鋼-混凝土組合梁橋

一 組合結構計算原理1 組合截面形成過程中的應力累加2 組合截面應力計算方法3 虛擬荷載法計算混凝土板降溫效應4 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應二 鋼 混凝土組合橋梁分析實例1 項目簡介2 單元劃分及SPC導入聯合截面3 邊界及施工荷載4 設置施工階段及施工階段聯合截面5 使用階段 活載及沉降 1 組合截面形成過程中的應力累加 架設鋼箱自重效應 注 1 此階段僅架設鋼箱 內力及應力僅與鋼箱本身的截面特性有關 2 查看結果時選擇part1即可 1 組合截面形成過程中的應力累加 橋面板濕重 注 1 此階段混凝土橋面板在鋼箱上澆筑 混凝土濕重作為外荷載作用在鋼箱上 內力及應力僅與鋼箱本身的截面特性有關 2 此法施工應注意定義材料時將混凝土材料的自重修改為0 避免重復加載 1 組合截面形成過程中的應力累加 疊合截面形成后應力 注 1 顯然至此混凝土橋面板不受力 僅鋼箱梁承受混凝土及鋼的自重效應 2 橋面板形成后二期荷載等后續(xù)荷載將有全截面承擔 2 組合截面應力計算 換算截面特性計算 2 組合截面應力計算 換算截面特性計算 2 組合截面應力計算 換算截面特性計算 2 組合截面應力計算 二期荷載效應 注 1 換算為鋼材后 計算混凝土應力需要除彈模比 2 應力結果通過選擇 應力部分 查看鋼及混凝土的應力 3 實際結構為了校核聯合后截面特性查看二期荷載的應力比較方便 2 組合截面應力計算 累計荷載效應 小結 1 顯然疊合梁的最終應力與施工工藝直接相關 2 通過施工階段設置中分離變量形式可以容易得到單項荷載的效應 3 組合截面應力及內力查看需選擇 部分 3 虛擬荷載法計算混凝土板升降溫后應力 注 1 僅混凝土板升降溫 應力計算相對簡單 可以通過上述過程非常容易得到其效應 2 收縮徐變與混凝土板降溫效應相當 可通過同樣方法得到 僅計算集中力P0方法不同 3 虛擬荷載法計算混凝土板升降溫后應力 3 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應 3 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應 1 混凝土收縮應變 注 1 理論厚度h 2A u A為混凝土橋面板的截面積 u為混凝土橋面板與大氣接觸的周邊長度 2 表中混凝土齡期取為7天 表示混凝土澆筑完成至開始受力的時間 3 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應 1 混凝土收縮應變 3 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應 2 混凝土折減剛度 注 1 鋼 混凝土組合橋梁設計規(guī)范 給出了明確的有效彈模比的計算方法 2 其中混凝土的徐變系數可以通過查表內插方法方便得到 3 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應 3 有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮效應 3 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應 3 有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮效應 注 1 顯然從虛擬荷載法本身考慮 完全可以將收縮效應通過溫度梯度的方法計算 2 模型計算有效彈性模量的溫度梯度效應需做如下修改 修改材料的彈性模量為有效彈性模量輸入溫度梯度荷載時應按有效彈性模量 3 基于有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮 徐變效應 3 有效彈性模量的虛擬荷載法計算收縮效應 注 1通過修改彈性模量及持續(xù)時間可得到相應的收縮應變值 2 最終收縮應力與理論值基本一致 誤差是由于總的收縮量不一致造成 3 收縮徐變終值與截面本身無關 可以通過臨時替換混凝土截面查看 組合截面不能輸出此值 4 程序計算名義收縮系數按 04混規(guī) 得到 上圖輸入數據均為了對比方便輸入 3 有效彈性模量的虛擬荷載法計算徐變效應 注 1 理論上可以用有效荷載法計算徐變效應 僅P0M0的計算方法與收縮不同 2 由于徐變效應不同于收縮效應 與受力后的應變直接相關 實際結構各截面受力不同從而徐變效應不同 3 Civil程序分析相對簡單 只需要將混凝土的彈性模量修改為有效彈性模量即可 與收縮有效彈性模量不同 本章小結 1 組合結構的最終應力狀態(tài)與施工階段相關 通過各階段累加可以得到最終效應 但各階段的截面特性因根據具體的施工工藝確定 2 混凝土橋面板升降溫可以通過等效荷載法計算 3 混凝土收縮同樣可以根據等效荷載法計算 但需計算混凝土有效彈性模量 4 從校核計算結果考慮可以用混凝土降溫模擬收縮效應 5 Civil程序計算有效剛度下的收縮 徐變效應僅需將混凝土彈性模量修改為有效彈性模量 本章小結 1 組合結構的最終應力狀態(tài)與施工階段相關 通過各階段累加可以得到最終效應 但各階段的截面特性因根據具體的施工工藝確定 2 混凝土橋面板升降溫可以通過等效荷載法計算 3 混凝土收縮同樣可以根據等效荷載法計算 但需計算混凝土有效彈性模量 4 從校核計算結果考慮可以用混凝土降溫模擬收縮效應 5 Civil程序計算有效剛度下的收縮 徐變效應僅需將混凝土彈性模量修改為有效彈性模量 1 項目簡介 本橋為某高速路聯絡線匝道橋中的一聯 橋梁全寬10 5m 本聯上部結構采用 38 33 5 37 5 m鋼混組合連續(xù)梁 下部結構橋墩為柱式 基礎為承臺接灌注樁 橋臺為肋板式 基礎為承臺接灌注樁 主梁為單箱雙室 梁高2米寬10 22m 預制高1 65m 鋼箱底板厚30mm 上翼板厚25mm 腹板厚16mm 鋼材均采用Q345qD 分4段預制后現場采用高強螺栓拼接 鋼箱頂部混凝土橋面板厚0 27m 采用C50無收縮混凝土現澆 頂板混凝土預應力鋼束采用高強低松弛鋼絞線 管道采用金屬波紋管成型 設計摩阻系數 0 25 孔道偏差系數K 0 0015 2 單元劃分及SPC導入聯合截面 建立單元節(jié)點 注 1 曲線橋梁可以通過導入CAD線形的方法建立單元節(jié)點 2 導入技巧 節(jié)點位置 支撐線 截面變化位置 加載荷載位置 隔板 橫梁等 CAD根據上述內容分層 Civil程序可根據圖層將導入內容分組 節(jié)點最終位置通過連接節(jié)點位置得到 Civil程序不能識別圓曲線 導入CAD圖形的繪制單位應與Civil一致 可繪制輔助線 支撐線 加載點等 一并或分批導入便于后續(xù)操作 2 單元劃分及SPC導入聯合截面 SPC導入聯合截面 2 SPC導入聯合截面 1 2 3 2 單元劃分及SPC導入聯合截面 SPC導入聯合截面 2 SPC導入聯合截面 4 5 6 2 單元劃分及SPC導入聯合截面 SPC導入聯合截面 2 SPC導入聯合截面 7 8 9 2 單元劃分及SPC導入聯合截面 SPC導入聯合截面 2 SPC導入聯合截面 10 11 1 邊界 注 1 永久邊界應根據施工圖設置約束方向 固定支座 單向固定支座 雙向固定支座 一般橡膠支座 2 復制支座上下節(jié)點時 可通過點選輔助單元確定任意復制方向 3 彈性連接為單元坐標 SDx為支座抗壓 拉 剛度 4 臨時邊界要保證施工階段分段幾何不可變 不是機動體系 3 邊界及施工荷載 2 荷載 注 1 荷載工況 查看單項內力結果荷載組合2 荷載組 施工階段調用 3 利用輔助單元很容易得到隔板位置 橫梁位置 支撐線位置等等 便于加載 3 邊界及施工荷載 3 邊界及施工荷載 注 1 荷載工況 查看單項內力結果荷載組合2 荷載組 施工階段調用 3 利用輔助單元很容易得到隔板位置 橫梁位置 支撐線位置等等 便于加載 4 設置施工階段及施工階段聯合截面 注 1 施工階段聯合截面設置以截面為對象進行相關的設置 2 施工階段設置的材料理論厚度齡期的優(yōu)先級高于定義單元時賦予的值 3 一般截面類型根據激活施工階段不同程序可以自動識別同樣截面不同的單元 4 混凝土濕重模擬橋面板形成過程注意將材料的容重改為0 5 定義收縮徐變函數時注意標號強度為Nmm單位體系 5 使用階段荷載 溫度 注 1 組合截面整體升降溫即使連續(xù)梁也有自應力 2 溫度梯度要綜合考慮截面寬度的變化以及溫度梯度折線的變化 3 不同材料應分別輸入其彈性模量及膨脹系數 4 注意溫度梯度一般輸入的參考位置是頂 5 使用階段 活載及沉降 注 1 車道數量根據規(guī)范表4 3 1 3及行車道寬度確定 2 一般結構考慮內偏外偏及中載計算足以 3 直