金山大道保通棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算書

金山大道保通棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算書1.設(shè)計(jì)概況保通棧道橋采用鋼箱梁，跨徑30+30（m），梁高為1.5m。橋面寬度為：0.5m（防撞欄桿）+10.75m（車行道）+0.5m（中分帶）+10.75m（車行道）+0.5m（防撞欄桿）=23.0m。按雙向6車道設(shè)置，橋梁根據(jù)道路下部隧道位置采用20度斜交布置。2.采用規(guī)范（1）《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ11－2011）（2）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）（3）《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TB02-01-2008）（4）《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD64-2015）（5）《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ2—2008）（6）《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025—86）（7）《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）（8）《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.2-2005）（9）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）3.主要材料及力學(xué)參數(shù)Q345：彈性模量E=2.06×105MPa剪切模量G=0.824×105MPa抗拉、抗壓及抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：270MPa抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：155MPa4.計(jì)算荷載取值（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)（2）永久作用自重：實(shí)際結(jié)構(gòu)建立計(jì)算模型，由程序自動(dòng)計(jì)算，材料容重取78.5kN/m3；橫隔板：按照箱梁實(shí)際尺寸取值；二期：鋪裝：25×0.18×10.75=48.375kN/m，防撞欄桿+支墩=0.5×（0.51+0.61）×25+8=22KN/m。（3）可變作用1）汽車荷載效應(yīng)車道荷載：城--A級(jí)車道荷載；半幅橋梁按3車道控制計(jì)算。沖擊系數(shù)：車道荷載沖擊系數(shù)根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2015)第4.3.2條取值計(jì)算。汽車沖擊力系數(shù)參考《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）第4.3.2條，應(yīng)該按照結(jié)構(gòu)基本頻率計(jì)算。當(dāng)f<1.5Hz時(shí)， μ=0.05當(dāng)1.5Hz≤f≤14Hz時(shí)， μ=0.1767lnf-0.0157當(dāng)f>14Hz時(shí)， μ=0.452）整體溫度作用按結(jié)構(gòu)整體升溫25℃、降溫-20℃計(jì)算。3）梯度溫度作用5.鋼箱梁計(jì)算5.1計(jì)算模型采用有限元分析軟件MidasCivil2019。上部結(jié)構(gòu)為30+30m連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，梁高1.5米，采用半幅橋梁截面計(jì)算，橋梁寬度11.5米，采用單縱梁+斜橫梁模型，全橋共計(jì)73個(gè)節(jié)點(diǎn)，66個(gè)單元，車道荷載按偏載布置，如圖5-1所示。圖5-1有限元計(jì)算模型圖5-2箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位mm）5.2結(jié)構(gòu)成橋內(nèi)力圖5.2.1成橋階段恒載主梁內(nèi)力圖圖5-3成橋階段主梁恒載彎矩圖(單位:kN-m)圖5-4成橋階段主梁剪力圖(單位:kN)5.2.2活載作用下主梁內(nèi)力圖圖5-5車道荷載作用主梁彎矩包絡(luò)圖(單位:kN-m)圖5-6車道荷載作用主梁剪力包絡(luò)圖(單位:kN)5.2.3承載能力組合作用下主梁內(nèi)力圖圖5-7承載能力組合彎矩包絡(luò)圖(單位:kN-m)圖5-8基本組合剪力包絡(luò)圖(單位:kN)5.3結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算5.3.1主梁正應(yīng)力驗(yàn)算圖5-9主梁上緣正應(yīng)力圖（包絡(luò)）(單位:MPa)圖5-10主梁下緣正應(yīng)力圖（包絡(luò)）(單位:MPa)5.3.2主梁剪應(yīng)力驗(yàn)算圖5-11主梁剪應(yīng)力圖（包絡(luò)）(單位:MPa)由上應(yīng)力圖知，單梁計(jì)算截面上緣最大壓應(yīng)力-95.6MPa，最大拉應(yīng)力77.8MPa；下緣最大壓應(yīng)力-101.3MPa，最大拉應(yīng)力96.5MPa。主梁最大剪應(yīng)力72.9MPa。按照《鋼規(guī)》公式5.4.1-1σ=γ0Nd/Aeff+γ0(My+Ndez)/Ay,eff+γ0(Mz+Ndey)/Az,eff≤fd驗(yàn)算，σ=101.3MPa≤fd=270.000MPa，滿足規(guī)范要求；按照《鋼規(guī)》公式5.3.1-3τd=γ0τ≤fvd驗(yàn)算，τd=72.9MPa≤fvd=155.000MPa，滿足規(guī)范要求。5.4撓度驗(yàn)算按《鋼規(guī)》第4.2.3條規(guī)定，計(jì)算豎向撓度時(shí)，應(yīng)按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法并應(yīng)采用不計(jì)沖擊力的汽車車道荷載頻遇值，頻遇值系數(shù)為1.0。計(jì)算撓度值不應(yīng)超過表4.2.3規(guī)定的限值。自重位移（mm）活載位移（mm）由以上位移圖知，汽車荷載作用下主梁計(jì)算最大撓度18.3mm，規(guī)范容許撓度跨度比為L(zhǎng)/500=60mm，故主梁剛度滿足規(guī)范要求。跨中預(yù)拱度按18.3/2+16.4=25.55mm設(shè)置。6.支座反力計(jì)算承載力組合下最大支座反力（KN）從上述計(jì)算可知，邊支座單個(gè)支座反力=2818KN，跨中支座單個(gè)支座反力=4463KN。邊支座選擇GPZ(Ⅱ)型盆式橡膠支座3.0型號(hào)，中支座選擇GPZ(Ⅱ)型盆式橡膠支座6.0型號(hào)。7.橋梁墩臺(tái)計(jì)算橋梁縱向水平力按規(guī)范考慮汽車沖擊力計(jì)算，一列車道荷載豎向重=（30-5）/（50-5）×90+270+10.5×60=950KN，10%的豎向重=950×0.1=95KN，故單車道取165KN，三車道按規(guī)范取2.34×165=386.1KN。按《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》4.3.5表分配。則半幅橋跨中橋墩縱向受力=386.1KN，邊跨橋臺(tái)取386.1×0.3=115.83KN?？缰袉蝹€(gè)橋墩縱向受力=386.1KN/2=193.1KN，橋臺(tái)整體縱向受力=115.83KN×4=463.32KN（1）橋墩計(jì)算橋墩高度按5.2m(橋面部至嵌巖起算點(diǎn))計(jì)算，則底部彎矩=193.1×5.2=1004.12KN·m，橋墩立柱按偏壓構(gòu)件計(jì)算，1.5m圓柱墩配筋32根直徑14的鋼筋，算得截面裂縫=0.0mm，截面抗力:NR=1.71e+04KN>=Nj=4.65e+03KN，滿足規(guī)范要求。橋墩基礎(chǔ)軸向壓力=4463+1.5×1.5/4×3.14×6.4×25=4745.6KN。樁基底部承載力按設(shè)計(jì)6.0MPa計(jì)算得5273KN＞4745.6KN。根據(jù)地勘報(bào)告，橋墩基礎(chǔ)位于砂巖地段，砂巖飽和強(qiáng)度17.93MPa，泥巖天然強(qiáng)度7.04MPa，設(shè)計(jì)要求≥6.0MPa，滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。（2）橋臺(tái)計(jì)算橋臺(tái)基礎(chǔ)到橋面高度按4.0m高度考慮臺(tái)背土壓力，橋梁沖擊荷載作用力距離基礎(chǔ)底按4.0m(橋面至基礎(chǔ)底部)考慮，算得底部彎矩=463.32×4.0+0.5×20×4×4/3×23=3080KN·m橋臺(tái)基礎(chǔ)軸向壓力=（2818+2150）×2+2.0×23×25+3.0×24×25=12886KN。合力偏心距e=M/N=3080/12886=0.239＜b/6=3.0/6=0.5，故基礎(chǔ)底部壓應(yīng)力最大=N/A(1+6e/B)=12886/（3×24）（1+6×0.239/3）=265KPa。根據(jù)地勘報(bào)告，橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)位于砂巖地段，強(qiáng)風(fēng)化砂巖承載力為350KPa，中風(fēng)化砂巖為1500KP