宋伏祥

阿爾及利亞公路1-7.1 m×4.5 m框架橋計算分析

宋伏祥

簡單介紹了某框架橋的設(shè)計計算參數(shù)及結(jié)構(gòu)材料特性,并根據(jù)阿爾及利亞規(guī)范和法國規(guī)范,對該框架橋進行了分析和計算,從而更有效的保證橋梁結(jié)構(gòu)安全。

框架橋,荷載組合,截面內(nèi)力,應(yīng)力驗算

1 計算簡介

本計算取閉合框架1m長度作為分析模型,采用SAP 2000軟件進行分析,框架跨徑為凈7.1m×4.5m,頂、底板厚度60 cm,側(cè)墻厚55 cm,框架頂填土高度H=max{1m～5m}=5m。

框架側(cè)土壓力按庫侖主動土壓力計算,框架底板根據(jù)土的力學(xué)性質(zhì)模擬成彈性地基梁,彈性系數(shù)具體數(shù)值按照 m法計算。各種活載(A級荷載、B級荷載、軍事荷載及特殊荷載)分別與其他荷載組合,根據(jù)各自的組合結(jié)果按ELU-ELS-ELA狀態(tài)計算配筋,選擇最不利結(jié)果作為設(shè)計配筋。

2 計算參數(shù)及結(jié)構(gòu)材料特性

2.1 計算參數(shù)

計算規(guī)范：BAEL 91.MOD.99,防震標(biāo)準(zhǔn)：Eurocodes 8+RPA 99/ 2003,土壓力：FASCICULE 62 TitreⅤ,活載：FASCICULE 61 TitreⅡ,裂縫危害等級：Préjudiciab le,保護層：c=5.0 cm,土的內(nèi)摩擦角φ=30°,土的重力密度γ=20 kN/m3。

2.2 結(jié)構(gòu)材料

框架采用RN 27號混凝土,其抗壓標(biāo)準(zhǔn)強度fc28=27.0MPa,重力密度γ=25 kN/m3?？估瓨?biāo)準(zhǔn)強度ftj=0.6+0.06fcj(2.1.3 fascicule 62 Titre 1-SectionⅡ)。因此,fc28=27.0MPa→ft28=2.22MPa。對于作用時間在 24 h內(nèi)的短期荷載而言,彈模的計算公式如下：

因此,fc28=27.0 MPa→Eij=33 000MPa。

對于長期荷載而言,考慮混凝土收縮徐變時的彈模計算公式如下：

因此,fc28=27.0 MPa→Evj=11 100MPa。

鋼筋采用高粘附性鋼筋FeE 500。

彈性極限強度：fe=500MPa,彈性模量：Es=200 000MPa。

3 單項荷載計算及荷載組合

3.1 作用在框架上荷載作用力統(tǒng)計

根據(jù)框架的受力特點,選取了框架的 6個截面作為計算控制截面,具體位置見圖 1。直接作用在框架上的荷載為框架上部土柱壓力、土側(cè)壓力、結(jié)構(gòu)自重和溫度力(不考慮馬克斯通效應(yīng)和混凝土收縮徐變),間接作用在框架上荷載為活載和地震力以及由此引起的土側(cè)壓力。按照阿爾及利亞荷載規(guī)范,其活載主要形式有A類活載、Bt活載、Mc120活載、Me120活載和D類荷載。所以據(jù)上所述,根據(jù)框架的受力模式分為 12個工況進行分析。

工況一：結(jié)構(gòu)自重,工況二：土壓力,工況三：A類活載,工況四：Bt活載,工況五：Mc120活載,工況六：Me120活載,工況七：D類活載,工況八：結(jié)構(gòu)水平地震荷載,工況九：結(jié)構(gòu)豎向地震荷載,工況十：地震土壓力荷載,工況十一：溫度荷載(升溫),工況十二：溫度荷載(降溫)。

3.2 荷載組合

各類荷載內(nèi)力計算出來后,結(jié)合本結(jié)構(gòu)的具體受力類型,其荷載組合如下。

3.2.1 ELU

其中,Gmax為全部不利的長期作用力;Gmin為全部有利的長期作用力;Qr為常規(guī)活載(A,B車列及人行道活載);Qrp為具有特性的活載(坦克或D,E等特殊荷載);W為風(fēng)荷載(不考慮);Δθ為溫差變化,框架內(nèi)外壁取±50。

表1 ELU組合內(nèi)力

3.2.2 ELS

3.2.3 ELA

其中,FA為地震作用力。

結(jié)合上述,ELU,ELS,ELA狀態(tài)下荷載組合數(shù)分別為11,11, 10,列表計算如表 1～表 3所示。

表2 ELS組合內(nèi)力

表3 ELA組合內(nèi)力

4 配筋及應(yīng)力檢算

根據(jù)各個截面的內(nèi)力進行配筋計算,配筋結(jié)果見表 4。

截面剪應(yīng)力驗算結(jié)果見表 5。

計算結(jié)果表明 1～4截面剪應(yīng)力均符合規(guī)范要求。

地基承載力檢算：

表4 配筋結(jié)果

表5 驗算結(jié)果

5 結(jié)語

在本次計算中未考慮框架底板頂作用荷載,原因是該荷載在和其他荷載組合狀態(tài)下,其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)安全是有利的,而且其對計算結(jié)果影響較小。通過對本結(jié)構(gòu)的分析,認(rèn)為在進行結(jié)構(gòu)計算時,除了考慮周全各作用荷載外,還要選出最不利的荷載組合和預(yù)先判斷那些最不利的截面位置,這樣才能更有效的保證結(jié)構(gòu)安全和提高工作效率。

[1] 地震區(qū)常用橋梁設(shè)計指南[Z].2000.

[2] 法國國家路橋?qū)W院,AFPS 92橋梁防震指南[Z].1995.

[3] BAEL 91根據(jù)極限狀態(tài)法進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與計算的技術(shù)規(guī)則[Z].

[4] 阿爾及利亞民主和人民共和國公共規(guī)定手冊[Z].

The analysis of Algeria highway 1-7.1 m×4.5 m frame bridge calculation

SONG Fu-xiang

Simply introduces a frame bridge design and calculated parameters and structurematerial properties,according to the Algeria standard and France standard,this frame bridge is analyzed and calculated,thus the bridge structure security ismore effectively guaranteed.

frame bridge,load combination,section internal force,stress calculating

U 448.2

A

1009-6825(2011)09-0178-03

2010-12-01

宋伏祥(1978-),男,工程師,中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司,陜西西安 710043