朝阳市黄河路大桥复核报告(180m自锚式悬索桥)

1、.朝阳市黄河路大桥工程施工图复 核 报 告大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司二七年三月第一章 概 述一、工程概况朝阳市黄河路大桥全长508.32m，桥梁跨径布置为引桥（28m+28m+32.16m）+主桥（73m+180m+73m）+引桥（32.16m+28m+28m），其中主桥为73m+180m+73m的混凝土自锚式悬索桥，主桥两侧为两联3×28m预应力混凝土连续箱梁桥。二、技术标准1. 道路等级：城市主干道；2. 设计荷载：城市A级，人群荷载：4.0kN；3. 计算行车速度：60km/h；4. 桥梁宽度：主桥：2.5m人行道+2.5m（锚索区）+3m非机动车道+2×

2、3.5m机动车道+0.5m中央分割带+2×3.5m+3m+2.5m +2.5m=31.5m；引桥：2.5m人行道+3m非机动车道+2×3.5m机动车道+0.5m中央分割带+2×3.5m+3m+2.5m=25.5m；5. 设计洪水频率：1/100； 6. 地震基本烈度：场地地震基本烈度为度，按度设防。三、设计复核的依据1. 朝阳市黄河路大桥工程施工图设计（送审稿），北京建达道桥咨询有限公司，2007年1月；2. 朝阳市黄河路大桥岩土工程勘察报告，朝阳鑫诚工程勘察有限公司，2006年12月；3. 城市道路设计规范（CJJ3790）；4. 城市桥梁设计准则（CJJ699

3、3）；5. 城市桥梁设计荷载标准（CJJ7798）；6. 公路工程技术标准（JTG B012003）；7. 公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004；8. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004；9. 公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）；10. 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ 024-85；11. 公路工程抗震设计规范 JTJ004-89；12. 沥青路面设计规范（JTJ01497）；四、设计复核的原则本设计复核是在充分理解设计意图的基础上，坚持公正、客观、科学的原则，按照“设计合理、技术先进、安全可靠”的方针对设计文件进行复核。主要针对

4、总体布局、主要结构、计算结论以及施工方案进行咨询，并通过咨询进一步优化和完善设计。第二章 主桥复核计算一、设计复核计算介绍1. 主要材料及特性（1） 主梁：C55混凝土，E=3.55×104Mpa，容重26kN/m3；（2） 索塔：C50混凝土，E=3.45×104Mpa，容重25kN/m3；（3） 墩台、承台、桩基：C30混凝土，E=3.00×104Mpa，容重25kN/m3；（4） 主缆、吊索：破断强度为1670Mpa钢丝，E=2.0×105Mpa，容重78.5kN/m3； （5） 预应力筋：破断强度为1860Mpa钢绞线，E=1.95×1

5、05Mpa，容重78.5kN/m3。2. 计算荷载（1）永久荷载结构自重：主缆计入防护层重量，吊索计入防护层、锚具、索夹重量，主梁分箱梁自重和二期恒载；混凝土收缩、徐变：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定计算；基础沉降：主墩不沉降，边墩摩擦桩按瞬时沉降5mm计算；预应力：按照规范考虑相应损失。（2）活载汽车荷载：城市A级，取偏载系数为1.1，按照城市桥梁设计荷载标准计算得冲击系数为1.13，按四车道计算时多车道折减系数为0.67，按六车道计算时多车道折减系数为0.55。 人群荷载：局部计算取4.0kN/m2，纵向整体计算取2.5kN/m2。非机动车：纵向

6、计算取3.5kN/m2（仅当采用四车道时计算）本计算复核对分别按不计非机动车荷载和计算非机动荷载两种情况进行。（3）其他可变荷载 体系温差： 升温20，降温-25（由设计单位提供）； 索梁温差： ±15； 塔身日照温差：±5； 桥面日照温差：按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定取值；风荷载：基本风速按31.6m/s计算（由设计单位提供）； 汽车制动力：按城市桥梁设计荷载标准规定取值。3. 荷载组合及容许应力荷载组合按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定进行。（1）持久状况

7、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(计冲击)+1.0人群1.0非机动车（仅当采用四车道时计算）+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）+1.0汽车制动力；上述系数中当混凝土收缩、徐变和基础变位有利时取0.0；按照本组合验算，受压区混凝土最大压应力应小于0.5倍混凝土抗压拉强度标准值fck。,并按本组合对主缆、吊索、索夹等受力安全系数进行验算。（2）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)+ 1.0人群1.0非机动车（仅当采用四车道时计算）0.8（桥面

8、日照温差索塔日照温差）+1.0（体系温差索梁温差）+1.0汽车制动力；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，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）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，并按本组合对裂缝宽度进行验算。并且6.1.2条规定“跨径大于100m桥梁的主要受力构架，不宜进行部分预应力混凝土设计。”，本桥长期效应组合抗裂验算不控制设计。（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

9、验算承载力；对于全桥结构采用规范规定的偶然组合验算地震作用下的承载能力。4. 计算模型主桥结构整体静力分析采用平面杆系有限元模型，结构整体动力分析采用空间杆系有限元模型，模型中的单元包括主梁、索塔、主缆、吊索、桥墩、承台、桩基、支座、索鞍等，同时利用弹簧单元考虑了桩侧土的约束影响。主梁端部主缆锚固区、索塔横梁等局部应力分析采用三维实体有限元模型。计算软件主要采用Ansys和Midas Civil以及我单位自编的结构分析软件。二、主梁复核1. 主梁持久状况的纵向应力验算按照持久状况应力验算组合，主梁混凝土应力见图2.1.1和图2.1.2，应力图中压应力为正，拉应力为负，应力以Mpa为单位。计算得

10、主梁最大压应力为16.71Mpa，小于允许压应力0.5×35.517.75Mpa。图2.1.1 不考虑混凝土收缩徐变时主梁应力图2.1.2 考虑混凝土收缩徐变时主梁应力2. 主梁纵向受力抗裂验算按照短期效应组合抗裂验算时，主梁混凝土应力见图2.2.1和图2.2.2，应力图中压应力为正，拉应力为负，应力以Mpa为单位。主梁出现拉应力的范围仅在索塔附近10m范围内，最大拉应力为1.56Mpa，不满足全预应力混凝土构件设计要求，但满足A类预应力混凝土构件拉应力小于0.7×2.741.918Mpa的要求。建议索塔附近增加预应力筋，使主梁设计为全预应力混凝土构件。图2.2.1 不考虑

11、混凝土收缩徐变时主梁应力图2.2.2 考虑混凝土收缩徐变时主梁应力3. 主梁变形验算混凝土收缩徐变产生的主跨主梁跨中向下挠度为148mm，汽车产生的变形幅度为101mm，建议设置预拱度。另外，主梁由于弹性压缩和混凝土收缩徐变产生的长度变化将影响主缆的成桥线形，建议设计文件给出主梁的预伸长，保证主缆成桥线形满足设计要求。4主梁横隔梁受力计算4.1 横隔梁分类及验算说明主桥为带挑梁的单箱4室预应力混凝土连续箱梁桥，桥梁总宽为31.5米，双向四车道非机动车道人行道。横向计算按实际可摆放6车道计算。主梁采用C50混凝土，预应力钢筋采用j15.24，标准强度Rby=1860Mpa的低松弛钢绞线。 顶底板

12、横向通长钢筋为HRB335的28钢筋，箍筋筋为HRB335的16钢筋。根据设计文件，本桥主桥箱梁横隔梁共分四类，第一类为212、1748、5363号横梁，第二类为1415、5051号横梁，第三类为1、64号横梁，第四类为13、16、49、52号横梁，相应横梁号参见施工图中主桥主梁一般构造图。横隔梁的应力验算分两种工况：工况一为预应力张拉锚固时，此时梁上无二期恒载，预应力筋无二期损失；工况二验算正常使用状态的应力。4. 1.1 持久状况的承载能力极限状态验算组合：1.2自重+ +1.4汽车，汽车的冲击系数采用1.3。按受弯构件验算横梁的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

13、限剪力值。4. 1.2 持久状况的应力验算组合：1.0自重+1.0预应力+1.0汽车，汽车的冲击系数采用1.3。按照本组合验算，混凝土压应力c0.5fck=0.5*32.4=16.2Mpa4.1.3 抗裂验算组合：短期效应组合：1.0自重+1.0预应力+0.7汽车(不计冲击)。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组合下的计算结果。4.2 第一类横隔梁验算横梁立面图计算模型见图2.4.2.1，断面尺寸见图2.4.2.2和图2.4.2.3。图2.4.

14、2.1横隔梁立面图 图2.4.2.2 A-A截面 图2.4.2.3 B-B截面4.2.1 承载能力极限状态验算图2.4.2.4为正截面抗弯极限承载力包络图，图2.4.2.5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。4.2.2 正常使用阶段的应力验算图2.4.2.6分别给出了截面上下缘混凝土的压应力的验算结果，从图中可以看出，混凝土的压应力满足规范要求，均小于0.5ftk。4.2.3 抗裂验算图2.4.2.7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

15、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。4.2.4 结论第一类横隔梁受力满足“规范”要求。图2.4.2.4 正截面抗弯极限承载力包络图图2.4.2.5 斜截面抗剪极限承载力包络图图2.4.2.6使用阶段砼压应力计算结果图2.4.2.7作用短期效应组合下的抗裂验算(正应力)4.3 第二类横隔梁验算横梁立面图计算模型见图2.4.3.1，断面尺寸见图2.4.3.2和图2.4.3.3。图2.4.3.1横隔梁立面图 图2.4.3.2 A-A截面 图2.4.3.3 B-B截面4.3.1 承载能力极

16、限状态验算图2.4.3.4为正截面抗弯极限承载力包络图，图2.4.3.5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。4.3.2 正常使用阶段的应力验算图2.4.3.6分别给出了截面上下缘混凝土的压应力的验算结果。从图中可以看出，混凝土的压应力满足规范要求，均小于0.5ftk。4.3.3 抗裂验算图2.4.3.7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

17、本文没有给出长期效应组合下的混凝土拉应力计算结果。4.3.4 结论第二类横隔梁受力满足“规范”要求。图2.4.3.4 正截面抗弯极限承载力包络图图2.4.3.5 斜截面抗剪极限承载力包络图图2.4.3.6使用阶段砼压应力计算结果图2.4.3.7作用短期效应组合下的抗裂验算(正应力)4.4 第三类横隔梁验算横梁立面图计算模型见图2.4.4.1，断面尺寸见图2.4.4.2和图2.4.4.3。图2.4.4.1 横隔梁立面图 图2.4.4.2 A-A截面 图2.4.4.3 B-B截面4.4.1 承载能力极限状态验算图2.4.4.4为正截面抗弯极限承载力包络图，图2.4.4.5为斜截面抗剪极限承载力包络

18、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。4.4.2 正常使用阶段的应力验算图2.4.4.6分别给出了截面上下缘混凝土的压应力的验算结果。从图中可以看出，混凝土的压应力满足规范要求，均小于0.5ftk。4.4.3 抗裂验算图2.4.4.7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。4.4.4 结论第三类横隔梁受力满足“规范”要求

19、。图2.4.4.4 正截面抗弯极限承载力包络图图2.4.4.5 斜截面抗剪极限承载力包络图图2.4.4.6使用阶段砼压应力计算结果图2.4.4.7作用短期效应组合下的抗裂验算(正应力)4.5 第四类横隔梁验算横梁立面图计算模型见图2.4.5.1，断面尺寸见图2.4.5.2和图2.4.5.3。图2.4.5.1 横隔梁立面图 图2.4.5.2 A-A截面 图2.4.5.3 B-B截面4.5.1 承载能力极限状态验算图2.4.5.4为正截面抗弯极限承载力包络图，图2.4.5.5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

20、以看出，所有截面的极限承载力均满足规范要求。4.5.2 正常使用阶段的应力验算图2.4.5.6分别给出了截面上下缘混凝土的压应力的验算结果。从图中可以看出，混凝土的压应力满足规范要求，均小于0.5ftk。4.5.3 抗裂验算图2.4.5.7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。4.5.4 结论第四类横隔梁受力满足“规范”要求。图2.4.5.4 正截面抗弯极限承载力包络图图2.4.5.5 斜截面抗剪极限承载力包络图图2.4

21、.5.6使用阶段砼压应力计算结果图2.4.5.7 作用短期效应组合下的抗裂验算(正应力)5桥面板的计算复核5.1 计算模型桥面板的构造尺寸及计算模型见图5.1。图2.5.1 桥面板框架计算模型5.2 桥面板极限承载能力状态计算结果1.2自重+ +1.4汽车，汽车的冲击系数采用1.3。按框架结构进行计算，腹板处按实际刚度的弹簧支撑考虑。桥面板的计算弯矩及极限承载力见表2.5.1。根据表中结果可知：桥面板在支点及跨中计算弯矩均小于极限承载弯矩，因此，按受弯构件计算时，桥面板的配筋满足规范要求。表2.5.1 桥面板极限承载力验算结果 单位：kN.m截面位置支点跨中计算弯矩-178.675.7极限承载

22、弯矩-191.382.755.3 桥面板裂缝宽度计算结果短期效应组合：1.0自重+0.7汽车(不计冲击)。桥面板的计算弯矩及极限承载力见表2.5.2。根据表中结果可知：桥面板在支点及跨中计算裂缝宽度均小于容许值，因此，按受弯构件计算时，桥面板的裂缝宽度满足规范要求。 表2.5.2 桥面板裂缝宽度验算结果 单位：mm截面位置支点跨中计算裂缝宽度0.1210.109容许裂缝宽度0.20.26. 梁端主缆锚固区应力验算6.1计算模型本文根据图纸给出的尺寸建立了梁端主缆锚固区的三维实体模型（图2.6.1）。锚固区的实际构造、边界条件和作用荷载复杂，因此建构模型时，在保证主要因素符合锚固跨的实际构造和施

23、工运营的条件下，对模型作了必要的处理。(1) 边界条件处理。单独分析锚固区时，对于锚固区来说，成桥后加劲梁对锚固区的作用相当于固结端，因此，在模型中约束了剖切面节点所有方向的自由度。(2) 构造的处理。考虑到拉索锚固区的结构和受力均为对称结构，计算模型采用半桥模型以提高计算速度，对称面采用对称约束，模型中未考虑主缆索孔的影响。(3) 对荷载的处理。考虑损失后的有效预应力根据力筋的作用位置按直线形状施加到模型上。主缆索力等效为面力施加到主缆锚固面上，最大锚固索力为45580kN。图2.6.1 计算模型6.2 有限元计算及结果分析梁端锚固区主缆锚固面预埋钢板后混凝土主拉应力和各方向的法向应力见下图

24、2.6.2图2.6.5。图中表示拉应力，表示压应力。图2.6.2 主拉应力分布图（Kpa）图2.6.3 顺桥向正应力分布图（Kpa）图2.6.4 竖向正应力分布图（Kpa）图2.6.5 横桥向正应力分布图（Kpa）从主应力分布图中可以看出，混凝土的最大主拉应力为2.35Mpa，由于模型中未考虑主缆索孔的影响，实际主拉应力将更大。而从正应力分布图中可以看出，三个方向正应力中竖向正应力最大，是影响主拉应力的主要因素。因此，建议主缆锚固区配置竖向预应力筋。三、索塔复核1. 持久状况纵向应力验算如果索塔按照预应力混凝土构件设计，按照持久状况应力验算组合，索塔混凝土应力见图3.1.1和图3.1.2，应力

25、图中压应力为正，拉应力为负，应力以Mpa为单位。计算得索塔最大压应力为16.12Mpa，小于允许压应力0.5×32.416.20Mpa，但安全储备较小。 图3.1.1 不考虑混凝土收缩徐变时索塔应力（Mpa）图3.1.2 考虑混凝土收缩徐变时索塔应力（Mpa）2. 抗裂验算按照短期效应组合抗裂验算时，索塔混凝土应力见图3.2.1和图3.2.2，应力图中压应力为正，拉应力为负，应力以Mpa为单位。变截面附近索塔最大拉应力为2.09Mpa，不满足全预应力混凝土构件设计要求，也不满足A类预应力混凝土构件拉应力小于0.7×2.651.855Mpa的要求。图3.2.1 不考虑混凝土收

26、缩徐变时索塔应力（Mpa）图3.2.2 考虑混凝土收缩徐变时索塔应力（Mpa）3. 横梁受力分析应用ANSYS对桥塔进行分析。建立实体单元模型，如图3.3.1。有于桥塔为左右对称结构，所以只建半桥模型，其中X方向为横桥向，Y方向为顺桥向，Z方向为竖向。分以下两种工况进行分析。图3.3.1 桥塔实体模型（半桥）3.1 工况1：张拉预应力后，无支座压力以下给出横梁1/4跨，1/2跨处的应力图。拉应力为正，压应力为负，单位均为Pa。图3.3.2 1/4跨X方向正应力云图图3.3.3 1/4跨Y方向正应力云图图3.3.4 1/4跨Z方向正应力云图图3.3.5 1/4跨主拉应力云图图3.3.6 1/4跨

27、主压应力云图图3.3.7 1/2跨X方向正应力云图图3.3.8 1/2跨Y方向正应力云图图3.3.9 1/2跨Z方向正应力云图图3.3.10 1/2跨主拉应力云图图3.3.11 1/2跨主压应力云图3.2 工况2：使用阶段，有支座压力图3.3.12 1/4跨X方向正应力云图图3.3.13 1/4跨Y方向正应力云图图3.3.14 1/4跨Z方向正应力云图图3.3.15 1/4跨主拉应力云图图3.3.16 1/4跨主压应力云图图3.3.17 1/2跨X方向正应力云图图3.3.18 1/2跨Y方向正应力云图图3.3.19 1/2跨Z方向正应力云图图3.3.20 1/2跨主拉应力云图图3.3.20 1

28、/2跨主压应力云图由以上各图可以看出，桥塔横梁1/4跨主拉应力最大值为0.18Mpa，主压应力最大值4.6Mpa；桥塔横梁1/2跨主拉应力最大值为0.18Mpa，主压应力最大值4.8Mpa。塔柱横梁应力满足规范要求。四、主缆复核在各种荷载组合作用下，主缆最大拉力为55837.1kN，主缆的破断拉力为144892kN（按钢丝有效直径为5.0mm计算），安全系数为2.59，满足相关文献资料大于2.5的要求。 图4.1 主缆最大拉力五、吊索复核1 吊索拉力验算在各种荷载组合作用下，1097吊索的最大拉力为1837.5kN，其破断拉力为6585kN，安全系数为3.58，满足大于3.0的要求，1277吊

29、索也满足受力要求。 图5.1 吊索最大拉力2. 吊索应力幅验算在各种荷载组合作用下，吊索的最大应力幅为31Mpa，小于钢丝容许应力幅200Mpa。 图5.2 吊索应力幅六、索夹复核1索夹受力验算经验算索夹本身受力满足规范要求。 2. 索夹抗滑验算按照有关索夹抗滑理论计算，该桥索夹抗滑安全系数最小为3.7，满足相关文献资料大于3.0的要求。七、主墩承台验算 主墩承台根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)进行验算，承台外排桩中心距小于承台高，因此按照“撑杆系杆体系”验算。1撑杆抗压承载力验算承台底单桩竖向力设计值（实际计算值略小于该值）。所以，撑杆抗压承载力满足规范

30、要求。2系杆抗拉承载力验算，所以系杆抗拉承载力不满足规范要求。3承台斜截面抗剪承载力验算，所以承台斜截面抗剪承载力满足规范要求。4承台冲切承载力验算4.1 墩向下冲切承台的冲切承载力验算,所以墩向下冲切承台的冲切承载力满足规范要求。4.2 角桩向上冲切承台的冲切承载力验算，所以角桩向上冲切承台的冲切承载力满足规范要求。4.3 边桩向上冲切承台的冲切承载力验算，所以边桩向上冲切承台的冲切承载力满足规范要求。综上，主墩承台受力满足规范要求。根据规范规定，承台可不进行裂缝宽度和挠度验算。八、主墩桩基验算主墩单桩竖向力设计值17130kN。验算结果如下：因此桩基承载力满足规范要求。九、地震响应分析1.

31、 计算模型本桥的动力分析模型采用“鱼脊式”空间杆系结构，计算模型见图9.1。图9.1 桥梁动力分析模型图2. 模态分析图9.2.1图9.2.10给出了桥梁的前10阶模态及其相应的固有频率，振型描述见表9.1。图9.2.1 第一振型f10.21306图9.2.2 第二振型f20.45652图9.2.3 第三振型f3=0.47721图9.2.4 第四振型f4=0.57975图9.2.5 第五振型f5=0.59612 图9.2.6 第六振型f6=0.90934图9.2.7 第七振型f7=0.94788图9.2.8 第八振型f8=0.9758图9.2.9 第九振型f9=1.0114 图9.2.10 第

32、十振型f10=1.1969表9.1 朝阳市黄河路大桥动力特性计算结果No频率（Hz）周期（sec）振型特征10.213064.693514主梁顺桥向纵漂20.456522.190485主梁对称竖弯30.477212.095514主梁对称侧弯40.579751.724881主梁反对称竖弯50.596121.677515主梁反对称侧弯60.909341.099699主塔对称侧弯70.947881.054986主梁对称竖弯80.97581.024800主梁反对称竖弯91.01140.988728主塔反对称侧弯101.19690.835492主塔对称侧弯3. 抗震分析结构地震响应分析采用反应谱方法进行

33、，地震响应谱按照公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89）的规定确定，根据地质报告，场地土按照类场地考虑，结构综合影响系数Cz0.33，结构重要性系数取1.7，桥位处地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度为0.1g，考虑本桥的重要性，规范规定设防烈度应提高1度，因此本桥抗震设计复核时强度验算采用7度，变形验算采用8度。地震响应分析分别计算了如下两种工况：顺桥向地震输入竖向地震输入；横桥向地震输入竖向地震输入。上述两个地震分析工况中，竖向地震输入的加速度峰值取水平向地震加速度峰值的0.5倍，结构具体地震响应分析结果见下面。3.1 顺桥向激励时桥梁地震反应图9.3 顺桥向激励时塔梁弯矩图图9.4

34、顺桥向激励时位移图3.2 横桥向激励时桥梁地震反应图9.5 横桥向激励时塔梁弯矩图图9.6 横桥向激励时位移图3.3 竖向激励时桥梁地震反应图9.7 竖桥向激励时塔梁弯矩图图9.8 竖桥向激励时位移图3.4 桥梁抗震强度验算采用地震烈度为7度时，通过上述地震反应分析可知，地震对本桥的影响主要表现在索塔和过渡墩产生的内力较大，而主梁内力较小，相对其它荷载，主梁的地震内力不控制设计，因此下面仅对索塔和过渡墩的承载力进行验算。表9.2 地震响应内力表（轴力N：kN，弯矩M：kN.m）位置顺桥向输入竖向输入横桥向输入MNQMNQMxNQz索塔变截面处58150538.71297.03407.3456.

35、483.2736.5351.1531.6桥塔底部67240538.71288.44182.0456.583.65237351.2534.4过渡墩墩顶03923.600162.700.20249.5墩底03923.600162.702366.20253.1备注顺桥向为x轴，竖桥向为y轴，横桥向为z轴，凡未标明弯矩均为Mz3.4.1 索塔变截面处承载力验算表9.3 索塔变截面处内力组合工况N（kN）M（kN.m）恒载7554030877.75顺桥向地震力538.758150.0横桥向地震力351.11472.9（Mx）1/2竖桥向地震力228.21710.3（Mx=148.4）顺桥向+1/2竖桥向

36、地震力+恒载76306.990738.1横桥向+1/2竖桥向地震力+恒载76119.31621.3（Mx）承受顺桥向弯矩Md=90738.1kN.m时，极限承载力Nu=84458 kN>76306.9kN；承受横桥向弯矩Md=1621.3 kN.m时，极限承载力Nu= 275739 kN>76119.3 kN。因此，索塔变截面处承载能力满足要求。3.4.2 索塔根部承载力验算表9.4 索塔根部内力组合工况N（kN）M（kN.m）恒载77738.635195.25顺桥向地震力538.767240横桥向地震力351.15237（Mx）1/2竖桥向地震力228.22091（Mx=54.5

37、）顺桥向+1/2竖桥向地震力+恒载78505.5104526.3横桥向+1/2竖桥向地震力+恒载78317.95291.5承受顺桥向弯矩Md=104526.3kN.m时，极限承载力Nu=148644kN>79272.4kN。承受横桥向弯矩Md=5291.5 kN.m时，极限承载力Nu= 462543kN>78317.9kN。因此，桥塔根部承载能力满足要求。3.4.3 过渡墩承载力验算表9.5 过渡墩内力组合工况N（kN）M（kN.m）恒载47800顺桥向地震力3923.70横桥向地震力02366.2（Mx）1/2竖桥向地震力81.40顺桥向+1/2竖桥向地震力+恒载8703.70横

38、桥向+1/2竖桥向地震力+恒载4861.42366.2（Mx）轴心受压时极限承载力Nu= 62623.8 kN>8703.7 kN。承受横桥向弯矩Md=2366.2kN.m时，极限承载力Nu=22065.2 kN>4861.4kN。因此，过渡墩承载能力满足要求。3.5 桥梁抗震变形验算 采用地震烈度为8度时，计算得主梁和索塔的变形列于表9.6中。表9.6 地震响应位移表（单位：mm）位移方向顺桥向激励竖向激励横桥向激励顺桥向+0.5竖向激励横桥向+0.5竖向激励塔顶位移顺桥向163102.51687.5竖向00000横桥向0017017梁端位移顺桥向1991.40199.70.7竖

39、向4305.51.5横桥向0030030跨中位移顺桥向196001960竖向039019.519.5横桥向0017017由于本桥主梁在纵向没有约束及限位，主梁和塔顶位移较大，主梁纵向水平位移达到196mm，接近主梁与索塔之间的预留缝200mm，如计入混凝土收缩徐变影响，索塔和主梁之间可能发生碰撞，建议索塔和主梁之间设置防碰撞支座。另外，梁端横向位移达到30mm，而地震力均由中间单根墩柱承担，建议三根墩柱设横向联系，或两侧墩柱增加限位，使三根墩柱共同承担地震力，增加抗震能力。第三章 引桥复核计算一、 设计复核计算介绍1计算复核的基本参数及计算模型 1.1 荷载1.1.1 永久荷载（1） 自重：箱

40、梁砼重力密度：26kN/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5mm计。1.1.2 可变荷载（1）活载汽车荷载：城市A级，取偏载系数为1.15，冲击系数取1.3，按四车道计算时多车道折减系数为0.67，按六车道计算时多车道折减系数为0.55。 人群荷载：局部计算取4.0kN/m2，纵向整体计算取2.5kN/m2。非机动车：纵向计算取3.5kN/m2（仅当采用四车道时计算）（2）温度：季节温差：温度范围为-19.0+38.1，计算温度+15+20，所以季节温差的计算值为-40和+20。桥面日照：按公路桥涵设计通用规范（JTG D60

41、-2004）规定取值。1.2 荷载组合1.2.1 承载能力极限状态组合：1.2（自重+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。1.2.2 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+

42、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，箍筋可仅按构造要求设置，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，本文按拉应力2.0Mpa控制。1.2.3 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

43、汽车(不计冲击) +1.0（人群）+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+1.0基础变位+0.4汽车(不计冲击) +0.4（人群）)+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=1.32Mpa在长期效应组合下，“规范”要求主梁混凝土不得出现拉应力。本工程的预应力混凝土梁长期效应组合抗裂验算均不控制设计，所以本文不再给出长期效应组合下的计算结果。二、 箱梁纵向受力分析 以下的计算模型中，1，2为节

44、点编号，为单元编号。图表中的单位均为：弯矩（KN.m），剪力和轴力（KN）。 在计算箱梁纵向受力钢筋面积时，直径小于或等于12mm的钢筋均不计入。由计算结果看到，所有截面的极限承载力、刚度验算、应力及抗裂均满足规范要求。 1主梁计算模型 2. 主梁应力结果图1 正截面抗弯极限承载力验算图2 斜截面抗剪极限承载力验算（a）截面上缘（a）截面下缘图3 使用阶段砼压应力计算结果（a）截面上缘（b）截面下缘图4 使用阶段砼拉应力计算结果（a）上承托处（b）下承托处（c）中性轴处图5 使用阶段砼主压应力计算结果（a）上承托处（b）下承托处（c）中性轴处图6 使用阶段砼主拉应力计算结果（a）截面上缘（a）

45、截面下缘图7 作用短期效应组合下得抗裂验算（正应力）（a）上承托处（b）下承托处（c）中性轴处图8 作用短期效应组合下得抗裂验算（主应力）3. 主梁挠度计算结果表1 挠度验算结果桥跨编号活载下挠度最大值（mm）挠度容许值(mm)结论1（边跨）4.81 45.7 (L/600)合格2（中跨）4.0946.67(L/600)合格3（边跨）4.8145.7 (L/600)合格三、桥面板验算1. 计算说明本桥上部结构采用箱形截面，各箱室的桥面板包含单向板和悬臂板。下面分别对腹板间的顶板（单向板）和悬臂板进行桥面板配筋验算。2. 配筋验算截面尺寸如下图： 2.1 腹板间的顶板（单向板）：计算跨径： 所以

46、 （1）恒载内力计算：以纵向1m宽的板条计算C40防水混凝土6cm：沥青砼9cm： 顶板C50砼25cm： 桥面板荷载集度： 10.13因此恒载弯矩 （2）活载内力计算：跨中车辆荷载的有效分布宽度：支点处车辆荷载有效分布宽度：取，冲击系数：所以得出活载弯矩：（3）荷载组合因此跨中弯矩：支点弯矩： （4）配筋计算桥面板跨中处：由 得出：对于HRB335钢筋： < 由得出配筋面积： 同理，对于支点处： 可得：桥面板上、下缘实际配筋量均为： 因此 （）， 受力满足要求。2.2悬臂板计算（1）恒载内力沥青砼9cm：防水砼6cm：悬臂板：人行道板：护栏：桥面板荷载集度： 12.08 恒载弯矩为 （

47、2）活载内力：中后轴重叠， 活载弯矩：所以 计算配筋量为 实际配筋量为，合格。四、横隔梁验算 引桥横隔梁为普通钢筋构件，分为端横隔梁和中横隔梁下面给出具体计算过程。1. 普通钢筋中横隔梁计算1.1 横隔梁计算模型横隔梁支撑示意图1.2验算截面尺寸根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004规定，钢筋混凝土梁进行斜截面抗剪强度验算时，截面尺寸应符合式：。1.3 正截面抗弯承载力验算（1）支点截面按单筋截面计算，受压区高度： 12311.58 5794.46 ，因此，正截面强度满足规范要求。（2） 跨中截面按单筋截面计算，受压区高度： 3084.50 ，因此，正截面强度满足

48、规范要求。1.4 斜截面抗剪承载力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004规定，普通钢筋混凝土梁进行斜截面抗剪强度验算时，按式计算，其中 因为 取斜截面抗剪强度满足规范要求。1.5 裂缝宽度验算（1）支点截面根据公式： 因此裂缝满足要求。（2）跨中截面 因此裂缝满足要求。2. 普通钢筋端横隔梁计算2.1 横隔梁计算模型横隔梁支撑示意图2.2 验算截面尺寸根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004规定，钢筋混凝土梁进行斜截面抗剪强度验算时，截面尺寸应符合式：。2.3 正截面抗弯承载力验算（1）支点截面按单筋截面计算，受压区高度： 650

49、5.74 2699.46 ，因此，正截面强度满足规范要求。（2）跨中截面按单筋截面计算，受压区高度： 1834.14，因此，正截面强度满足规范要求。2.4 斜截面抗剪承载力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004规定，普通钢筋混凝土梁进行斜截面抗剪强度验算时，按式计算，其中 因为 取斜截面抗剪强度满足规范要求。2.5 裂缝宽度验算（1）支点截面根据公式： 因此裂缝满足要求。（2）跨中截面 因此裂缝满足要求。五、支座验算 表2 支座验算结果引桥名称支座编号规格单支座支反力（KN）单支座承载力（KN）最大变形（mm）容许变形（mm）结论3x280GPZ()5DX4

50、349 500026.6100合格1GPZ()10GD8627 100000.00.00合格2GPZ()10DX8502 1000028.7150合格3GPZ()5DX4374 500054.9100合格六、下部结构验算1荷载组合根据公路桥涵设计通用规范，墩桩顺桥向、横桥向计算时的荷载组合如下：承载能力极限状态：基本组合，偶然组合。正常使用极限状态：短期效应组合并考虑长期效应组合的影响。2. 墩、桩复核计算2.1 结构概况两端引桥为对称结构，因此只需验算一端即可，靠城区一端引桥1#、2#墩及0#桥台均采用桩基础。桥墩为柱式墩，桥台一字式台。2.2 墩桩顺桥向内力计算2.2.1 1墩桩（制动墩）

51、按制动力控制计算结果表3 1墩桩强度验算结果验算截面计算轴力（KN）计算弯矩(KN·m)极限轴力（KN）极限弯矩（KN·m）裂缝宽度（mm）墩底8283.3583.224437.83605.6无桩8460.3779.829956.54951.2无按地震力控制计算结果表4 1墩桩强度验算结果验算截面计算轴力（KN）计算弯矩(KN·m)极限轴力（KN）极限弯矩（KN·m）裂缝宽度（mm）墩底5773.26820.13780.65404.5桩7038.76800.36181.87341.72.2.2 2墩桩（非制动墩）按摩阻力控制计算结果表5 2墩桩强度验算结果验算截面计算轴力（KN）计算弯矩(KN·m)极限轴力（KN）极限弯矩（KN·m）裂缝宽度（mm）墩底8161.4982.219940.24382.1无桩8338.4 1305.024451.56165.1无2.2.3 0墩桩（非制动墩）按摩阻力控制计算结果表6 0墩桩强度验算结果验算截面计算轴力（KN）计