)）；K=1.38（按B類取陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)）；Wd=r=0.012017e-0.0001Z=0.012017e-0.0020=0.01204沈陽市十年一遇風(fēng)速為V=25.6m/sV=KkV=1.12×1.38×25.6m/s=39.6m/s求得：W===0.962kPa單片貝雷梁迎風(fēng)面積：A=0.4A=0.4×1.6×3.0=1.92（m）；所受風(fēng)載為：F=KKKWA=0.75×1.105×1.4×0.962×1.92=2.14（kN）將風(fēng)荷載等效于集中荷載

5、施加在每片貝雷梁桁架節(jié)點(diǎn)上。3.1.3其它荷載貝雷梁支架自重：由計(jì)算模型按1.2自重系數(shù)自行加載。施工荷載：2.5kPa。模板及支架荷載：梁翼緣段1.2kPa，梁中間段0.75kPa。3.2荷載組合6混凝土荷載+施工荷載+模板支架荷載+貝雷梁支架自重+風(fēng)荷載。3.3牛腿桁架計(jì)算結(jié)果采用midas/civil2006軟件，建立計(jì)算模型。牛腿頂分配梁截面為2HM588×300，其應(yīng)力如圖6、圖7所示。牛腿桁架材質(zhì)為Q235，最大組合應(yīng)力為112MPa，小于容許應(yīng)力[σW]=140MPa，最大剪應(yīng)力為71MPa，小于容許剪應(yīng)力[τ]=85MPa。4墩身及預(yù)埋件計(jì)算4.

6、1計(jì)算模型及荷載墩身、預(yù)埋牛腿、預(yù)埋件利用有限元程序進(jìn)行局部應(yīng)力分析。墩身及鋼結(jié)構(gòu)采用實(shí)體單元。主筋采用線單元，將剛度折算到相應(yīng)混凝土單元中。取墩頂以下10m范圍，并根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性，以1/2的墩身建模，對稱面設(shè)垂直于表面的水平約束。模型底部固結(jié)。根據(jù)前述現(xiàn)澆支架計(jì)算，取作用于上部牛腿N1的豎向荷載中跨側(cè)為1400kN，邊跨側(cè)為1250kN；作用于下部牛腿N2的豎向荷載中跨側(cè)為600kN，邊跨側(cè)為560kN。墩頂承受的荷載為550kN。建立的計(jì)算模型如圖8所示。4.2計(jì)算結(jié)果牛腿及預(yù)埋件等鋼結(jié)構(gòu)（Q235）最大有效應(yīng)力94.7MPa，小于容許應(yīng)力[σW]=140M

7、Pa。最大應(yīng)力出現(xiàn)在牛腿N1腹板上部。牛腿及預(yù)埋件應(yīng)力滿足要求，其分布如圖9所示。6牛腿N1、N2上方局部邊角的混凝土主拉應(yīng)力達(dá)4.3MPa，超出容許值，將出現(xiàn)裂縫，需另行驗(yàn)算其裂縫寬度。墩身其余部位混凝土主拉應(yīng)力均小于容許應(yīng)力[σtp]=1.98MPa。墩身應(yīng)力分布如圖10所示。4.3牛腿上方局部混凝土裂縫驗(yàn)算從上述模型中可知牛腿上方主筋拉應(yīng)力為σ=28MPa，如圖11所示。根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.4.3條裂縫寬度計(jì)算公式為：W=CCC其中C1=1.0（帶肋鋼筋）C2=1.0（按短期效應(yīng)計(jì)算）C3=1.0（此局部區(qū)域按受彎構(gòu)件計(jì)算）

8、Es=2.0×105MP