馬寧主橋計(jì)算書(76+2-130+76連續(xù)剛構(gòu))

1、.目 錄一主要計(jì)算依據(jù)1二主要計(jì)算參數(shù)和假定21設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)22材料特性和計(jì)算參數(shù)23恒載34運(yùn)營活載35掛籃型式和臨時(shí)荷載36施工環(huán)境和溫度模式37基礎(chǔ)不均勻沉降：38施工工序49橋梁線形410構(gòu)件設(shè)計(jì)411作用組合4三結(jié)構(gòu)離散4四主要計(jì)算成果61、承載能力組合 (強(qiáng)度驗(yàn)算)62、組合1 （作用長期效應(yīng)橋梁受力狀況）63、組合2 （短期效應(yīng)截面抗裂驗(yàn)算）74、組合3 （截面彈性階段壓應(yīng)力驗(yàn)算）75、組合4 （施工階段應(yīng)力驗(yàn)算）76、撓度計(jì)算8五主要計(jì)算結(jié)論81、對(duì)于強(qiáng)度驗(yàn)算(抗彎)（承載能力組合）82、結(jié)構(gòu)長期應(yīng)力狀況（組合1）83、對(duì)于持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算84、持久狀況彈性階段截面

2、應(yīng)力驗(yàn)算（組合4）95、短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算(即施工階段驗(yàn)算)（組合5）96、撓度9馬寧特大橋主橋采用76+2*130+76=412m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用左右幅橋分修，單幅為單箱單室，箱梁頂面寬16.25m，箱寬7.8m，懸臂4.225m。下部采用單肢箱型截面，群樁基礎(chǔ)。承臺(tái)及基樁采用左右單修。本橋縱向分析采用同豪公司開發(fā)的平面桿系程序”橋梁博士(V3.03)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工計(jì)算程序。一主要計(jì)算依據(jù)(1)、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004），以下簡稱通規(guī)；(2)、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)，以下簡稱公預(yù)規(guī)；(3)、公路工程技

3、術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）；(4)、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 024-85）；(5)、公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 004-89）。(6)、公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D60-01-2004）。二主要計(jì)算參數(shù)和假定1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(1) 荷載等級(jí)：公路級(jí)；(2) 設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。2材料特性和計(jì)算參數(shù)（1）本結(jié)構(gòu)采用的混凝土特性見表1：表1 混凝土參數(shù)取值類別標(biāo)號(hào) 部位彈性模量MPa泊松比熱膨脹系數(shù)容重kN/m3抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度MPa抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度MPaC60主梁3.60E40.20.0000126.038.502.85C40墩身3.25E40.20.0000125.526.802.

4、40C30承臺(tái)3.00E40.20.0000125.520.102.01C25基樁2.80E40.20.0000125.516.701.78（2）橋面鋪裝水泥混凝土容重采用26kN/m3。（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋特性預(yù)應(yīng)力采用鋼絞線束施加，鋼絞線彈性模量為Ep1.95×105MPa，鋼絞線采用低松弛鋼絞線，公稱直徑15.24mm，公稱面積為140mm2，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為fpk1860MPa。錨下張拉控制應(yīng)力為1395MPa。預(yù)應(yīng)力預(yù)埋波紋管道采用塑料波紋管，真空輔助壓漿。錨具設(shè)計(jì)采用OVM配套錨具。錨具單端回縮量按6mm計(jì)算，孔道摩阻系數(shù)=0.20和偏差系數(shù)k=0.0015。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用

5、精軋螺紋鋼筋，公稱直徑d25mm，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fpk785MPa，每根精軋螺紋鋼筋設(shè)計(jì)錨下張拉控制應(yīng)力 con=0.9fpk=706.5MPa，考慮錨具回縮1mm，松弛5%。但本計(jì)算中暫未考慮豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋參與結(jié)構(gòu)受力。3恒載一期恒載：一期恒載包括主梁。橫隔板作為外部荷載考慮，不參與結(jié)構(gòu)受力，主墩頂每片橫隔板重550kN，邊橫隔板每片重600kN。二期恒載：二期恒載為橋面防撞欄、橋面鋪裝等，其中橋面鋪裝為厚9cm水泥混凝土，計(jì)算時(shí)按13cm厚考慮，以避免施工時(shí)攤鋪不均勻?qū)Y(jié)構(gòu)的產(chǎn)生影響。二期恒載q70kN/m。4運(yùn)營活載活載：公路級(jí)，四車道偏載系數(shù)：近似全橋一致，取值1.15。橫向分布系數(shù)

6、：汽車4x0.67x1.15=3.082 ，取值 3.1。5掛籃型式和臨時(shí)荷載上部結(jié)構(gòu)懸澆最大塊件重量為1646kN，掛籃重取最大節(jié)段重的0.45倍，并考慮施工的人員及臨時(shí)施工機(jī)具等臨時(shí)荷載的影響，取值為750kN。合龍吊架以350KN考慮。6施工環(huán)境和溫度模式（1）施工環(huán)境：年平均相對(duì)濕度取RH80，環(huán)境類別為類。（2）溫度模式：a)均勻溫差：升溫取+20，降溫取20。b)梯度溫度：由于橋面鋪裝采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，日照溫差對(duì)結(jié)構(gòu)影響較大，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）規(guī)定日照正溫差為T1=25，T2=6.7，T3=0，日照反溫差為正溫差的-0.5倍，由于我國幅員遼闊，我院經(jīng)過謹(jǐn)

7、慎考慮和咨詢專家意見后，日照溫差設(shè)計(jì)采用值為日照正溫差為T1=22，T2=6.7，T3=0；日照反溫差為T1=-10，T2=-3.75，T3=0。c) 合龍溫度：以1525考慮。7基礎(chǔ)不均勻沉降：考慮到樁基礎(chǔ)為嵌巖樁，雖然施工中樁基底會(huì)有沉淀土厚度，但在懸澆過程中結(jié)構(gòu)恒載作用下的沉降已基本完成，因此本次計(jì)算中，邊墩取值-1.0cm，主墩取值-2.0cm共五組沉降值，由程序自動(dòng)組合計(jì)算最不利荷載組合值。8施工工序本橋下部結(jié)構(gòu)為群樁基礎(chǔ)，采用鉆孔施工；上部結(jié)構(gòu)采用懸臂澆注法三個(gè)T同時(shí)施工，先合龍兩個(gè)邊跨，后合龍中跨。邊跨合龍段采用設(shè)置臨時(shí)墩合龍；中跨合龍段采用合龍吊架施工。9橋梁線形本橋?yàn)橹本€橋；

8、縱坡為3.5%，豎曲線頂點(diǎn)位于本橋主跨內(nèi)。在計(jì)算中假定本橋?yàn)槠街睒颉?0構(gòu)件設(shè)計(jì)采用全預(yù)應(yīng)力混凝土、分段澆筑的縱向分塊構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。11作用組合共采用五種作用組合：1、 承載能力極限狀態(tài)組合，下稱“承載能力組合”2、 持久狀況正常使用極限狀態(tài)，作用長期效應(yīng)組合，下稱“組合1”3、 持久狀況正常使用極限狀態(tài)，作用短期效應(yīng)組合，下稱“組合2”4、 持久狀況結(jié)構(gòu)彈性階段截面應(yīng)力驗(yàn)算，下稱“組合3”5、 短暫狀況結(jié)構(gòu)彈性階段截面應(yīng)力驗(yàn)算 (施工階段驗(yàn)算) ，下稱“組合5”三結(jié)構(gòu)離散本次計(jì)算將整個(gè)橋梁離散為207個(gè)單元，其中，上部138個(gè)單元，墩身30個(gè)單元，承臺(tái)3個(gè)單元，基樁24個(gè)單元，余為掛籃單元。

9、節(jié)點(diǎn)按照順序劃分，不同單元、相同節(jié)點(diǎn)號(hào)時(shí)程序默認(rèn)為單元?jiǎng)偨Y(jié)。對(duì)于樁基礎(chǔ)，參考鮑衛(wèi)剛“橋梁承臺(tái)樁基柔度的模擬”計(jì)算得到模擬剛度三個(gè)橋墩樁基礎(chǔ)差別 不大，統(tǒng)一取為b=2m，h=2.5m的矩形；樁長取22m計(jì)算。計(jì)算模型共分58個(gè)施工階段及1個(gè)運(yùn)營階段（詳見下表）。每一節(jié)段箱梁施工周期為9天，其中張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)混凝土齡期為7天。支點(diǎn)處（不考慮局部加厚）、跨中斷面如圖1所示，單位厘米：圖 支點(diǎn)及跨中橫斷面圖單元?jiǎng)澐郑ㄒ话虢Y(jié)構(gòu)離散圖）見如下結(jié)構(gòu)離散圖： 圖 2 計(jì)算離散圖表2 施工階段概述四主要計(jì)算成果1、承載能力組合 (強(qiáng)度驗(yàn)算)1）最大抗力及對(duì)應(yīng)內(nèi)力 圖3圖 3 最大抗力及對(duì)應(yīng)內(nèi)力 (成橋后360

10、0天)2）最小抗力及對(duì)應(yīng)內(nèi)力 圖4圖4 最小抗力及對(duì)應(yīng)內(nèi)力 (成橋后3600天)2、組合1 （作用長期效應(yīng)橋梁受力狀況）1）長期效應(yīng)截面最小最大正應(yīng)力(成橋后3600d) 圖5圖5 長期效應(yīng)截面最大正應(yīng)力狀況 (成橋后3600天)3、組合2 （短期效應(yīng)截面抗裂驗(yàn)算）1）短期效應(yīng)截面最小正應(yīng)力(成橋后3600d) 圖6圖6 短期效應(yīng)截面最小正應(yīng)力 (成橋后3600天)2）短期效應(yīng)斜截面最大主拉應(yīng)力(成橋后3600d) 圖7圖7 短期效應(yīng)截面最大主拉應(yīng)力 (成橋后3600天)4、組合3 （截面彈性階段壓應(yīng)力驗(yàn)算）1）截面最大正應(yīng)力(橋后30d)圖8圖8 彈性階段截面最大正應(yīng)力(成橋后30天)2）斜

11、截面最大主壓應(yīng)力 (橋后30d）圖9圖9 彈性階段截面最大主壓應(yīng)力(成橋后30天)5、組合4 （施工階段應(yīng)力驗(yàn)算）1)施工階段截面正應(yīng)力最值 圖10圖10 施工中第二梁段未張拉前截面正應(yīng)力最值圖11 施工中最大懸臂時(shí)截面正應(yīng)力最值6、撓度計(jì)算 暫時(shí)不考慮施工預(yù)拋高，經(jīng)計(jì)算，中跨跨中，在短期效應(yīng)組合（包括結(jié)構(gòu)自重）下最大下?lián)?.16cm，撓度長期增長系數(shù)取為1.41。五主要計(jì)算結(jié)論1、對(duì)于強(qiáng)度驗(yàn)算(抗彎)（承載能力組合）從計(jì)算結(jié)果可見 ：強(qiáng)度不存在包絡(luò)不到之截面，滿足規(guī)范。 中跨跨中 R=229318KN.M>0Sud=157937KN.M 邊跨跨中附近 R=112508KN.M>0

12、Sud=85665KN.M中跨支點(diǎn) R=-1483554KN.M>0Sud=-794116KN.M次中跨支點(diǎn) R=-1479752KN.M>0Sud=-799738KN.M2、結(jié)構(gòu)長期應(yīng)力狀況（組合1）根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論可知，砼在長期高壓下比較危險(xiǎn)。從計(jì)算結(jié)果看來(最大壓應(yīng)力為11.22MPa ,應(yīng)力均勻良好)，結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)長期在高壓之下，不存在應(yīng)力比較大的突變。 圖53、對(duì)于持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算根據(jù)公預(yù)規(guī)第6.3.1條之規(guī)定，對(duì)分段澆筑的縱向分塊全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在短期效應(yīng)組合下，正截面抗裂應(yīng)滿足sst0.8spc0（公式6.3.1-2），斜截面抗裂，應(yīng)滿足stp0

13、.4ftk（公式6.3.1-6）。0.4ftk0.4*2.851.14MPa；查在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下的最小正應(yīng)力圖（圖6）可知，全橋基本沒出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足公式6.3.1-2的要求；查在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下的最大主拉應(yīng)力圖（圖7）可知，再未考慮豎向粗鋼筋作用下，最大主拉應(yīng)力為stp-1.26MPa，大于-1.14MPa，相去0.12MPa，這差值遠(yuǎn)小于豎向粗鋼筋對(duì)主拉提供的范圍之內(nèi)，故結(jié)構(gòu)滿足公式6.3.1-6的要求。4、持久狀況彈性階段截面應(yīng)力驗(yàn)算（組合4）根據(jù)公預(yù)規(guī)第7.1.5條、第7.1.6條之規(guī)定，受壓區(qū)混凝土的最大壓應(yīng)力（對(duì)未開裂構(gòu)件）應(yīng)滿足skc+spt0.5fck

14、（公式7.1.5-1）；受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力（鋼筋為鋼絞線的未開裂構(gòu)件）應(yīng)滿足spe+sp0.65fpk（公式7.1.5-2）；預(yù)應(yīng)力混凝土的主壓應(yīng)力應(yīng)滿足scp0.6fck（公式7.1.6-1）。0.5fck0.5*38.519.25MPa；0.65fpk0.65*18601209MPa；0.6fck0.6*38.523.1MPa；查使用階段（彈性階段）混凝土截面的最大正應(yīng)力圖（圖8）可知，最大正壓應(yīng)力為18.50MPa<19.25MPa，滿足公式7.1.5-1的要求；查使用階段（彈性階段）混凝土截面的最大主應(yīng)力圖（圖9）可知，最大主壓應(yīng)力為18.50MPa<23.1MPa，滿足公式7.1.6-1的要求；查看使用階段預(yù)應(yīng)力束的輸出結(jié)果，剛束出現(xiàn)最大應(yīng)力為1206MPa<1209MPa，滿足公式7.1.5-2的要求。5、短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算(即施工階段驗(yàn)算)（組合5）根據(jù)公預(yù)規(guī)第7.2.7條、第7.2.8條之規(guī)定，施工階段壓應(yīng)力應(yīng)滿足stcc0.7fck，拉應(yīng)力應(yīng)滿足stct1.15ftk。0.7fck0.7*38.5*0.7520.21MPa