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為了幫助考生系統(tǒng)的復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)工程師課程 全面的了解結(jié)構(gòu)工程師考試教材的相關(guān)重點,小編特編輯匯總了2011年二級結(jié)構(gòu)工程師考試各章復(fù)習(xí)的重點資料,希望對您參加本次考試有所幫助!
2. 下部構(gòu)造
主墩墩身為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),采用50號混凝土,雙壁墩結(jié)構(gòu)。P2,P5號墩為邊主墩,墩高28m,左右幅每片墩墩頂各設(shè)兩個噸位為60000kN的球形鋼支座,墩身為矩形實心斷面,斷面尺寸320cmX800cm,順橋向外緣距12m;P3,P4號為中主墩,墩高 39.9m,墩身與主梁固結(jié),墩身為矩形實心斷面,斷面尺寸280cmX750cm.,順橋向外緣距12m.承臺采用30號混凝土,均為整體式,厚5m.P2~P5兩號墩樁基礎(chǔ)采用 25號水下混凝土,均為 18根直徑 2.5m的鉆孔樁,樁長分別為 55m,35m,40m,37.5m,均按支承樁設(shè)計。下部構(gòu)造平面布置.P3,P4及P5號墩基礎(chǔ)擬采用雙壁鋼圍堰方案施工,P2號墩擬采用鋼管樁平臺加鋼套箱方案施工。為有效抵抗偶發(fā)的巨大船撞荷載,各主墩均設(shè)計為整體式基礎(chǔ)和承臺。防撞構(gòu)造立足于墩身自身防撞,因此墩身按實心斷面設(shè)計。
3. 上部構(gòu)造
主梁為分離式單箱單室直腹板箱梁,采用50號混凝土。根部梁高h(yuǎn)根=13.2m,h根:L主=1:18.18;跨中梁高h(yuǎn)中=4.0m,h中: L主=l:60;箱梁底線變化曲線y=4.0+(9.2/114)×X.箱梁擬采用對稱懸臂現(xiàn)澆施工工藝,施工梁段長度分為3m,4m,5m三種類型,0號塊現(xiàn)澆段17m,合龍段3m.1/2標(biāo)準(zhǔn)跨的分塊布置為:(l/2) x 17m+ 10 x 3m+ 10 x 4m+ 8 x 5m+(1/2) x 3.0m= 120m.最大懸臂施工長112.5m,共28對施工塊件,塊件重量在140.8~234.5t之間。箱梁頂寬16.45m,底寬7.5m,翼緣板懸臂長4.475m(含承托),外側(cè)厚15cm,根部厚50cm.0號塊頂板厚45cm,其他位置頂板厚 28cm. 0號塊腹板厚 100cm.向跨中分 70cm,60cm,40cm三個梯段變化。根部底板厚130cm.;跨中底板厚28cm,中間按y=0.28+(1.02/114)×x變化。箱梁僅在墩項及梁端設(shè)橫隔板,墩頂橫隔板位置及厚度與每片墩身相對應(yīng)。為增強箱梁整體性,還在墩頂設(shè)置了箱外橫隔板。
箱梁縱向預(yù)應(yīng)力體系采用 15- 22,控制張拉力4296.6kN,橫向預(yù)應(yīng)力體系采用15-4,控制張拉力 781.2KN.縱、橫向預(yù)應(yīng)力均采用 φ15.24mm預(yù)應(yīng)力超強、低松弛鋼絞線,極限抗拉強度為1860MPa,計算彈性模量E=1.95x10’MPa.豎向預(yù)應(yīng)力體系采用φ32mm軸軋螺紋粗鋼筋,控制張拉力 542.8kN.箱梁典型斷面縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置。
4. 結(jié)構(gòu)分析
(1)計算模式
順橋向總體結(jié)構(gòu)靜力分析采用平面桿系綜合程序進(jìn)行。接施工階段將結(jié)構(gòu)分為328個單元325個節(jié)點,共63個施工階段。由于地質(zhì)條件相對較好,因此未按等剛度原理將樁基礎(chǔ)進(jìn)行模擬,即不計樁基礎(chǔ)的影響,近似按承臺底固結(jié)考慮。中主墩與主梁固結(jié),邊墩為單向交承,計算中計入了邊主墩。
(2)計算荷載
汽車:半幅橋橫向按布置 4個車隊數(shù)考慮,橫向折減系數(shù)為 0.67,縱向折減系數(shù)為0.97,偏載系數(shù) 1.15.
掛車:按全橋布置一輛考慮,偏載系數(shù) 1.15.
滿布人群:3.5KN/平方米
二部恒載:7t/m.
溫度:結(jié)構(gòu)體系溫差考慮升溫20℃,降溫20℃;梁體溫差考慮了由于太陽輻射和其他影響引起上部結(jié)構(gòu)頂層溫度增加時產(chǎn)生的正溫差及由于再輻射和其他影響,熱量由橋面頂層散失時產(chǎn)生的負(fù)溫差,參照BS5400荷載規(guī)范取用;箱內(nèi)外溫差為5℃;橋墩墩體考慮日照不均勻溫度差:升溫時,兩片墩身的一側(cè)比另一側(cè)和中間高5℃,降溫時,兩片墩身的一側(cè)和中間比另一側(cè)高5℃。溫度效應(yīng)考慮兩種組合:體系升溫十正溫差十升溫時墩體溫差,體系降溫十反溫差十降溫時墩體溫差。
靜風(fēng)荷載:施工風(fēng)速按30年一遇,成橋風(fēng)速按100年一遇計。橫橋向風(fēng)力按規(guī)范公式計算。
船撞力:橫橋向18400kN,順橋向9200kN.作用點位置按規(guī)范或?qū)n}確定。
(3)施工方法及主要工況
擬采用懸臂澆注法施工。為確保施工階段單T的順橋向抗彎及根橋向抗扭穩(wěn)定性,將P2、P5號墩墩頂與主梁臨時固結(jié),在次邊跨合龍施工完成后予以解除,完成體系轉(zhuǎn)換。主要工況為;①施工基礎(chǔ)及墩身,懸臂澆筑至最大懸臂狀態(tài),形成單T;②滿堂支架澆筑邊跨現(xiàn)澆段,配重施工;③邊跨合龍,現(xiàn)澆段支架拆除;④次邊跨合龍;⑤中跨合龍,形成結(jié)構(gòu)體系對施加二部恒載;⑦運營。
(4)計算參數(shù)及荷載組合
混凝土:徐變特征終級值2.3,彈性繼效系數(shù)0.3,徐變速度系數(shù)0.021,收縮特征終級值0.00015,收縮增長速度系數(shù) 0.021.
預(yù)應(yīng)力:松弛率0.03,管道摩阻系數(shù)0.22,管道偏差系數(shù)0.001,一端錨具變形及鋼束回縮值 0.006m.
考慮五種組合:①恒十汽;②恒十汽十溫度;③恒十掛;④恒十滿人;⑤恒十汽十溫度+船撞力。
(5)計算結(jié)果
主梁次邊跨跨中汽車活載撓度為0.111m,中跨跨中為0.096m.
主梁應(yīng)力:成橋狀態(tài)混凝土應(yīng)力最大約155kg/平方厘米,最小約26kg/平方厘米,組合①混凝土應(yīng)力最大約 17Ikg/平方厘米,最小約 10kg/平方厘米,組合②混凝土應(yīng)力最大約 215kg/平方厘米,最小約一6kg/平方厘米。
四、幾個問題的探討
1. 結(jié)構(gòu)方案比較
在維持主跨規(guī)模不變的前提下,為尋求一個受力合理、結(jié)構(gòu)安全、適用美觀的方案,對結(jié)構(gòu)形式及主墩厚度作了計算比較。比較的方案有 138+ 3 X 240+ 138(m)連續(xù)剛構(gòu)方案,墩厚2.5m;138+3x240+138(m)連續(xù)剛構(gòu)方案,墩厚2.1m;138+3x240+138(m)剛構(gòu)一連續(xù)組合梁方案,固接墩厚 2.5m; 138 + 3 x 240+ 138(m)剛構(gòu)一連續(xù)組合梁方案,固接墩厚2.lm.經(jīng)過計算分析得出如下結(jié)論:
(1)相同布跨和墩厚的兩種方案,主梁的內(nèi)力和位移相差較小,中主墩由于高度較大,且距順橋向變形零點較近,內(nèi)力相差也不大,而邊主墩受力則相差懸殊。在連續(xù)剛構(gòu)方案中,由于高度較矮,且距變形零點很遠(yuǎn),因此,盡管在設(shè)計上采取了措施,在恒載、活載及溫降組合工況下,墩身兩端仍產(chǎn)生了很大的彎矩,而且靠外側(cè)的墩身軸力難以提高,而在剛構(gòu)一連續(xù)組合梁方案中,墩底彎矩是由支座最大靜摩阻力決定的,因此相對較小,另外墩頂軸力通過配重措施可以得到很好的解決。
(2)墩身厚度的降低,迅速降低了墩身剛度,從而迅速減小了溫度產(chǎn)生的墩身的荷載效應(yīng),對邊主墩效果更為明顯。但墩身厚度同時受截面應(yīng)力狀態(tài)和穩(wěn)定性的限制,存在一個低限。
2. 邊主墩合理型式的選擇
對于規(guī)模較小的橋梁,最不利組合下的墩頂豎向力相對較小,支座數(shù)量少且容易布置,而且最大懸臂狀態(tài)下的穩(wěn)定性問題顯得次要的情況,采用單柱式墩是合適的。但對于大跨徑剛構(gòu)一連續(xù)組合梁橋,從以下幾方面的研究可見,采用雙柱式墩是邊主墩的合理型式。
(1)結(jié)構(gòu)受力比較
設(shè)單柱式墩的截面尺寸為BX2H,雙柱式墩為BXH,中心距2r,墩高相同。在其他條件相同的前提下,經(jīng)計算,邊主墩若采用單位式墩,與采用雙柱式墩相比較:
主梁內(nèi)力:中跨跨中的M,Q,N略有減小,邊跨跨中和次邊跨跨中的M,Q,N均略有增大;邊主墩頂和中主墩頂?shù)腘,Q均略有增大,變化值不大,但M卻增大很多,對邊主墩頂:成橋狀態(tài)增大81%,最不利組合增大45%,對中主墩頂:成橋狀態(tài)增大 1.3%,最不利組合增大6.l%;
中主墩墩身內(nèi)力:N,Q略有增大,M成橋狀態(tài)增大9%,最不利組合增大8%;
主梁撓度;次邊跨跨中汽車荷載撓度增大36%,中跨跨中汽車荷載增大8%。
可見,邊土墩采用雙柱式可減小上部結(jié)構(gòu)的計算跨徑,降低箱梁截面內(nèi)力和撓度。
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(責(zé)任編輯:中大編輯)
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