2x26m钢箱梁人行天桥上部结构与下部结构计算书

1、 .DOC资料. 1. 工程概况本工程为福建省国省道干线纵二线磁灶井边至新垵段改造工程桩号K206+488处设置的人行天桥。桥梁上跨国道纵二线，桥梁综合考虑场地标高、道路断面以及远期人非混合道的拓宽需求，跨径布置为：2x26m连续钢箱梁。2设计标准1城市人行天桥与人行地道技术规范(CJJ 69-95)2公路钢结构桥梁设计规范（JTJ D64-2015）3钢结构设计规范（GB 50017-2003）4公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）5公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）6公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）7城市桥梁抗震设计规范（

2、CJJ 166-2011）8公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2008）9.钢管混凝土结构技术规范（GB 50936-2014）10.钢结构焊接规范（GB 50661-2001）3. 天桥设计标准1设计荷载：人群荷载：5.0 kN/m2；栏杆推力：2.5kN/m；基本风压：1.56kN/m2；2抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度为0.15g，设计地震分组为第二组，设计特征周期为0.40s，桥梁设防措施等级为8度，桥梁抗震设防类别B类；3净空高度：机动车道净空5.0m，人非混合道净空4.5m；4上部结构竖向自振频率3Hz；5环境类别：类环境；6设计基准期：100年，设计使用年限：5

3、0年；7结构安全等级：一级。4人行天桥结构验算4.1 结构形式天桥主梁采用2x26m连续钢箱梁，主梁总长55.5m，天桥主梁桥面净宽4.2m，含栏杆全宽4.5m；梯道净宽3.2m，含栏杆全宽3.5m。具体尺寸详见施工图设计图纸及相关文件。主梁墩顶设置板式橡胶支座，主桥墩柱采用钢筋砼花瓶桥墩，采用150cm钻孔灌注桩基础；梯道支墩均采用60cm钢管柱式墩，100cm钻孔灌注桩基础。4.2 设计荷载及材料设计参数1. 荷载按公路桥涵设计通用规范中规定取值：一、永久荷载：1结构恒载：（1）钢容重78.5kN/m3；（2）主梁二期恒载：钢筋砼铺装加地砖平均厚10cm，加上栏杆及其它荷载（横隔板重等），

4、综合取16.5kN/m；（3） 梯坡道重： A梯道对主梁竖向力为125.2kN，C梯道对主梁的竖向力为202.3kN。 2基础变位影响力：主梁支点处沉降1cm，按不利组合。二、可变荷载：1基本可变荷载（1） 人群：按5.0 kN/m2全宽满布人群，程序自动按最不利加载。2其他可变荷载（1）均匀温度：结构总体温度变化，安装合拢温度取为15，整体升温取31度，整体降温18度；（2）梯度温度：计算按照公路桥涵设计通用规范（JGJD60-2004）中4.3.10中规定取值，负温度梯度按照正温度梯度的50%计算。图4-1 主梁温度梯度示意图其中T1=25，T2=6.7。（3） 风荷载：取基准风压1.56

5、 kN /m2，各工况取不利按不同风向加载； 三、偶然荷载（1）地震力：抗震设防烈度为7度，不控制上部结构。2. 材料设计参数：主梁钢材为Q345B，容重78.5kN/m3，弹性模量2.06x108MPa，热膨胀系数1.2x10-5。4.3 荷载组合： 本桥设计安全等级为一级，结构重要性系数为0=1.1。1）天桥主梁结构按以下组合取最不利：组合1：1.1（结构恒载+人群+变位）组合2：1.1（结构恒载+人群+变位+风载+梯度升温（或降温）组合3：1.1（结构恒载+人群+变位+风载+梯度升温（或降温）+整体升温（或降温）2）支反力组合：结构恒载+人群+变位+风载+梯度升温（或降温）+整体升温（或

6、降温） 3）自定义组合1 ：人群（验算挠度）5）自定义组合2 ：结构重力+人群（计算是否需要设置预拱度）6）偶然组合：地震水平力+1.0 kN /m2人群（控制下部结构计算）4.4 结构建模：MIDAS/civil 2013进行结构静动力计算。上部结构按实际情况建模分析，计算内力、挠度、支反力、应力以及结构特征值分析。桥梁共分56个单元，63个节点。主梁采用钢箱截面，采用一般支撑及弹性连接模拟双支座。4.5天桥上部结构验算：1计算几何模型、三维模型图4-2 主梁几何模型图4-3主梁三维模型2主梁内力图4-4主梁弯矩图主梁节点弯矩表 表4-1节点号荷载组合弯矩（kNm）节点号荷载组合弯矩（kNm

7、）1承载能力1029承载能力1-4357.812承载能力1-11.9630承载能力1-3649.953承载能力1-65.0931承载能力1-2955.124承载能力1552.4232承载能力1-2266.495承载能力11104.3333承载能力1-1575.936承载能力11590.6334承载能力1-873.827承载能力12011.3135承载能力1-180.428承载能力12366.3936承载能力1448.629承载能力12655.8637承载能力11012.0610承载能力12879.7338承载能力11509.8911承载能力13037.9839承载能力11942.1112承载能

8、力13130.6340承载能力12308.7313承载能力13157.6741承载能力12609.7314承载能力13119.142承载能力12845.1315承载能力13014.9243承载能力13014.9216承载能力12845.1344承载能力13119.117承载能力12609.7345承载能力13157.6718承载能力12308.7346承载能力13130.6319承载能力11942.1147承载能力13037.9820承载能力11509.8948承载能力12879.7321承载能力11012.0649承载能力12655.8722承载能力1448.6250承载能力12366.39

9、23承载能力1-180.4251承载能力12011.3124承载能力1-873.8252承载能力11590.6325承载能力1-1575.9353承载能力11104.3326承载能力1-2266.4954承载能力1552.4227承载能力1-2955.1255承载能力1-65.0928承载能力1-3649.9556承载能力1-11.96图4-5主梁剪力图主梁节点剪力表 表4-2节点号荷载组合弯矩（kNm）节点号荷载组合弯矩（kNm）1承载能力149.2129承载能力1-673.612承载能力1114.8130承载能力1-630.373承载能力1-268.2131承载能力1-586.594承载能

10、力1-224.0432承载能力1-542.215承载能力1-178.7733承载能力1-497.196承载能力1-132.434承载能力1-451.57承载能力1-84.9335承载能力1-405.098承载能力1-36.3836承载能力1-357.939承载能力113.2437承载能力1-309.9710承载能力163.9338承载能力1-261.1911承载能力1115.6639承载能力1-211.5412承载能力1168.4140承载能力1-161.0113承载能力1222.1841承载能力1-109.5714承载能力1276.9442承载能力1-57.1815承载能力1332.6743

11、承载能力1-3.8216承载能力1389.3444承载能力150.5317承载能力1446.9245承载能力1105.8918承载能力1505.446承载能力1162.2819承载能力1564.7347承载能力1219.7120承载能力1624.8948承载能力1278.221承载能力1685.8549承载能力1337.7722承载能力1747.5550承载能力1398.4223承载能力1809.9851承载能力1460.1624承载能力1873.0852承载能力1523.0125承载能力1936.8253承载能力1586.9526承载能力11001.1554承载能力1652.0127承载能力

12、11066.0355承载能力1-31.8828承载能力11131.456承载能力103主梁应力图4-6 主梁最大正应力图 主梁最大正应力表 表4-3节点号荷载组合最大正应力（MPa）节点号荷载组合最大正应力(MPa)1承载能力112.329承载能力1742承载能力112.530承载能力164.93承载能力113.231承载能力156.54承载能力110.732承载能力1495承载能力18.633承载能力142.46承载能力16.8634承载能力136.87承载能力15.4735承载能力132.18承载能力1-7.6736承载能力127.89承载能力1-10.137承载能力123.810承载能力

13、1-1238承载能力120.111承载能力1-13.339承载能力116.812承载能力1-14.140承载能力113.913承载能力1-14.441承载能力111.314承载能力1-1442承载能力1-11.715承载能力1-13.143承载能力1-13.116承载能力1-11.744承载能力1-1417承载能力111.345承载能力1-14.418承载能力113.946承载能力1-14.119承载能力116.847承载能力1-13.320承载能力120.148承载能力1-1221承载能力123.849承载能力1-10.122承载能力127.850承载能力1-7.6723承载能力132.15

14、1承载能力15.4724承载能力136.852承载能力16.8625承载能力142.453承载能力18.626承载能力14954承载能力110.727承载能力156.555承载能力113.228承载能力164.956承载能力112.5图4-7 主梁最大剪应力图 主梁最大剪应力表 表4-4节点号荷载组合最大正应力(MPa)节点号荷载组合最大正应力（MPa）1承载能力2029承载能力2-11.92承载能力20.33630承载能力2-11.23承载能力2-6.4631承载能力2-10.54承载能力2-5.7832承载能力2-9.865承载能力2-5.133承载能力2-9.196承载能力2-4.443

15、4承载能力2-8.537承载能力2-3.7935承载能力2-7.878承载能力2-3.1536承载能力2-7.229承载能力2-2.5237承载能力2-6.5810承载能力2-1.9138承载能力2-5.9511承载能力2-1.339承载能力2-5.3212承载能力2-0.7140承载能力2-4.7113承载能力2-0.12841承载能力2-4.114承载能力20.44542承载能力2-3.515承载能力21.0143承载能力2-2.9216承载能力21.5644承载能力2-2.3417承载能力22.145承载能力2-1.7718承载能力22.6346承载能力2-1.2219承载能力23.15

16、47承载能力2-0.67320承载能力23.6748承载能力2-0.13921承载能力24.1749承载能力20.38322承载能力24.6750承载能力20.89423承载能力25.1651承载能力21.3924承载能力25.6452承载能力21.8825承载能力26.1153承载能力22.3626承载能力26.5854承载能力22.8227承载能力27.0455承载能力2-1.2128承载能力27.556承载能力2-0.518 以上计算可得主梁最大正应力=74.0fd270MPa，主梁最大剪应力=11.9fvd=155 MPa，=0.3131。T形连接处折算应力1.184.5MPa1.1=

17、297 MPa。故天桥的强度满足要求。4由人群荷载计算最大竖向挠度 图4-8 人群荷载计算最大竖向挠度 人群荷载作用下最大竖向挠度 表4-5节点号荷载组合挠度（m）节点号荷载组合挠度（m）1挠度组合10.00148329挠度组合102挠度组合10.00084830挠度组合1-0.0006393挠度组合1031挠度组合1-0.0013164挠度组合1-0.00088232挠度组合1-0.0020125挠度组合1-0.00174433挠度组合1-0.0027086挠度组合1-0.00257134挠度组合1-0.0033877挠度组合1-0.00334935挠度组合1-0.0040338挠度组合1-

18、0.00406736挠度组合1-0.0046349挠度组合1-0.00471437挠度组合1-0.00517610挠度组合1-0.00528138挠度组合1-0.00564911挠度组合1-0.0057639挠度组合1-0.00604412挠度组合1-0.00614540挠度组合1-0.00635213挠度组合1-0.00643241挠度组合1-0.00656714挠度组合1-0.00661942挠度组合1-0.00668615挠度组合1-0.00670343挠度组合1-0.00670316挠度组合1-0.00668644挠度组合1-0.00661917挠度组合1-0.00656745挠度组合

19、1-0.00643218挠度组合1-0.00635246挠度组合1-0.00614519挠度组合1-0.00604447挠度组合1-0.0057620挠度组合1-0.00564948挠度组合1-0.00528121挠度组合1-0.00517649挠度组合1-0.00471422挠度组合1-0.00463450挠度组合1-0.00406723挠度组合1-0.00403351挠度组合1-0.00334924挠度组合1-0.00338752挠度组合1-0.00257125挠度组合1-0.00270853挠度组合1-0.00174426挠度组合1-0.00201254挠度组合1-0.00088227挠

20、度组合1-0.00131655挠度组合1028挠度组合1-0.00063956挠度组合10.000848在人群荷载作用下最大竖向挠度为6.70mmL/600=43.33mm，故挠度满足要求。5由结构重力和人群荷载计算的竖向挠度 结构重力和人群荷载计算的竖向挠度 表4-6节点号荷载组合挠度（m）节点号荷载组合挠度（m）1挠度组合20.00327129挠度组合202挠度组合20.00186730挠度组合2-0.000853挠度组合2031挠度组合2-0.001914挠度组合2-0.0019732挠度组合2-0.003145挠度组合2-0.0038933挠度组合2-0.004476挠度组合2-0.0

21、057234挠度组合2-0.005857挠度组合2-0.0074335挠度组合2-0.007248挠度组合2-0.0089936挠度组合2-0.008589挠度组合2-0.0103837挠度组合2-0.0098410挠度组合2-0.0115638挠度组合2-0.0109911挠度组合2-0.0125439挠度组合2-0.01212挠度组合2-0.0132840挠度组合2-0.0128313挠度组合2-0.0137941挠度组合2-0.0134714挠度组合2-0.0140642挠度组合2-0.013915挠度组合2-0.014143挠度组合2-0.014116挠度组合2-0.013944挠度组

22、合2-0.0140617挠度组合2-0.0134745挠度组合2-0.0137918挠度组合2-0.0128346挠度组合2-0.0132819挠度组合2-0.01247挠度组合2-0.0125420挠度组合2-0.0109948挠度组合2-0.0115621挠度组合2-0.0098449挠度组合2-0.0103822挠度组合2-0.0085850挠度组合2-0.0089923挠度组合2-0.0072451挠度组合2-0.0074324挠度组合2-0.0058552挠度组合2-0.0057225挠度组合2-0.0044753挠度组合2-0.0038926挠度组合2-0.0031454挠度组合2

23、-0.0019727挠度组合2-0.0019155挠度组合2028挠度组合2-0.0008556挠度组合20.001867由结构重力和人群荷载计算的竖向挠度为14.1mm 3Hz，满足规范要求。图4-9 主梁1阶竖向振型图7整体稳定验算根据钢结构设计规范第4.2.1条及第4.2.4条，h/b0=1.2/4.5=0.2676，且l1/b0=26/4.5=5.7880(235/fy)=54.5，故应腹板应设置横向加劲肋，本桥主梁腹板还设置两纵向加劲肋，均为板肋。成立时，局部稳定满足，hw=1164mm，tw=16mm，=74MPa，=11.9MPa，a=1500mm带入上式可得，故局部稳定满足要求

24、。9支承加劲肋验算支承加劲肋满足 故支承加劲肋满足局部承压的要求。10支座反力 图4-10 主梁支座反力图持久状况人行天桥支座反力表 表4-8墩柱号支座1竖向反力（kN）支座2竖向反力（kN）水平力（kN）1（边墩）695.5480.918.32（中墩）1003.51053.650.23（边墩）695.5480.918.3偶然状况人行天桥支座反力表 表4-9墩柱号支座1竖向反力（kN）支座2竖向反力（kN）2（中墩）639.5639.5偶然状况下人行天桥支座支反力取天桥恒载和q=1.0kN/m2的人群荷载计算反力。偶然状况下地震作用于下部结构的水平力详见主梁墩柱验算部分。4.6天桥下部结构验算

25、：本桥下部结构采用钢筋砼花瓶形独柱墩接承台桩基础，墩柱高度均为5.6m，Z1、Z3号墩为主梁边墩，Z2号墩为主梁中墩。由于中墩上设有固定支座，三个桥墩的抗推刚度相同，故中墩为均匀温度作用的不动点。花瓶墩的抗推刚度按下式计算：可得K墩=11792.5kN/m，由于Z1、Z3墩顶均为活动支座，故支座本身抗推刚度可忽略不计，Z1墩和Z3墩距离不动点Z2墩的距离均为26m，整体升温取31，整体降温取-18摄氏度。在整体升温条件下主梁的伸缩量为，整体升温温度力为在整体降温条件下主梁的伸缩量为，整体降温温度力为对于可滑动的盆式橡胶支座，摩擦系数=0.03，故Z1、Z3墩顶的支座摩阻力最大为F=（669.0

26、+454.4）x0.03=33.7kN。由于温度变化对下部结构产生的水平力无法超过最大的支座摩阻力，故整体升、降温的温度力的大小均可取为33.7kN，作用于Z1、Z3墩顶。1持久状况墩柱计算持久状况下由于Z2号墩所受竖向力以及水平力均大于Z1、Z3号墩（Z2受上部结构传递风荷载水平力大于Z1、Z3所受整体温升温降产生的温度荷载水平力），故对最不利的Z2号桥墩及支座偏载较大的Z3号墩进行验算。桥墩混凝土等级为C30，钢筋选用直径25cm的HRB400钢筋。（1）Z2号墩承载能力极限状态和正常使用极限状态验算a）荷载与荷载组合 由上部结构模型导出作用于支座上各个荷载的效应值，对其进行荷载组合。各类

27、作用在Z2号墩上产生的支反力表 表4-10作用类型反力（kN）钢梁自重二期恒载人群荷载风荷载基础沉降梯度温度支座1竖向反力357.2266.2340.6-25.111.653支座2竖向反力357.2266.2340.625.111.653水平力50.2墩柱自重为219.74kN，花瓶墩验算截面取墩底截面，对各个荷载进行组合，详见下表。 墩底截面荷载组合值表 表4-11组合类型轴力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）承载能力极限状态基本组合3132.8326.852.7正常使用极限状态频遇组合2009.0124.520.1正常使用极限状态准永久组合1804.6124.520.1b）承载能力极限状态

28、验算墩柱截面按照矩形偏心受压构件进行计算，截面尺寸bxh=1200mmx1200mm，构件在弯矩方向和垂直弯矩作用方向上计算长度均为4m。 材料设计参数表 表4-12材料设计参数fcd（MPa）ftd（MPa）Ec（MPa）fsd/fsd(MPa)C30砼13.81.3930000HRB400330偏心距e0=M/N=326.8/3132.8=0.104m=104mm，构件在弯矩作用方向的长细比l0/b=4000/1200=3.35，故不计偏心距增大系数。设as=as=60mm，h0=1140mm。故可判别大小偏心：=N/(fcdbh0)=3132.8x103/(13.8x1200 x1140

29、)=0.1662 as=120mm。es= e0+h/2-as=104+1200/2-60=644mm。故可得所需纵筋面积为：= -3525.7mm2，故截面无需配置钢筋，仅按构造配筋。选取双侧各12根直径25mm的HRB400钢筋，满足设计要求。c）正常使用极限状态验算由于桥墩为偏心受压构件，故应对桥墩的裂缝进行计算，应满足在类环境条件下，裂缝宽度小于0.2mm。故最大裂缝宽度为Wtk=0.07mm0.2mm，故裂缝计算满足设计要求。（2）Z3号墩承载能力极限状态和正常使用极限状态验算a）荷载与荷载组合各类作用在Z3号墩上产生的支反力表 表4-13作用类型反力（kN）钢梁自重二期恒载梯道恒载

30、人群荷载整体温度变化基础沉降风荷载支座1竖向反力128.695.996.7138.911.6-9.2支座2竖向反力128.695.9329.6138.911.69.2水平力33.718.3墩柱自重为219.74kN，花瓶墩验算截面取墩底截面，对各个荷载进行组合，详见下表。 墩底截面荷载组合值表 表4-14组合类型轴力（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）承载能力极限状态基本组合1898.8533.560.1正常使用极限状态频遇组合1312.7260.620.8正常使用极限状态准永久组合1229.4260.620.8b）承载能力极限状态验算墩柱截面按照矩形偏心受压构件进行计算，截面尺寸bxh=120

31、0mmx1200mm，构件在弯矩方向和垂直弯矩作用方向上计算长度均为4m。 材料设计参数表 表4-15材料设计参数fcd（MPa）ftd（MPa）Ec（MPa）fsd/fsd(MPa)C30砼13.81.3930000HRB400330偏心距e0=M/N=533.5/1898.8=0.109m=281mm，构件在弯矩作用方向的长细比l0/b=4000/1200=3.35，故不计偏心距增大系数。设as=as=60mm，h0=1140mm。故可判别大小偏心：=N/(fcdbh0)=1898.8x103/(13.8x1200 x1140)=0.101b=0.53，故可按大偏心受压构件计算，受压区高度

32、x=h0=0.101x1140=114mm2 as=120mm。故取受压区高度x=2 as=120mm ，es= h/2-e0-as=1200/2-281-60=259mm。故可得所需纵筋面积为：= 1380.5mm2，选取每侧12根直径25mm的HRB400钢筋，单侧配筋面积为12x490.9=5890.8mm2满足设计要求。c）正常使用极限状态验算由于桥墩为偏心受压构件，故应对桥墩的裂缝进行计算，应满足在类环境条件下，裂缝宽度小于0.2mm。故最大裂缝宽度为Wtk=0.03mmmin=0.005，满足最小配筋率要求，净保护层厚度取7.5cm。垂直弯矩作用平面截面验算：长细比l0/d=22/

33、1.5=14.6667，故稳定系数=0.843。垂直弯矩平面内承载力：Nu=0.9(fcdAc+fsdAs)=0.9x0.843x(13.8x1767146+330 x9122.4)/1000=20793.5kNP=3627.2kN，故垂直弯矩作用平面承载力满足要求。弯矩作用平面内截面验算：偏心距e0=M/N=524/3627.2x1000=144.5mm，偏心率增大系数=1.716，e0=248mm。在弯矩作用平面内e0=（Bfcd+Dgfsd）/(Afcd+Cfsd），利用圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数表得以下试算结果：偏心率试算表 表4-16ABCD(e0)e0(e0

34、)/e00.772.03060.61361.50131.20862522481.0168874710.782.06170.60611.548219857926360.792.09260.59821.59381955437647故可知当=0.78时，(e0)与e0最接近，故弯矩作用平面内的承载力为Nu=Ar2fcd+Cr2fsd=（2.0617x7502x13.8+1.5482x0.005162x7502x330）/1000=17487.5kNNuP=3616.0kN，故弯矩作用平面内承载力满足要求。c）正常使用极限状态桩基受力计算输入数据（按

35、正常使用极限状态频遇组合）:h=22.000 m, h1=0.000 m, h2 = 0.000 malfa = 0.328, m = 10000.000, n = 1.000, EI = 5964117.303 m4外力P = 2286.700 KN, H = 20.100 KN, M外=154.600 KNm外荷载q1 = 0.000, q2 = 0.000, q3 = 0.000, q4 = 0.000 KN/m基底嵌入岩石层正常使用极限状态频遇组合计算结果：地面处桩柱弯矩: Mo=154.6 KNm, 剪力 Ho=20.1 KN桩柱顶弯矩: Ma = 154.6 KNm地面处桩柱变位:

36、 水平位移 = 0.0006 m, 转角 = -0.0002 弧度桩柱底弯矩: Mh = -39.3 KNm桩柱顶水平位移: delta = 0.0006 m坐标位移弯矩剪力土应力0.000.0006154.620.10.0-1.100.0004174.013.44.7-2.200.0003181.5-0.46.0-3.300.0002173.1-14.45.1-4.400.0001151.4-24.93.1-5.500.0000120.6-29.91.0-6.60-0.000087.2-30.2-0.6-7.70-0.000055.3-27.5-1.4-8.80-0.000027.1-23.

37、6-1.6-9.90-0.00003.7 -20.5-1.1-11.00-0.0000-17.8-18.5-0.5-12.10-0.0000-37.6-17.9-0.0-13.20-0.0000-39.3-17.9-0.0-14.30-0.0000-39.3-17.9-0.0-15.40-0.0000-39.3-17.9-0.0-16.50-0.0000-39.3-17.9-0.0-17.60-0.0000-39.3-17.9-0.0-18.70-0.0000-39.3-17.9-0.0-19.80-0.0000-39.3-17.9-0.0-20.90-0.0000-39.3-17.9-0.0

38、-22.00-0.0000-39.3-17.9-0.0由计算可得，桩最不利受力位置约在y=-2.2m的位置，该处P=2380.0kN，M=181.5kN m，Q=-0.4kN，故对该截面进行正常使用极限状态裂缝验算。d）正常使用极限状态桩基裂缝验算故在荷载短期效应组合下受拉区边缘钢筋应力ss=-94.1MPamin=0.005，满足最小配筋率要求，净保护层厚度取7.5cm。垂直弯矩作用平面截面验算：长细比l0/d=20/1.5=14.6667，故稳定系数=0.843。垂直弯矩平面内承载力：Nu=0.9(fcdAc+fsdAs)=0.9x0.843x(13.8x1767146+330 x9122

39、.4)/1000=20786.1kNP=2393.6kN，故垂直弯矩作用平面承载力满足要求。弯矩作用平面内截面验算：偏心距e0=M/N=693.3/2393.6x1000=290mm，偏心率增大系数=1.565，e0=454mm。在弯矩作用平面内e0=（Bfcd+Dgfsd）/(Afcd+Cfsd），利用圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数表得以下试算结果：偏心率试算表 表4-19ABCD(e0)e0(e0)/e00.561.36320.65590.29371.85194604531.0134967750.571.3950.65890.34441.83814494530.9883

40、790620.581.42690.66150.3961.82264374530.963763128故可知当=0.57时，(e0)与e0最接近，故弯矩作用平面内的承载力为Nu=Ar2fcd+Cr2fsd=（1.395x7502x13.8+0.3444x0.005162x7502x330）/1000=11158.7kNNuP=2393.6kN，故弯矩作用平面内承载力满足要求。c）正常使用极限状态桩基受力计算输入数据（按正常使用极限状态频遇组合）:h=22.000 m, h1=0.000 m, h2 = 0.000 malfa = 0.328, m = 10000.000, n = 1.000, E

41、I = 5964117.303 m4外力P = 1590.400 KN, H = 20.800 KN, M外=291.900 KNm外荷载q1 = 0.000, q2 = 0.000, q3 = 0.000, q4 = 0.000 KN/m基底不嵌入岩石层正常使用极限状态频遇组合计算结果：地面处桩柱弯矩: Mo=291.9 KNm, 剪力 Ho=20.8 KN桩柱顶弯矩: Ma = 291.9 KNm地面处桩柱变位: 水平位移 = 0.0010 m, 转角 = -0.0003 弧度桩柱底弯矩: Mh = 0.0 KNm桩柱顶水平位移: delta = 0.0010 m坐标位移弯矩剪力土应力0.

42、000.0010291.920.80.0-1.100.0007310.510.27.3-2.200.0004310.6-11.09.1-3.300.0002286.6-31.97.3-4.400.0001243.5-46.34.0-5.500.0000188.4-51.60.5-6.60-0.0000132.5-48.9-2.3-7.70-0.000183.1-40.6-4.1-8.80-0.000144.4-29.4-4.7-9.90-0.000020.9-18.2-4.4-11.00-0.00005.6 -8.3-3.6-12.10-0.00000.4 -0.7-2.3-13.20-0.0

43、0000.0 -0.0-2.3-14.30-0.00000.0 -0.0-2.5-15.40-0.00000.0 -0.0-2.7-16.50-0.00000.0 -0.0-2.9-17.60-0.00000.0 -0.0-3.1-18.70-0.00000.0 -0.0-3.3-19.80-0.00000.0 -0.0-3.5-20.90-0.00000.0 -0.0-3.7-22.00-0.00000.0 -0.0-3.9由计算可得，桩最不利受力位置约在y=-2.2m的位置，该处P=1687.6kN，M=310.6kN m，Q=-11.0kN，故对该截面进行正常使用极限状态裂缝验算。d）正

44、常使用极限状态桩基裂缝验算故在荷载短期效应组合下受拉区边缘钢筋应力ss=-46.7MPa2.5h承台=1.5mh墩=5.6mb墩(顺桥)=1.2md墩（横桥）=1.2mI墩=0.1728m4墩混凝土弹性模量Ec=30000000kN/m2按照弹性桩计算(0)HH =1/(3EI)(B2D1-B1D2)/(A2B1-A1B2)=1.14503E-05(0)MH =1/(2EI)(A2D1-A1D2)/(A2B1-A1B2)=2.49962E-06(0)HM =1/(2EI)(B2C1-B1C2)/(A2B1-A1B2)=2.49955E-06(0)MM =1/(EI)(A2C1-A1C2)/(A

45、2B1-A1B2)=8.86585E-07墩顶作用单位力时桩顶的位移和转角计算桩顶H1=1kN桩顶M1=7.1kN/m桩顶水平位移x1=H1(0)HH+M1(0)HM=2.91971E-05m桩顶转角位移1=-(H1(0)MH+M1(0)MM）=-8.79438E-06rad墩底水平位移X底=x1-0*h承台=4.23887E-05m墩顶水平位移X顶=X底+H1*h墩3/(3EI墩)-1*h墩=0.000105752m质点换算质量Gt计算xf= X底/X顶=0.40082952Xli=xf+（Hi/H)1/3(1-xf)X10(主梁）=1X11(桥墩）=0.861Gt=X10G0+X11+G1

46、=3235.3 kNE1地震力计算E2地震力计算振型参与系数1=1.00812713振型参与系数1=1.00812713桥墩基本周期T1=1.17400475桥墩基本周期T1=1.17400475场地类型为2类场地类型为2类特征周期Tg0.4s特征周期Tg0.4s抗震重要性系数Ci0.43抗震重要性系数Ci1.3场地系数Cs1场地系数Cs1阻尼调整系数Cd1阻尼调整系数Cd1峰值加速度A0.15（g）峰值加速度A0.15（g）E1反应谱值Sh1=0.04944614E2反应谱值Sh1=0.14948832E1地震力计算E2地震力计算主梁质心地震力E0hp=153.2 kN主梁质心地震力E0hp

47、=463.0 kN墩柱质心地震力E1hp=9.4 kN墩柱质心地震力E1hp=28.5 kN（2）E1地震作用下桥墩抗弯强度验算根据城市人行天桥与人行地道设计规范，应对结构在1.0kN/m2的人群荷载及地震力作用下进行验算。由于较为薄弱的墩底截面在顺桥向和顺桥向均为正方形，故仅对顺桥向地震力进行验算。主梁恒载：1246.8kN ，主墩自重：219.74kN，人群荷载：135.4kN，主梁质心地震水平力Eohp=153.2kN，作用于墩底以上h0=6.69m处，桥墩质心地震水平力E1hp=9.4kN，作用于墩底截面以上h1=3.03m处。对墩底截面承载能力极限状态组合值（地震）进行计算：竖向力P

48、=1246.8+219.74+135.4=1601.9kN水平力H=153.2+9.4=162.6kN弯矩M=153.2x6.69+9.4x3.03=1053.4kNm偏心距e0=M/N=1053.4/1601.9=0.658m=658mm，构件在弯矩作用方向的长细比l0/b=4000/1200=3.35，故不计偏心距增大系数。设as=as=60mm，h0=1140mm。故可判别大小偏心：=N/(fcdbh0)=1601.9x103/(13.8x1200 x1140)=0.08485b=0.53，故可按大偏心受压构件计算，受压区高度x=h0=0.08485x1140=189mm44cm以上两者

49、取小值，故等效塑性铰长度LP=80cm截面屈服曲率y=1.957y/d=0.0033 其中y=0.002截面所受轴力P=1601.9kN砼抗压强度标准值fc=20100kN/m2混凝土截面面积Ag=1.44m2钢筋极限拉应变S=0.09约束钢筋的体积含筋率S=X+y=0.01359约束钢筋的折减极限应变SUR=0.09箍筋抗拉强度标准值fkh=300MPa约束砼峰值应力fCC=25125kN/m2约束混凝土极限压应变cu=0.004+1.4SfkhSUR/fCC=0.00402截面极限曲率U按照一下两式计算，取小值U=(4.999x10-3+11.825CU)-(7.004x10-3+44.4

50、86CU)(P/fCAg)/h墩=0.007545U=(5.387x10-4+1.097S)+(37.722S2+0.039CU+0.015)(P/fCAg)/h墩=0.020896以上两者取小值，故截面极限曲率U=0.00754545延性安全系数K=2塑性铰区域最大容许转角U=LP（U-y)/K=0.17135135radE2地震作用下墩底塑性铰区转角验算地震作用墩底转角P=0.004244rad塑性铰最大容许转角U=0.171351PU满足b）E2地震作用下单柱墩位移验算容许位移U=1/3h墩2xy+(h墩-LP/2)xU=0.0733 m墩顶H引起桩顶位移01=0.013519m墩顶H引

51、起桩顶转角01=-0.00407rad墩顶M引起桩顶位移02=0.001259m墩顶M引起桩顶转角02=-0.00045rad墩重心H引起桩顶位移03=0.000649m墩重心H引起桩顶转角03=-0.00019rad墩顶H引起墩身变形1=0.006536m墩顶H引起墩顶位移1=0.048966m墩顶M引起墩身变形2=0.001904m墩顶M引起墩顶位移2=0.006331m墩重心H引起墩身变形3=0.000145m墩重心H引起墩顶位移3=0.002113mE2地震作用墩顶位移d=1+2+3=0.0574 mdU满足（3）E2地震作用下桥墩抗剪强度验算E2地震作用下桥墩抗剪强度验算表 表4-2

52、3E2地震作用下墩底截面剪力值VC0=491.5 kN抗剪强度折减系数=0.85砼抗压强度标准值fC=20.1MPa核芯混凝土面积Ae=12544cm2同一截面箍筋的总面积AK=4.254cm2箍筋的间距SK=10cm箍筋抗拉强度设计值fyh=270MPa计算方向墩柱宽度b=120cm Vs=0.1AKbfyh/SK0.067xSQRT(fC)AeVs= 1378.3 3767.982kNV=(0.0023xSQRT(fC)Ae+VS)E2地震作用下墩底剪力容许值V=1171.56kNVCOV满足（4）E2地震作用下固定墩桩基强度验算（略）5梯坡道梁计算5.1 设计荷载及材料设计参数 1. 荷

53、载按公路桥涵设计通用规范中规定取值：一、永久荷载：1结构恒载：（1）钢容重78.5kN/m3；（2）梯道二期恒载：AB梯道取19.4kN/m；CD梯道取17.4kN/m； 2基础变位影响力：梯道支点处沉降0.5cm，按不利组合。二、可变荷载：1基本可变荷载（1） 人群：按5.0 kN/m2全宽满布人群，程序自动按最不利加载。2其他可变荷载（1）均匀温度：结构总体温度变化，安装合拢温度取为15，整体升温取31度，整体降温18度； 2. 材料设计参数：梯道钢材为Q345B，容重78.5kN/m3，弹性模量2.06x108MPa，热膨胀系数1.2x10-5。5.2 荷载组合： 本桥设计安全等级为一级

54、，结构重要性系数为0=1.1。1）天桥主梁结构按以下组合取最不利：组合1：结构恒载+人群组合2：结构恒载+人群+变位组合3：结构恒载+人群+变位+整体升温（或降温）2）支反力组合：结构恒载+人群+变位+整体升温（或降温） 3）自定义组合1 ：人群（验算挠度）5.3梯道上部结构验算1计算几何模型、三维模型 图5-2 AB梯道几何模型 图5-3 AB梯道三维模型2AB梯道应力 图5-4 AB梯道正应力图 AB梯道正应力表 表5-1单元号荷载组合最大正应力（MPa）单元号荷载组合最大正应力（MPa）1承载能力1-38.415承载能力124.22承载能力1-46.616承载能力125.53承载能力1-

55、2417承载能力128.44承载能力1-17.918承载能力127.85承载能力1-12.219承载能力126.96承载能力1-720承载能力125.57承载能力1-2.221承载能力123.78承载能力12.122承载能力121.59承载能力1623承载能力118.810承载能力19.524承载能力115.711承载能力112.625承载能力112.212承载能力115.226承载能力17.413承载能力11727承载能力13.814承载能力122.228承载能力10 图5-5 AB梯道剪应力图 AB梯道剪应力表 表5-2单元号荷载组合最大正应力（MPa）单元号荷载组合最大正应力（MPa）1

56、承载能力2-7.915承载能力215.22承载能力2-7.516承载能力21.53承载能力20.517承载能力22.14承载能力2118承载能力2-5.25承载能力21.519承载能力2-4.76承载能力2220承载能力2-4.27承载能力22.521承载能力2-3.78承载能力2322承载能力2-3.29承载能力23.523承载能力2-2.710承载能力23.924承载能力2-2.211承载能力24.425承载能力2-1.712承载能力24.926承载能力2-1.113承载能力25.327承载能力2-0.714承载能力214.928承载能力2-0.3以上计算可得主梁最大正应力=46.6fd2

57、70MPa，主梁最大剪应力=15.2fvd=155 MPa，=0.2181。T形连接处折算应力1.139.3MPa1.1=297 MPa。故AB梯道的强度满足要求。3CD梯道几何模型、三维模型 图5-6 CD梯道几何模型 图5-7 CD梯道三维模型4CD梯道应力 图5-8 CD梯道正应力图 CD梯道正应力表 表5-3单元号荷载组合最大正应力（MPa）单元号荷载组合最大正应力（MPa）1承载能力1-36.434承载能力110.32承载能力1-28.035承载能力18.63承载能力1-20.836承载能力16.34承载能力1-15.337承载能力13.55承载能力1-10.338承载能力10.26

58、承载能力1-5.939承载能力1-3.77承载能力1-2.040承载能力1-8.28承载能力11.441承载能力1-13.19承载能力14.242承载能力1-18.610承载能力16.543承载能力1-24.711承载能力18.344承载能力1-27.612承载能力19.545承载能力1-29.313承载能力110.246承载能力1-25.514承载能力110.347承载能力1-18.915承载能力19.948承载能力1-13.316承载能力18.949承载能力1-8.217承载能力17.450承载能力1-3.718承载能力15.451承载能力10.419承载能力12.952承载能力13.82

59、0承载能力1-0.353承载能力16.821承载能力1-3.954承载能力19.222承载能力1-5.055承载能力111.023承载能力1-5.756承载能力112.424承载能力1-3.057承载能力113.125承载能力11.758承载能力113.426承载能力14.859承载能力113.127承载能力17.460承载能力112.328承载能力19.461承载能力110.929承载能力110.962承载能力19.030承载能力111.963承载能力16.531承载能力112.364承载能力14.632承载能力112.265承载能力12.433承载能力111.5承载能力1 图5-9 CD梯

60、道剪应力图 CD梯道剪应力表 表5-4单元号荷载组合最大正应力（MPa）单元号荷载组合最大正应力（MPa）1承载能力30.134承载能力3-0.42承载能力30.535承载能力30.23承载能力3-4.036承载能力30.74承载能力3-3.537承载能力31.35承载能力3-2.938承载能力31.96承载能力3-2.339承载能力32.57承载能力3-1.840承载能力33.08承载能力3-1.241承载能力33.69承载能力3-0.642承载能力34.210承载能力30.043承载能力39.911承载能力30.544承载能力310.112承载能力31.145承载能力3-1.413承载能力