马宁主桥计算书76+2-130+76连续刚构

1、目 录一主要计算依据1二主要计算参数和假定21设计标准22材料特性和计算参数23恒载34运营活载35挂篮型式和临时荷载36施工环境和温度模式37基础不均匀沉降：38施工工序49桥梁线形410构件设计411作用组合4三结构离散4四主要计算成果61、承载能力组合 (强度验算)62、组合1 （作用长期效应桥梁受力状况）63、组合2 （短期效应截面抗裂验算）74、组合3 （截面弹性阶段压应力验算）75、组合4 （施工阶段应力验算）76、挠度计算8五主要计算结论81、对于强度验算(抗弯)（承载能力组合）82、结构长期应力状况（组合1）83、对于持久状况正常使用极限状态抗裂验算84、持久状况弹性阶段截面应

2、力验算（组合4）95、短暂状况构件的应力验算(即施工阶段验算)（组合5）96、挠度91 / 12马宁特大桥主桥采用76+2*130+76=412m预应力混凝土连续刚构，上部结构采用左右幅桥分修，单幅为单箱单室，箱梁顶面宽16.25m，箱宽7.8m，悬臂4.225m。下部采用单肢箱型截面，群桩基础。承台及基桩采用左右单修。本桥纵向分析采用同豪公司开发的平面杆系程序”桥梁博士(V3.03)”结构设计施工计算程序。一主要计算依据(1)、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），以下简称通规；(2)、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)，以下简称公预规；(3)、

3、公路工程技术标准（JTG B01-2003）；(4)、公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）；(5)、公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89）。(6)、公路桥梁抗风设计规范（JTG D60-01-2004）。二主要计算参数和假定1设计标准(1) 荷载等级：公路级；(2) 设计安全等级：一级。2材料特性和计算参数（1）本结构采用的混凝土特性见表1：表1 混凝土参数取值类别标号 部位弹性模量MPa泊松比热膨胀系数容重kN/m3抗压标准强度MPa抗拉标准强度MPaC60主梁3.60E40.20.0000126.038.502.85C40墩身3.25E40.20.0000125.526

4、.802.40C30承台3.00E40.20.0000125.520.102.01C25基桩2.80E40.20.0000125.516.701.78（2）桥面铺装水泥混凝土容重采用26kN/m3。（3）预应力钢筋特性预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量为Ep1.95×105MPa，钢绞线采用低松弛钢绞线，公称直径15.24mm，公称面积为140mm2，抗拉标准强度为fpk1860MPa。锚下张拉控制应力为1395MPa。预应力预埋波纹管道采用塑料波纹管，真空辅助压浆。锚具设计采用OVM配套锚具。锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数=0.20和偏差系数k=0.0015。竖向预应

5、力钢筋采用精轧螺纹钢筋，公称直径d25mm，抗拉强度标准值 fpk785MPa，每根精轧螺纹钢筋设计锚下张拉控制应力 con=0.9fpk=706.5MPa，考虑锚具回缩1mm，松弛5%。但本计算中暂未考虑竖向预应力钢筋参与结构受力。3恒载一期恒载：一期恒载包括主梁。横隔板作为外部荷载考虑，不参与结构受力，主墩顶每片横隔板重550kN，边横隔板每片重600kN。二期恒载：二期恒载为桥面防撞栏、桥面铺装等，其中桥面铺装为厚9cm水泥混凝土，计算时按13cm厚考虑，以避免施工时摊铺不均匀对结构的产生影响。二期恒载q70kN/m。4运营活载活载：公路级，四车道偏载系数：近似全桥一致，取值1.15。横

6、向分布系数：汽车4x0.67x1.15=3.082 ，取值 3.1。5挂篮型式和临时荷载上部结构悬浇最大块件重量为1646kN，挂篮重取最大节段重的0.45倍，并考虑施工的人员及临时施工机具等临时荷载的影响，取值为750kN。合龙吊架以350KN考虑。6施工环境和温度模式（1）施工环境：年平均相对湿度取RH80，环境类别为类。（2）温度模式：a)均匀温差：升温取+20，降温取20。b)梯度温度：由于桥面铺装采用钢筋砼结构，日照温差对结构影响较大，公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定日照正温差为T1=25，T2=6.7，T3=0，日照反温差为正温差的-0.5倍，由于我国幅员辽阔，

7、我院经过谨慎考虑和咨询专家意见后，日照温差设计采用值为日照正温差为T1=22，T2=6.7，T3=0；日照反温差为T1=-10，T2=-3.75，T3=0。c) 合龙温度：以1525考虑。7基础不均匀沉降：考虑到桩基础为嵌岩桩，虽然施工中桩基底会有沉淀土厚度，但在悬浇过程中结构恒载作用下的沉降已基本完成，因此本次计算中，边墩取值-1.0cm，主墩取值-2.0cm共五组沉降值，由程序自动组合计算最不利荷载组合值。8施工工序本桥下部结构为群桩基础，采用钻孔施工；上部结构采用悬臂浇注法三个T同时施工，先合龙两个边跨，后合龙中跨。边跨合龙段采用设置临时墩合龙；中跨合龙段采用合龙吊架施工。9桥梁线形本桥

8、为直线桥；纵坡为3.5%，竖曲线顶点位于本桥主跨内。在计算中假定本桥为平直桥。10构件设计采用全预应力混凝土、分段浇筑的纵向分块构件进行设计。11作用组合共采用五种作用组合：1、 承载能力极限状态组合，下称“承载能力组合”2、 持久状况正常使用极限状态，作用长期效应组合，下称“组合1”3、 持久状况正常使用极限状态，作用短期效应组合，下称“组合2”4、 持久状况结构弹性阶段截面应力验算，下称“组合3”5、 短暂状况结构弹性阶段截面应力验算 (施工阶段验算) ，下称“组合5”三结构离散本次计算将整个桥梁离散为207个单元，其中，上部138个单元，墩身30个单元，承台3个单元，基桩24个单元，余为

9、挂篮单元。节点按照顺序划分，不同单元、相同节点号时程序默认为单元刚结。对于桩基础，参考鲍卫刚“桥梁承台桩基柔度的模拟”计算得到模拟刚度三个桥墩桩基础差别 不大，统一取为b=2m，h=2.5m的矩形；桩长取22m计算。计算模型共分58个施工阶段及1个运营阶段（详见下表）。每一节段箱梁施工周期为9天，其中张拉预应力钢束时混凝土龄期为7天。支点处（不考虑局部加厚）、跨中断面如图1所示，单位厘米：图 支点及跨中横断面图单元划分（一半结构离散图）见如下结构离散图： 图 2 计算离散图表2 施工阶段概述四主要计算成果1、承载能力组合 (强度验算)1）最大抗力及对应内力 图3图 3 最大抗力及对应内力 (成

10、桥后3600天)2）最小抗力及对应内力 图4图4 最小抗力及对应内力 (成桥后3600天)2、组合1 （作用长期效应桥梁受力状况）1）长期效应截面最小最大正应力(成桥后3600d) 图5图5 长期效应截面最大正应力状况 (成桥后3600天)3、组合2 （短期效应截面抗裂验算）1）短期效应截面最小正应力(成桥后3600d) 图6图6 短期效应截面最小正应力 (成桥后3600天)2）短期效应斜截面最大主拉应力(成桥后3600d) 图7图7 短期效应截面最大主拉应力 (成桥后3600天)4、组合3 （截面弹性阶段压应力验算）1）截面最大正应力(桥后30d)图8图8 弹性阶段截面最大正应力(成桥后30

11、天)2）斜截面最大主压应力 (桥后30d）图9图9 弹性阶段截面最大主压应力(成桥后30天)5、组合4 （施工阶段应力验算）1)施工阶段截面正应力最值 图10图10 施工中第二梁段未张拉前截面正应力最值图11 施工中最大悬臂时截面正应力最值6、挠度计算 暂时不考虑施工预抛高，经计算，中跨跨中，在短期效应组合（包括结构自重）下最大下挠4.16cm，挠度长期增长系数取为1.41。五主要计算结论1、对于强度验算(抗弯)（承载能力组合）从计算结果可见 ：强度不存在包络不到之截面，满足规范。 中跨跨中 R=229318KN.M>0Sud=157937KN.M 边跨跨中附近 R=112508KN.M

12、>0Sud=85665KN.M中跨支点 R=-1483554KN.M>0Sud=-794116KN.M次中跨支点 R=-1479752KN.M>0Sud=-799738KN.M2、结构长期应力状况（组合1）根据结构设计理论可知，砼在长期高压下比较危险。从计算结果看来(最大压应力为11.22MPa ,应力均匀良好)，结构并没有出现长期在高压之下，不存在应力比较大的突变。 图53、对于持久状况正常使用极限状态抗裂验算根据公预规第6.3.1条之规定，对分段浇筑的纵向分块全预应力混凝土构件，在短期效应组合下，正截面抗裂应满足sst0.8spc0（公式6.3.1-2），斜截面抗裂，应满

13、足stp0.4ftk（公式6.3.1-6）。0.4ftk0.4*2.851.14MPa；查在作用（或荷载）短期效应组合下的最小正应力图（图6）可知，全桥基本没出现拉应力，满足公式6.3.1-2的要求；查在作用（或荷载）短期效应组合下的最大主拉应力图（图7）可知，再未考虑竖向粗钢筋作用下，最大主拉应力为stp-1.26MPa，大于-1.14MPa，相去0.12MPa，这差值远小于竖向粗钢筋对主拉提供的范围之内，故结构满足公式6.3.1-6的要求。4、持久状况弹性阶段截面应力验算（组合4）根据公预规第7.1.5条、第7.1.6条之规定，受压区混凝土的最大压应力（对未开裂构件）应满足skc+spt0

14、.5fck（公式7.1.5-1）；受拉区预应力钢筋的最大拉应力（钢筋为钢绞线的未开裂构件）应满足spe+sp0.65fpk（公式7.1.5-2）；预应力混凝土的主压应力应满足scp0.6fck（公式7.1.6-1）。0.5fck0.5*38.519.25MPa；0.65fpk0.65*18601209MPa；0.6fck0.6*38.523.1MPa；查使用阶段（弹性阶段）混凝土截面的最大正应力图（图8）可知，最大正压应力为18.50MPa<19.25MPa，满足公式7.1.5-1的要求；查使用阶段（弹性阶段）混凝土截面的最大主应力图（图9）可知，最大主压应力为18.50MPa<23.1MPa，满足公式7.1.6-1的要求；查看使用阶段预应力束的输出结果，刚束出现最大应力为1206MPa<1209MPa，满足公式7.1.5-2的要求。5、短暂状况构件的应力验算(即施工阶段验算)（组合5）根据公预规第7.2.7条、第7.2.8条之规定，施工阶段压应力应满足stcc0.7fck，拉应力应满足stct1.15ftk。0.7fck0.7*38.5*0.7520.21MPa；1.15ftk1.15*2.85*0.752.46MPa；由施