m連續(xù)剛構(gòu)大橋上部結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、- - * 大橋（100+180+100）m 連續(xù)剛構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)計(jì)算書計(jì)算者：復(fù)核者：* 公司二 o一二年十月- - 1.概述本計(jì)算為 * 大橋主橋上部結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算，上部結(jié)構(gòu)為（100+180+100）m 連續(xù)剛構(gòu)。按全預(yù)應(yīng)力控制計(jì)算。 內(nèi)容包含持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算、持久狀況和短暫狀況構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算、靜力抗風(fēng)穩(wěn)定性計(jì)算。2計(jì)算依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范2.1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、公路等級(jí)：城市道路，左右線分修2、橋面寬度：?jiǎn)尉€16m 3、荷載等級(jí)：城市 -a 級(jí)，人群 3.0kn/m24、設(shè)計(jì)時(shí)速： 30km/h 5、設(shè)計(jì)洪水頻率： 1/300 6、設(shè)計(jì)水位： h

2、1/300307.56m 7、設(shè)計(jì)基本風(fēng)速： v1024.3m/s 8、地震動(dòng)峰值加速度： 0.05g（對(duì)應(yīng)地震基本烈度vi 度）9、通航等級(jí)： -(2)級(jí)；通航船舶等級(jí)： 100t；2.2 計(jì)算依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范1、 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (jtg b01-2003) 2、 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtg d60-2004) 3、 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004) 4、 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d63-2007) 5、 公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg/t d60-01-2004) 6、 梁橋手冊(cè)（下冊(cè)） 2011年 4 月第二版人民交通出版社2.3 計(jì)算

3、理論和計(jì)算方法構(gòu)件縱向計(jì)算均按空間桿系理論，采用橋梁博士v3.2 進(jìn)行計(jì)算。1) 將計(jì)算對(duì)象作為平面梁劃分單元作出構(gòu)件離散圖（見附圖），全橋共劃分 152 個(gè)節(jié)點(diǎn)和 149 個(gè)單元；- - 2) 根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)的實(shí)際施工過程和施工方案劃分施工階段根據(jù)施工總體安排，共劃分77 個(gè)施工階段和 1 個(gè)使用階段。箱梁施工階段采用13 天為一施工周期其中張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)混凝土齡期為5 天。具體施工階段劃分為：階段 1：完成樁基、承臺(tái)、墩身施工；階段 2：綁扎 0#塊鋼筋，托架澆注0#塊混凝土；階段 3：張拉 0#塊預(yù)應(yīng)力；階段 4：安裝掛籃；階段 5：綁扎 1#梁段鋼筋；階段 6：澆注 1#梁段混凝土；階段

4、7：張拉 1#梁段預(yù)應(yīng)力；階段 8: 移動(dòng)掛籃；階段 9：綁扎 2#梁段鋼筋；階段 10：澆注 2#梁段混凝土；階段 11：張拉 2#梁段預(yù)應(yīng)力；階段 12階段 64：移動(dòng)掛籃，綁扎鋼筋及澆注3#20#梁段混凝土，張拉3#20#梁段預(yù)應(yīng)力；選擇合適時(shí)宜采用托架澆筑端頭現(xiàn)澆段；階段 65：施加頂推力；階段 66：綁扎中跨合龍段鋼筋及邊跨現(xiàn)澆段鋼筋；階段 67：澆筑中跨合龍段及邊跨現(xiàn)澆段混凝土；階段 68：張拉中跨合龍段預(yù)應(yīng)力；階段 69：在中跨區(qū)域采用水箱或其它壓重措施進(jìn)行壓重；階段 70：移動(dòng)掛籃，綁扎鋼筋；階段 71：澆注 21#梁段混凝土；- - 階段 72：張拉 21#梁段預(yù)應(yīng)力；階段

5、73：移動(dòng)掛籃，綁扎鋼筋，施工邊跨合攏段臨時(shí)剛性連接；階段 74：澆注邊跨合攏段混凝土；階段 75：張拉邊跨合攏段鋼束；階段 76：拆除掛籃及中跨壓重；階段 77：施工防撞墻、橋面鋪裝等二期荷載和附屬設(shè)施，全橋施工完成。階段 78：成橋 10 年。3) 進(jìn)行荷載組合，求得構(gòu)件在施工階段和使用階段時(shí)的應(yīng)力、內(nèi)力和位移；4) 根據(jù)規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)容許指標(biāo)，驗(yàn)算構(gòu)件是否滿足規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)要求。2.4 計(jì)算軟件名稱及版本主橋整體計(jì)算采用橋梁博士v3.2 進(jìn)行計(jì)算，施工穩(wěn)定性計(jì)算及動(dòng)力特性計(jì)算采用midas civil v7.8軟件。3. 計(jì)算模型及參數(shù)3.1 計(jì)算參數(shù)選取主要材料及設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)文件及

6、規(guī)范取值，見表-1。主要材料及參數(shù)表 -1 材料項(xiàng)目參數(shù)備注c60 混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ckf38.5mpa 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值tkf2.85mpa 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值cdf26.5mpa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值tdf1.96mpa 彈性模量ec36000mpa 混凝土特性參數(shù)計(jì)算材料容重26kn/m3線膨脹系數(shù)1.0e-5 橋梁所處地區(qū)相對(duì)濕度0.75 低松弛鋼絞線（s15.2）抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值pkf1860mpa 控制張拉應(yīng)力0.75pkf、0.73pkf1395、1358mpa 彈性模量pe1.95e5mpa 松弛率0.3 鋼絞線錨具及波紋管鋼束管道摩阻系數(shù)0.17 鋼束管道偏差系數(shù)0.0015 - -

7、普通錨具單端變形及回縮值0.006m 低回縮錨具單端變形及回縮值0.001m 3.2 計(jì)算采用的基本資料1）箱梁按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，該橋?yàn)槌鞘兄匾獦蛄海踩燃?jí)為i 級(jí)。2）收縮、徐變按照公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)公式計(jì)算。3）合龍溫度取 1521，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料顯示，多年平均氣溫16.9，最低月平均氣溫 5.7，最高月平均氣溫29.3。計(jì)算時(shí)按均勻升降溫25控制。4）主梁梯度溫度按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d60-2004）表 4.3.10-3條取值，橋墩不計(jì)梯度溫度。本橋采用 10cm厚瀝青混凝土鋪裝，按規(guī)范參數(shù)取值。梯度升溫：按箱梁

8、上、下緣梯度溫度145.5 0考慮。梯度降溫：按箱梁上、下緣梯度溫度-7 -2.75 0考慮。5）根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （jtg d60-2004）4.3.2：hzf5.1，沖擊系數(shù)取值為05.0。6）邊界條件及土側(cè)彈性剛度計(jì)算本橋建模時(shí)同時(shí)考慮樁基、 承臺(tái)、墩身及梁體，計(jì)算分析時(shí)考慮將墩與梁體固接，伸縮縫端采用雙點(diǎn)支撐以模擬實(shí)際支座受力；同時(shí)主墩樁基按實(shí)際尺寸及間距建模，考慮樁土效應(yīng)，以準(zhǔn)確模擬橋墩剛度。樁側(cè)土彈性剛度按根據(jù)公路橋涵地基及基礎(chǔ)規(guī)范jtjd63-2007附錄 p 計(jì)算。以下為 10 號(hào)主墩土彈性剛度計(jì)算過程：樁計(jì)算寬度1b) 1(1dkkbf式中： d樁徑；k各樁柱間相互影

9、響系數(shù)；fk 樁形狀換算系數(shù)，對(duì)于圓形樁。9 . 0fkk的計(jì)算步驟如下：a、樁柱計(jì)算埋入深度h1；號(hào)墩為樁基入土深度，)20l11l(l5 .105. 33) 15 .2(31mmhb、與作用力平行的一排樁樁數(shù)n 有關(guān)的系數(shù)2b ，當(dāng) n=3 時(shí)，5. 02b；當(dāng) n=4 時(shí)，- - 45.02b。c、k的計(jì)算。橫向樁間凈距,0.12206.06 .017 .211mhlml；故：714.05 .107. 26. 05. 015.06. 011122hlbbk由此得：mb25.2)15 .2(714. 09 .01縱向樁間凈距,0.12206.06 .017 .211mhlml；故：686.

10、05.107.26. 045.0145.06. 011122hlbbk由此得：mb16.2)15 .2(686. 09 .01各結(jié)點(diǎn)處的集中彈簧支撐剛度k 為：iiiicssbk21式中：21iiss表示結(jié)點(diǎn)相鄰兩單元的長度和之一半；iimhc表示地基土對(duì)樁柱側(cè)面的地基系數(shù)，其中土層 m 值參照公路橋涵地基及基礎(chǔ)規(guī)范 jtjd63-2007附錄 p 表 p.0.2-1取值；hi 為各樁基節(jié)點(diǎn)位置入土深度。11 號(hào)主墩樁基計(jì)算寬度參照上述公式計(jì)算，不再贅述。3.3 荷載取值及荷載組合1)荷載取值一期恒載為梁部自重 (包括隔板及齒板重 )?；炷寥葜厝?6kn/m3，箱梁按實(shí)際斷面計(jì)取重量。二期恒

11、載包括10cm厚瀝青鋪裝一道防撞墻+單邊人行道，見表 -2。箱梁二期恒載表 -2 橋梁寬度16米防撞墻二期恒載 (kn/m) 18=8.0 人行道20 瀝青混凝土橋面鋪裝二期恒載(kn/m) 130.12431.2 合計(jì)（ kn/m）59.2 取 60 汽車荷載- - (1)汽車豎向荷載采用公路i 級(jí)荷載，汽車豎向荷載的橫向分布系數(shù)見表-3（未計(jì)入沖擊系數(shù)）?；钶d橫向分布系數(shù)表 -3 橋?qū)挘祝M向布置車列數(shù)橫向折減系數(shù)汽車偏載系數(shù)汽車橫向分布系數(shù)16 3 0.78 1.25 2.925 (2)汽車縱向制動(dòng)力荷載根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d60-2004）4.3.6-1 計(jì)算,一個(gè)車道

12、上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按本規(guī)范第4.3.1條規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公路 i 級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于 165kn。計(jì)算得單車道制動(dòng)力為435kn，3 車道折減系數(shù)為 0.78?；A(chǔ)變位：隔墩支座沉降1.0cm, 不考慮橫橋向基礎(chǔ)不均勻沉降。掛籃重量： 取 0.45倍最大節(jié)段重， 即 1250kn(包括施工機(jī)具和施工人員 ) ,按集中荷載加載于梁端前沿50cm處。人行活載：人行道寬2.5m，取 3.5kn/m2。最大懸臂狀態(tài)的施工荷載：本橋主橋上部箱梁采用懸臂澆筑法施工，最大懸臂施工長度為89m ，計(jì)算時(shí)，從最不利受力圖式出發(fā)， 對(duì)最大懸臂狀

13、態(tài)的施工荷載作如下考慮（不考慮掛籃墜落， 施工單位應(yīng)采取壓重和后錨等多種措施來確保掛籃不會(huì)墜落）。(1) 箱梁自重不均勻假設(shè)梁體自重不均勻，一側(cè)取1.04 梁重，另一側(cè)取 0.96 梁重。(2) 動(dòng)力系數(shù)不均勻掛籃及其它施工機(jī)具的自重差，一端采用1.2 ，另一端采用 0.8 。同時(shí)考慮最不利情況，單側(cè)掛籃脫落。(3) 梁段施工不同步最后一懸臂澆筑梁段不同步施工，一端空載，一端施工。(4) 材料、機(jī)具堆放不均勻施工單位要求在梁體上堆放一些工具材料，計(jì)算時(shí)，取一懸臂作用有8.5kn/m均布荷載，并在其端頭有200kn集中力，另一懸臂空載。(5) 掛籃脫落施工單位必須保證掛蘭不會(huì)墜落。- - (6)

14、 風(fēng)荷載從保守的風(fēng)載組合出發(fā)。施工階段按百年一遇風(fēng)速計(jì)算，smv/3 .2410。橫橋向及順橋向風(fēng)荷載按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d60-2004）計(jì)算，主梁豎向風(fēng)荷載按公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg/t d60-01-2004）計(jì)算。- - 風(fēng)荷載模式風(fēng)荷載組合方式取以下2 種：()作用(1)（4） ；()作用(2)+(3)+(4)（上部風(fēng)力不對(duì)稱，）a.橫向風(fēng)荷載計(jì)算 (由最高的 11號(hào)橋墩控制，橋面高h(yuǎn)=87+11=98m) 橫向風(fēng)荷載假定水平垂直作用于橋梁各部分迎風(fēng)面積的形心上,其標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：whdwhawkkkf310zdddevkkvgvw0001.010522012017

15、.02/式中：whf橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (kn)；dw 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)壓 (kn/m2)；wha橫向迎風(fēng)面積 (m2)；10v橋梁所在地區(qū)的設(shè)計(jì)基本風(fēng)速(m/s), smv/3.2410（四川巴中百年一遇）；dv 高度 z 處的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速 (m/s)；z距地面或水面的高度 (m)；空氣重力密度 (kn/m3)， ；0k 設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)， ；3k 地形、地理?xiàng)l件系數(shù)， ；5k 陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)，；2k 考慮地面粗糙度類別和梯度風(fēng)的風(fēng)速高度變化修正系數(shù)；1k 風(fēng)載阻力系數(shù)，；g重力加速度，2/81.9smg。橋墩上的順橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按橫橋向風(fēng)壓的70%乘以橋墩迎風(fēng)面積計(jì)算。b.豎向風(fēng)荷載計(jì)算

16、作用在主梁?jiǎn)挝婚L度上的靜力風(fēng)荷載1q （n/m）按下式計(jì)算：2312dvqv c b；1052vkkvd式中：空氣密度（3/ mkg） ，取為 1.25；z構(gòu)件基準(zhǔn)高度，取為92m；- - dv 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速（ m/s） ，計(jì)算得 52.9m/s；vc 主梁豎向力（升力）系數(shù)，取為0.4；b主梁的寬度（ m） ，取為 16m；2k 考慮地面粗糙度類別和梯度風(fēng)的風(fēng)速高度變化修正系數(shù)，取為1.27；5k 陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)，取為1.7；10v橋梁所在地區(qū)的設(shè)計(jì)基本風(fēng)速(m/s),查得值為 24.3m/s。計(jì)算得：q3=1/21.2552.920.41611.2kn/m 施工階段風(fēng)荷載集度如下表所示：施工

17、階段風(fēng)荷載集度風(fēng)載模式主梁風(fēng)載集度(kn/m2) 橋墩風(fēng)載集度(kn/m2) 墩底墩頂豎向風(fēng)載0.7 - - 橫橋向風(fēng)載2.522.98 1.09 2.36 順橋向風(fēng)載- 0.76 1.65 運(yùn)營階段風(fēng)荷載：成橋運(yùn)營階段，風(fēng)荷載計(jì)算方式與施工階段大致相同，僅幾個(gè)參數(shù)取值不同：（1）0k 設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)，施工階段75. 00k；運(yùn)營階段取01.0;k（2）1k 風(fēng)載阻力系數(shù)計(jì)算時(shí)，施工階段梁高取實(shí)際箱梁高，運(yùn)營階段應(yīng)再加上防撞墻高度 1.1m；（3）施工階段考慮豎向風(fēng)壓，運(yùn)營階段可不考慮。運(yùn)營階段風(fēng)荷載集度如下表所示。運(yùn)營階段風(fēng)荷載集度風(fēng)載模式主梁風(fēng)載集度(kn/m2) 橋墩風(fēng)載集度(k

18、n/m2) 墩底墩頂橫橋向風(fēng)載3.373.98 1.45 3.14 順橋向風(fēng)載- 1.02 2.2 8、船舶撞擊力按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范jtgd60-2004 計(jì)算：按規(guī)范規(guī)定 , 通航等級(jí)：-(2)級(jí)； 通航船舶等級(jí)：100t； 撞擊力取為：橫橋向:250kn;順橋向 :200kn。4 計(jì)算結(jié)果- - 4.1 主梁計(jì)算結(jié)果 持久狀況極限狀態(tài)承載能力計(jì)算 持久狀況極限狀態(tài)抗彎承載能力驗(yàn)算根據(jù)公橋規(guī)第5.1.5條的規(guī)定，橋梁構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算應(yīng)滿足：0mdr運(yùn)營階段承載能力最小彎矩圖運(yùn)營階段承載能力最大彎矩圖由上圖可知，跨中最大組合彎矩為187750kn.m ， 跨中抗彎極限強(qiáng)度為261

19、954kn.m（未計(jì)入普通鋼筋作用） ，控制截面為中跨跨中；支點(diǎn)最大負(fù)彎矩為-3141326kn.m，支點(diǎn)處抗彎極限強(qiáng)度為 -4003768kn.m。主橋箱梁抗彎承載能力驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。持久狀況極限狀態(tài)抗剪承載能力驗(yàn)算根據(jù)公橋規(guī)第5.2.7條的規(guī)定，橋梁構(gòu)件的斜截面抗剪承載力應(yīng)滿足：0dcssbpbvvvv公橋規(guī)第 5.2.9條的規(guī)定，抗剪截面應(yīng)滿足：300,0.51dcu kvfbh最大承載能力剪力圖- - 最小承載能力剪力圖構(gòu)造抗剪計(jì)算表截面號(hào)計(jì)算剪力q h 腹板厚度vdvcd-m*tga/h0 構(gòu)造抗剪富余量構(gòu)造抗剪/q(%) 1 79400 10.80 85 40536 68232

20、68.3% 85.9% 2 76200 10.30 85 38744 65088 68.0% 85.4% 3 71400 9.82 85 36888 62024 68.1% 86.9% 4 66900 9.35 85 35198 59087 67.9% 88.3% 5 62500 8.89 85 33566 56195 67.4% 89.9% 6 58300 8.45 85 32047 53434 66.7% 91.7% 7 54300 7.96 85 30561 50359 64.8% 92.7% 8 49800 7.50 75 28707 41820 45.7% 84.0% 9 45700

21、 7.05 75 27220 39305 44.4% 86.0% 10 42000 6.63 75 26100 36953 41.6% 88.0% 11 38400 6.23 75 24869 34702 39.5% 90.4% 12 34900 5.85 75 23653 32639 38.0% 93.5% 13 31600 5.46 65 22432 26342 17.4% 83.4% 14 28000 5.10 65 20979 24614 17.3% 87.9% 15 24600 4.77 65 19454 23003 18.2% 93.5% 16 21400 4.48 65 1787

22、5 21511 20.3% 100.5% 17 18400 4.23 65 16225 20228 24.7% 109.9% 18 15600 4.02 55 15600 16230 4.0% 104.0% 19 12800 3.87 55 12800 15579 21.7% 121.7% 承載能力抗剪計(jì)算表- - - - - - - - - - 備注： x 為到起點(diǎn)的距離。計(jì)算結(jié)論： 計(jì)算中，大跨剛構(gòu)的構(gòu)造抗剪為控制因素，如果按規(guī)范不考慮剪力修正計(jì)算，構(gòu)造抗剪通常不能得到滿足，本橋控制因素為未修正前按85控制，考慮修正后滿足。由上圖及上表可知， 主橋箱梁抗剪承載能力及構(gòu)造抗剪均滿足規(guī)范要求。 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算 正截面抗裂驗(yàn)算作用（或荷載）長期效應(yīng)組合正截面混凝土拉應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)公橋規(guī)強(qiáng)制性條款6.3 條規(guī)定， a類預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件：在作用長期效應(yīng)組合下，st pc0 運(yùn)營階段上下緣長期效應(yīng)最小正應(yīng)力圖由長圖可知，截面上下緣均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求 。作用（或荷載）短期效應(yīng)組合正截面混凝土拉應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)公橋規(guī)強(qiáng)制性條款6.3 條規(guī)定，全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下分段澆筑或砂