裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋的下部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例綜述1.1設(shè)計(jì)資料1.1.水文地質(zhì)條件沖刷深度：4.1m；地質(zhì)條件：粉質(zhì)黏土；1.1.2材料混凝土采用C40，鋼筋直徑大于12mm時(shí)用HRB400,小于12mm的話用HPB300。1.1.3下部結(jié)構(gòu)尺寸蓋梁采用鋼筋混凝土蓋梁長10.5m，寬2.1m，高1.8m。墩柱采用混凝土鋼筋柱，直徑1.4m。樁基采用鉆孔灌注樁直徑1.4m。選用如圖1.1所示結(jié)構(gòu)尺寸。1.2橋梁博士建模蓋梁設(shè)計(jì)采用橋梁博士V4.2.0進(jìn)行建模分析。先進(jìn)行總體信息輸入，填寫地質(zhì)信息，鉆孔信息。然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，畫蓋梁端部，蓋梁中部和墩柱截面，填寫信息。進(jìn)行建模，截面安裝，修改構(gòu)件信息。再進(jìn)行鋼筋設(shè)計(jì)，在軟件中進(jìn)行進(jìn)行蓋梁配筋，畫出縱筋、斜筋、短筋，最后進(jìn)行箍筋配置。在進(jìn)行墩柱配筋，在軟件中輸入鋼筋信息進(jìn)行鋼筋配置，和箍筋配置。進(jìn)行施工分析，有三個(gè)階段，即下部施工，上部施工，和收縮徐變。先進(jìn)行構(gòu)件的安裝，在進(jìn)行添加集中荷載，最后填寫收縮徐變周期。再填寫運(yùn)營分析，進(jìn)行橫向加載定義。最后進(jìn)行計(jì)算。導(dǎo)出數(shù)據(jù)。（1）總體信息填寫填寫地質(zhì)信息，鉆孔信息。圖1.1地質(zhì)信息圖1.2鉆孔信息（2）結(jié)構(gòu)建模畫蓋梁端部，蓋梁中部和墩柱截面，填寫信息。進(jìn)行建模，截面安裝，修改構(gòu)件信息。圖1.3建模信息（3）鋼筋設(shè)計(jì)在軟件中進(jìn)行進(jìn)行蓋梁配筋，畫出縱筋、斜筋、短筋，最后進(jìn)行箍筋配置，縱筋和斜筋用直徑28mm的HRB400的鋼筋，箍筋用直徑為12mm的HPB300。在進(jìn)行墩柱配筋，在軟件中輸入鋼筋信息進(jìn)行鋼筋配置，和箍筋配置，墩柱縱筋用直徑28mm的HRB400的鋼筋，箍筋用的是直徑12mm的HPB300。圖1.4鋼筋設(shè)置圖1.5箍筋設(shè)置（4）施工分析有三個(gè)階段，即下部施工，上部施工，和收縮徐變。先進(jìn)行構(gòu)件的安裝，在進(jìn)行添加集中荷載，最后填寫收縮徐變周期。圖1.6施工階段圖1.7構(gòu)件安裝圖1.8添加集中荷載（5）運(yùn)營分析再填寫運(yùn)營分析，進(jìn)行橫向加載定義。圖1.9橫向加載1.3蓋梁設(shè)計(jì)1.3.1蓋梁數(shù)據(jù)處理選取單元1（支點(diǎn)截面），單元2（支座處），單元3（四分點(diǎn)處），單元5（支座處），單元7（跨中截面），單元12（支座處）。（1）正截面承載力最大彎矩構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算應(yīng)滿足：γ0表1.1最大彎矩和對(duì)應(yīng)的抗力表格單元截面位置MAX-MY承載力第Ⅰ組第Ⅱ組是否通過NMMNMMNMM1L0.00.00.00.0-3348.1003281.50是Z120.5-27.80.018.5-5239.6018.55212.90是2Z1609.1-28.00.0549.7-5565.40549.75569.30是A1619.8-735.20.0546.9-6394.10546.96314.80是3A1-26.5-735.10.5-23.4-5924.40-23.45883.00是D0-27.8-2819.10.5-24.5-11530.60-24.55945.20是55-46.6500.90.4-44.5-12481.80-44.56412.70是Z2-59.53116.40.5-56.9-6402.60-56.96451.00是77-6.23791.80.5-5.9-6450.10-5.96441.40是8-6.73839.90.5-6.4-6470.70-6.46470.70是12A2619.8-735.20.0546.9-6394.10546.96314.80是Z4609.1-28.00.0549.7-5565.40549.75569.30是（2）斜截面承載力最大剪力構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算應(yīng)滿足：γ0表1.2最大剪力及其對(duì)應(yīng)的抗力表格單元截面位置剪力值承載力抗剪上限抗剪下限尺寸是否滿足是否需要抗剪驗(yàn)算是否滿足1L0000———Z1-64.1-4695.0-8390.9-2146.2是否是2Z1-1876.3-5419.9-9476.0-2423.7是否是A1-1936.2-6146.7-10053.3-2571.4是否是3A1-2032.7-6185.3-10100.4-2583.4是否是D0-2134.9-6445.910939.42798.0是是是553732.86140.110308.52798.0是是是Z23305.76554.310404.22824.0是是是77794.36204.610404.22824.0是是是8461.3591.010404.22824.0是是是12A23104.26613.910301.52634.8是是是Z42283.35582.79476.02423.7是否是（3）裂縫寬度驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度應(yīng)按作用頻遇組合并考慮長期效應(yīng)影響進(jìn)行計(jì)算，裂縫寬度驗(yàn)算結(jié)果見表1.3。經(jīng)過橋梁博士計(jì)算裂縫寬度計(jì)算結(jié)果驗(yàn)算滿足要求。 表1.3截面頂緣、底緣裂縫寬度表單元截面位置頂緣底緣裂縫寬度(mm)容許值(mm)是否滿足裂縫寬度(mm)容許值(mm)是否滿足1L0.0000.200是0.0000.200是Z10.0010.200是0.0000.200是2Z10.0000.200是0.0000.200是A10.0260.200是0.0000.200是3A10.0410.200是0.0000.200是D00.0720.200是0.0000.200是550.0280.200是0.0000.200是Z20.0000.200是0.1110.200是770.0000.200是0.1300.200是80.0000.200是0.1320.200是12A20.0260.200是0.0000.200是Z40.0000.200是0.0000.200是（4）受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應(yīng)力驗(yàn)算受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應(yīng)力應(yīng)滿足σcct表1.4下部施工施工階段單元截面的施工組合壓應(yīng)力表格單元截面位置位置容許值(MPa)上緣是否滿足下緣是否滿足上緣（MPa）下緣（MPa）1L0.000.0021.44是是Z1-0.000.0621.44是是2Z1-0.000.0621.44是是A1-0.000.1021.44是是3A1-0.000.0921.44是是D0-0.000.2621.44是是550.08-0.0021.44是是Z20.39-0.0021.44是是770.57-0.0021.44是是80.59-0.0021.44是是12A2-0.000.1021.44是是Z4-0.000.0621.44是是表1.5上部施工施工階段單元截面的施工組合壓應(yīng)力表格單元截面位置位置容許值(MPa)上緣是否滿足下緣是否滿足上緣（MPa）下緣（MPa）1L0.000.0021.44是是Z1-0.000.0621.44是是2Z10.140.2021.44是是A1-0.001.2021.44是是3A1-0.001.1921.44是是D0-0.003.5421.44是是55-0.000.9521.44是是Z21.56-0.0021.44是是771.75-0.0021.44是是81.77-0.0021.44是是12A2-0.001.2021.44是是Z40.140.2021.44是是表1.6收縮徐變施工階段單元截面的施工組合壓應(yīng)力表格單元截面位置位置容許值(MPa)上緣是否滿足下緣是否滿足上緣（MPa）下緣（MPa）1L0.000.0021.44是是Z1-0.000.0621.44是是2Z10.140.2021.44是是A1-0.001.2021.44是是3A1-0.001.1921.44是是D0-0.003.5421.44是是55-0.000.8821.44是是Z21.65-0.0021.44是是771.84-0.0021.44是是81.86-0.0021.44是是12A2-0.001.2021.44是是Z40.140.2021.44是是（5）受拉鋼筋應(yīng)力驗(yàn)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面受拉鋼筋的應(yīng)力σsit1.7施工階段鋼筋應(yīng)力驗(yàn)算表格單元截面位置位置容許值(MPa)上緣是否滿足下緣是否滿足上緣（MPa）下緣（MPa）1L0.000.00-300.00是是Z1-0.850.29-300.00是是2Z1-0.850.29-300.00是是A1-1.650.48-300.00是是3A1-2.680.41-300.00是是D0-5.081.34-300.00是是550.36-2.37-300.00是是Z21.80-10.82-300.00是是772.67-15.96-300.00是是82.76-16.50-300.00是是12A2-1.650.48-300.00是是Z4-0.850.29-300.00是是（6）剪應(yīng)力受彎構(gòu)件中性軸處的剪應(yīng)力應(yīng)滿足σtpt表1.8施工階段中性軸剪應(yīng)力表格單元截面位置位置容許值(MPa)最大剪力是否滿足最小剪力是否滿足MAX-NY（MPa）MIN-NY（MPa）1L0.000.00-2.40是是Z10.020.02-2.40是是2Z10.730.73-2.40是是A10.520.52-2.40是是3A10.570.57-2.40是是D00.620.62-2.40是是770.020.02-2.40是是80.010.01-2.40是是12A20.520.52-2.40是是Z40.730.73-2.40是是1.4墩柱設(shè)計(jì)1.4.1墩柱數(shù)據(jù)處理因?yàn)閮蓚€(gè)墩柱一樣所以取一個(gè)驗(yàn)算即可。選取14單元，16單元，17單元，18單元，21單元。（1）正截面承載力最大彎矩橋梁構(gòu)件承載力極限狀態(tài)計(jì)算應(yīng)滿足γ0墩柱的正截面承載力最大彎矩驗(yàn)算結(jié)果見表1.9。經(jīng)過橋梁博士急計(jì)算正截面承載力最大彎矩都滿足第一組和第二組的數(shù)值驗(yàn)算結(jié)果通過。表1.9最大彎矩和對(duì)應(yīng)的抗力表格單元截面位置MAX-MY承載力第Ⅰ組第Ⅱ組是否通過NMMNMMNMM14L6097.4470.7-1.7-4683.4-361.5-8.329327.122631.3是26150.3412.0-1.7-4756.4-318.6-8.229842.119991.3是1636203.1353.3-1.7-4830.1-275.1-8.130356.817281.3是46207.3294.7-1.7-4908.0-233.0-8.130838.514631.3是1746207.3294.7-1.7-4908.0-233.0-8.130838.514631.3是56260.2236.7-1.7-4979.0-188.3-8.131327.311841.3是1856260.2236.7-1.7-4979.0-188.3-8.131327.311841.3是66289.1179.2-1.7-5057.1-144.1-8.031804.39061.3是2185938.3166.1-1.8-5059.5-141.5-9.331830.98901.5是R5954.1173.7-1.8-5052.8-147.4-9.331761.7926.1.5是橋梁構(gòu)件承載力極限狀態(tài)計(jì)算應(yīng)滿足γ0墩柱的正截面承載力最小矩驗(yàn)算結(jié)果見表1.10。經(jīng)過橋梁博士計(jì)算正截面承載力最小彎矩驗(yàn)算符合要求。表1.10最小彎矩和對(duì)應(yīng)的抗力表格單元截面位置MAX-MY承載力第Ⅰ組第Ⅱ組是否通過NMMNMMNMM14L5458.0-416-1.6-4689.8-2238.8-8.829375.7357.41.4是25502.1-358-1.6-4768.5-1949.9-8.729941.3310.51.4是1635546.1-300-1.6-4854.8-1653.1-8.630492.8263.21.4是45590.1-243-1.6-4940.8-1349.3-8.531037.3214.81.3是1745590.1-243-1.6-4940.8-1349.3-8.531037.3214.81.3是56037.5-195-1.6-5021.9-1020.7-8.131604.4162.21.3是1856037.5-195-1.6-5021.9-1020.7-8.131604.4162.21.3是66081.5-147-1.6-5086.5-774.2-8.032025.3123.01.3是2186169.6-128-1.6-5113.8-670.7-7.832240.2106.41.2是R6182.8-134-1.6-5106.4-698.7-7.732178.2110.91.2是（2）壓應(yīng)力受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應(yīng)力應(yīng)該滿足σcct表1.11段單元截面的施工組合應(yīng)力表格單元截面位置位置容許值(MPa)上緣是否滿足下緣是否滿足上緣（MPa）下緣（MPa）14L0.430.1921.44是是20.440.2321.44是是1630.450.2721.44是是40.460.3121.44是是1740.460.3121.44是是50.470.3521.44是是1850.470.3521.44是是60.480.3921.44是是2180.500.4621.44是是R0.510.4721.44是是（3）受拉鋼筋應(yīng)力受彎構(gòu)件正截面應(yīng)力應(yīng)滿足σsit表1.12工階段鋼筋應(yīng)力驗(yàn)算表格單元截面位置位置容許值(MPa)上緣是否滿足下緣是否滿足上緣（MPa）下緣（MPa）14L2.581.27-300.00是是22.651.49-300.00是是1632.721.72-300.00是是42.801.95-300.00是是1742.801.95-300.00是是52.872.18-300.00是是1852.872.18-300.00是是62.952.40-300.00是是2183.092.86-300.00是是R3.122.93-300.00是是1.5樁基設(shè)計(jì)1.5.1樁基數(shù)據(jù)處理樁基材料使用基礎(chǔ)材料，鋼筋采用直徑20根20mmHRB400的鋼筋，在橋梁博士中輸入樁機(jī)的信息，然后進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證樁基是否滿足要求。選取截面1（支點(diǎn)位移），截面4（四分點(diǎn)截面），截面7（跨中截面）。（1）計(jì)算寬度與變形系數(shù)單排樁柱計(jì)算寬度與變形系數(shù)見表1.13。表1.13單排樁柱計(jì)算寬度與變形系數(shù)計(jì)算表參數(shù)名稱參數(shù)值樁側(cè)地基水平系數(shù)m(kN/m4)6000樁端處地基水平系數(shù)m0(kN/m4)6000樁端處地基豎向系數(shù)C0(kN/m4)2.16e5樁身局部X向計(jì)算寬度b1(m)2.43樁身局部Y向計(jì)算寬度b1(m)2.43樁身局部X向變形系數(shù)α(m-1)0.2717樁身局部Y向變形系數(shù)α(m-1)0.2717（2）樁頂剛度系數(shù)和柔度系數(shù)樁頂剛度系數(shù)和柔度系數(shù)見表1.14和表1.15。表1.14單排樁柱剛度系數(shù)表軸向系數(shù)(kN/m)局部X向局部Y向水平系數(shù)(kN/m)轉(zhuǎn)動(dòng)系數(shù)(kN?m/rad)彎剪系數(shù)(kN/rad)水平系數(shù)(kN/m)轉(zhuǎn)動(dòng)系數(shù)(kN?m/rad)彎剪系數(shù)(kN/rad)2.058178e62.101383e53.967412e67.1605e52.1013e53.967412e67.160595e5表1.15單排樁柱柔度系數(shù)表軸向系數(shù)(m/kN)局部X向局部Y向水平系數(shù)(m/kN)轉(zhuǎn)動(dòng)系數(shù)(rad/kN?m)彎剪系數(shù)(rad/kN)水平系數(shù)(m/kN)轉(zhuǎn)動(dòng)系數(shù)(rad/kN?m)彎剪系數(shù)(rad/kN)4.858665e-71.236093e-56.5471e-72.230966e-61.236093e-56.5471e-72.230966e-6（3）單樁軸向受壓承載力單樁的軸向受壓承載力驗(yàn)算結(jié)果見表1.16。表1.16單樁軸向受壓承載力驗(yàn)算表荷載組合軸向受壓承載力(kN)抗力系數(shù)修正軸向受壓承載力(kN)樁身最大豎向力(kN)是否滿足頻遇組合-主要荷載6364.78817616364.7881766028.559388是頻遇組合-全部荷載6364.7881761.257955.985226028.543433是（4）單項(xiàng)位移結(jié)果單項(xiàng)位移結(jié)果見表1.17。表1.17單項(xiàng)位移結(jié)果荷載截面位置z(m)X水平位移(mm)Y水平位移(mm)繞X轉(zhuǎn)角位移(rad)繞Y轉(zhuǎn)角位移(rad)基礎(chǔ)頂結(jié)構(gòu)重力06.340951e-5-3.673076e-2-5.189575e-6-1.860893e-841.155398e-5-1.529475e-2-4.699686e-607-2.285642e-6-4.43104e-3-2.509754e-60基礎(chǔ)頂徐變0-7.685582e-8-2.155118e-2-3.13929e-604-2.458866e-8-8.828694e-3-2.753015e-6070-2.502661e-3-1.450783e-60（5）單項(xiàng)內(nèi)力結(jié)果單項(xiàng)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表1.18。表1.18單項(xiàng)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果表荷載截面位置z(m)N(kN)QX(kN)QY(kN)MX(kN·m)MY(kN·m)基礎(chǔ)頂結(jié)構(gòu)重力0803.03789-3.38519e-7-4.0024955.712228-2.842432e-24803.03789-2.937419e-3-1.4136-6.287824-2.328115e-27803.03789-3.568236e-30.70654-7.007136-1.282477e-2基礎(chǔ)頂徐變0-4.549099e-4-4.924847e-6-2.2808092.9770697.162886e-64-4.549099e-4-2.728199e-7-0.776804-3.8108261.936091e-57-4.549099e-42.650938e-60.437523-4.1184461.502534e-5基礎(chǔ)頂收縮0-1.549982e-2-2.785078e-89.97536810.2712342.288134e-74-1.549982e-21.791659e-80.99048435.7451232.637287e-77-1.549982e-23.863121e-8-4.83757528.5221461.699379e-7（6）截面應(yīng)力驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)值組合樁身截面應(yīng)力驗(yàn)算表見表1.19。經(jīng)過橋梁博士計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)組合樁身截面應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求。表1.19標(biāo)準(zhǔn)值組合樁身截面應(yīng)力驗(yàn)算表截面位置最值工況N(kN)M(kN·m)混凝土最大壓應(yīng)力(Mpa)對(duì)應(yīng)鋼筋拉應(yīng)力(Mpa)混凝土壓應(yīng)力是否滿足鋼筋拉應(yīng)力是否滿足0Nmax5538.26648327.1545962.453427-15.650804是是Nmin4120.36358268.052621.921642-1.043192是是MXmax4459.745912127.2966622.187916-1.279414是是MXmin5201.6519693.6709022.441552-13.843795是是MYmax4154.02325414.3027351.828003-1.815154是是MYmin4998.99694.593332.174432-14.376899是是4Nmax5538.26648331.2775432.461728-15.599045是是Nmin4120.36358286.330781.958442-10.81373是是MXmax4120.362924201.1412962.189597-9.372411是是MXmin5538.267141146.0771342.692861-14.157867是是MYmax4154.02325431.0267361.861674-1.605203是是MYmin4998.996941.7833332.249309-13.91002是是7Nmax5538.26648320.1505652.439325-15.738732是是Nmin4120.36358257.4417291.900278-1.1764是是MXmax4120.362924146.6066532.079799-10.057033是是MXmin5538.267141109.3103062.618836-14.619433是是MYmax4154.02325423.3381491.846194-1.701724是是MYmin4998.996935.3575242.236372-13.990689是是（7）樁身承載力驗(yàn)算承載能力極限狀態(tài)基本組合樁身承載力驗(yàn)算見表1.20。經(jīng)過橋梁博士計(jì)算承載力極限狀態(tài)基本組合樁身承載力滿足要求。表1.20承載能力極限狀態(tài)基本組合樁身承載力驗(yàn)算表截面位置z(m)最值工況N(kN)M(kN·m)NR(kN)是否滿足0Nmax7615.04877847.8487862.974272e4是Nmin4517.58968498.5233363.211185e4是MXmax5954.127352173.7242033.172735e4是MXmin6182.773532134.2531423.211674e4是MYmax4569.4255815.7330082.987545e4是MYmin6784.573622.0984123.00353e4是4Nmax7615.04877862.0024662.965025e4是Nmin4517.589684119.3006653.18744e4是MXmax4530.547645274.8155713.008176e4是MXmin7082.116148214.8318883.1667e4是MYmax4569.4255834.129412.968457e4是MYmin6784.5736250.4982122.968582e4是7Nmax7615.04877841.527392.978488e4是Nmin4517.58968478.1924923.234358e4是MXmax4530.547645202.3764343.090998e4是MXmin7082.116148162.1019263.205603e4是MYmax4569.4255825.6719642.977647e4是MYmin6784.5736243.9484742.973367e4是（8）截面裂縫寬度驗(yàn)算頻遇組合樁身截面裂縫寬度驗(yàn)算見表1.21。經(jīng)過橋梁博士計(jì)算樁身截面裂縫寬度滿足要求。表1.21頻遇組合樁身截面裂縫寬度驗(yàn)算表截面位置z(m)最值工況N(kN)M(kN·m)裂縫寬度(mm)裂縫容許值(mm)是否滿足0Nmax4899.3849938.1357330.00.2是Nmin4135.89881543.2320250.00.2是MXmax4318.64284394.6199940.00.2是MXmin4718.13132263.3662040.00.2是MYmax4154.02325414.3027350.00.2是MYmin4609.0090639.0234430.00.2是4Nmax4899.3849932.7384740.00.2是