凤琴路桥梁 计算书

目录一、工程概况 1二、技术标准 1三、设计规范 2四、计算要点 24.1计算模拟 24.2计算参数、荷载 34.3计算内容 44.4荷载组合 4五、（14+20+14）m箱梁—单梁计算结果 55.1持久状况承载能力极限状态验算结果 55.1.1截面受压区高度 55.1.2正截面抗弯承载能力验算 55.1.3斜截面抗剪承载能力验算 65.1.4截面抗扭承载能力验算 65.1.5支座反力 75.2持久状况构件正常使用极限状态 85.3短暂状况构件应力验算结果 85.3.1混凝土边缘压应力验算 85.3.2中心轴主拉应力验算 95.4位移挠度计算结果 9六、（14+20+14）m箱梁—梁格法计算结果 106.1持久状况承载能力极限状态验算结果 106.1.1截面受压区高度 106.1.2正截面抗弯承载能力验算 116.1.3斜截面抗剪承载能力验算 116.1.4截面抗扭承载能力验算 126.2持久状况构件正常使用极限状态 12七、箱梁横梁计算 137.1端横梁 137.1.1计算模拟 137.1.2正截面抗弯验算 137.1.3斜截面抗剪验算 147.1.4裂缝宽度验算 147.2中横梁 157.2.1计算模拟 157.2.2正截面抗弯验算 157.2.3斜截面抗剪验算 167.2.4裂缝宽度验算 16八、下部桥墩结构计算 178.1计算模拟 178.2立柱计算结果 178.3桩基计算结果 188.4桩端岩石强度 19九、下部桥台结构计算 20第19页，共23页一、工程概况本次设计道路为凤琴路东段，道路起于凤羽路，向东延伸止于金玥路，道路总长366.704米，标准路幅宽度16米，道路等级为城市支路，设计车速30km/h，道路K0+215-K0+273设置桥梁一座跨越小桥河沟。本次设计凤琴路桥梁跨径为：（14+20+14）m，桥梁全长62m，桥宽17.2m，上部结构为预应力混凝土现浇箱梁结构，下部结构桥墩采用柱式墩，桥台为重力式U型桥台接桩基础。二、技术标准结构设计基准期：100年设计使用年限：100年桥梁所处道路等级：城市支路设计安全等级：一级设计荷载:汽车：城-A级，人群：4.0KN/m2地震设防标准：拟建工程区域地震基本烈度为6度，抗震措施为7度，抗震设计方法为C类设计车速：30公里/小时桥梁横断面:宽度构成：4.0m（人行道）＋4.0m（车行道）＋4.0m（车行道）+8.0m（人行道）=20.0m。横坡：车行道：1.5%，人行道：2.0%人行护栏防撞等级：SB级设计环境类别：Ⅰ类三、设计规范《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011）《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61—2005）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362—2018）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363—2019）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2—2008）《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》（GB1499.1－2017）《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2－2018)《钢筋混凝土用钢第3部分:钢筋焊接网》(GB1499.3－2010)《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107—2016）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2012）《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2015）《城市桥梁桥面防水工程技术规程》(CJJ139-2010)《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-2019）《混凝土结构耐久性设计标准》（GB/T50476-2019）四、计算要点4.1计算模拟桥梁上部结构为部分A类预应力连续箱梁，跨径组合14+20+14m，纵向静力计算分别采用单梁模型及梁格模型计算，桥梁计算程序采用MIDASCIVIL2020,结合施工方案及其构造特征进行结构离散。本桥按钢筋混凝土构件设计。结构离散图见下图：单梁模型计算简图梁格法模型结构离散图横断面布置图4.2计算参数、荷载1、永久作用钢材容重：78.5kN/m3；预应力混凝土容重：26.0kN/m3；沥青混凝土容重：24.0kN/m3；基础不均匀沉降：1.0cm；混凝土的收缩及徐变作用：按3650天考虑，相对湿度系数取85%；2、可变作用汽车荷载：城市-A，双车道计算；人群荷载：按《城市桥梁设计规范》第10.0.5条计算；汽车制动力及冲击力：按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）规定计算；温度作用：整体均匀温度升高：25℃，整体均匀温度降低：-25℃。结构高度范围内竖向梯度温度按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）规定计算；支座摩阻系数：0.03～0.05。4.3计算内容1、持久状况承载能力极限状态计算；2、持久状况正常使用极限状态计算；3、持久状况和短暂状况的应力计算；4、位移挠度计算结果；4.4荷载组合1、作用标准值组合即进行构件的持久状况应力计算时作用(或荷载)取其标准值,汽车荷载应考虑冲击系数，进行短暂状况应力计算时施工荷载除有特别规定外均采用标准值，不考虑组合系数。2、作用短期效应组合即永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，见《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)公式4.1.7-1。3、作用基本组合即永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，考虑结构重要性系数及各作用效应的分项系数。见《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)公式4.1.6-1。结构重要性系数取1.1。五、（14+20+14）m箱梁—单梁计算结果5.1持久状况承载能力极限状态验算结果5.1.1截面受压区高度表格SEQ表格\*ARABIC1截面受压区高度相对界限受压区高度ξb钢筋种类C50及以下C55/C60C65/C70C75/C80HPB3000.620.600.58-HRB4000.530.510.49-钢绞线、钢丝0.400.380.360.35精轧螺纹钢筋0.400.380.36-5.1.2正截面抗弯承载能力验算图表正截面抗弯承载能力验算结果图形结论：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第5.1.5条EQγos≤R验算，结构重要性系数1.1作用效应的组合设计最大值小于构件承载力设计值，满足规范要求。5.1.3斜截面抗剪承载能力验算图表斜截面抗剪承载能力验算结果图形结论：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2004）第5.1.5条EQγos≤R验算，结构重要性系数1.1作用效应的组合设计最大值小于构件承载力设计值，满足规范要求。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第5.2.9条进行抗剪截面验算，满足规范要求。5.1.4截面抗扭承载能力验算图表持久状况抗扭验算(扭矩)包络图图表持久状况抗扭验算(剪力)包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.5.3条进行截面验算，满足规范要求；5.1.5支座反力以下分别列出标准组合最不利工况下过渡墩单个支座反力值，选取最不利位置的反力结果：图表5单个支座反力(KN)墩号0#台1#墩支座位置左支座中支座右支座左支座中支座右支座支反力

（KN）2321.21884.41511.94855.44297.54014.4墩号2#墩3#台支座位置左支座中支座右支座左支座中支座右支座支反力

（KN）4043.34293.74792.71343.91877.92389.75.2持久状况构件正常使用极限状态图表使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.151mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；5.3短暂状况构件应力验算结果5.3.1混凝土边缘压应力验算按《桥规》第7.2.4-1条公式，受压区混凝土边缘混凝土的压应力应符合下式规定：σtcc≤0.8fck’图表混凝土边缘压应力验算包络图结论： 按照《桥规》第7.2.4-1条公式EQσ\s\do4(t,cc)≤0.8f\s\do4(ck)’验算：EQσ\s\do4(t,cc)=3.382MPa≤EQ0.8f\s\do4(ck)’=17.136MPa，满足规范要求；5.3.2中心轴主拉应力验算按照《桥规》第7.2.5条，钢筋混凝土受弯构件中性轴处的主拉应力（剪应力）σttp应符合下列规定：σttp≤ftk’图表中性轴主拉应力验算包络图结论：按照《桥规》第7.2.5条公式EQσ\s\do4(t,tp)≤f\s\do4(tk)’验算：EQσ\s\do4(t,tp)=-1.243MPa≤EQf\s\do4(tk)’=2.086MPa，满足规范要求；5.4位移挠度计算结果图表活载位移图1图表活载位移图2最大正挠度0.253mm（中跨跨中位置），最大负挠度1.437mm（中跨跨中位置），考虑长期增长系数1.4，挠跨比为1.69×1.4=2.37mm<L/600=33.3mm，满足规范要求。六、（14+20+14）m箱梁—梁格法计算结果6.1持久状况承载能力极限状态验算结果6.1.1截面受压区高度表格截面受压区高度相对界限受压区高度ξb钢筋种类C50及以下C55/C60C65/C70C75/C80HPB3000.620.600.58-HRB4000.530.510.49-钢绞线、钢丝0.400.380.360.35精轧螺纹钢筋0.400.380.36-6.1.2正截面抗弯承载能力验算图表正截面抗弯承载能力验算结果图形结论：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第5.1.5条EQγos≤R验算，结构重要性系数1.1作用效应的组合设计最大值小于构件承载力设计值，满足规范要求。6.1.3斜截面抗剪承载能力验算图表斜截面抗剪承载能力验算结果图形结论：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2004）第5.1.5条EQγos≤R验算，结构重要性系数1.1作用效应的组合设计最大值小于构件承载力设计值，满足规范要求。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第5.2.9条进行抗剪截面验算，满足规范要求。6.1.4截面抗扭承载能力验算图表4持久状况抗扭验算(剪力)包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.5.3条进行截面验算，满足规范要求；6.2持久状况构件正常使用极限状态图表6使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.152mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；七、箱梁横梁计算7.1端横梁7.1.1计算模拟箱梁横梁为钢筋混凝土横梁，横梁宽1.8m，高1.4m，按空间梁单元理论，采用桥梁计算程序MIDASCIVIL2020进行计算,结合施工方案及其构造特征进行结构离散。全桥共划分为33个单元和37个节点。结构离散图见下图：图端横梁离散模型7.1.2正截面抗弯验算图表持久状况正截面抗弯验算包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值＜构件承载力设计值，满足规范要求；7.1.3斜截面抗剪验算图表持久状况斜截面抗剪验算(Z方向)包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.11条进行抗剪截面验算，满足规范要求；7.1.4裂缝宽度验算图表使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.090mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；7.2中横梁7.2.1计算模拟箱梁横梁为钢筋混凝土横梁，横梁宽2.5m，高1.4m，按空间梁单元理论，采用桥梁计算程序MIDASCIVIL2020进行计算,结合施工方案及其构造特征进行结构离散。全桥共划分为33个单元和37个节点。结构离散图见下图：图中横梁离散模型7.2.2正截面抗弯验算图表持久状况正截面抗弯验算包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值＜构件承载力设计值，满足规范要求；7.2.3斜截面抗剪验算图表持久状况斜截面抗剪验算(Z方向)包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.11条进行抗剪截面验算，满足规范要求；7.2.4裂缝宽度验算图表使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.128mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；八、下部桥墩结构计算8.1计算模拟桥梁下部结构为钢筋混凝土柱式墩，桥墩尺寸为：D120-D150，下部结构按空间梁单元理论，采用桥梁计算程序MIDASCIVIL2020进行计算,结合施工方案及其构造特征进行结构离散。本桥按钢筋混凝土构件设计，全桥共划分为90个单元和94个节点。结构离散图见下图：8.2立柱计算结果8.2.1正截面抗压验算图持久状况正截面抗压验算(RC柱)包络图结论：按照《桥规》第5.1.5-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；8.2.2裂缝宽度验算图使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.00mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；8.3桩基计算结果8.3.1正截面抗压验算图持久状况正截面抗压验算(RC柱)包络图结论：按照《桥规》第5.1.5-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；8.3.2裂缝宽度验算图使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.0mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；8.4桩端岩石强度根据计算，桩端持力层中风化岩抗压强度要求值按照不小于5.5MPa控制,桩基有效嵌岩深度不小于5倍桩径。九、下部桥台结构计算本次计算选取最不利的4号桥台计算。水平土压力计算 1、台后填土自重引起的土压力 土的内摩擦角 φ= 35° 桥台与竖直面的夹角 α= 18° 填土表面与水平面的夹角 β= 0° 台背与填土间的摩擦角 δ= φ/2= 17.5° 主动土压力系数 μ = 0.4026 主动土压力标准值 E= BμγH2/2 土的重力密度 γ= 20 kN/m3 桥台的计算宽度 B= 26.758 m ①对台身底截面 计算土层高度 H1= 7.5 m 主动土压力 E1= 6059.2 kN 自计算土层底面算起土压力的着力点 C1=H1/3= 2.500 m 弯矩 MEⅠ=E1C1= 15148.1 kN·m ②对承台底截面 计算土层高度 H2=H1= 7.5 m 主动土压力 E2=E1= 6059.2 kN Ehk=Ea*cos(α+δ)=4932.7 自计算截面算起土压力的着力点C2=C1 +2.0= 4.500 m 弯矩 MEⅡ=E2C2= 22197 kN·m 2、汽车荷载引起的土压力 桥台与竖直面的夹角 α= 18° 土的内摩擦角 φ= 35° 台背与填土间的摩擦角 δ= φ/2= 17.5° ω=α+δ+φ= 70.9° 破坏棱体破裂面与竖直线间夹角θ tanθ= 0.4328 填土高度 H= 7.5 m 破坏棱体长度 l0=H(tanα+tanθ)= 5.746 m 破棱体上作用轴数 2轴 车道系数 2 车轮的总重力 ∑G= 560.0 kN 桥台横向全宽 B= 26.758 m 土的重力密度 γ= 20.0 kN/m3 车辆荷载等代均布土层厚度 h=∑G/(Bl0γ)= 0.182 m 主动土压力系数 μ= 0.4026 主动土压力标准值 E= BμγHh ①对台身底截面 计算土层高度 H1= 7.5 m 汽车引起的主动土压力 E1'= 294.3 kN 自计算土层底面算起土压力的着力 C1'=H1/2= 3.750 m 弯矩 MeⅠ'=E1'C1'= 1103.5 kN·m ②对承台底截面 计算土层高度 H2=H1= 7.5 m 汽车引起的主动土压力 E2'=E1'= 294.3 kN 自计算截面算起土压力的着力点 C2'=C1' +2.0= 5.750 m 弯矩 MeⅡ'=E2'C2'*0.8= 1353 kN·m 台后土压力对桥台产生总弯矩 MeⅡ+MeⅡ'= 23166.8 kN·m 上部结构传至桥台竖向力计算：根据midas计算结果知标准组合下，桥台受上部结构竖向力Fk=5716KN，竖向力至X轴距离d=1.8m，产生的弯矩M2=10288.8KN.m根据jtg3362-2018规范8.5.1单桩竖向力设计值按公式计算如下，桥台桩基承载力满足设计要求。按《公路钢筋混凝土及