橋梁設(shè)計中, 柱式橋墩是普遍采用的結(jié)構(gòu)型式 。對于簡支橋梁 , 蓋梁是一個承上啟下的重要構(gòu)件 , 上部結(jié)構(gòu)的荷載通過蓋梁傳遞給下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ) , 蓋梁是主要的受力結(jié)構(gòu) 。在設(shè)計中的跨徑 、 斜度 、 橋?qū)?、 車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)的變化梁設(shè)計的影響很大, 很難完全套用標(biāo)準(zhǔn)圖和通用圖 。蓋梁設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化程度很高,需要對蓋梁進行較多的計算,所以蓋梁設(shè)計是橋梁設(shè)計的一個關(guān)鍵部分。
蓋梁的主要荷載是由其上梁體通過支座傳遞過來的集中力,蓋梁作為受彎構(gòu)件,在荷載作用下在各截面除了引起彎矩外,同時伴隨著剪力的作用。此外,蓋梁在施工過程中和活載作用下,還會承受扭矩,產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的數(shù)值很小且不是永久作用,一般不控制設(shè)計。實際計算中一般只考慮彎剪的組合,因為考慮彎、剪、扭三種內(nèi)力同時組合,需要空間分析,計算工作會很繁瑣,而且實際意義也不大。
蓋梁除了自重荷載之外,主要承受由支座傳遞過來的上部結(jié)構(gòu)的恒載。對不同橋?qū)、不同跨徑簡支梁板橋的蓋梁內(nèi)力計算結(jié)果進行分析,以雙柱式橋墩蓋梁墩頂負(fù)彎矩為例:蓋梁自重所占比例很小,為9%左右;上部恒載所占比例很大,為63%左右;而活載只占總荷載比例的28%左右。
來看看橋梁通蓋梁設(shè)計如何做:
1樣板文件的使用
系統(tǒng)為用戶提供了文件名為n2.qlt、n3.qlt的樣板文件,橋墩編號為1號橋墩的數(shù)據(jù)是完整的,分別對應(yīng)2柱式、3柱式蓋梁結(jié)構(gòu),該數(shù)據(jù)文件既可計算又可繪圖。
2建立用戶工程文件名
有兩種方法,一是在橋梁通主菜單的工程管理下拉式菜單的“創(chuàng)建工程”下建立,另一種是在橋梁通主菜單的“橋墩蓋梁計算與繪圖”下拉式菜單的“打開文件”按鈕下建立。
3輸入蓋梁尺寸
打開橋梁通主菜單的“橋墩計算與繪圖”下拉式菜單的“蓋梁計算與繪圖”,彈出“橋墩蓋梁計算與繪圖”數(shù)據(jù)輸入窗體,選擇蓋梁計算,再點擊“蓋梁尺寸”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入蓋梁的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。
4輸入上部橫斷面數(shù)據(jù)
點擊“橫斷面”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入上部橫斷面的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。
5輸入設(shè)計數(shù)據(jù)
點擊“設(shè)計數(shù)據(jù)”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入設(shè)計數(shù)據(jù)的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。
6生成蓋梁離散圖
運行“生成蓋梁離散圖”,用戶進入AutoCAD R14,在Command命令項后鍵入script+空格+文件名,即可將蓋梁離散圖展現(xiàn)在屏幕上,用戶根據(jù)圖形檢查數(shù)據(jù)輸入有無出錯。
7輸入蓋梁材料
點擊“蓋梁材料”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入蓋梁材料的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。
8 進入設(shè)計檢查
蓋梁的尺寸優(yōu)化取決于蓋梁橫斷面尺寸、柱的個數(shù)、柱的間距、上部荷載等,一般情況下,保證蓋梁正負(fù)彎矩接近的設(shè)計是合理的,如何實現(xiàn)?用戶只要點擊“設(shè)計檢查”,彈出設(shè)計檢查窗體,選左側(cè)按鈕“蓋梁尺寸”、 “蓋梁材料”、 “上部橫斷面”、 “設(shè)計數(shù)據(jù)”可進行數(shù)據(jù)修改,確定后存盤,點擊“計算生成蓋梁包絡(luò)圖”,圖形區(qū)馬上動態(tài)顯示包絡(luò)圖,如果不符合設(shè)計者要求,再修改數(shù)據(jù)存盤后點擊“計算生成蓋梁包絡(luò)圖”,直到設(shè)計者滿意。
9瀏覽和打印蓋梁計算書
關(guān)閉設(shè)計檢查數(shù)據(jù),點擊“瀏覽蓋梁計算結(jié)果”按鈕,選擇工程文件名,這時,瀏覽結(jié)果窗體被顯示在平幕中央,設(shè)計者可以快速瀏覽蓋梁計算結(jié)果。如果設(shè)計者想瀏覽梁板橫向分配系數(shù),僅需點擊“橫向分配系數(shù)”按鈕,如果想瀏覽蓋梁內(nèi)力組合結(jié)果,僅需點擊“內(nèi)力組合”按鈕。設(shè)計者還可以打開另一個工程的計算結(jié)果,先點擊“兩份不同計算書”,再打開另外一份已經(jīng)計算好的計算書,兩個不同計算結(jié)果可同時瀏覽、比較。
用戶也可點擊打印按鈕將蓋梁計算結(jié)果打印出來存檔、備查。
10生成彎矩、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖
進入AutoCAD R14,在command:后面鍵入script+文件名,即可查看或繪制彎矩、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖。(這里略)
11生成鋼筋構(gòu)造圖的鋼筋數(shù)據(jù)
一但設(shè)計數(shù)據(jù)確定,用戶即可點擊“生成鋼筋繪圖數(shù)據(jù)”,此時彈出對話框,提示用戶經(jīng)過計算后自動生成的鋼筋數(shù)據(jù)要存放在哪個墩臺編號位置上,用戶必須用鼠標(biāo)點擊墩臺編號。比如,現(xiàn)在設(shè)計的是1號橋墩,如果該工程的1號橋墩首次設(shè)計,就選擇1號橋墩作為存放鋼筋數(shù)據(jù);如果該工程的1號橋墩的鋼筋圖已經(jīng)設(shè)計好,這時,千萬不要選擇該工程的1號橋墩。否則,1號橋墩的原鋼筋數(shù)據(jù)將被設(shè)計生成的鋼筋數(shù)據(jù)覆蓋。這種情況下,最好選擇較大的那個墩臺編號(比如99號橋墩)存放經(jīng)過計算后自動生成的鋼筋數(shù)據(jù)。如果1號橋墩需要該數(shù)據(jù)時,使用插入功能即可完成將99號橋墩的鋼筋數(shù)據(jù)插入到1號橋墩中。
12輸入或修改鋼筋數(shù)據(jù)
點擊“蓋梁繪圖”方式,再點擊“鋼筋數(shù)據(jù)”,彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框,用戶可以進行鋼筋數(shù)據(jù)的輸入和修改,所有數(shù)據(jù)修改完畢,點擊“鋼筋數(shù)據(jù)檢查”按鈕,這時,系統(tǒng)會對蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)的正確性進行判斷,直到提示正確。有的提示比如側(cè)面鋼筋直徑一般為10mm、鋼筋等級一般為I級鋼筋,而用戶輸入的鋼筋直徑大于10mm、鋼筋等級為II級鋼筋時,系統(tǒng)也會提示有錯或警告,用戶可忽略,鋼筋圖仍然可以生成。
輸入或修改蓋梁材料、保護層、箍筋間距和加密數(shù)據(jù)
彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點擊“蓋梁材料、保護層、箍筋間距和加密”,用戶可以進行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點擊“存盤”按鈕存盤。
輸入或修改上下通筋、加強短鋼筋、彎起鋼筋數(shù)據(jù)
彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點擊“上下通筋、加強短鋼筋、彎起鋼筋”,用戶可以進行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點擊“存盤”按鈕存盤。當(dāng)需要輸入的數(shù)據(jù)被“示意圖顯示框”遮擋住時,可移動“示意圖顯示框”,再進行數(shù)據(jù)的編輯。
輸入或修改橫斷面鋼筋數(shù)據(jù)
彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點擊“橫斷面鋼筋”,用戶可以進行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點擊“存盤”按鈕存盤。下緣鋼筋用“X”表示,當(dāng)鋼筋編號為2位數(shù)值時,10號鋼筋用“A”表示,11號鋼筋用“B”表示,12號鋼筋用“C”表示,13號鋼筋用“D”表示,14號鋼筋用“E”表示,15號鋼筋用“F”表示。
輸入或修改鋼筋骨架數(shù)據(jù)
彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點擊“骨架鋼筋”(注意“基本數(shù)據(jù)”中的“鋼筋骨架片數(shù)”必須大于0),用戶可以進行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點擊“存盤”按鈕存盤。
13 鋼筋數(shù)據(jù)和鋼筋橫斷面數(shù)據(jù)說明
上緣直通鋼筋根數(shù)、下緣直通鋼筋根數(shù)可以相同或不同。
上下通筋形成鋼筋骨架片數(shù)可以為0或大于0,當(dāng)大于>0時其值N指N片上下通筋與短斜筋共同形成鋼筋骨架。這時,需要輸入:
邊柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NBZL=4;
邊柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DBZL=50,90,130,170;
邊柱右左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NBZR=4;
邊柱右側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DBZR=40,80,120。
如果為3柱和4柱,繼續(xù)讀入以下短斜筋根數(shù)和支距。
中柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NZZL=4;
中柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DZZL=55,95,135,175;
中柱右左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NZZR=4;
中柱右側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DZZR=45,85,125;
彎起鋼筋編號的數(shù)目(≤12)LEI.XING=4,
上下兩排鋼筋中到中距離(cm) =2.7;
彎起鋼筋跨中段采用方式,0指跨中部分彎起鋼筋斜方向下彎,1指跨中部分正截面下彎。很多設(shè)計或標(biāo)準(zhǔn)圖一般采用0跨中部分彎起鋼筋斜方向下彎。當(dāng)斜交角度較大時可采用1指跨中部分正截面下彎。
彎起鋼筋根數(shù)和支距輸入:
根數(shù) 邊柱左距 邊柱右距 中柱左 中柱右
D1 D2 D3 D4(cm)
ND2=2, 123, 131, 131, 131,
ND3=2, 123, 131, 131, 131,
ND4=6, 67, 71, 71, 71,
ND5=6, 11, 11, 11, 11,
如果D1<0和D2<0且D3=0和D4-=0,指邊柱上緣設(shè)加強短鋼筋。
如果D2<0和D3<0且D1=0和D4-=0,指邊跨下緣設(shè)加強短鋼筋。
如果D3<0和D4<0且D1=0和D2-=0,指中柱上緣設(shè)加強短鋼筋(3柱或4柱使用)。
如果D4<0且D1=0和D2=0和D3=0,指中跨下緣設(shè)加強短鋼筋(4柱式使用)。
如果D1=0和D3=0和D4=0,指下緣設(shè)直通加強鋼筋。
D1<0或D3<0,長度取D1或D3的絕對值;如果D1=0,相當(dāng)于D1<0,此時程序自動計
2014年新荷載規(guī)范蓋梁計算案例