斜拉桥-xxx江大桥计算书

PAGE10桥梁概况潮连西江桥为江珠高速北延线上的特大桥，江珠高速北延线位于XX市江海区、蓬江区、XX市、XX市顺德区境内，总体上呈南向北走向。江珠高速北延线潮连西江桥在XX市潮连镇和荷塘镇之间K10+099处跨越西江主干流。西江是_境内的主要河道，桥位处江面宽约430m，水深一般为6m~10.5m。距离桥位1550m处北街水道与西江主干流交会，桥轴线法线方向与河道水流流向夹角12°。桥址场区地势平缓，起伏变化很小，地面一般高程在4～6.8m，四周分布较多的村庄及工厂，地貌上属珠三角平原区。大桥按公路Ⅰ级、双向8车道设计，全长660m，为单塔双索面预应力混凝土斜拉桥，跨度布置为(55+115+320+115+55)m，桥面总宽为41m，主行车道双向4车道。大桥跨径布置、主梁断面及索塔立面如下图所示。索塔总高度为107.928m，塔顶高程为114.502m，桥面以上高度为81.5m。索塔自塔顶向下39m为圆截面段，由此至塔底为圆截面变化到矩形截面段。塔顶截面直径为6.5m，圆截面与开始向矩形截面变化段直径为5.5m(塔柱最小尺寸)，塔底尺寸为12m×9m(顺桥向×横桥向)，整个桥塔两侧凸边尺寸相同均为1.5m×3.5m。索塔基础采用22根直径3m的嵌岩桩，_侧桩长75m，_侧桩长65m；承台为八边形结构，整体尺寸为21.2m×34.8m(顺桥向×横桥向)，承台高5.0m，其上设3.0m高的塔座。主梁采用单箱多室型(单箱七室)主梁，斜拉索布置为中央双索面锚固于中间隔室。梁全宽41m，宽跨比为1/7.8，主梁中心梁高4.0m，高跨比为1/80。标准梁段顶板厚26cm，底板厚25cm，锚固斜拉索的腹板厚35cm，其他腹板厚25cm，在斜拉索锚固处设置横隔板，间距6m，横隔板厚0.4m。

图0.1潮连西江大桥跨径布置图图0.2潮连西江大桥标准横断面图图0.3潮连西江大桥索塔构造图

第一章斜拉桥结构分析模型1.1、概述全桥计算模型由700个单元组成，其中主梁、塔为梁单元，斜拉索模拟为索单元，桩基础按刚度等效原则等效为门式框架。根据桥梁结构特点，将修建过程离散为104个施工阶段。本次计算采用Miadas有限元软件进行，桥梁的总体模型如下图所示:图1.1潮连西江大桥总体计算模型1.2、单元计算模型对桥梁的各部分构件进行了如下的模拟:桩基础:按照刚度相等的原则，换算成门式框架。索塔:梁单元；斜拉索:只受拉桁架单元；主梁:梁单元(计入预应力荷载效应)；1.3、材料 1.3.1预应力混凝土主梁主梁采用C55混凝土，其参数如下:弹性模量: Es=3.55×104MPa泊松比: ν=0.2线膨胀系数: α=1.2×10-5/°C自重: γc=26KN/m3标准抗压强度: fck=35.5MPa标准抗拉强度: fct=2.74MPa1.3.2斜拉索斜拉索为φ7mm为高强度平行钢丝，其参数如下:弹性模量: Es=2.05×105MPa泊松比: ν=0.3线膨胀系数: α=1.2×10-5/°C自重: γc=78.5KN/m3标准抗拉强度: fpk=1670MPa1.3.3索塔混凝土等级: C50弹性模量: Es=3.45×104MPa泊松比: ν=0.2线膨胀系数: α=1.2×10-5/°C自重: γc=26KN/m3标准抗压强度: fck=32.4MPa标准抗拉强度: fct=2.65MPa1.3.4承台、桩基础混凝土等级: C30弹性模量: Es=3.4×104MPa泊松比: ν=0.2线膨胀系数: α=1.2×10-5/°C自重: γc=26KN/m3标准抗压强度: fck=20.1MPa标准抗拉强度: fct=2.01MPa1.3.5预应力钢绞线弹性模量: Es=1.95×105MPa泊松比: ν=0.3线膨胀系数: α=1.2×10-5/°C自重: γc=78.5KN/m3标准抗拉强度: fpk=1860MPa1.4截面1.4.1主梁截面预应混凝土主梁梁高为4m，顶板全宽为41m，底板宽为29.4m。全桥主梁共分为4类，如下表所示:主梁截面分类截面类别顶板厚底板厚梁段12630GS18~GS2622625GS17~GS538080GS4~G0(不包括桥塔处)48080G0(桥塔处)1.4.2斜拉索斜拉索由Φ7mm的高强度、低松弛平行钢丝组成。其截面如下:斜拉索规格截面面积(mm2)斜拉索规格截面面积(mm2)B17-37914583.92Z17-43916892.72B27-37914583.92Z27-43916892.72B37-37914583.92Z37-37914583.92B47-34913429.52Z47-34913429.52B57-313120__.24Z57-313120__.24B67-313120__.24Z67-313120__.24B77-313120__.24Z77-313120__.24B87-313120__.24Z87-313120__.24B97-313120__.24Z97-313120__.24B107-34913429.52Z107-34913429.52B117-34913429.52Z117-34913429.52B127-34913429.52Z127-34913429.52B137-34913429.52Z137-34913429.52B147-34913429.52Z147-34913429.52B157-34913429.52Z157-34913429.52B167-34913429.52Z167-34913429.52B177-34913429.52Z177-34913429.52B187-34913429.52Z187-34913429.52B197-34913429.52Z197-34913429.52B207-34913429.52Z207-34913429.52B217-34913429.52Z217-34913429.52B227-34913429.52Z227-34913429.52B237-34913429.52Z237-34913429.52B247-34913429.52Z247-313120__.24B257-34913429.52Z257-313120__.241.4.3主塔主塔呈上圆下方的形式，由顶端圆形截面过渡到底部方形截面，其典型截面台下图所示:图1.2索塔典型断面图1.5荷载1.5.1恒载(1)一期恒载一期恒载包括主梁材料重量。混凝土容重取2.6t/m3，主梁按实际断面计取重量。主梁横隔板以集中力计入。(2)二期恒载二期恒载为桥面防撞护栏、分隔带护栏等及桥面铺装。经计算二期恒载为100.66KN/m。1.5.2活载潮连西江桥按公路-Ⅰ级设计，双向8车道，主跨320m，根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，其横向折减系数为0.5，纵向折减系数为0.97，同时考虑1.15的偏载系数，模型中考虑的车道系数取为:8×0.5×0.97×1.15=4.462。1.5.3基础变位索塔考虑2cm，辅助墩、过渡墩考虑1.5cm的基础沉降。1.5.4温度荷载整体升降温:桥址处最热月7月日平均气温为28.4℃，最冷月1月日平均气温为13.2℃；历年极端最高和极端最低气温，分别为38.1℃和2.7℃。拟合龙温度为15~25℃，因此体系整体升降温取值为:混凝土结构部分:体系升温按13.4℃考虑，体系降温按-11.8℃考虑；梁截面梯度温差:混凝土梁按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004进行计算。1.5.5施工荷载斜拉桥用于悬浇的挂篮取为250t。1.6荷载组合根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，分别针对承载能力极限状态和正常使用极限状态，取以也几种荷载组合:组合Ⅰ:永久作用+汽车荷载组合Ⅱ:永久作用+汽车荷载+升温组合组合Ⅲ:永久作用+汽车花卉+降温组合1.7模拟的施工阶段阶段内容天数阶段内容天数Step2基础施工180Step2浇筑13#梁段另一半砼;张拉预应力7Step3搭临时支架，浇筑0#块7Step3三张14#索1Step4拆除0#块支架;安装挂篮;一张2#索30Step4挂篮前移;一张15#索1Step5浇筑1#梁段一半砼;二张2#索,7Step5浇筑14#梁段一半砼;二张14#索7Step6浇筑1#梁段另一半砼;张拉预应力,7Step6浇筑14#梁段另一半砼;张拉预应力7Step7三张2#索1Step7三张15号索1Step8挂篮前移;一张3#索,1Step8挂篮前移;一张16#索1Step9浇筑2#梁段一半砼;二张3#索,7Step9浇筑15#梁段一半砼;二张16#索7Step10浇筑2#梁段另一半砼;张拉预应力,7Step10浇筑15#梁段另一半砼;张拉预应力7Step11三张3#索1Step11三张16号索1Step12挂篮前移;一张4#索,1Step12挂篮前移;一张17#索1Step13浇筑3#梁段一半砼;二张4#索,7Step13浇筑16#梁段一半砼;二张17#索7Step14浇筑3#梁段另一半砼;张拉预应力7Step14浇筑16#梁段另一半砼;张拉预应力7Step15三张4#索1Step15三张17#索1Step16挂篮前移;一张5#索1Step16挂篮前移;一张18#索1Step17浇筑4#梁段一半砼;二张5#索7Step17浇筑17#梁段一半砼;二张18#索7Step18浇筑4#梁段另一半砼;张拉预应力7Step18浇筑17#梁段另一半砼;张拉预应力7Step19三张5#索1Step19三张18#索1Step20挂篮前移;一张6#索1Step20挂篮前移;一张19#索1Step21浇筑5#梁段一半砼;二张6#索7Step21浇筑18#梁段一半砼;二张18#索7Step22浇筑5#梁段另一半砼;张拉预应力7Step22浇筑18#梁段另一半砼;张拉预应力7Step23三张56#索1Step23三张19号索1Step24挂篮前移;一张7#索1Step24挂篮前移;一张20#索1Step25浇筑6#梁段一半砼;二张7#索7Step25浇筑19#梁段一半砼;二张20#索7Step26浇筑6#梁段另一半砼;张拉预应力7Step26浇筑19#梁段另一半砼;张拉预应力7Step27三张7#索1Step27三张20号索1Step28挂篮前移;一张8#索1Step28挂篮前移;一张21#索1Step29浇筑7#梁段一半砼;二张8#索7Step29浇筑20#梁段一半砼;二张21#索7Step30浇筑7#梁段另一半砼;张拉预应力7Step30浇筑20#梁段另一半砼;张拉预应力7Step31三张8#索1Step31三张21号索1Step32挂篮前移;一张9#索1Step32挂篮前移;一张22#索1Step33浇筑8#梁段一半砼;二张9#索7Step33浇筑21#梁段一半砼;二张22#索7Step34浇筑8#梁段另一半砼;张拉预应力7Step34浇筑21#梁段另一半砼;张拉预应力7Step35三张9#索1Step35三张22#索1Step36挂篮前移;一张10#索1Step36挂篮前移;一张23#索1Step37浇筑9#梁段一半砼;二张9#索7Step37浇筑22#梁段一半砼;二张23#索7Step38浇筑9#梁段另一半砼;张拉预应力7Step38浇筑22#梁段另一半砼;张拉预应力7Step39三张10#索1Step39三张23#索1Step40挂篮前移;一张11#索1Step40挂篮前移;一张24#索1Step41浇筑10#梁段一半砼;二张10#索,7Step41浇筑23#梁段一半砼;二张24#索7Step42浇筑10#梁段另一半砼;张拉预应力7Step42浇筑23#梁段另一半砼;张拉预应力7Step43三张11#索1Step43三张24#索1Step44挂篮前移;一张12#索1Step44挂篮前移;一张25#索1Step45浇筑11#梁段一半砼;二张11#索7Step45浇筑24#梁段一半砼;二张25#索7Step46浇筑11#梁段另一半砼;张拉预应力7Step46浇筑24#梁段另一半砼;张拉预应力7Step47三张12#索1Step47三张25#索1Step48挂篮前移;一张13#索1Step48拆除边跨挂篮，边跨合龙15Step49浇筑12#梁段一半砼;二张13#索7Step49拆除边跨支架，张拉底板预应力1Step50浇筑12#梁段另一半砼;张拉预应力7Step50中跨合龙，张拉中跨预应力15Step51三张13号索1Step51拆除中跨挂篮，墩临时固结,1Step52挂篮前移;一张14#索1Step52二期恒载35Step53浇筑13#梁段一半砼;二张14#索7Step53收缩徐变1500

第二章主要计算成果1、桥梁刚度验算表2.1桥梁主要位移表项目部位荷载位移(mm)竖向中跨跨中汽车(向上/向下)4.4/-123.4纵向梁端汽车3.3/-1.7整体升降温-36.3/32.9塔顶汽车1.2/-2.7整体升降温-52/16.5注:表中纵向位移负值指向_侧，正值指向_侧由上表可知，本桥竖向刚度较好，挠跨比为L/2601，满足规范要求。图2.1活载作用下最大位移图活载作用下，边跨最大位移为10mm，中跨跨中最大位移为4mm。图2.2活载作用下最小位移图活载作用下，边跨最小位移为-11mm，中跨跨中最小位移为-123mm2、支座反力表2.2支座反力结果表桥墩组合最大反力(t)最小反力(t)过渡墩组合12934.2231921.395辅助墩1631.768189.7936过渡墩组合22934.2231922.286辅助墩1624.537187.7825过渡墩组合33004.2611991.433辅助墩1611.641169.6661东塔组合171662.4266295.96组合271686.666329.51组合371592.0166225.54西塔组合172242.7566173.13组合272241.2666170.34组合372165.6866096.063、斜拉索计算结果表2.3成桥索力设计值与计算值比较表拉索编号成桥索力(t)拉索编号成桥索力(t)模型设计差值模型设计差值B11080.014956.65123.36Z11073.0091125.95-52.94B21082.7541010.3972.36Z21080.4961103.36-22.86B3978.0709940.3937.68Z3988.05551002.48-14.42B4857.9441842.8815.06Z4873.4648885.41-11.95B5760.9898758.082.91Z5781.0591790.74-9.68B6751.5501758.33-6.78Z6754.9033766.79-11.89B7753.5846769.42-15.84Z7759.9268775.64-15.71B8756.5122780.33-23.82Z8765.8583785.18-19.32B9760.0182790.65-30.63Z9771.6789794.43-22.75B10762.5609802.86-40.30Z10779.8392808.15-28.31B11767.0329812.20-45.17Z11785.6258815.83-30.20B12771.4359820.28-48.84Z12790.6101822.10-31.49B13775.6594827.20-51.54Z13794.8574826.79-31.93B14779.6911833.09-53.40Z14798.2653830.16-31.89B15783.5412838.08-54.54Z15800.8937832.46-31.57B16787.2313842.31-55.08Z16802.6391833.52-30.88B17790.7944845.91-55.12Z17803.5365833.52-29.98B18794.0641847.17-53.11Z18803.4343832.08-28.65B19797.2918845.03-47.74Z19802.3919829.16-26.77B20799.9897841.47-41.48Z20800.2936825.02-24.73B21801.9275836.81-34.88Z21797.1236819.73-22.61B22802.8848831.25-28.37Z22792.6982813.21-20.51B23802.7087824.96-22.25Z23786.9447805.42-18.48B24801.3677818.13-16.76Z24774.1827796.33-22.15B25798.8049811.02-12.22Z25766.5508786.04-19.49表2.4组合1作用下拉索应力表拉索编号最大应力最小应力应力幅拉索编号最大应力最小应力应力幅MpaMpaMpaMpaMpaMpaB1751.34740.1611.18Z1642.99632.2810.71B2755.43741.9413.50Z2650.12637.3312.79B3685.66670.0615.60Z3690.43675.6914.75B4655.66638.1617.50Z4665.56649.0916.47B5650.21631.0419.17Z5666.12647.2918.83B6643.76623.1220.64Z6646.84625.7321.11B7646.62624.7321.90Z7653.23630.0523.17B8650.03627.0822.95Z8660.43635.1525.28B9653.74629.9423.80Z9667.27640.1427.13B10591.16566.7124.45Z10609.09580.2728.82B11594.97570.0324.93Z11615.06584.7030.36B12598.85573.3325.52Z12620.26588.5131.76B13602.78576.5126.27Z13624.76591.7233.04B14606.54579.5127.03Z14628.47594.2634.21B15610.24582.2827.96Z15631.41596.1835.23B16613.96584.5829.38Z16633.48597.4336.05B17617.72586.5531.18Z17634.69598.0436.65B18621.18588.3332.85Z18634.91597.9037.02B19624.33590.3433.99Z19634.16597.0537.11B20626.83592.2034.64Z20632.34595.4136.93B21628.60593.6734.92Z21629.41592.9636.44B22629.50594.5534.95Z22625.22589.5635.67B23629.47594.6734.80Z23619.73585.1134.62B24628.52593.9834.55Z24675.02641.6833.34B25626.63592.4134.23Z25667.01634.9732.04表2.5组合2作用下拉索应力表拉索编号最大应力最小应力应力幅拉索编号最大应力最小应力应力幅MpaMpaMpaMpaMpaMpaB1768.61757.2011.41Z1656.57645.6510.92B2772.38758.6113.76Z2663.61650.5713.04B3700.88684.9715.91Z3704.56689.5215.04B4670.11652.2617.84Z4679.08662.2916.79B5664.48644.9319.55Z5679.60660.4019.20B6657.71636.6621.05Z6659.85638.3221.53B7660.30637.9722.33Z7666.22642.5923.63B8663.37639.9623.40Z8673.46647.6825.78B9666.67642.4024.27Z9680.43652.7627.67B10602.82577.8824.93Z10621.10591.7129.39B11606.70581.2725.42Z11627.18596.2330.96B12610.66584.6426.02Z12632.49600.1132.38B13614.66587.8826.79Z13637.08603.3833.69B14618.50590.9427.56Z14640.86605.9734.88B15622.27593.7628.51Z15643.86607.9335.93B16626.07596.1129.96Z16645.97609.2136.76B17629.90598.1131.79Z17647.21609.8337.38B18633.43599.9333.50Z18647.43609.6837.75B19636.64601.9834.66Z19646.81608.9737.85B20639.19603.8735.32Z20645.60607.9437.65B21640.99605.3835.61Z21643.33606.1737.16B22641.91606.2735.64Z22639.87603.5036.37B23641.88606.3935.49Z23635.15599.8535.30B24640.92605.6935.23Z24692.48658.4834.00B25638.99604.0934.90Z25685.25652.5932.67表2.6组合3作用下拉索应力表拉索编号最大应力最小应力应力幅拉索编号最大应力最小应力应力幅MpaMpaMpaMpaMpaMpaB1766.15754.7511.41Z1660.63649.7210.92B2770.33756.5613.76Z2668.09655.0413.04B3699.63683.7215.91Z3709.21694.1815.04B4669.89652.0517.84Z4683.77666.9716.79B5665.19645.6419.55Z5684.15664.9519.20B6659.53638.4821.05Z6664.14642.6121.53B7663.43641.1022.33Z7670.28646.6523.63B8667.92644.5123.40Z8677.19651.4125.78B9672.70648.4324.27Z9683.80656.1327.67B10609.88584.9524.93Z10624.16594.7729.39B11614.84589.4225.42Z11629.99599.0430.96B12619.81593.7926.02Z12635.11602.7332.38B13624.72597.9326.79Z13639.58605.8933.69B14629.42601.8527.56Z14643.30608.4234.88B15633.91605.4028.51Z15646.34610.4135.93B16638.27608.3129.96Z16648.56611.8036.76B17642.47610.6831.79Z17649.97612.5937.38B18646.14612.6433.50Z18650.43612.6837.75B19649.15614.5034.66Z19649.94612.1037.85B20651.36616.0435.32Z20648.41610.7637.65B21652.71617.1035.61Z21645.80608.6437.16B22653.15617.5135.64Z22641.96605.5936.37B23652.63617.1435.49Z23636.82601.5235.30B24651.17615.9535.23Z24693.69659.7034.00B25648.78613.8834.90Z25685.99653.3332.67斜拉索的最大拉应力为768MPa，在荷载组合作用下拉索的容许应力为668MPa，不满足规范要求。4、持久状况正常使用极限状态正截面抗裂验算图2.3正截面抗裂验算组合Ⅰ主梁上缘应力图(MPa)图2.4正截面抗裂验算组合Ⅰ主梁下缘应力图(MPa)图2.5正截面抗裂验算组合Ⅱ主梁上缘应力图(MPa)图2.6正截面抗裂验算组合Ⅱ主梁下缘应力图(MPa)图2.7正截面抗裂验算组合Ⅲ主梁上缘应力图(MPa)图2.8正截面抗裂验算组合Ⅲ主梁下缘应力图(MPa)由以上正截面各抗裂验算组合结果可知，主梁截面最大拉应力0.2MPa，满足规范容许拉应力:σst－σpc≤0.7ftk=0.7×2.74＝1.918MPa的要求。5、持久状况正常使用极限状态箱梁正截面最大压应力验算图2.9正截面最大压应力验算组合Ⅰ主梁上缘应力图(MPa)图2.10正截面最大压应力验算组合Ⅰ主梁下缘应力图(MPa)图2.11正截面最大压应力验算组合Ⅱ主梁上缘应力图(MPa)图2.12正截面最大压应力验算组合Ⅱ主梁下缘应力图(MPa)图2.13正截面最大压应力验算组合Ⅲ主梁上缘应力图(MPa)图2.14正截面最大压应力验算组合Ⅲ主梁下缘应力图(MPa)由以上弹性阶段组合截面正应力结果可知，箱梁正截面受压区混凝土最大压应力35.1MPa，不满足规范σkc+σpt≤0.5fck＝0.5×35.5＝17.75MPa的应力限值要求。6、正常使用极限状态斜截面抗裂验算图2.15斜截面抗裂验算组合Ⅰ主拉应力图(MPa)图2.16斜截面抗裂验算组合Ⅱ主拉应力图(MPa)图2.17斜截面抗裂验算组合Ⅲ主拉应力图(MPa)由以上斜截面抗裂验算组合结果可知，主梁斜截面的最大主拉应力为0.002MPa，满足规范主拉应力:σtp≤0.5ftk=0.5×2.74＝1.37MPa的应力限值要求。7、持久状况弹性阶段箱梁主压应力验算图2.18斜截面主压应力验算组合Ⅰ主压应力图(MPa)图2.19斜截面主压应力验算组合Ⅱ主压应力图(MPa)图2.20斜截面主压应力验算组合Ⅳ主压应力图(MPa)由以上弹性阶段组合截面主压应力计算结果可知，箱梁斜截面混凝土最大主压应力39.7MPa，不满足规范σcp≤0.6fck＝0.6×35.5＝21.30MPa的应力限值要求。8、索塔分析结果纵桥向弯矩 轴力图2.21成桥状态索塔内力图ton*m表2.7支座反力计算值截面荷载轴力(ton)纵桥向弯矩(ton*m)主梁处恒载47732.826562.5活载1375.46941.9承载能力组合50138.160298.8塔根恒载56212.515375.6活载2272.66334.4承载能力组合67329.874344.4在