鐵路橋梁計算報告

1、新建成綿樂客運專線（42+72+42m）仙橋村特大橋監(jiān)控計算分析報告目 錄1 基本情況11.1 結構概況11.2 設計規(guī)范11.3 計算荷載參數(shù)21.4 結構材料32 主橋結構分析計算42.1 計算程序及結構離散圖42.2 計算步驟與計算內容43 計算結果分析53.1 施工階段恒載撓度及徐變上拱度53.2 靜活載撓度63.3 運營階段正截面混凝土應力63.4 運營階段抗裂性73.5 截面強度93.6 施工階段各截面應力103.7 施工預拱度設置10 仙橋村特大橋 監(jiān)控計算分析報告研究 監(jiān)控計算分析報告1 基本情況1.1 結構概況仙橋村特大橋位于德陽市旌陽區(qū)仙橋村境內，本橋起訖里程為D2K84+

2、336.91D2K87+901.38，中心里程為D2K86+687，設計全橋長為3564.47 m，設計結構型式為33×32+2×24+28×32+1×24+6×32+（42+72+42）連續(xù)梁+8×32+2×24+25×32 m簡支箱梁，共107墩2臺，基礎為樁基設計，墩身為圓端形橋墩。其中70#73#墩為跨G108國道連續(xù)梁，按雙線橋設計，線間距為4.8m，設計速度為250 km/h，設計活載為：ZK活載。橋跨布置為(42+72+42) m預應力混凝土連續(xù)梁，位于R=4500 m的平曲線上。主梁采用單箱單室直腹

3、板截面形式，梁高3.4m6.2m，梁底按二次拋物線y=2.8×x2/2825.6×x/286.2(m)（x=028m）變化。箱梁頂寬11.8 m，底寬6.4 m。連續(xù)梁頂板厚40 cm，底板厚4475 cm。該連續(xù)梁全聯(lián)共設4道橫隔梁。箱梁采用C55耐久混凝土。全橋共分39個梁段，主墩為71#、72#墩， 0號梁段長度12 m，普通梁段長度分成3.0 m、3.5 m及4.0 m，合龍段長2.0 m，邊跨現(xiàn)澆直線段長5.65 m，最大懸臂澆筑梁重在2號段，節(jié)段長3.5 m，重136.83 t，次重梁段在1號段，節(jié)段長3.0 m，重130.98 t；主梁兩個邊跨直線段采用墩梁式

4、支架施工，其余梁段采用掛籃對稱懸臂施工。主墩71#、72#墩的0段長12 m，71、72墩承臺軸線與線路斜交35°，承臺尺寸均為12.4×12.4×3.0 m，墩身高15.5 m，墩頂尺寸為9.5×5.0 m的圓端形截面。G108國道為雙向四車道，既有道路寬24 m（雙向），日交通車流量比較大。成綿樂客運專線與G108國道斜交角約為35度。該連續(xù)梁建成后，不影響G108國道的交通。該橋的具體構造及詳細施工方法見有關施工設計圖和施工組織設計。1.2 設計規(guī)范計算中主要依據(jù)的規(guī)范為：(1)鐵路橋涵設計基本規(guī)范（TB10002.1-2005）(2)鐵路橋涵鋼筋

5、混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范（TB1002.3-2005）（以下簡稱“鐵規(guī)”）(3)新建時速200-250公里客運專線鐵路設計暫行規(guī)定(鐵建設函2005140號)(4)新建時速300-350公里客運專線鐵路設計暫行規(guī)定(鐵建設函200747號)(5)高速鐵路設計規(guī)范(TB10020-2009)(6)鐵路工程抗震設計規(guī)范（GB50111-2006）（2009版）(7)鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定（鐵建設（2005）157號）1.3 計算荷載參數(shù)（1）恒載：考慮結構自重，主梁容重按26.5 kN/m3，二期恒載118 kN/m，橫隔板、預應力齒板以集中力的形式施加于相應節(jié)點。（2）活載：Z

6、K活載。施工掛籃及施工荷載總重（包括模板）按650 kN計。（3）環(huán)境溫度：均勻溫度變化按全橋均勻升溫22、降溫20計算；（4）日照溫差：按鐵路橋規(guī)“附錄B由于本設計采用平面模型，只考慮沿梁高方向溫度變化，按（B.0.2-1）計算。其中a=5，T0=10度。（5）混凝土收縮徐變效應和預應力效應。在施工階段計入收縮徐變效應，成橋后按1500天延續(xù)期計算收縮徐變影響。環(huán)境濕度70，混凝土平均加載齡期為6天。根據(jù)設計圖參數(shù)輸入主梁預應力的數(shù)據(jù)，計算中預應力的相關參數(shù)參見表1-1。表1-1 預應力鋼筋的計算物理參數(shù)物理參數(shù)取值彈性模量（MPa）195000張拉控制應力（MPa）1209/1302松弛系

7、數(shù)0.025摩阻系數(shù)0.15管道偏差系數(shù)0.0015錨具變形(m)0.006極限強度（MPa）1860（6）支座沉降1，2，3，4分別代表連續(xù)梁的4個支座節(jié)點。支座沉降按10mm考慮，每個節(jié)點分別沉降10mm，程序按照最不利工況組合。（7）沖擊系數(shù)按TB 10621-2009 高速鐵路設計規(guī)范(試行)計算。對ZK活載：有：1+=1+（1.44/（L0.5-0.2）-0.18） L加載長度（m），其中L3.61m時按3.61m計；n跨連續(xù)梁時取平均跨度乘以下列系數(shù)：=2 1.20=3 1.30=4 1.405 1.50當計算L小于最大跨度時，取最大跨度。 （1+）計算值小于1.0時取1.0。1.

8、4 結構材料本橋分析計算中材料按表1-2采用。表1-2 結構材料及力學性能構件材料彈性模量（MPa）重力密度（kN/m3）抗壓極限強度fc（MPa）抗拉極限強度fct（MPa）線膨脹系數(shù)主梁C55砼3.60×10426.537.03.30.00001縱向預應力鋼筋鋼絞線1.95×10578.5fpk=1860-0.000012豎向預應力鋼筋PSB8302.0×105-fpk=830k=6500.0000122 主橋結構分析計算2.1 計算程序及結構離散圖計算程序采用橋梁博士3.03專用程序對結構進行離散，結構由主梁、橋墩、樁基及拉索組成。結構計算簡圖如圖2-1所示

9、。邊界條件為：T構懸臂澆筑過程中各支座處模擬為臨時固結支座，逐跨合龍后改換為永久支座。圖2-1結構計算模型示意圖2.2 計算步驟與計算內容主橋上部結構主梁采用懸臂澆筑法施工，在兩主墩墩頂澆筑0號塊，設置臨時支座，然后安裝掛籃，對稱向兩側懸臂施工；先合龍邊跨，再合龍中跨。共劃分為36個施工階段。詳見表2-1。作為施工驗算，每個梁節(jié)段的施工階段分為如下3步：1）掛籃就位，立模，綁扎鋼筋（表中簡稱為移掛籃）；2）澆筑梁段；3）預應力張拉。懸臂施工完成后，在支架上澆筑邊跨梁段，在支架上進行邊跨合龍，澆筑中跨合龍段混凝土，全橋合龍，完成橋面系施工。表2-1 計算模型施工階段劃分階段名稱施工階段號階段時間

10、結束日期墩頂0梁段支架現(xiàn)澆澆筑砼14040張 拉2242澆筑1梁段上掛籃31557澆筑砼4663張 拉5164澆筑2梁段移掛籃6266澆筑砼7672張 拉8173澆筑3梁段移掛籃9275澆筑砼10681張 拉11182澆筑4梁段移掛籃12284澆筑砼13690張 拉14191接上表階段名稱施工階段號階段時間結束日期澆筑5梁段移掛籃15293澆筑砼16699張 拉171100澆筑6梁段移掛籃182102澆筑砼196108張 拉201109澆筑7梁段移掛籃212111澆筑砼226117張 拉231118澆筑8梁段移掛籃242120澆筑砼，邊跨現(xiàn)澆砼256126張 拉261127邊跨合龍段邊跨掛籃前

11、移2 m；中跨右側掛籃前移2 m，中跨左側掛籃后退一個梁段275168邊跨及中跨合龍口處加水箱配重282170澆筑邊跨合龍段砼、放水296176張拉邊跨預應力、拆除邊跨臨時支架305181中跨合攏段澆中跨合龍段、放水316187張拉預應力、拆臨時支座325192拆除所有掛籃3310202工后60天3460262二期恒載3515277收縮徐變（1500天）36150017773 計算結果分析每個檢算項下增加相應計算結果表格，可以用鐵路橋梁的計算報告模板自動生成，但圖必須處理后再貼上。3.1 施工階段恒載撓度及徐變上拱度成橋后（即第36施工階段，計算收縮徐變）主梁的撓度及徐變上拱度計算結果見圖3-

12、1所示。成橋后主梁恒載最大位移為11 mm；最大徐變上拱度為5 mm，設計計算值為6.69 mm，小于規(guī)范規(guī)定值（2 cm）。圖3-1 恒載計算撓度3.2 靜活載撓度圖3-2表示計算靜活載撓度包絡圖，監(jiān)控值與設計值基本一致。邊跨最大靜活載撓度為6 mm<L/1200=35 mm；中跨最大靜活載撓度為18.0mm<L/1200=60 mm，滿足規(guī)范要求。圖3-2 活載計算撓度包絡圖（m）3.3 運營階段正截面混凝土應力鐵規(guī)第6.3.10條規(guī)定：運營荷載作用下正截面混凝土壓應力（扣除全部應力損失后）應符合下列規(guī)定：1）主力組合作用時：c0.5 fc=20.0 MPa 2）主力加附加力組

13、合作用時:c0.55 fc=22.0 MPa鐵規(guī)第6.3.11條規(guī)定：運營荷載作用下，正截面混凝土受拉區(qū)應力（扣除全部應力損失后）應符合下列規(guī)定:1）對不允許出現(xiàn)拉應力的構件ct02）對允許出現(xiàn)拉應力但不允許開裂的構件ct0.7 fct=2.45 MPa圖3-3、3-4分別表示結構在主力、主力+附加力作用下的截面上、下緣最大、最小正應力。由圖中可知：主力作用下：截面上緣最大應力9.0 MPa，下緣最大應力9.2 MPa，無拉應力；主+附作用下：截面上緣最大應力10.6 MPa，下緣最大應力9.2 MPa，無拉應力。均滿足規(guī)范要求。圖3-3 截面上下緣最大最小正應力（主力，MPa）圖3-4 截面

14、上下緣最大最小正應力（主+附，MPa）3.4 運營階段抗裂性鐵規(guī)第6.3.9條規(guī)范：對不允許出現(xiàn)拉應力的構件，其抗裂性應按下列公式計算：1）正截面（正應力）對于軸心受拉、小偏心受拉或小偏心受壓構件:對于受彎、大偏心受拉或大偏心受壓構件：式中 計算荷載在截面受拉邊緣混凝土中產(chǎn)生的正應力(MPa)；抗裂安全系數(shù)，按鐵規(guī)表6.1.5采用；扣除相應階段預應力損失后混凝土的預壓應力(MPa)；混凝土抗拉極限強度(MPa)；考慮混凝土塑性的修正系數(shù)；對所檢算的拉應力邊緣的換算截面抵抗矩(m3)；換算截面重心軸以下的面積對重心軸的面積矩(m3)。2）斜截面（主應力）=3.3 MPa=22.2 MPa（主+附

15、作用下為0.66 fc）式中 ，按抗裂性計算的主拉、主壓應力。圖3-5、3-6分別表示在主力和主+附作用下，截面的主應力分布情況。由計算可知，主應力均滿足規(guī)范要求。支座處出現(xiàn)較大主拉應力為3.2 MPa，此處未考慮墩頂橫隔板，同時也未考慮墩頂支點彎矩折減，因此該處計算值比實際值偏大；其余截面主拉應力均較小，滿足規(guī)范要求。圖3-5 運營階段截面上下緣最大最小主應力（主力，MPa）圖3-6 運營階段截面上下緣最大最小主應力（主+附，MPa）3.5 截面強度圖3-73-10分別表示主力、主力+附加力作用下各截面的抗力及其所對應的內力。（注：圖中的對應內力均考慮了安全系數(shù)，其中主力作用時K=2.2，主力+附加力作用時K=2.0）。由計算可知，各截面強度均滿足規(guī)范要求。圖3-7 截面最大抗力（彎矩）與最大荷載彎矩的比較