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文档简介
1、1、复核报告提要 受大桥业主的委托,本单位对北京建达道桥咨询有限公司设计的张家口市清水河商务大桥两阶段施工图设计(以下简称施工图)进行了设计复核。1.1 本次复核的主要工作:1.1.1主桥部分(1)桥梁整体受力分析;(2)结构横向静力分析;(3)主梁应力、刚度验算;(4)索塔应力、刚度验算;(5)其他主要受力构件验算:包括桥面板、横隔梁、承台和桩基础等;(6)施工图勘误。2、桥梁概况2.1桥梁结构形式 本桥起点桩号为K0+025.92,终点桩号为K0+174.08,全桥总长148.16米,为两跨独塔单索面预应力混凝土斜拉桥,跨径布置为270.5米。本桥位于直线上,桥上设1.164%与2.500
2、%的人字形纵坡,竖曲线半径3000m。2.2 主要材料2.2.1 混凝土: 现浇箱梁、塔身、塔墩采用C50混凝土;桥面铺装调平层采用C40混凝土;承台、台帽、耳墙、背墙、牛腿、搭板、桩基采用C30混凝土。其质量要求符合公路桥涵施工技术规范的有关规定。2.2.2 普通钢筋: 钢筋直径10mm者采用R235光圆钢筋,直径10mm者采用HRB335带肋钢筋,其技术性能应分别符合中华人民共和国国家标准钢筋混凝土用热扎光圆钢筋(GB13013-1991)、刚劲混凝土用热扎带肋钢筋(GB1499-1998)的规定。机械接头应符合中华人民共和国行业标准钢筋机械连接通用技术规程(JGJ107-2003)中级接
3、头要求。2.2.3预应力钢材: 纵、横向预应力钢束采用高强度低松弛7股捻制预应力钢绞线,公称直径15.2毫米,公称面积139平方毫米,其性能参数应符合预应力混凝土用钢绞线(GB/T5224-2003),其标准强度fpk=1860MPa,弹性模量为1.95105MPa,1000小时后应力松弛不大于2.5%。2.2.4预应力锚具:预应力锚具采用成品锚具及其配套设备,并符合中华人民中和国国家标准预应力筋用锚具、夹具和连接器(GB/T14370-2000)、中华人民共和国交通行业标准公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器试验方法及检验规则(JT329.2-97)等技术要求。2.2.5钢材:钢板及型钢采用Q
4、235C钢,其技术性能应符合国家标准碳素结构钢(GB/T700-2006)的规定,选用的焊接材料应符合相应的国标要求,并与本桥采用的钢材材质和强度相适应。2.2.6斜拉索:斜拉索采用高强度低松弛钢绞线拉索体系,钢绞线采用单根涂油外层挤压PE的环氧喷涂钢绞线(中心丝与边丝各钢丝外表均单独形成环氧树脂涂膜),单根钢绞线公称直径150.20毫米,公称面积139平方毫米,标准强度fpk=1860MPa,弹性模量为1.95105MPa。钢绞线性能应满足填充型环氧涂层七丝钢绞线标准规范(ASTM A882/A882M-04a)及预应力混凝土环氧涂层钢绞线(ISO 14655:1999)有关规定。 PE护套
5、采用外层带有双螺旋线的护套,颜色由业主确定。2.2.7支座、伸缩缝: 支座采用QZ系列球形支座;伸缩缝采用D80型毛勒伸缩缝,其技术性能应分别符合中华人民中和国交通行业标准公路桥梁盆式橡胶支座(JT391-1999)和公路桥梁伸缩装置(JT/T327-2004)。2.3 技术标准1 道路等级:城市主干道2 桥梁设计荷载:城市A级汽车荷载,人群荷载:4.0KN/m23 设计行车速度:40km/h4 桥面宽度:桥梁全宽30.0m,横向布置为0.25米人行护栏+2.75米人行道+10.5米行车道+0.5米防撞护栏+2.0米中央分隔带+0.5米防撞护栏+10.5米行车道+2.75米人行道+0.25米人
6、行护栏5 最大桥面纵坡: 2.500%6 桥面横坡: 1.5%7 地震烈度: 地震动峰值加速度为0.1g,地震基本类度为度8 设计洪水频率: 1/50,最高洪水位748.13m,并考虑1/100洪水不漫桥9 设计风速频率: 1/100,32.5m/s10 结构混凝土耐久性基本要求环境类别: 类环境11 设计基准期: 100年12 一般冲刷线:741.19m, 局部冲刷线: 733.84m3、设计复核依据3.1张家口市清水河商务大桥两阶段施工图设计,北京建达道桥咨询有限公司,2008年2月3.1 城市道路设计规范 CJJ37-903.2城市桥梁设计准则CJJ11-933.3城市桥梁设计荷载标准C
7、JJ77-983.4公路工程技术标准 JTG B01-20033.5公路桥涵设计通用规范 JTJ D60-20043.6公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTJ D62-20043.7公路工程抗震设计规范 JTJ004-893.8公路桥梁抗风设计规范JTG D60-01-20043.9公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63-20043.10公路桥涵施工技术规范 JTJ041-20003.11公路斜拉桥设计细则JTGT D65-01-20073.12钢筋机械连接通用技术规程 JGJ107-20033.13墩粗直螺纹钢筋接头 JG171-20054、主桥的复核计算4.1 计算复核的基本
8、参数及计算模型4.1.1 荷载4.1.1.1 结构自重 主梁和索塔混凝土容重按26KN/m3计,二期恒载按123.7KN/m(非索塔处)及112.3KN/m(非索塔处)计。4.1.1.2 汽车荷载、人群荷载 汽车:根据施工图设计说明中的汽车荷载采用城-A级。 人群:整体计算按4KN/m2(设计图纸提供),局部计算按5KN/m2或1.5 KN集中力。4.1.1.3 其他荷载 体系温差: -35C,+20C 索梁温差: 15C 桥面日照温差:-7.6C,+15.2C 塔身日照温差:5C 桥面日照温差:按公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)规定取值。 混凝土收缩、徐变:按公路钢筋混凝土及
9、预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)规定计算。 基础沉降:各墩基础瞬时沉降10mm。 风荷载:基本风压700Pa。4.1.2 荷载组合及容许应力汽车荷载的计算车道数m车道数折减系数冲击系数偏载系数。经计算6车道控制,折减系数取0.55,汽车偏载系数取1.2,根据空间模型进行模态分析计算结构的基频,可得汽车冲击系数为1.05。60.551.21.05=4.1584.1.2.1 持久状况的应力验算组合:1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+1.0基础变位+1.0汽车+1.0人群+1.0温度(含体系温差、索梁温差、桥面日照温差和索塔日照温差)上述系数中当砼收缩徐变有利时取0.0
10、。按照本组合验算,混凝土压应力c0.5fck=0.5*32.4=16.2Mpa4.1.2.2 抗裂验算组合:1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+1.0基础变位+0.7汽车(不计冲击)+ 1.0人群0.8(桥面日照温差索塔日照温差)+1.0(体系温差索梁温差)上述系数中当砼收缩徐变和基础变位有利时取0.0。在短期效应组合下,“规范”要求:对于全预应力混凝土构件,正截面的受拉边缘不允许出现拉应力;A类预应力混凝土构件,正截面的受拉边缘混凝土拉应力应小于0.7倍混凝土抗拉强度标准值ftk,B类预应力混凝土构件及普通钢筋混凝土构件按本组合并考虑长期效应影响对裂缝宽度进行验算。本桥长期效应组合抗
11、裂验算不控制设计。4.1.2.3 承载能力极限状态设计组合对于按普通钢筋混凝土设计的构件采用规范规定的基本组合及偶然荷载组合验算承载力.4.1.3 计算模型本桥的结构受力具有平面杆系结构的受力特性,因此,顺桥向整体结构的分析采用平面杆系结构进行。模型中的单元包括主梁、索塔、斜拉索、桩基础等。单元和节点编号如图示。4.1.4 关于拉索索力的说明由于设计图纸上的索力错误,本次计算按设计再次提供的成桥索力进行计算。索号设计提供索力图纸上索力C999329860C879467654C772626870C668996350C564705858C459815306C355474870C257775162C
12、193708692C11049010092C275497212C371786840C469076588C566446352C666556400C770746868C878407676C9893088204.2主梁的设计复核主梁应力计算时上缘抗弯惯性矩的折减系数取0.9,下缘按全截面计算,收缩徐变值以6000天的计算结果作为主梁应力的设计控制时间。以下给出各种荷载组合下主梁的上、下缘正应力图,其中负值为拉应力,正值为压应力,单位MPa(以下应力单位均为MPa)。持久状况组合边主梁段主梁上缘应力最大值持久状况组合边主梁段主梁上缘应力最小值持久状况组合边主梁段主梁下缘应力最大值持久状况组合边主梁段主
13、梁下缘应力最小值持久状况组合箱形梁段主梁上缘应力最大值持久状况组合箱形梁段主梁上缘应力最小值持久状况组合箱形梁段主梁下缘应力最大值持久状况组合箱形梁段主梁下缘应力最小值抗裂验算组合边主梁段主梁上缘应力最大值抗裂验算组合边主梁段主梁上缘应力最小值抗裂验算组合边主梁段主梁下缘应力最大值抗裂验算组合边主梁段主梁下缘应力最小值抗裂验算组合箱形梁段主梁上缘应力最大值抗裂验算组合箱形梁段主梁上缘应力最小值抗裂验算组合箱形梁段主梁下缘应力最大值抗裂验算组合箱形梁段主梁下缘应力最小值按照持久状况应力验算组合,计算得主梁在主塔根部附近最大压应力为16.6Mpa,大于允许压应力0.532.416.2Mpa;按照短
14、期效应组合抗裂验算时,最大拉应力为0.8Mpa,满足A类预应力混凝土构件拉应力小于0.72.651.876Mpa的要求。主梁在汽车(不计冲击)荷载作用下的最大位移为25.6mL/500=152,满足规范要求。4.3斜拉索的计算复核 根据公路斜拉桥设计规范(试行)JTJ 027-96的规定,参考老规范公路桥涵设计通用规范JTJ 021-89的荷载组合进行验算。 组合:1.0自重+1.0预应力+1.0汽车+1.0人群(1.0非机动车)组合:1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+1.0基础变位+1.0汽车+1.0人群(1.0非机动车)+1.0温度(含体系温差、索梁温差、桥面日照温差和索塔日照温
15、差)根据整体分析模型的计算结果求得斜拉索的设计内力,据此进行斜拉索的应力验算,见下表。在组合、下,所有拉索的应力均满足规范要求,应力幅也满足规范要求。索号组合最大应力组合最大应力应力幅C9661.81668.0712.78835.0167.30200.0C8545.83668.0588.09835.0156.54200.0C7664.76668.0698.61835.0143.93200.0C6644.14668.0670.60835.0131.45200.0C5662.49668.0683.32835.0120.30200.0C4619.49668.0637.06835.0112.03200
16、.0C3576.48668.0593.93835.0108.14200.0C2589.68668.0610.85835.0109.14200.0C1647.19668.0676.33835.0117.50200.0C1647.88668.0678.41835.0113.67200.0C2601.68668.0631.27835.0106.94200.0C3574.01668.0603.93835.0105.85200.0C4552.77668.0584.26835.0109.18200.0C5531.08668.0565.31835.0116.44200.0C6529.28668.0567.1
17、8835.0126.87200.0C7558668.0600.29835.0139.83200.0C8573.18668.0620.38835.0154.41200.0C9647.25668.0699.59835.0170.26200.04.4主塔(主墩)的计算复核4.4.1顺桥向应力验算由于主塔(主墩)截面较为强大,按照持久状况应力验算组合及按照短期效应抗裂验算组合计算时,均满足规范要求。持久状况组合主塔(主墩)主跨侧应力图 持久状况组合主塔(主墩)边跨侧应力图抗裂验算组合主塔(主墩)主跨侧应力图 抗裂验算组合主塔(主墩)边跨侧应力图4.4.2横桥向应力验算4.4.2.1计算荷载 结构自重:
18、主梁和索塔混凝土容重按26KN/m3计。 汽车:城A级。 人群:3.5KN/m2风荷载:取设计基本风压为700Pa4.4.2.2荷载组合及容许应力一、持久状况的应力验算组合:1.0自重+1.0预应力+1.0汽车+1.0人群+1.0风荷载按照本组合验算,混凝土压应力c0.5fck=0.5*32.4=16.2Mpa二、短期效应的抗裂验算组合:1.0自重+1.0预应力+0.7汽车(不计冲击)+ 1.0人群0.75风荷载在短期效应组合下,“规范”要求:按A类预应力混凝土构件计算,混凝土拉应力:t0.7ftk=0.7*2.65=1.85Mpa本工程长期效应组合抗裂验算不控制设计,所以本文不再给出长期效应
19、组合下的计算结果。4.4.2.3索塔横向应力验算索塔根部截面的持久状况应力验算结果和短期效应组合下应力结果分别见下表。从表中数据可以看出,截面应力满足规范要求。索塔持久状况应力验算表 Mpa截面位置恒载应力(1)风荷载应力(2)(1)+(2) 50号砼容许压应力索塔外侧3.23-0.782.4516.2索塔内侧3.230.784.0116.2 索塔短期效应组合应力验算表 Mpa截面位置恒载应力(1)0.75风荷载应力(2)(1)+(2) 50号砼容许拉 应力索塔内侧3.23-0.582.651.85索塔外侧3.230.583.811.854.4.2.3索塔上横梁应力验算索塔上横梁截面的持久状况
20、应力验算结果和短期效应组合下应力结果分别见下表。从表中数据可以看出,截面应力满足规范要求。索塔横梁持久状况组合应力验算表 Mpa截面位置恒载应力活载应力风荷载应力预应力组合容许压应力横梁端部上缘-1.050-1.20/1.202.560.31/2.7116.2横梁端部下缘1.210-1.20/1.200.300.31/2.7116.2横梁跨中上缘1.57002.033.8016.2横梁跨中下缘-1.40001.740.3416.2索塔横梁短期效应组合应力验算表 Mpa截面位置恒载应力活载应力风荷载应力预应力组合容许拉应力横梁端部上缘-1.050-0.90/0.902.560.61/2.411.
21、85横梁端部下缘1.210-0.90/0.900.300.61/2.411.85横梁跨中上缘1.57002.033.801.85横梁跨中下缘-1.40001.740.341.854.4.3索塔刚度验算 汽车荷载(不计冲击)作用下塔顶的最大位移为5.0mm19750.8KN按照组合20122.2x1.25=25152.8KN20623.8KN。ZK11按照组合=20148.9KN19750.8KN按照组合20148.9x1.25=25186.1KN KN20623.8KN。4.8.2 桩身强度的验算桩身强度的验算满足规范要求。4.8.3 桩身强度的验算桩身不产生裂缝,满足规范要求。4.9 人行道
22、板及栏杆人行道板及栏杆设计均满足规范要求。4.10 地震响应分析4.10.1 计算模型本桥的动力分析模型采用“鱼脊式”空间杆系结构,计算了成桥阶段的地震响应,计算模型见下图。成桥阶段动力分析模型图4.10.2 模态分析下图给出了成桥阶段的前10阶模态及相应的固有频率。 f1=0.6936 f2=0.9262 f3=1.0338 f4=1.1565 f5=1.2557 f6=1.7225 f7=2.1276 f8=2.2850 f9=2.3862 f10=2.6468成桥阶段前10阶模态及固有频率4.10.3 反应谱分析地震响应谱按公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89)的规定输入。场地土偏
23、于保守地按类场地土考虑,结构综合影响系数Cz=0.33,结构重要性系数按最高等级取Ci=1.3。成桥阶段索塔最大水平位移为=39mm;主梁最大竖向位移为=17mm,因此,7度地震输入时,本桥具有足够的刚度。4.10.4 索塔地震影响力分析地震对索塔的影响主要为横桥向地震谱输入时塔柱的受力较大,此时索塔根部截面的应力验算结果见下表。从表中数据可以看出,截面应力满足规范要求。因此,本桥索塔在7度地震输入时具有足够的安全度。 地震荷载不控制其他构件的设计。 地震荷载作用下的塔柱应力验算表 Mpa结构状态恒载应力(1)地震荷载应力(2)(1)+(2)成桥状态3.723.080.646.805 主桥计算
24、复核的主要结论及建议通过对施工图的设计复核,主要结论如下:1、主梁持久状态压应力不满足规范要求;抗裂验算拉应力满足规范要求;2、主梁刚度满足规范要求;3、主塔(主墩)顺桥向、横桥向应力验算均满足规范要求,刚度亦满足规范要求,主塔横梁设计满足规范要求;4、拉索应力及应力幅均满足规范要求;5、主梁横梁设计(未计入顶板横向预应力)满足规范要求;6、桥面板设计满足规范要求;7、主墩承台、桩基设计满足规范要求;8、人行道板及栏杆设计满足规范要求;9、地震荷载组合下受力及变形满足规范要求;通过对施工图的设计复核,主要建议如下:1、采用独弯塔不对称预应力混凝土斜拉桥、实心截面塔柱、边主梁形式主梁等总体布置方
25、案是可行的,但鉴于主梁应力不满足规范要求,建议考虑调整结构总体布置,优化索力及预应力的布置,使主梁应力处于较合理的状态。1.1、主塔虽具有合适的外形,但本设计选用的实心断面不够合理,建议做成空心断面形式,这样做主要好处如下:1.1.1、节约主塔材料用量,减小工程造价,相应降低施工难度。1.1.2、方便拉索的布置与张拉,减少主塔上拉索索管的用量。1.1.3、可以将拉索锚具、主塔爬梯等设置在塔内,避免锚具外露锈蚀,景观效果也会更加突出。1.1.4、可以减少基础受力,节约基础的工程量。1.2 由于主塔迎风面积较大,建议进行风洞试验以确保安全1.3、主塔内的劲性骨架用钢量较多,不经济。2、背跨拉索在主
26、梁上的间距可以在不影响主梁整体景观效果的基础上进行调整优化,使结构总体布置趋于更加合理,可以考虑取消边跨无索区,并充分利用引桥40m大跨的压重作用,这样可以减少主梁及压重的材料用量。3、在主梁的设计中,顶板横桥向的预应力设置错误,对横梁受力不利,并增加了纵向预应力设置及主梁顶板浇筑的难度;4、本桥主梁为预应力构件,边主梁内的纵向普通钢筋配置偏多;5、拉索在主梁处锚固采用锚箱的形式,此处构造应仔细设计,详细表示;6、主梁采用满堂支架分段现浇的施工方法是可行的,但是本设计所分的节段过多,节段过短,采用尺寸较大,价格较高的预应力筋连接器后,使断面削弱,受力不好,增加预应力钢束连接器的用量,材料浪费,
27、施工困难,工期增加,建议改为满堂支架一次浇筑。7、根据实际成桥索力计算拉索参数,确保拉索下料长度准确无误。6、引桥的复核计算6.1 计算模型本桥主梁为预应力混凝土箱梁桥,无平曲线,抗扭刚度高,故可采用直线连续单梁模型进行计算。6.2 材料混凝土:C50斜拉索:采用7镀锌平行钢丝索,标准强度Rby1670mpa预应力筋:采用抗拉强度标准值fpk1860MPa,公称直径s15.2mm低松弛钢绞线,其弹性模量Ep1.95105 MPa,松弛率3.0%,孔道摩擦系数0.17,孔道偏差系数k=0.0015,一端锚具变形及钢束回缩6mm,张拉控制应力按0.75fpk=1395MPa控制。普通钢筋:HRB3
28、356.3 荷载6.3.1 永久荷载(1) 自重:箱梁砼重力密度:26kN/m3,沥青砼铺装重力密度:23kN/m3。(2) 预应力(3) 砼收缩及徐变(4) 各墩可能产生的最不利的基础沉降组合,沉降数值按瞬时沉降10mm计。6.3.2 可变荷载(1) 汽车:城市A级汽车荷载车道数:6车道折减系数: 0.55汽车冲击系数:0.25。汽车偏载系数: 1.15计算车道数:n=车道数车道折减系数(1+冲击系数)汽车偏载系数(2) 温度:季节温差:按-35C,+25C计算。桥面日照:按公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)规定取值。6.4 荷载组合6.4.1 承载能力极限状态组合:1.2(自
29、重+预应力次内力)+1.0砼收缩徐变+0.5基础变位+1.4(汽车+0.8温度)上述系数中当自重为有利时取1.0,预应力次内力为有利时“规范”规定1.0,本文参照“规范”该条的条文说明,偏于安全地取0.5;混凝土收缩徐变和基础变位有利时取0.0。按照本组合验算主梁正截面抗弯承载力和斜截面抗剪承载力。计算结果中分别给出了极限承载力包络图Mu、Vu和按上述组合计算的设计内力包络图Md、Vd。只要满足MuMd,VuVd即满足规范要求。6.4.2 应力验算组合:1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+1.0基础变位+1.0汽车+1.0温度上述系数中当砼收缩徐变和基础变位有利时取0.0。按照本组合验
30、算主梁混凝土压应力c、主压应力cp及主拉应力tp。并要求满足下列条件:c0.5fck=0.5*32.4=16.2Mpacp0.6fck=0.6*32.4=19.4Mp对主拉应力的具体数值没有限制,但如果tp0.5ftk=0.5*2.65=1.32Mpa,箍筋可按斜截面抗剪强度要求或按构造要求设置,否则箍筋间距应满足下式要求: sv=fskAsv/(tpb)应力验算中“规范”未对混凝土拉应力作出限制。6.4.3 抗裂验算组合:短期效应组合:1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+1.0基础变位+0.7汽车(不计冲击)+0.8温度梯度长期效应组合:1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+0
31、.4汽车(不计冲击) +0.8温度梯度上述系数中当砼收缩徐变和基础变位有利时取0.0。在短期效应组合下,“规范”要求:混凝土拉应力: t0.7ftk=0.7*2.65=1.85Mpa混凝土主拉应力: tp0.5ftk=0.5*2.65=1.32Mpa6.5 引桥纵向计算模型本桥主梁为预应力混凝土箱梁桥,无平曲线,抗扭刚度高,故可采用直线连续单梁模型进行计算。如下图:6.6 引桥纵向计算结果南北侧引桥均为24080米,两跨变宽度、等梁高单箱多室预应力混凝土连续箱梁桥,桥梁总宽为3035米,六车道。其计算车道数为:n=60.551.201.15=4.554其中6为车道数,0.55为车道折减,1.2
32、0为冲击系数, 1.15为偏载系数根据规范要求计算得截面折减系数:边支点:0.95,中支点:0.77,跨中:0.996.6.1 承载能力极限状态验算图1为正截面抗弯极限承载力包络图,图2为斜截面抗剪极限承载力包络图。图中分别给出了按承载能力极限状态组合的弯矩设计值、剪力设计值和极限弯矩值、极限剪力值。从图中可以看出,所有截面的极限承载力均满足规范要求。6.6.2 持久状态的应力验算图3、4分别给出了截面上下缘混凝土的压应力和拉应力的验算结果;图5、6给出了截面上承托下缘、下承托上缘及中性轴处的主压应力和主拉应力的验算结果。从图中可以看出,混凝土的压应力和主压应力均满足规范要求;混凝土拉应力不大
33、于2.0Mpa(“规范”对此没有要求),主拉应力均小于0.5ftk1.32 Mpa,即箍筋数量只要按照强度计算要求和构造要求配置即可。预应力钢筋应力验算:使用阶段各截面预应力钢筋的应力等于0.75fpk减去各阶段相应的预应力损失后,再加上由二期恒载、汽车活载等产生的预应力钢筋应力增量。其计算结果满足规范要求,即。6.6.3抗裂验算图7给出了短期效应组合下主梁截面上下缘混凝土拉应力的验算结果,从图中可以看出,短期效应组合下,截面混凝土拉应力满足“规范”要求。长期效应组合的拉应力验算不控制设计,所以本文没有给出长期效应组合下的混凝土拉应力计算结果。图8给出了截面上承托下缘、下承托上缘及中性轴处的主
34、拉应力验算结果,从图中可以看出,短期效应组合下,混凝土主拉应力满足规范要求。6.6.4挠度验算本桥在活载、收缩徐变等作用下的最大计算挠度小于1/600L=66mm。满足刚度要求。6.7 墩桩计算本桥南北两侧的引桥上部结构相同,因此取较高墩作为控制墩进行计算,取北侧引桥建立模型计算。1、2墩计算模型如下:3墩计算模型如下:6.7.1 墩的计算模型及计算结果下面按承载能力极限状态组合、抗裂验算组合分别给出1、2、3墩桩控制截面的控制内力(轴力值及弯矩值),计算结果见下表:墩号控制截面承载能力极限状态组合短期效应组合内力长期期效应组合内力轴力(kN)弯矩(kN.m)轴力(kN)弯矩(kN.m)轴力(
35、kN)弯矩(kN.m)1台台底24796.61202.920754.0601.420754.0343.72墩墩底47799.12324.340025.01162.140025.0664.13墩墩底56349.827340.546955.621115.446955.620044.0注:表中计算结果为横桥向三个墩内力的总和。6.7.2 墩台的配筋计算6.7.2.1 计算长度墩和台的计算长度均取2L墩高或2L台高6.7.2.2各墩的计算承载能力见下表墩号横截面尺寸极限弯矩极限轴力(cm)(KNm)(KN)1台30002401224451.11421317.32墩690160191054.814763
36、9.33墩690220263422.1283022.1由上表可知,各墩均能满足规范要求。6.7.3 裂缝宽度的计算桥墩矩形截面尺寸为bh, 计算长度l0 ,纵向受拉区配筋面积As。经计算,1桥台和2桥墩控制截面均不出现拉应力,不需要验算裂缝宽度。3墩裂缝宽度为0.168mm,满足规范要求。6.7.4 1#桥台处和2、3墩处桩的验算6.7.4.1 桩的抗裂验算引桥各承台下的桩基础,在各种工况下均不产生拉应力,因此不需要进行抗裂验算。6.7.4.2 桩的承载力验算桩号1-31-12-32-13-33-14-2桩轴力(KN)2358.22358.24381.24381.24584.54584.5见主
37、桥部分容许承载力(KN)6470.8 6490.8 6964.5 6945.2 7314.3 7327.4 对应桩长(m)45.0 45.0 48.0 48.0 48.0 48.0 85.0 桩号4-15-35-16-36-17-37-1桩轴力(KN)见主桥部分4584.54584.54381.24381.22358.22358.容许承载力(KN)7001.3 6936.7 6955.8 6950.2 6493.1 6542.6 对应桩长(m)85.0 48.0 48.0 48.0 48.0 45.0 45.0 注:计算中所用桩的极限侧阻力标准值按下表所示,该表为地质勘测部门所提供。钻孔灌注桩
38、有关参数建议值 表6层号地 层名 称钻孔灌注桩桩的极限侧阻力标准值桩的极限端阻力标准值qsia(kPa)qpk(kPa)粉质粘土38淤泥质粉质粘土夹薄层粉砂20粉质粘土夹薄层粉砂48粉细砂65粉质粘土52粉细砂651300 (h30m)粉质粘土66950细砂701400(h30m)粉质粘土65引桥各轴线处的桩均能满足承载力要求。6.7.5 引桥承台的验算(2、3、5、6承台)承台尺寸为2.06.36.3m,墩为2.31.6m单方墩,基础为4根=1.5,为摩擦桩。根据规范进行承台的抗弯、抗剪、抗冲切和局部承压的验算。承台验算图示如下:承台验算图示6.7.5.1 承载力验算(1) 按“撑竿系杆体系
39、”计算撑竿的抗压承载力和系杆的抗拉承载力3) 根据规范公式(8.5.3-1) 1.19891.9316196.6 KN =107378 KN满足,即撑竿抗压承载力满足要求。4) 根据规范公式(8.5.3-6)受力钢筋共60根间距为10cm 直径为32mm的二级钢筋:1.14969.6=7984.9 KN28048490.9/100013512.2 KN满足,即系杆抗拉承载力满足要求。6.7.5.2 承载的斜截面抗剪承载力验算: 根据规范公式(8.5.4) 1.1 25659.0=14091 KN 22271.8 KN满足公式(8.5.4),即斜截面抗剪承载力满足要求。6.7.5.3 承台的冲切
40、承载力验算:3) 角桩向上冲切承载力验算: bx=1.7m by=1.7m ax=0.15m ay= 0.4m = 0.2 =ay/=0.222=0.8/(+0.2)=2 =0.8/(+0.2)=1.895故: =1.16405=7045.5 KN =11745.2 KN满足公式(8.5.5-4),即角桩向上冲切承载力满足要求。6.7.5.4 承台局部承压承载力验算1) 截面尺寸验算:=3.68 26.4 =2.67842 =1.0 =16.1Mpa=1.125960.8626290 KN =206298 KN满足公式(5.7.1-1),即局部承压尺寸满足要求;2) 局部承压承载力验算:根据公
41、式(5.7.2-1),不考虑配置间接钢筋的局部承载力: =1.125960.8626290 KN=142521.7 KN满足公式(5.7.2-1),即承台局部承压承载力满足要求。经计算引桥各承台(2、3、5、6承台)均满足规范要求。6.7.6 结论引桥各桥台、桥墩、承台、桩,均能满足规范要求。6.8 引桥桥面板的计算引桥桥面板的计算分为两部分,一部分为翼缘板的计算,一部分为箱梁顶板的计算。6.8.1 引桥翼缘板的计算作用在翼缘板上的荷载只有人群荷载,取变宽段一米宽板作为计算单元,悬臂长度为4.5m,板外边缘厚度为0.15m,根部厚度为0.45m,人行道板分布荷载为4.9kN/m,人群分布集度为
42、3.5kN/m,每米布置一道57的预应力筋。经计算,悬臂板根部应力及裂缝均能满足规范要求。6.8.2 箱梁顶板的计算箱梁顶板厚度为0.25m,横向普通钢筋为直径16的钢筋间距10cm分布,每米布置一道57的预应力筋。箱梁顶板最大净跨度为4.0m,根据规范,计算跨度取4.0+0.254.25m。计算间距1.4m的两个140kN的重轴作用于桥面板上,按照简支梁计算桥面板的跨中弯矩为338.5kNm,板的有效宽度偏于保守的取2m,得到计算结果如下:计算承载力需配钢筋13.6根,实际配钢筋20根,满足要求;计算最大裂缝宽度为0.19mm0.2mm,也满足要求。6.8.3 结论桥面板能够满足规范要求。6
43、.9 引桥横梁的计算主梁截面选用箱形截面,布置有三类横梁:1#横梁、2#横梁和3#横梁。计算时,根据支承条件不同,将横梁分别简化为多跨连续梁的平面杆系模型。横梁截面特性根据规范简化成工字型截面,将汽车在横向按照相关规范要求,并按最不利位置布载,恒载等作用按主梁腹板对应位置分配到横梁上,进行内力计算。横梁结构受力计算采用的荷载及其组合参见主梁纵向受力计算采用的荷载和组合。横梁的计算模型中包括了两端的桥面板部分,但桥面板的计算在前面已经计算,这里只列出横梁部分的计算结果。6.9.1 1#横梁的计算1. 1横梁的计算模型1横梁的计算模型2. 1横梁的计算截面选取1横梁的截面3. 1横梁的计算结果及结论计算值限值结论承载能力极限状态验算跨中最大弯矩(KN*m)-4004-7700/10672满足规范要求支点最大弯矩(KN*m)-11052-17197/4215支点最大剪力(KN)-3792/3802-5725/7364正常使用阶段的应力验算(mpa)上缘压应力4.816.2下缘压应力3.3上缘拉应力2.0-2.0下缘拉应力-0.8上缘主压应力4.019.4
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