施工圖計算書

計算書項目編號：-053設(shè)計階段：施工圖項目名稱：軍工路道路改建工程6標實行方案調(diào)整計算內(nèi)容：45+61+61+43.834m持續(xù)（共頁）計算：日期：校對：日期：校核：日期：審核：日期：上?？七_市政交通設(shè)計院年月日1橋梁概況45m+61m+61m+43.834m持續(xù)鋼箱曲梁，位于軍工路轉(zhuǎn)彎匝道上，設(shè)計道路中心線最小平曲線半徑95m，設(shè)2%的單向坡，橋面布置為防撞墻+機動車道+防撞墻，鋪裝采用8cm瀝青鋪裝+8cm纖維砼鋪裝，鋼箱采用單箱雙室截面，兩側(cè)1.8m挑梁，鋼箱梁為變寬（9.312m～11.2m～10.344m），在中墩兩側(cè)各有10.5m的梁高變化段（2.45m～2.95m）。各墩均采用雙支座，邊墩支座間距6m，中墩支座間距4m。原則橫斷面布置2荷載計算2.1鋼箱梁自重鋼構(gòu)造自重按550kg/m2估算，550×9.8偏心扭矩550*9.8/1000*9.312*0.0050=0.251kN-m/m550*9.8/1000*11.2*0.1043=6.30kN-m/m550*9.8/1000*10.344*0.0044=0.245kN-m/m鋼箱梁自重由程序根據(jù)截面自動計算，加勁板件自重則通過自重提高系數(shù)計入，自重提高系數(shù)取1.472.2鋪裝8cm瀝青砼鋪裝+8cm鋼筋砼鋪裝(24*0.08+25*0.08)*8.512=33kN/m33*0.0047=0.1551KN-m/m(24*0.08+25*0.08)*10.4=41kN/m41*0.14539=5.96KN-m/m(24*0.08+25*0.08)*9.544=37kN/m37*0.0041=0.1517kN-m/m單元1to11233kN/m~41kN/m0.15551kN-m~5.96kN-m單元113to13041kN/m5.96kN-m/m單元130to15241kN/m~37kN/m5.96kN-m/m~0.1517kN-m/m2.3防撞墻外側(cè)1道鋼防撞墻：382*9.8/1000=3.74kN/m內(nèi)側(cè)1道鋼防撞墻，內(nèi)填0.3m3/m砼382*9.8/1000+0.3*24=11kN/m3.74+11=14.74kN/m(11-3.74)*8.912/2=32.35kN-m/m(11-3.74)*10.8/2=39.204kN-m/m(11-3.74)*9.944/2=36.1kN-m/m2.4溫度荷載正溫差30度，負溫差30度，溫度梯度按照規(guī)范計取t1=16.4度，t2=5.98度。2.5汽車荷載設(shè)計荷載：公路-I級單向2車道驗算荷載I：根據(jù)《都市橋梁設(shè)計準則》取特種平板掛車-300t單向1車道驗算荷載II：集卡車列：由公路原則車輛構(gòu)成，前后軸距10m，全橋滿布，單向2車道。沖擊系數(shù)取0.452.6不均勻沉降隔墩沉降0.02m。3計算成果3.1計算模型縱向計算采用專業(yè)有限元計算軟件MIDAS，空間梁單元，全橋合計152個單元，163個節(jié)點。計算模型截面有效寬度計算，參照日本《道橋示方書》有關(guān)規(guī)定計算，見下表（單位：m）。位置P1-P2跨中P2墩支點P2-P3跨中P3墩支點P3-P4跨中P4墩支點P4-P5跨中有效寬度頂板9.4558.26810.4458.98411.1719.10611.088底板5.8655.3146.8456.0297.5716.1517.4983.2支反力計算成果列出在各荷載作用下的豎向支反力，見下表（單位：kN）恒載溫度梯度整體溫度沉降正負升溫降溫maxminP1外側(cè)680170-851-152-52內(nèi)側(cè)823114-57-1152-52P2外側(cè)2526392-196-151590-90內(nèi)側(cè)3454-75437714-14292-293P3外側(cè)27461258-62927-27255-255內(nèi)側(cè)4294-1101551-2727547-547P4外側(cè)25151123-562-2020390-390內(nèi)側(cè)4195-148974521-21657-657P5外側(cè)766213-106-1160-60內(nèi)側(cè)82376-381-175-75公路汽車特300集卡車隊公路汽車原則組合maxminmaxminmaxminmaxminmaxminP1外側(cè)1407-2112944-3601484-2412944-3603846184內(nèi)側(cè)1345-1532799-2201336-1982799-2203788494P2外側(cè)2762-5024389-4413747-6164389-61673971625內(nèi)側(cè)2736-4384351-2513725-5334351-53384751875P3外側(cè)3061-6854757-6124186-9554757-9559016907內(nèi)側(cè)3339-6724829-5144790-8594829-859102201786P4外側(cè)3023-7354996-8323899-9574996-9579024606內(nèi)側(cè)3326-6785051-6794615-7535051-753106481295P5外側(cè)1628-3423367-5851794-3923367-585440714內(nèi)側(cè)1455-2112994-3281380-2372994-3283969382由表可知，P5墩外側(cè)支座壓力儲備局限性，應(yīng)壓重300kN。3.3內(nèi)力計算成果列出各荷載效應(yīng)的內(nèi)力計算成果，見下圖（單位：剪力kN；彎矩扭矩kN-m）恒載彎矩（kN-m）恒載扭矩（kN-m）恒載剪力（kN）溫度效應(yīng)彎矩包絡(luò)（kN-m）溫度效應(yīng)扭矩包絡(luò)（kN-m）溫度效應(yīng)剪力包絡(luò)（kN）沉降彎矩包絡(luò)（kN-m）沉降扭矩包絡(luò)（kN-m）沉降剪力包絡(luò)（kN）汽車彎矩包絡(luò)（kN-m）汽車扭矩包絡(luò)（kN-m）汽車剪力包絡(luò)（kN）原則組合彎矩包絡(luò)（kN-m）原則組合扭矩包絡(luò)（kN-m）原則組合剪力包絡(luò)（kN）3.3應(yīng)力計算成果如下列出原則組合作用下應(yīng)力計算成果（單位：MPa）。恒載上緣正應(yīng)力（MPa）恒載下緣正應(yīng)力（MPa）溫度上緣正應(yīng)力（MPa）溫度下緣正應(yīng)力（MPa）沉降上緣正應(yīng)力（MPa）沉降下緣正應(yīng)力（MPa）汽車上緣正應(yīng)力（MPa）汽車下緣正應(yīng)力（MPa）原則組合上緣正應(yīng)力包絡(luò)（MPa）原則組合下緣正應(yīng)力包絡(luò)（MPa）原則組合下剪應(yīng)力包絡(luò)（MPa）以上應(yīng)力計算成果未考慮有效分布寬度，以及橋面板的第二體系應(yīng)力。根據(jù)以往經(jīng)驗，考慮第二體系應(yīng)力45MPa（詳細計算參見橋面板局部應(yīng)力計算），并考慮有效分布寬度，將橋梁重要斷面的內(nèi)力、應(yīng)力計算成果列于下表：（剪應(yīng)力綜合考慮豎向力及扭矩效應(yīng)，橫向正應(yīng)力詳細參見橫向計算）P1墩支點P1-P2跨中P2墩支點P2-P3跨中P3墩支點P3-P4跨中P4墩支點P4-P5跨中P5墩支點彎矩kN-m047370-6760059500-794006-74000475000扭矩kN-m71003400113008600161501100017300580010400剪力kN535027007200390078003800760037005350縱向正應(yīng)力Mpa頂板45139-131153-139152-13212845底板0-142117-150126-133116-1220腹板剪應(yīng)力Mpa614056666368625563橫向正應(yīng)力Mpa頂板99-91-91-9199底板-72444444-72換算應(yīng)力Mpa頂板152156186191198192193160154底板128159158188172178164155131由計算成果可知，最大剪應(yīng)力為68MPa，發(fā)生在中墩支點截面，不不小于規(guī)范規(guī)定的120MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。頂板最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在P3墩位置，為拉應(yīng)力153MPa，底板最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在P2-P3跨跨中，為拉應(yīng)力150MPa，均不不小于規(guī)范規(guī)定的210MPa，滿足規(guī)范規(guī)定；最大換算應(yīng)力為198MPa，發(fā)生在P3墩支點截面，不不小于規(guī)范規(guī)定的1.1*210=230MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。3.5位移計算成果將重要荷載作用下的位移計算成果列出。鋼梁自重作用下位移（mm）成橋恒載作用下位移（mm）活載作用下向上最大位移（mm）活載作用下向下最大位移（mm）由計算成果可知，恒載作用下最大豎向位移發(fā)生在P3-P4跨跨中，為29mm，活載作用下最大豎向位移發(fā)生在P2-P3跨跨中，為23+54=77mm<61/600*1000=裸梁狀態(tài)下的預(yù)拱度跨中15mm，成橋狀態(tài)下的預(yù)拱度跨中29+54/2=56mm。3.6支點橫隔板計算成果按照下列公式計算局部承壓應(yīng)力及豎向應(yīng)力：局部承壓應(yīng)力：豎向應(yīng)力：端支座最大支反力：4407+300=4707kN中墩支座最大支反力：10648+24*1*1*2.95=10719kN端支點橫隔板采用16mm厚鋼板，支點處設(shè)5對尺寸為250×16×1700加勁肋，加勁肋間距400mm，外貼1對尺寸為900×16×1中支點橫隔板采用20mm厚鋼板，支點處設(shè)5對尺寸為400×20×2950加勁肋，加勁肋間距400mm，外貼1對尺寸為1000×20×2950加勁肋；計算成果列于下表：位置端支點中墩支點支座反力Rv（kN)470710719鋼材種類Q345Q345加勁肋對數(shù)55加勁肋尺寸（mm）250×16×1700400×20×2950加勁肋寬b(mm)250400加勁肋厚t(mm)1620加勁肋長(mm)17002950加勁肋間距bs(mm)400400橫隔板厚tw(mm)1620下翼板厚tf(mm)1625支座墊板寬度B(mm)10801080局部承壓寬度Beb(mm)11121130等效壓桿寬度Bev(mm)25602800加勁肋面積As(mm2)4000080000局部承壓應(yīng)力σb(Mpa)81104.5腹板豎向壓應(yīng)力σ(Mpa)116157.6容許應(yīng)力[σ](Mpa)200200鑒定okok4橋面板局部應(yīng)力計算橋面板局部應(yīng)力計算重要計算第二體系（橋面系）受力，根據(jù)圣維南原理取27m節(jié)段，底板及節(jié)段兩側(cè)均固結(jié)，箱梁節(jié)段采用空間8節(jié)點薄殼單元模擬，計算模型如下圖所示。計算模型箱梁自重通過程序自動計入，鋪裝以板單元面外均布荷載考慮，大小為3.92kPa；防撞墻根據(jù)布置位置，以帶狀均布荷載考慮，大小為27.5kPa；汽車荷載考慮車輛荷載（取驗算荷載：特-300平板掛車），根據(jù)車輪著地面積及輪重，為局部面外均布荷載。汽車布載考慮如下兩種方式，計算成果見下圖：布載方式1頂板縱向正應(yīng)力（kPa）布載方式1頂板橫向正應(yīng)力（kPa）布載方式2頂板縱向正應(yīng)力（kPa）布載方式2頂板橫向正應(yīng)力（kPa）由計算成果可知，頂板縱向最大拉應(yīng)力為28MPa，最大壓應(yīng)力22MPa；頂板橫向最大拉應(yīng)力40MPa，最大壓應(yīng)力39MPa。兩種布載方式下應(yīng)力分布規(guī)律類似：縱向正應(yīng)力在橫隔板和橫肋處為拉應(yīng)力，而在橫隔板與橫肋之間為壓應(yīng)力；橫向正應(yīng)力在縱向加勁的腹板處為受拉，而在加勁肋腹板之間為受壓。5橫梁應(yīng)力計算5.1中橫梁應(yīng)力計算5.1.1荷載中橫梁斷面中橫梁范圍內(nèi)的荷載按均布荷載加載，其他范圍內(nèi)荷載以集中力形式在腹板位置加載。集中力分派比例，邊腹板：中腹板：邊腹板=1：2：1。1）恒載中橫梁范圍內(nèi)：自重均布加載8KN/m（翼緣）、17KN/m（箱室）；鋪裝均布加載12KN/m；防撞墻加載12KN(外側(cè))、33KN(內(nèi)側(cè))；其他恒載：6709kN，分派到單個腹板上1678KN、3356KN、1678KN。2）其他荷載：其他荷載：958kN，分派到單個腹板上240KN、480KN、240KN。3）溫度荷載：整體升降溫30；溫差根據(jù)《通用規(guī)范》取.4）汽車荷載：特300，單車道汽車荷載3300kN。5.1.2計算成果1）計算模型2）計算應(yīng)力原則組合下頂板應(yīng)力包絡(luò)圖（MPa）原則組合下底板應(yīng)力包絡(luò)圖（MPa）由計算成果可知，原則組合下頂?shù)装遄畲笳龖?yīng)力：頂板為54MPa的拉應(yīng)力，21MPa的壓應(yīng)力；底板為52MPa的壓應(yīng)力，11MPa的拉應(yīng)力。5.2端橫梁應(yīng)力計算5.2.1荷載端橫梁斷面端橫梁范圍內(nèi)的荷載按均布荷載加載，其他范圍內(nèi)荷載以集中力形式在腹板位置加載。集中力分派比例，邊腹板：中腹板：邊腹板=1：2：1。1）恒載端橫梁范圍內(nèi)：自重均布加載7KN/m（翼緣）、14KN/m（箱室）；鋪裝均布加載10KN