淮河大橋橋面板計(jì)算書

淮河大橋橋面板驗(yàn)算報(bào)告1工程概況1.1概述淮南市淮河大橋是一座公鐵兩用特大橋，自1982年建成通車以來(lái)，隨著地方交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，過(guò)橋車流量有很大的提高，而且淮南市作為一個(gè)煤炭出產(chǎn)基地，在公路運(yùn)輸中出現(xiàn)了大量的超重車輛；同時(shí)隨著橋梁使用年限的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)材料的老化和使用功能的退化問(wèn)題也逐漸突顯出來(lái)。主橋行車道板原設(shè)計(jì)為2.7x3.6m或1.4x3.6m預(yù)制板，以螺栓連接于鋼縱梁上，其后現(xiàn)澆40?50cm濕接縫，形成長(zhǎng)約32m、寬11.7m的整塊行車道板。根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ99-2003)，通過(guò)對(duì)淮河大橋公路橋詳細(xì)檢查，由于主橋行車道板病害較嚴(yán)重，該橋最終評(píng)定為“不合格級(jí)”，主橋行車道板主要存在的病害有：(1)主橋行車道板底出現(xiàn)多條橫向裂縫，縫寬0.10mm?0.50mm，部分裂縫貫通;(2)濕接縫處混凝土擠壓破損，脫落；(3)伸縮縫處主橋行車道板大面積擠壓破壞，局部呈蜂窩狀。1.2主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(1)設(shè)計(jì)荷載：公路一I級(jí)；(2)檢算依據(jù)1)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2004)，簡(jiǎn)稱“公橋規(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》（JTGD62-2004），簡(jiǎn)稱〃公預(yù)規(guī)”1.3主要材料（1）混凝土主橋行車道板強(qiáng)度差異較大，其強(qiáng)度推定值在30.1MPa~53.8MPa之間，共檢測(cè)35構(gòu)件，其中24個(gè)小于設(shè)計(jì)C40要求；因此混凝土取用C30混凝土。（2）鋼筋鋼筋：主筋采用HRB335鋼筋，相關(guān)材料參數(shù)見表3-2（1）混凝土力學(xué)指標(biāo)混凝土力學(xué)指標(biāo)表 表3-1項(xiàng)目fcd（Mpa）扁（MPa）彈性模量Ec（MPa）C3011.741.0430000（2）鋼筋力學(xué)指標(biāo)鋼筋力學(xué)指標(biāo)表 表3-2項(xiàng)目HRB235fk（MPa）195彈性模量Es（MPa）200000項(xiàng)目HRB335fsk（MPa）335fsd（MPa）280fsd’（MPa）280彈性模量￡、（MPa）2000005、截面尺寸主橋面板及鋼縱梁截面類型如圖3-1所示:

.J1?:■JX ,f1ttisjj5/? }jj.v? j..rm j.rrn圖3-1主橋面板剖面圖其中鋼縱梁截面特征值如圖3-2所示:教循單應(yīng)面積?.WOOOe+OD3Apy4.000000e+003As5.000000e+003Ixx5.709333e+005ITlITVMIw3.550000e+005ITlITVMXn.9.070000e+006ininyGyp7.500000e+001iTimcym7.500000e+001iTimCzp2.5DOOOOe+OOZiTimCzm2.5DOOOOe+OOZiTimQvb8.545800S+004iTim^2Qzb2.fil2500e+003iTim^2Peri:O1.560000e+003iTimPeri:IO.OOOOOOe+OOOiTimCenteny7.500000e+001iTimCentenz2.5DOOOOe+OOZiTimYl-7.500000e+001iTimzl2.5DOOOOe+OOZiTimvz7.5000006+001iTimz22.5000006+002iTim捋7.5000006+001iTimz3-2.5000006+002iTimW-7.5000006+001iTimz4-2.5000006+002iTim圖3-2鋼縱梁截面特征值2計(jì)算依據(jù)及計(jì)算參數(shù)選取2.1計(jì)算模型選取根據(jù)主橋橋面板布置形式，假定主桁架及橫梁剛度極大的情況下取其中連續(xù)32m板進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算模型采用梁?jiǎn)卧M鋼縱梁與板單元模擬橋面板形成空間體系，采用橋梁結(jié)構(gòu)分析程序MIDAS/Civil2006來(lái)計(jì)算。2.2計(jì)算荷載2.2.1恒載鋼縱梁斷面面積按構(gòu)件實(shí)際截面計(jì)入；主橋面板按照實(shí)際厚度計(jì)入；鋼筋混凝土容重Y=26kN/m3；鋼筋容重Y=78.5kN/m3。2.2.2溫度作用1） 體系溫差結(jié)構(gòu)整體溫度變化按橋位處最高和最低溫度確定，按照規(guī)范規(guī)定，本地區(qū)屬于溫?zé)岬貐^(qū)。考慮到實(shí)際溫度大于計(jì)算溫度，本次驗(yàn)算按照升降溫25C考慮。2） 溫度梯度主梁結(jié)構(gòu)溫度梯度按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2004的溫度梯度曲線確定。2.2.3活載公路-I級(jí)，按2車道考慮。沖擊系數(shù)，總體計(jì)算按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2004第4.3.2條計(jì)算。2.2.4收縮徐變假設(shè)為野外一般條件，混凝土齡期按照28天考慮，成橋后考慮十年徐變影響；計(jì)算方法按照規(guī)范規(guī)定公式進(jìn)行。2.3計(jì)算工況及驗(yàn)算內(nèi)容2.3.1計(jì)算I況1） 承載能力極限狀態(tài)基本組合：1.0x［（1.2x恒載+1.0X收縮徐變）+1.4X汽車（含汽車沖擊力）］2） 正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng)期效應(yīng)組合：恒載+收縮徐變+0.4X汽車（不含沖擊力）+0.8X溫度影響短期效應(yīng)組合：恒載+收縮徐變+0.7X汽車（不含沖擊力）+0.8X溫度影響2.3.2驗(yàn)算內(nèi)容從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，主橋行車道板底出現(xiàn)多條橫向裂縫；因此，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)正截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算，按照規(guī)范JTGD60-2004第5.1.5條規(guī)定進(jìn)行；并正常使用極限狀態(tài)短期荷載效應(yīng)組合并考慮長(zhǎng)期荷載效應(yīng)影響下計(jì)算裂縫寬度驗(yàn)算，按照規(guī)范JTGD62-2004第6.4.1~6.4.3條規(guī)定進(jìn)行；按照規(guī)范JTGD60-2004第6.5.3條規(guī)定進(jìn)行結(jié)構(gòu)撓度驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期撓度值需控制在L/600以內(nèi)。3主橋面板結(jié)構(gòu)計(jì)算根據(jù)主橋橋面板布置形式，取其中連續(xù)32m板進(jìn)行計(jì)算。3.1計(jì)算模型采用MIDAS/Civil2006建立計(jì)算模型如下：圖3.3計(jì)算幾何模型圖3.4計(jì)算模型消隱圖全橋共分為1050個(gè)單元，667個(gè)節(jié)點(diǎn)。邊界條件按照設(shè)計(jì)圖紙分別模擬。

3.2計(jì)算結(jié)果分析3.2.1鋼縱梁及主橋面板整體撓度計(jì)算計(jì)算模型采用梁?jiǎn)卧M鋼縱梁與板單元模擬橋面板形成空間體系，進(jìn)行整體撓度驗(yàn)算。按照規(guī)范JTGD60-2004第6.5.3條進(jìn)行計(jì)算，受彎構(gòu)件按照荷載短期效應(yīng)組合下結(jié)構(gòu)變形圖如圖3.5所示。BJ07D1IMX137J7TDE*-OD3iA^2?7*rQQ3”MSSc-WJS524aT4*-0034J3B&2??]33.3J23P*-OJ32.M]41T?-O]3/二8金—003“±041704工忐*衛(wèi)Aoaq■q.1m三#:nj.ysam!HTM■宜Y：Y：-DJ37Z:D-ZJfl圖3.5短期效應(yīng)組合下結(jié)構(gòu)變形圖取短期效應(yīng)組合下結(jié)構(gòu)變形最大的左2#縱梁進(jìn)行撓度驗(yàn)算，現(xiàn)列出左2#縱梁在短期效應(yīng)組合下、在自重下及在消除自重下的結(jié)構(gòu)位移表。（如表3-3）

各種工況下左2#縱梁的結(jié)構(gòu)位移表 表3-3節(jié)點(diǎn)荷載短期效應(yīng)組合自重消除自重后撓度DZ(mm)DZ(mm)DZ(mm)331組合（最?。?5.057888-0.295125-4.762763332組合（最小）-1.69288-0.168933-1.523947333組合（最?。?7.912683-0.893129-7.019554334組合（最小）-5.819391-0.818045-5.001346335組合（最?。?7.304075-0.992505-6.31157336組合（最小）-4.538614-0.543586-3.995028337組合（最?。?1.692702-0.16871-1.523992338組合（最小）-3.510031-0.145487-3.364544339組合（最?。?5.058234-0.295497-4.762737340組合（最?。?3.605074-0.221043-3.384031341組合（最?。?1.376524-0.059582-1.316942342組合（最?。?3.604627-0.220814-3.383813343組合（最小）-5.108319-0.333469-4.77485344組合（最?。?3.509968-0.145172-3.364796345組合（最小）-1.302507-0.000939-1.301568346組合（最?。?4.539347-0.544155-3.995192347組合（最?。?6.740707-0.868616-5.872091348組合（最?。?5.831289-0.818214-5.013075349組合（最?。?3.072167-0.442058-2.630109350組合（最小）-3.169044-0.48136-2.687684351組合（最?。?6.96089-0.944664-6.016226352組合（最小）-1.3103720.002697-1.313069353組合（最?。?5.156292-0.351803-4.804489354組合（最?。?1.39296-0.062354-1.330606355組合（最小）-5.103008-0.309687-4.793321356組合（最?。?1.752494-0.1833-1.569194357組合（最?。?7.563734-1.079527-6.484207358組合（最?。?6.018611-0.891073-5.127538359組合（最?。?7.548078-1.081335-6.466743360組合（最?。?4.690807-0.590999-4.099808361組合（最小）-1.751232-0.183597-1.567635362組合（最?。?3.535144-0.14864-3.386504363組合（最小）-5.101432-0.309213-4.792219364組合（最?。?3.640191-0.232624-3.407567365組合（最?。?1.392733-0.062234-1.330499366組合（最小）-3.64092-0.232908-3.408012367組合（最?。?5.157518-0.352215-4.805303368組合（最小）-3.536632-0.14905-3.387582369組合（最?。?1.3113080.00248-1.313788370組合（最小）-4.693878-0.590168-4.10371

371 組合（最?。?-6.967958 -0.943294 -6.024664372組合（最小）-6.035554-0.889382-5.146172373組合（最?。?3.183584-0.48034-2.703244374組合（最小）-2.570545-0.486389-2.084156375組合（最?。?5.607958-0.955615-4.652343376組合（最?。?0.9602290.005319-0.965548377組合（最?。?3.795482-0.346846-3.448636378組合（最?。?1.046045-0.061686-0.984359379組合（最?。?3.741948-0.303834-3.438114380組合（最?。?1.437648-0.186015-1.251633381組合（最?。?6.068296-1.091111-4.977185382組合（最?。?4.852825-0.900664-3.952161383組合（最?。?6.060162-1.093311-4.966851384組合（最?。?3.812788-0.598415-3.214373385組合（最?。?1.435628-0.186492-1.249136386組合（最小）-2.588784-0.143348-2.445436387組合（最?。?3.740215-0.303037-3.437178388組合（最?。?2.698412-0.229738-2.468674389組合（最?。?1.045721-0.061483-0.984238390組合（最?。?2.699292-0.230222-2.46907391組合（最?。?3.796876-0.347543-3.449333392組合（最?。?2.590325-0.14403-2.446295393組合（最?。?0.9610560.004964-0.96602394組合（最?。?3.818434-0.597146-3.221288395組合（最小）-5.616494-0.953681-4.662813396組合（最?。?4.857308-0.898866-3.958442由表3-3，左2#縱梁的最大長(zhǎng)期撓度值w=7.912mm,此處自重作用下?lián)隙戎禐閣二0.893mm。W=w-w=7.912-0.893=7.02mm最大豎向撓度x長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)=wx%=7.02x1.6=12.23mm<L/600=13.33mm通過(guò)撓度的計(jì)算表明該橋的長(zhǎng)期撓度值符合規(guī)范要求，但計(jì)算撓度很接近規(guī)范限制，結(jié)構(gòu)剛度（特別是鋼縱梁）偏小。2:D.2S92:D.2S93.2.2承載能力極限狀態(tài)下主梁正截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，鋼縱梁與主橋面板在螺栓連接處存在大量橫向貫穿裂縫，鋼縱梁與主橋面板的連接已不再可靠，考慮兩者之間為只受壓?jiǎn)卧B接進(jìn)行內(nèi)力分析。通過(guò)撓度計(jì)算分析提取結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)算主橋面板在強(qiáng)制位移下的正截面抗彎強(qiáng)度。按照規(guī)范JTGD60-2004第5.1.5條和第5.2.1條規(guī)定進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)下主梁正截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。1）最不利組合下主橋面板彎矩內(nèi)力圖~PLATEFCR'ZE：L.2753ISv-i4DL9.21-HJe+OM5.677?2t：+OM2.1?943?+4DD□.□OMOw-rfiDd0.472614+000l^DlDDa-i-Da]12S474B-i-Da]2JA1507B-I-Da]MAXI69S-MIN:S72H片IS=：?*■』￡MH：H^-m.i'rn3q：DT/iaj^lD圖3.6最不利組合下彎矩內(nèi)力圖如圖3-6所示，最不利組合下主橋面板最大彎矩出現(xiàn)在1#、4#跨對(duì)應(yīng)的左2#和右2#板跨中；其中最大彎矩m「26.2"M。通過(guò)橋梁博士進(jìn)行截面設(shè)計(jì)驗(yàn)算（結(jié)果見附表3-4）。TOC\o"1-5"\h\z橋梁博士進(jìn)行截面設(shè)計(jì)驗(yàn)算 表3-4截面高度： 0.15m構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度：0.0m荷載信息： 一荷載類型： 軸力（KN） 剪力（KN） 彎矩（KN-m）結(jié)構(gòu)重力 0.0 0.0 26.2汽車沖擊系數(shù)： 1.2計(jì)算信息：鋼筋混凝土截面承載能力極限狀態(tài)荷載組合I計(jì)算結(jié)果：荷載組合結(jié)果:內(nèi)力最大軸力最小軸力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩軸力0.00.00.00.00.00.0剪力0.00.00.00.00.00.0彎矩26.226.226.226.231.426.2承載能力極限狀態(tài)荷載組合1強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果:最大軸力強(qiáng)度驗(yàn)算截面受力性質(zhì)：下拉受彎內(nèi)力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=26.2KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=26.2KN-m（不滿足） 最小配筋面積Agmin=4.89e-04m**2<實(shí)際配筋面積Ag=1.26e-03m**2（滿足）最小軸力強(qiáng)度驗(yàn)算截面受力性質(zhì)：下拉受彎內(nèi)力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=26.2KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=26.2KN-m（不滿足）最小配筋面積Agmin=4.89e-04m**2<實(shí)際配筋面積Ag=1.26e-03m**2（滿足）最大彎矩強(qiáng)度驗(yàn)算截面受力性質(zhì)：下拉受彎內(nèi)力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=31.4KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=31.4KN-m（不滿足）最小配筋面積Agmin=4.89e-04m**2<實(shí)際配筋面積Ag=1.26e-03m**2（滿足）最小彎矩強(qiáng)度驗(yàn)算截面受力性質(zhì)：下拉受彎內(nèi)力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=26.2KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=26.2KN-m（不滿足）最小配筋面積Agmin=4.89e-04m**2<實(shí)際配筋面積Ag=1.26e-03m**2（滿足）

下面對(duì)表3-4中計(jì)算進(jìn)行復(fù)核。已知在跨中，受拉鋼筋9010的面積為706.8mm2，受壓鋼筋8010的面積為628.3mm2fsd=195MPa，由鋼筋布置h0=150-40=110mm1)求受壓區(qū)高度x(1)求受壓區(qū)高度x(單位：mm)fA195x706.8c6x=—sd―s= =6.2VEh=62.8fb11.74x1900b02)正截面抗彎承載力(x\=fbx(h0--J+f"A(hMuM一ucd, ( 6.2、-a')=11.74x1900x6.2x110—二"2J+195x628.3x70=23.4KN?MsdS0sM=26.2KN?M>Mu=23.4KN?M。因此，承載能力極限狀態(tài)下主橋面板抗彎不滿足規(guī)范要求3.2.3正常使用極限狀態(tài)最大裂縫寬度計(jì)算1)最大裂縫寬度驗(yàn)算考慮到板底多處出現(xiàn)露筋及鋼筋銹蝕，并參考檢測(cè)報(bào)告，按《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTGH11-2004)表3.5.2-2“推薦的橋梁各部件權(quán)重及綜合評(píng)定方法”及表3.5.2-3〃橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)”評(píng)定橋梁的技術(shù)狀況，對(duì)鋼筋的檢算面積按0.9倍的設(shè)計(jì)面積折減取值。根據(jù)JTGD62-2004第6.4.1~6.4.3條，按近似矩形鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)(30(30+1.3d)8E^0.28E^0.28+10p)取1.6?/1)c1—考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)，c1荷載短期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為：M=Mg+*xM1+%2xM2=21.3kN?m荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為：

M[=Mg+甲21xM1+甲22xM2=17.7kN?m系數(shù)。=1+0.5M=1+0.5x177=1.422M 21.32)匕一考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)，取1.02)3)4)5){—與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，由于該橋?yàn)槭軓潣?gòu)件，所以取1.0；d—縱向鋼筋的直徑，d3)4)5)P一縱向受拉鋼筋配筋率；A706.8x0.9P=―l= =0.022bh1920x110

06)。ss-6)(MPa)；21.3M

5= 21.3M

5= sss0.87hA 0.87x110x706.8x0.9E一鋼筋彈性模量(MPa),2.0x105MPa=389.9MPass7)s將各項(xiàng)代入公式得:389.9W廣1.0x1.42389.9W廣1.0x1.42x1.0x2010x=0.222mm10.28+10x0.022j由以上結(jié)果可以知，在正常使用極限狀態(tài)下，最大裂縫為0.222mm，不滿足規(guī)范JTGD62-2004第6.4.2條的要求。5計(jì)算小結(jié)通過(guò)主橋面板的詳細(xì)驗(yàn)算，可以得出如下結(jié)論:1、正截面抗彎承載力驗(yàn)算：m=