东海桥箱梁报告030822(上册)-典尚设计

东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究报告（上册）同济大学桥梁工程系二三年八月 2 同济大学桥梁工程系项目名称：东海大桥主桥斜拉桥专题名称：钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究专题委托单位：上海同盛大桥建设有限公司专题承担单位：同济大学桥梁工程系证书等级编号：杨科R79号项目总负责人： （签字）项目负责人：吴 冲（签字）主要参加人员：曾明根、董 冰、曹劲松顾晓毅、胡欣、朱广存同济大学桥梁工程系本报告分为上下册，内容如下：上册包括：s 报告概要s 桥梁整体受力分析下册包括： s 成桥状态组合箱梁受力分析s 施工阶段组合箱梁受力分析s 箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析s 箱梁横隔板稳定分析s 箱梁腹板及底板极限强度分析s 箱梁吊装变形分析目 录0 报告概要10.1桥梁整体受力10.2成桥状态组合箱梁受力10.3施工阶段组合箱梁受力分析20.4箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析20.5箱梁横隔板稳定分析20.6箱梁腹板极限强度分析20.7箱梁吊装变形分析31桥梁整体受力分析41.1桥梁方案概要41.2计算条件81.2.1计算荷载81.2.2主梁截面特性121.2.3斜拉索131.3成桥初期静力分析结果161.3.1计算模型161.3.2恒载内力171.3.3恒载应力191.4运营初期静力分析211.4.1正常使用荷载组合效应分析211.4.2组合一内力应力包络图211.4.3组合二内力应力包络图261.4.4组合三内力应力包络图361.5主要施工状态静力分析结果411.5.1最大双悬臂施工状态荷载组合效应分析411.5.2最大单悬臂施工状态荷载组合效应分析561.6桥梁后期受力分析721.6.1成桥后期结构恒载状态分析721.6.2运营后期结构受力分析731.7不同恒载索力作用下桥梁结构受力比较761.7.1不同恒载索力对成桥状态结构受力的影响761.7.2不同恒载索力对双悬臂施工状态结构受力的影响801.8箱梁扭转剪应力831.8.1运营阶段箱梁扭转剪应力831.8.2最大双悬臂阶段箱梁扭转剪应力851.8.3最大单悬臂阶段箱梁扭转剪应力861.9结论与建议87 87 同济大学桥梁工程系0 报告概要东海大桥主航道桥为双塔单索面斜拉桥，跨径布置为：(73+132+420+132+73)=830m。总体布置如图1.1.1.1所示，主跨采用420m跨径，边跨设置辅助墩，在主塔墩、辅助墩及边墩处设置竖向和横向支座，主梁纵向飘浮。索塔为钢筋混凝土结构，塔高147.9m，索塔见图1.1.1.2。本报告为上海同盛大桥建设有限公司委托项目“东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究报告”的研究成果。根据中铁大桥勘测设计院提供的设计资料，东海大桥主梁为钢与混凝土组合连续箱梁结构，主梁中心线处高度4.0m，主梁全宽33m，槽形钢截面底面宽度20m、顶宽24m。箱梁横隔板为桁架式结构，横隔板间距4.0m。本研究主要内容包括：桥梁整体受力分析；成桥状态组合箱梁受力分析；施工阶段组合箱梁受力分析；箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析；箱梁横隔板稳定分析；箱梁腹板极限强度分析；箱梁吊装变形分析。0.1 桥梁整体受力桥梁整体受力分析，对成桥阶段、最大双悬臂阶段和最大单悬臂阶段的整体受力进行分析研究，根据计算结果得到以下结论和建议：（1） 成桥使用阶段，主梁和索塔均由主要荷载组合控制设计，主要荷载组合下，主梁混凝土板不出现拉应力，成桥初期混凝土最大压应力为12.42MPa，成桥后期由于混凝土收缩与徐变混凝土最大压应力下降为11.95MPa；钢梁由下缘最大压应力控制设计，成桥初期最大应力138.6MPa，成桥后期升为206.15MPa；混凝土索塔不出现拉应力，最大压应力为11.90MPa，满足设计要求；（2） 主要施工阶段，在最大双悬臂阶段和最大单悬臂阶段，主梁混凝土板不出现拉应力，混凝土桥面板最大压应力为9.36MPa；钢梁最大压应力160.1MPa；混凝土索塔局部出现拉应力，最大拉应力为1.56MPa，最大压应力为14.78MPa，满足设计要求；（3） 成桥运营阶段的主梁扭转剪应力由风荷载控制设计，并且大于施工阶段之值。混凝土桥面板的最大扭转剪应力为1.54MPa，箱梁斜腹板、底板和中间腹板的最大扭转剪应力分别为27.0，29.7，和3.6MPa；（4） 成桥恒载状态下斜拉索索力对主梁和索塔应力影响很大，建议结合施工控制，对设计索力进一步优化，同时要考虑施工误差的影响。0.2 成桥状态组合箱梁受力成桥状态组合箱梁受力，主要考虑恒载、预应力和活载作用下，箱梁横截面弯曲变形、混凝土桥面板和底板的横桥向受力、纵隔板斜拉索锚固点附近局部应力和横隔板应力，根据计算结果得到以下结论和建议：（1） 箱梁横截面弯曲变形不大，最大相对竖向变形为8.8mm，远远小于规范规定；（2） 混凝土桥面板横桥向的最大拉应力和压应力分别为3.0MPa和7.3MPa，满足设计要求；（3） 箱梁底板最大横桥向正应力在3025MPa左右，远远小于顺桥向应力；（4） 箱梁纵隔板在斜拉索锚固点附近有应力集中，最大米塞斯(Mises)应力在140 MPa左右，其余部分应力较小；（5） 箱梁纵隔板在斜拉索锚固点附近有应力集中，最大米塞斯(Mises)应力在160 MPa左右，其余部分应力较小。满足规范要求；（6） 横隔板腹杆的最大拉应力和压应力分别为43MPa和47MPa，满足规范要求。0.3 施工阶段组合箱梁受力分析吊机荷载作用下，考虑了吊机支点横向间距为4.0m和3.0m两种情况下的组合箱梁受力，根据计算结果得到以下结论和建议：（1） 吊机前支点附近顶板顺桥向和横桥向最大局部压应力在-4.5MPa, -8.5MPa，满足设计要求，吊机支点横向间距为3.0m时，应力值稍小；（2） 吊机后支点附近顶板有可能出现局部拉应力，最大局部拉应力为3MPa左右，但范围很小，建议采取构造措施减小应力集中；（3） 底板最大顺桥向和横桥向压应力分别为-70MPa和55MPa左右，满足设计要求；（4） 中间纵隔板在斜拉索锚固点附近出现应力集中，最大Mises应力在90MPa左右，满足设计要求；（5） 横隔板在吊机支点附近和隅角附近应力较大，隅角附近最大Mises应力在120MPa左右，满足设计要求；吊机支点横向间距为3.0m时，应力值稍小；（6） 横隔板腹杆的最大拉应力和压应力分别为32MPa和31MPa，满足规范要求；0.4 箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度，主要对斜腹板与翼板连接处受力进行分析，根据计算结果得到以下结论：（1） 在恒载和活载作用下，斜腹板与翼板连接处箱梁内侧仅承受压应力，最大应力为-97.9MPa，小于容许应力；（2） 斜腹板与翼板连接处箱梁外侧承受拉应力或拉压交变应力，最大拉应力和拉压应力幅均满足规范设计要求。0.5 箱梁横隔板稳定分析箱梁横隔板稳定，对成桥恒载状态、成桥运营状态（恒载活载）和施工吊装状态（恒载吊机）的一类稳定和二类稳定进行分析，根据计算结果得到以下结论：（1） 一类失稳模态为横隔板上弦杆在中间腹板附近板件的面外失稳，最小弹性稳定安全系数为3.40，满足设计要求。（2） 二类失稳状态下，横隔板上弦杆在中间腹板附近先达到屈服状态，其次是斜腹板与上翼板连接处的应力相对较大，部分达到屈服状态，最小二类稳定安全系数为3.54，满足稳定要求。0.6 箱梁腹板极限强度分析 箱梁腹板及底板板件宽厚比和极限强度分析结果表明：（1） 板件宽厚比满足局部稳定要求；（2） 斜腹板和底板的最大应力小于极限强度，满足设计要求；中间腹板在考虑活载及砼徐变、收缩及温差影响时，最大应力略大于极限强度，基本满足设计要求。0.7 箱梁吊装变形分析（1） 支点间距分别为4.0m和3.0m情况下，底板相对于中间腹板处的竖向相对位移，两者最大相差0.5mm左右，影响不大；（2） 在恒载作用下，吊装段和悬臂端的相对变形很小，最大相差0.3mm左右；（3） 在恒载吊机空载情况下，吊装段和悬臂端的相对变形变形很小，最大相差0.5mm左右；（4） 在恒载吊机吊梁情况下，吊机支点横向间距为4.0m时，吊装段顶板、底板与悬臂端的最大相对竖向变形差分别为6.4mm和4.8mm；（5） 吊装段和悬臂端的相对变形最大相差较大，最大相差6.4mm左右，一次性全截面直接连接有一定的困难，建议施工中采取适当的措施，确保安装顺利进行；（6） 采用钢箱梁中室部分先行连接方法，吊装段和悬臂端的相对变形和受力均能满足设计要求。1 桥梁整体受力分析1.1 桥梁方案概要东海大桥主航道桥为双塔单索面斜拉桥，跨径布置为：(73+132+420+132+73)=830m。总体布置如图1.1.1.1所示，主跨采用420m跨径，边跨设置辅助墩，在主塔墩、辅助墩及边墩处设置竖向和横向支座，主梁纵向飘浮。索塔为钢筋混凝土结构，塔高147.9m，索塔见图1.1.1.2。主梁一般截面如图1.1.1.3所示，采用钢与混凝土组合连续箱梁结构，其中，钢结构为槽形断面，设置两道中间纵隔板，箱梁顶板采用预应力混凝土结构。斜拉索通过锚箱锚固于中间纵隔板处，纵隔板间距为2.8m，桥轴向采用空间密索型布置，主梁索距8m，塔上索距2m。主梁节段标准长度为8m，将预应力混凝土桥面板与槽形钢结构形成箱形截面后进行主梁吊装。主梁全宽33m，槽形钢截面底面宽度20m，采用斜腹板结构，顶面腹板间距为24m。预应力混凝土桥面板标准厚度为28cm，箱梁腹板处加厚到55cm，桥面板悬臂长度为4.5m。主梁中心线处高度4.0m，高跨比为1/105；宽跨比为1/12.7。箱梁横隔板如图1.1.1.4所示，采用桁架式结构，横隔板间距4.0m，横隔板之间设置槽形横肋，横肋结构如图1.1.1.5所示。槽形钢截面的上翼板宽为80cm，采用剪力钉与预应力混凝土桥面板连接，剪力钉布置如图1.2.1.6所示。图1.1.1.1 东海大桥斜拉桥方案总体布置图图1.1.1.2 索塔结构图图1.1.1.3 主梁一般截面图图1.1.1.4 标准阶段箱梁横隔板及顶底板布置图图1.1.1.5 横隔板及横肋断面图图1.1.1.6 剪力钉布置图1.2 计算条件1.2.1 计算荷载1.2.1.1 恒载钢箱梁自重120kN/m；砼桥面板自重350 kN/m；二期恒载自重120kN/m；斜拉索换算密度90kN/m3(按斜拉索有效面积计算)；1.2.1.2 活载采用汽超-20加载，集装箱拖拉挂车（汽超-20重车间距10m车队）验算加载。活载换算成均布荷载。单列汽超-20换算荷载：普通车10.526 kN/m；重车30.56 kN/m；集装箱拖拉挂车换算荷载：24.12 kN/m。活载图示如图1.2.1和1.2.2所示。. 图1.2.1 汽超-20等效荷载图图1.2.2 集装箱拖拉挂车等效荷载图汽超-20纵向加载分为四种工况：中跨满布、边跨满布、全跨满布及边中跨满布。纵向加载图如1.2.31.2.6所示。图1.2.3 中跨满布汽超-20图1.2.4 边跨满布汽超-20图1.2.5 全跨满布汽超-20图1.2.6 边中跨满布汽超-20汽超-20横向加载分为两种工况：四车道偏载和八车道偏载。横向加载图如1.2.71.2.8所示。图1.2.7 四车道汽超-20偏载图1.2.8 八车道汽超-20偏载1.2.1.3 主梁预应力计算中考虑的桥轴向预应力束有：主梁悬拼施工用永久预应力筋、主梁边跨合拢预应力束和主梁中跨合拢预应力束。配筋配束如图1.2.911。图1.2.9 主梁悬拼施工用永久预应力筋图1.2.10 主梁边跨合拢预应力束图1.2.11 主梁中跨合拢预应力束1.2.1.4 静风荷载静风荷载如下表。项 目阻力最大时升力矩最大时主梁设计基准风速m/s51.0051.00主塔设计基准风速m/s60.3060.30施工阶段主塔设计基准风速m/s42.8442.84施工阶段主梁设计基准风速m/s50.7050.70成桥阶段主梁三分力系数阻力系数1.2320.101升力系数0.4260.795升力矩系数0.1030.173施工阶段主梁三分力系数阻力系数0.9890.300升力系数0.4860.758升力矩系数0.1110.152索塔阻力系数2.0002.000斜拉索阻力系数0.7000.700主梁截面系数高度Dm4.04.0宽度Bm33.033.0索塔侧向宽度m8.08.0空气密度kN/m30.0012250.001225成桥阶段主梁风荷载横向风荷载(阻力)kN/m7.850.64竖向风荷载(升力)kN/m22.4141.82扭转力矩(升力矩)kN-m179.22300.66施工阶段主梁风荷载横向风荷载(阻力)kN/m6.301.91竖向风荷载(升力)kN/m25.5539.86扭转力矩(升力矩)kNm192.23264.051.2.1.5 砼桥面板与钢梁温差砼桥面板与钢梁温差按10计算。1.2.1.6 砼收缩与徐变混凝土收缩：取t时的混凝土收缩应变换算温度-15计算，混凝土收缩计算时的徐变系数按4.0计算。混凝土徐变：恒载作用下的混凝土徐变系数2.0。1.2.1.7 施工阶段吊机荷载1） 吊机置于桥面中央吊机重量按110t考虑吊机顺桥向前后支点距离16.0m 吊机横向支点距离3.0m，同时研究横向支点距离为4.0m时主梁受力情况2） 吊机空载时吊机前支点反力 Rf=68t 吊机后支点反力 Rb=42t3） 吊机吊梁时最大的前后支点反力(包括吊机自重吊梁时冲击系数按1.1考虑)分别为Rf=700t Rb=-150t(a) 吊机空载时(b) 吊机吊梁时图1.2.12 吊机荷载示意图1.2.2 主梁截面特性项目面积（m2）截面形心到箱底高度（m）面内惯矩Ix（m4）面外惯矩Iy（m4）组合截面2.902.805.89209.941.2.3 斜拉索1.2.3.1 面积与恒载索力表1.2.3.1 斜拉索面积与恒载索力拉索编号斜拉索类型面积(mm2)恒载索力(kN)拉索编号斜拉索类型面积(mm2)恒载索力(kN)NMC1(SMC1)12174656.62504NSC1(SSC1)12174656.62690NMC2(SMC2)12174656.62556NSC2(SSC2)12174656.62682NMC3(SMC3)13975349.32725NSC3(SSC3)13975349.32835NMC4(SMC4)13975349.32923NSC4(SSC4)13975349.32973NMC5(SMC5)16376273.02948NSC5(SSC5)16376273.03126NMC6(SMC6)16376273.02987NSC6(SSC6)16376273.03299NMC7(SMC7)16376273.03148NSC7(SSC7)16376273.03458NMC8(SMC8)18777196.63305NSC8(SSC8)18777196.63595NMC9(SMC9)18777196.63487NSC9(SSC9)18777196.63743NMC10(SMC10)18777196.63630NSC10(SSC10)18777196.63887NMC11(SMC11)21178120.23809NSC11(SSC11)21178120.24021NMC12(SMC12)21178120.23968NSC12(SSC12)21178120.24158NMC13(SMC13)21178120.24095NSC13(SSC13)21178120.24313NMC14(SMC14)22378582.04223NSC14(SSC14)22378582.04454NMC15(SMC15)22378582.04342NSC15(SSC15)22378582.04620NMC16(SMC16)24179274.84472NSC16(SSC16)24179274.84729NMC17(SMC17)24179274.84646NSC17(SSC17)24179274.84877NMC18(SMC18)24179274.84870NSC18(SSC18)24179274.84995NMC19(SMC19)24179274.84988NSC19(SSC19)24179274.85117NMC20(SMC20)265710198.45089NSC20(SSC20)265710198.45225NMC21(SMC21)265710198.45368NSC21(SSC21)265710198.45332NMC22(SMC22)265710198.45513NSC22(SSC22)265710198.45456NMC23(SMC23)283710891.15795NSC23(SSC23)283710891.15553NMC24(SMC24)283710891.15950NSC24(SSC24)283710891.155581.2.3.2 换算弹性模量表1.2.3.2 斜拉索换算弹性模量斜拉索： 容重=90kN/m3 弹性模量Ee=1.95x108 kN/m2拉索编号斜拉索面积恒载索力水平跨度高度索长应力垂度换算弹性模量类型(mm2)(kN)(m)(m)(m)(MPa)(m)Ei(kN/m2)NMC1(SMC1)12174656.625042057.460.8537.70.00281.95E+08NMC2(SMC2)12174656.625562859.1665.5548.90.00691.95E+08NMC3(SMC3)13975349.327253660.9270.8509.40.01461.95E+08NMC4(SMC4)13975349.329234462.6876.6546.40.02291.95E+08NMC5(SMC5)1637627329485264.4482.8470.00.04061.94E+08NMC6(SMC6)1637627329876066.289.3476.20.05711.94E+08NMC7(SMC7)1637627331486867.9696.1501.80.07331.94E+08NMC8(SMC8)18777196.633057669.72103.1459.20.10431.93E+08NMC9(SMC9)18777196.634878471.48110.3484.50.12481.93E+08NMC10(SMC10)18777196.636309273.24117.6504.50.14771.93E+08NMC11(SMC11)21178120.2380910075125.0469.10.19191.93E+08NMC12(SMC12)21178120.2396810876.76132.5488.60.21891.92E+08NMC13(SMC13)21178120.2409511678.52140.1504.30.24861.92E+08NMC14(SMC14)22378582422312480.28147.7492.10.29511.92E+08NMC15(SMC15)22378582434213282.04155.4506.00.32901.92E+08NMC16(SMC16)24179274.8447214083.8163.2482.20.39241.91E+08NMC17(SMC17)24179274.8464614885.56171.0501.00.42591.91E+08NMC18(SMC18)24179274.8487015687.32178.8525.10.45501.91E+08NMC19(SMC19)24179274.8498816489.08186.6537.70.49441.91E+08NMC20(SMC20)265710198.4508917290.84194.5499.00.58981.89E+08NMC21(SMC21)265710198.4536818092.6202.4526.40.61571.89E+08NMC22(SMC22)265710198.4551318894.36210.4540.50.65741.89E+08NMC23(SMC23)283710891.1579519696.12218.3532.00.72931.89E+08NMC24(SMC24)283710891.1595020497.88226.3546.30.77271.89E+08续表1.2.3.2斜拉索： 容重=90kN/m3 弹性模量Ee=1.95x108 kN/m2拉索编号斜拉索面积恒载索力水平跨度高度索长应力垂度(m)换算弹性模量类型(mm2)(kN)(m)(m)(m)(MPa)Ei(kN/m2)NSC1(SSC1)12174656.62626902058.661.9577.70.00251.95E+08NSC2(SSC2)12174656.62626822860.8467.0575.90.00641.95E+08NSC3(SSC3)13975349.34728353663.0872.6530.00.01361.95E+08NSC4(SSC4)13975349.34729734465.3278.8555.80.02191.95E+08NSC5(SSC5)16376272.97531265267.5685.3498.30.03721.94E+08NSC6(SSC6)16376272.97532996069.892.0525.90.05021.94E+08NSC7(SSC7)16376272.97534586872.0499.1551.30.06481.94E+08NSC8(SSC8)18777196.60335957674.28106.3499.50.09301.94E+08NSC9(SSC9)18777196.60337438476.52113.6520.20.11281.94E+08NSC10(SSC10)18777196.60338879278.76121.1540.10.13391.94E+08NSC11(SSC11)21178120.232402110081128.7495.20.17661.93E+08NSC12(SSC12)21178120.232415810883.24136.4512.00.20301.93E+08NSC13(SSC13)21178120.232431311685.48144.1531.20.22941.93E+08NSC14(SSC14)22378582.046445412487.72151.9519.00.27211.92E+08NSC15(SSC15)22378582.046462013289.96159.7538.30.30091.92E+08NSC16(SSC16)24179274.767472914092.2167.6509.90.36121.91E+08NSC17(SSC17)24179274.767487714894.44175.6525.80.39511.91E+08NSC18(SSC18)24179274.767499515696.68183.5538.50.43211.91E+08NSC19(SSC19)24179274.767511716498.92191.5551.70.46971.91E+08NSC20(SSC20)265710198.45225172101.2199.5512.30.56001.90E+08NSC21(SSC21)265710198.45332180103.4207.6522.80.60451.89E+08NSC22(SSC22)265710198.45456188105.6215.6535.00.64801.89E+08NSC23(SSC23)283710891.125553196107.9223.7509.90.74261.88E+08NSC24(SSC24)283710891.125558200110228.3510.30.77261.88E+081.3 成桥初期静力分析结果针对成桥初期状态建立桥梁整体有限元模型，考虑成桥初期状态恒载作用下桥梁内力。1.3.1 计算模型整体受力计算模型依据设计方提供的斜拉桥方案图纸采用大型通用有限元分析软件建立。整体模型采用空间杆系结构，主梁采用鱼骨梁力学模型进行模拟，考虑组合箱梁及斜拉索能够提供的抗扭能力；能够分析空间荷载（风载、局部温差等）作用下的静力响应。整体有限元计算模型见图1.3.1。主塔采用空间梁单元，塔分支处用刚臂连接。斜拉索简化为空间杆单元，索的几何非线性按换算弹性模量考虑，索与梁体用刚臂连接。塔根处设置固定约束，辅助墩及塔梁支点处设置竖向及横向约束。图1.3.1 整体计算模型1.3.2 恒载内力成桥初期状态恒载仅计入结构重力。结构内力分析中，恒载索力采用采用设计提供的恒载设计索力，斜拉索弹性模量采用恒载作用下的换算弹性模量。斜拉索计算参数见表1.2.3.2。1、 恒载作用下整体轴力恒载作用下主梁最大轴力发生在梁塔交点处截面，主塔最大轴力发生在塔根截面，具体数值列于表1.3.1中。表1.3.1 恒载作用下主梁主塔轴力表截面位置轴力（kN）主梁塔梁交点截面171451主塔塔根466512（1）主梁恒载轴力图图1.3.2 主梁恒载轴力图（2）主塔恒载轴力图图1.3.3 主塔恒载轴力图2、 恒载作用下整体弯矩恒载作用下主梁在距跨中38m截面有最大负弯矩值，在塔梁交点截面有较大负弯矩值。在距跨中196m截面有最大正弯矩值，在辅助墩附近有较大正弯矩。主塔最大弯矩发生在距塔顶61.7m截面处。具体数值列于表1.3.2中。表1.3.2 恒载作用下主梁主塔弯矩表截面位置弯矩（kN-m）主梁塔梁交点截面-36846跨中截面-21118辅助墩截面24144距跨中38m截面-40450距跨中196m截面36396主塔塔根截面3128距塔顶61.7m截面-52399（1）主梁恒载弯矩图1.3.4 主梁恒载弯矩图（kN-m）（2）主塔恒载弯矩图1.3.5 主塔恒载弯矩图（kN-m）1.3.3 恒载应力在恒载作用下，主梁混凝土桥面板全部受压，无拉应力。混凝土板最大压应力发生在距跨中196m附近，为11.50MPa，混凝土板在辅助墩及塔梁交点截面处有压应力的较大值。混凝土最大压应力小于其容许压应力值。钢梁绝大部分处于压应力范围，仅在端截面附近有极小拉应力。最大压应力发生在塔梁交点截面，为77.38MPa。钢梁应力在容许应力范围内，符合规范要求。恒载作用下，主塔全部是全截面受压，无拉应力，不会产生裂缝。主塔中跨侧最大压应力10.04MPa，发生在主塔分支上部端点截面。主塔边跨侧最大压应力8.48MPa，发生在塔分支上部起始点截面。主塔混凝土压应力在容许应力范围内。表1.3.3恒载作用下主梁主塔正应力表截面位置正应力计算值(MPa)容许正应力值(MPa)压应力拉应力压应力拉应力主梁混凝土桥面板(砼C60)塔梁交点截面9.74/26.46（=0.63Rab）2.72（=0.80Rlb，按PRC构件考虑）跨中截面2.83/距跨中196m截面11.50/辅助墩截面10.47/主梁钢梁塔梁交点截面77.38/200(按拉压构件考虑)200(按拉压构件考虑)跨中截面30.8/辅助墩截面37.55/主塔中跨侧(砼C50)塔根截面5.79/17.5（=0.50Rab，按PC构件考虑）1.5（=0.5Rlb，按PC构件考虑）塔分支上部10.04/塔分支下部7.69/主塔边跨侧(砼C50)塔根截面5.81/塔分支上部8.48/塔分支下部7.25/（1）主梁恒载应力图1.3.6 恒载混凝土板上缘正应力图1.3.7 恒载钢梁下缘正应力（2）主塔恒载应力图1.3.8 恒载主塔中跨侧正应力图1.3.9 恒载主塔边跨侧正应力1.4 运营初期静力分析桥梁在运营初期的外荷载主要包括结构重力、活载、砼桥面板与钢梁温差影响、混凝土收缩影响力及静风荷载等。活载按汽超20设计并且按集卡验算，两种荷载分别包括以下八种工况：工况一：4车道中跨满布汽超20或集卡偏载工况二：4车道全跨满布汽超20或集卡偏载工况三：4车道边跨满布汽超20或集卡偏载工况四：4车道边中跨满布汽超20或集卡偏载工况五：8车道中跨满布汽超20或集卡偏载工况六：8车道全跨满布汽超20或集卡偏载工况七：8车道边跨满布汽超20或集卡偏载工况八：8车道边中跨满布汽超20或集卡偏载静力风荷载包括两种工况：工况一：最大横向阻力风载工况二：最大力矩风载1.4.1 正常使用荷载组合效应分析考虑上述活载工况，按照公路桥涵设计通用规范的相关规定进行荷载组合。具体组合如下：组合一：结构重力+汽超20+混凝土收缩影响力组合二：结构重力+汽超20+混凝土收缩影响力+温差影响力结构重力+风载组合三：结构重力+集卡1.4.2 组合一内力应力包络图1.4.2.1 轴力包络图结构重力和汽车荷载及混凝土收缩影响力共同作用下，得到主梁和主塔的轴力包络图。主梁轴力在塔梁交点截面处有最大值，在辅助墩附近有较大值。主塔最大轴力发生在塔根截面处。表1.4.1组合一主梁主塔轴力包络值截面位置最大轴力(kN)最小轴力(kN)主梁塔梁交点截面241496171451主梁辅助墩截面229971160256主塔塔根485169465333图1.4.1主梁组合一轴力包络图图1.4.2主塔组合一轴力包络图1.4.2.2 弯矩包络图结构重力和汽车荷载及混凝土收缩影响力共同作用下，得到主梁和主塔的弯矩包络图。主梁在塔梁交点截面处有最大负弯矩值，在端支点截面有最大正弯矩值，在辅助墩及跨中截面有较大正弯矩值。主塔最大弯矩发生在塔根截面处。表1.4.2组合一主梁主塔弯矩包络值截面位置最大弯矩(kN-m)最小弯矩(kN-m)主梁塔梁交点截面-74117-36846跨中截面39787-23042辅助墩截面67939-59421端支点截面11858414009主塔塔根截面-35379760296图1.4.3主梁组合一弯矩包络图图1.4.4主塔组合一弯矩包络图1.4.2.3 扭矩包络图恒载和汽车荷载共同作用下，得到主梁的扭矩包络图。主梁在塔梁交点截面处有最大扭矩，在辅助墩截面有较大扭矩。表1.4.3组合一主梁扭矩包络值截面位置最大扭矩(kN-m)最小扭矩(kN-m)主梁塔梁交点截面61105-0.7主梁辅助墩截面-181669960图1.4.5主梁组合一扭矩包络图1.4.2.4 应力包络图在恒载和活载作用下，主梁混凝土桥面板全部受压，无拉应力。混凝土板最大压应力发生在距跨中196m截面附近，为12.42MPa，混凝土板在塔梁交点及辅助墩截面处有压应力的较大值。混凝土最大压应力没有超过其容许压应力值。钢梁全部为压应力范围。最大压应力发生在塔梁交点截面，为138.6MPa。钢梁的压应力在容许应力范围内。主塔全部是全截面受压。主塔最大压应力11.90MPa，发生在主塔分支上部端点截面中跨侧。主塔混凝土压应力在容许应力范围内。表1.4.4组合一主梁主塔正应力表截面位置正应力计算值(MPa)容许正应力(MPa)压应力拉应力压应力拉应力最大值最小值最大值最小值主梁混凝土桥面板塔梁交点截面10.328.84/26.462.72跨中截面4.722.83/距跨中196m截面12.4210.91/辅助墩截面11.838.04/主梁钢梁塔梁交点截面138.677.38/200200跨中截面62.918.04/辅助墩截面12.7720.56/主塔中跨侧塔根截面7.855.54/17.51.5塔分支上部11.9010.08/塔分支下部11.047.44/主塔边跨侧塔根截面6.144.13/塔分支上部8.667.49/塔分支下部7.564.5/图1.4.6主梁混凝土板上缘组合一应力包络图图1.4.7主梁钢梁下缘组合一应力包络图图1.4.8主塔混凝土中跨侧组合一应力包络图图1.4.9主塔混凝土边跨侧组合一应力包络图1.4.3 组合二内力应力包络图1.4.3.1 恒载及汽车荷载、收缩及温差影响力组合效应分析1、轴力包络图恒载和汽车荷载及收缩、温差影响力共同作用下，得到主梁和主塔的轴力包络图。主梁轴力在塔梁交点截面处有最大值，在辅助墩附近有较大值。主塔最大轴力发生在塔根截面处。表1.4.5主梁主塔轴力包络值截面位置最大轴力(kN)最小轴力(kN)主梁塔梁交点截面300855171451主梁辅助墩截面290769160256主塔塔根485169464155图1.4.10主梁轴力包络图图1.4.11主塔轴力包络图2、弯矩包络图恒载和汽车荷载及收缩、温差影响力共同作用下，得到主梁和主塔的弯矩包络图。主梁在塔梁交点截面处有最大负弯矩值，在端支点截面有最大正弯矩值，在辅助墩及跨中截面有较大正弯矩值。主塔最大弯矩发生在塔根截面处。表1.4.6主梁主塔弯矩包络值截面位置最大弯矩(kN-m)最小弯矩(kN-m)主梁塔梁交点截面-79302-36846跨中截面55441-23042辅助墩截面-9200167939端部截面22315514009主塔塔根截面-53550660296图1.4.12主梁弯矩包络图图1.4.13主塔弯矩包络图3、扭矩包络图恒载和汽车荷载共同作用下，得到主梁的扭矩包络图。主梁在塔梁交点截面处有最大扭矩，在辅助墩截面有较大扭矩。表1.4.7主梁扭矩包络值截面位置最大扭矩(kN-m)最小扭矩(kN-m)主梁塔梁交点截面61105-0.7主梁辅助墩截面-181669960图1.4.14主梁扭矩包络图4、应力包络图在恒载和活载及温差影响力共同作用下，主梁混凝土桥面板全部受压，无拉应力。混凝土板最大压应力发生在距离跨中196m截面附近，为12.42MPa，混凝土板在塔梁交点截面以及辅助墩截面处有压应力的较大值。混凝土最大压应力小于其容许压应力值。钢梁绝大部分区域为压应力范围，仅在端截面附近有很小的拉应力。最大压应力发生在塔梁交点截面，为180.2MPa，最大拉应力为27.44MPa。主塔全部是全截面受压。主塔最大压应力12.52MPa，发生在主塔分支下部端点截面中跨侧。主塔混凝土压应力在容许应力范围内。表1.4.8主梁主塔正应力表截面位置正应力计算值(MPa)容许正应力(MPa)压应力拉应力压应力拉应力最大值最小值最大值最小值主梁混凝土桥面板塔梁交点截面10.308.82/1.25x26.461.25x2.72跨中截面5.162.83/距跨中196m截面12.4210.82/辅助墩截面11.837.40