阿尔及利亚公路1-7.1 m×4.5 m框架桥计算分析

宋伏祥

阿尔及利亚公路1-7.1 m×4.5 m框架桥计算分析

宋伏祥

简单介绍了某框架桥的设计计算参数及结构材料特性,并根据阿尔及利亚规范和法国规范,对该框架桥进行了分析和计算,从而更有效的保证桥梁结构安全。

框架桥,荷载组合,截面内力,应力验算

1 计算简介

本计算取闭合框架1m长度作为分析模型,采用SAP 2000软件进行分析,框架跨径为净7.1m×4.5m,顶、底板厚度60 cm,侧墙厚55 cm,框架顶填土高度H=max{1m～5m}=5m。

框架侧土压力按库仑主动土压力计算,框架底板根据土的力学性质模拟成弹性地基梁,弹性系数具体数值按照 m法计算。各种活载(A级荷载、B级荷载、军事荷载及特殊荷载)分别与其他荷载组合,根据各自的组合结果按ELU-ELS-ELA状态计算配筋,选择最不利结果作为设计配筋。

2 计算参数及结构材料特性

2.1 计算参数

计算规范：BAEL 91.MOD.99,防震标准：Eurocodes 8+RPA 99/ 2003,土压力：FASCICULE 62 TitreⅤ,活载：FASCICULE 61 TitreⅡ,裂缝危害等级：Préjudiciab le,保护层：c=5.0 cm,土的内摩擦角φ=30°,土的重力密度γ=20 kN/m3。

2.2 结构材料

框架采用RN 27号混凝土,其抗压标准强度fc28=27.0MPa,重力密度γ=25 kN/m3。抗拉标准强度ftj=0.6+0.06fcj(2.1.3 fascicule 62 Titre 1-SectionⅡ)。因此,fc28=27.0MPa→ft28=2.22MPa。对于作用时间在 24 h内的短期荷载而言,弹模的计算公式如下：

因此,fc28=27.0 MPa→Eij=33 000MPa。

对于长期荷载而言,考虑混凝土收缩徐变时的弹模计算公式如下：

因此,fc28=27.0 MPa→Evj=11 100MPa。

钢筋采用高粘附性钢筋FeE 500。

弹性极限强度：fe=500MPa,弹性模量：Es=200 000MPa。

3 单项荷载计算及荷载组合

3.1 作用在框架上荷载作用力统计

根据框架的受力特点,选取了框架的 6个截面作为计算控制截面,具体位置见图 1。直接作用在框架上的荷载为框架上部土柱压力、土侧压力、结构自重和温度力(不考虑马克斯通效应和混凝土收缩徐变),间接作用在框架上荷载为活载和地震力以及由此引起的土侧压力。按照阿尔及利亚荷载规范,其活载主要形式有A类活载、Bt活载、Mc120活载、Me120活载和D类荷载。所以据上所述,根据框架的受力模式分为 12个工况进行分析。

工况一：结构自重,工况二：土压力,工况三：A类活载,工况四：Bt活载,工况五：Mc120活载,工况六：Me120活载,工况七：D类活载,工况八：结构水平地震荷载,工况九：结构竖向地震荷载,工况十：地震土压力荷载,工况十一：温度荷载(升温),工况十二：温度荷载(降温)。

3.2 荷载组合

各类荷载内力计算出来后,结合本结构的具体受力类型,其荷载组合如下。

3.2.1 ELU

其中,Gmax为全部不利的长期作用力;Gmin为全部有利的长期作用力;Qr为常规活载(A,B车列及人行道活载);Qrp为具有特性的活载(坦克或D,E等特殊荷载);W为风荷载(不考虑);Δθ为温差变化,框架内外壁取±50。

表1 ELU组合内力

3.2.2 ELS

3.2.3 ELA

其中,FA为地震作用力。

结合上述,ELU,ELS,ELA状态下荷载组合数分别为11,11, 10,列表计算如表 1～表 3所示。

表2 ELS组合内力

表3 ELA组合内力

4 配筋及应力检算

根据各个截面的内力进行配筋计算,配筋结果见表 4。

截面剪应力验算结果见表 5。

计算结果表明 1～4截面剪应力均符合规范要求。

地基承载力检算：

表4 配筋结果

表5 验算结果

5 结语

在本次计算中未考虑框架底板顶作用荷载,原因是该荷载在和其他荷载组合状态下,其效应对结构安全是有利的,而且其对计算结果影响较小。通过对本结构的分析,认为在进行结构计算时,除了考虑周全各作用荷载外,还要选出最不利的荷载组合和预先判断那些最不利的截面位置,这样才能更有效的保证结构安全和提高工作效率。

[1] 地震区常用桥梁设计指南[Z].2000.

[2] 法国国家路桥学院,AFPS 92桥梁防震指南[Z].1995.

[3] BAEL 91根据极限状态法进行钢筋混凝土结构工程设计与计算的技术规则[Z].

[4] 阿尔及利亚民主和人民共和国公共规定手册[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,工程师,中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安 710043