唐家沱组团N标准分区金竹溪生态公园玉龙大道以南部分1-2号人行桥结构计算书

唐家沱组团N标准分区金竹溪生态公园玉龙大道以南部分1-2号人行桥结构计算书工程号：目录1.工程概况 页/共24页工程概况重庆两江新区市政园林水利管护中心拟在重庆市两江西区金渝修建“金渝郊野公园景观提升工程”。拟建工程由鱼腹梁桥、混凝土栈桥、展厅、管理用房及挡墙组成。本次设计范围为混凝土栈桥。本册设计内容设计混凝土栈桥，为现浇实心板连续梁结构。桥跨布置均为3×(6×10m)+3×(7×10m)，全长390m。桥宽3m，梁高为0.7m。桥台采用桩柱式桥台，桥墩采用桩柱式桥墩，墩柱直径为0.8m，桩基直径为1.0m。其中P3、P4、P8、P15、P16、P21、P22、P28、P29、P34、P35桥墩与主梁固结。1号人行桥结构总体布置如图1-1~图1-3所示。图1-1平面布置图（单位：cm）图1-2立面布置图（单位：cm）图1-3标准断面图（单位：cm）本设计选取第五联人行桥做结构验算分析。

桥梁设计技术标准2.1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》（JTGD63—2007）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01—2008）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2－2008）《公路与桥梁专用设备及材料标准汇编》（JT3132.3-90）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）《城市人行天桥与人行地通道技术规范》（CJJ69—95）2.2参考规范《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）《城市桥梁桥面防水工程技术规程》(CJJ139-2010)《公路桥梁伸缩装置》（JT/T327-2004）《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T663-2006）《城市道路交通设施设计规范》（GB50688-2011）《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》（GB18306-2015）《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）注：采用及参考规范及标准如有更新，以最新版本为准。2.3设计技术标准道路等级：公园道路设计使用年限：50年人群荷载：按《城市人行天桥与人行地通道技术规范》计算，取4.7kPa。桥面宽度：0.15m（栏杆）+2.7m（人行道）＋0.15m（栏杆）=3m。桥面横坡：单向1.0%桥面纵坡：0.3%洪水频率：1/100整体温度：整体升温25℃、降温25℃梯度温度：桥面铺装采用木板面层结构，木板与主梁间镂空。本次设计按10cm厚沥青混凝土铺装处理，即按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJD60-2004)表4.3.10-3，取值T1＝14℃，T2＝5.5℃；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。栏杆荷载：作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值为2.5kN/m，作用在栏杆扶手上的竖向力标准值为1.2kN/m。抗震设计标准：勘察区地震设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。设计基准期：100年设计安全等级：一级设计环境类别：Ⅱ类2.4主要材料指标表2-1混凝土材料特性结构强度等级弹性模量(Mpa)容重(kN/m3)线膨胀系数标准值设计值fck

(Mpa)ftk

(Mpa)fcd

(Mpa)ftd

(Mpa)主梁梁C403.25×10425.001.0×10-526.802.4018.401.65台帽C403.25×10425.001.0×10-526.802.4018.401.65墩柱C403.25×10425.001.0×10-526.802.4018.401.65桩基C303.15×10425.001.0×10-523.402.2016.101.52表2-1普通钢筋材料特性钢筋种类弹性模量(Mpa)容重(kN/m3)线膨胀系数标准值设计值fsk

(Mpa)fsd

(Mpa)fsd’

(Mpa)HPB3002.00×10525.001.0×10-5335280280HRB4002.00×10525.001.0×10-5400330330桥梁有限元模型本桥梁采用大型有限元分析软件MidasCivil2019（授权版）建立全桥模型。3.1模型概述在有限元建模中，考虑到各结构的物理特性，主梁、墩柱等主要承重结构均采用空间梁单元模拟。二期恒载等建模时通过在主梁上加载节点力的方式模拟其自重对结构产生的影响。在建立有限元模型时，为较准确模拟结构受力，每个单元划分不超过0.5m，墩柱则按照每个单元1m进行划分。支座顶与主梁采用刚性连接；支座则按照实际支座类型计算刚度，采用弹性连接模拟；支座底采用固结的模拟方式。整个模型共划分190个节点，163个单元，其中主梁梁划分为143个节点，142个单元。MidasCivil有限元模型划分见图3-1，有限元效果图见图3-2。图3-1有限元模型单元划分图图3-2有限元效果图3.2截面特性该模型各结构的截面特性如表3-1所示，各截面具体位置如图3-3所示。桥墩桥墩图3-3截面位置示意图表3-1单元截面特性截面面积

(m2)剪切面积Asy(m2)剪切面积Asz(m2)抗扭惯性矩Ixx(m4)抗弯惯性矩Iyy(m4)抗弯惯性矩Izz(m4)主梁2.10001.75001.75010.29260.08581.5750墩柱0.50270.45240.45240.04020.02010.02013.3作用种类根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015），作用分类为永久作用、可变作用、偶然作用和地震作用。3.3.1永久作用该桥梁的永久作用（恒荷载）包括结构自重、二期恒载（栏杆+铺装）结构自重：结构自重不同材料的密度取值如表3-2所示。表3-2不同材料的密度主梁梁（C40）kN/m3墩柱（C40）kN/m32626二期恒载：二期恒载包括人行道，桥面铺装和人行道栏杆。桥面铺装为2cm厚广场砖，栏杆为混凝土栏杆，在模型中按均布荷载考虑，具体的荷载取值如表3-3所示，加载方式如图3-4所示。表3-3二期恒载荷载值结构双侧栏杆kN/m桥面铺装（kN/m）2cm厚广场砖荷载7.81.4合计：9.2图3-4桥面铺装均布荷载加载示意图（单位：kN）3.3.2可变作用人群荷载：按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011），人群荷载取值为3.5kPa，冲击系数按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）取值。该模型中桥宽为3m，共划分为一个人行道，如图3-5所示。图3-5人行道划分示意图整体温度荷载：根据《地勘说明》，拟建区属中亚热带湿润季风气候区，大陆性季风气候显著，具有冬暖春早，年均气温17.3℃。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）第4.3.12条，通过计算可得，若取模型初始温度为0℃，则结构整体升温25℃，整体降温25℃是合适的。梯度温度荷载：桥面铺装为2cm厚广场砖，如图3-6所示。本次设计竖向日照正温差按照10cm厚沥青混凝土铺装考虑。按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJD60-2015)表4.3.10-3插值计算，即取值T1＝14℃，T2＝5.5℃；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。图3-6桥面铺装示意图3.3.3地震作用设计基本地震加速度值0.05g，抗震设防烈度为6度；抗震设防分类为丁类设防。按照抗震措施设防即可。3.4荷载组合根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015），为了结构验算，将各种荷载进行组合，如表3-5所示。表3-5结构验算的荷载组合组合名称组合类型荷载系数整体升温整体降温梯度升温梯度降温人群恒荷载基本1基本组合1.2基本2基本组合1.41.2基本3基本组合基本4基本组合基本5基本组合基本6基本组合基本7基本组合1.051.2基本8基本组合1.051.051.2基本9基本组合1.051.051.2基本10基本组合1.051.051.2基本11基本组合1.051.051.2基本12基本组合1.051.051.051.2基本13基本组合1.051.051.051.2基本14基本组合1.051.051.051.2基本15基本组合1.051.051.051.2基本16基本组合1基本17基本组合1.41基本18基本组合1.41.41基本19基本组合1.41.41基本20基本组合1.41.41基本21基本组合1.41.41基本22基本组合1.051基本23基本组合1.051.051基本24基本组合1.051.051基本25基本组合1.051.051基本26基本组合1.051.051基本27基本组合1.051.051.051基本28基本组合1.051.051.051基本29基本组合1.051.051.051基本30基本组合1.051.051.051频遇31频遇组合0.41频遇32频遇组合10.81频遇33频遇组合10.81频遇34频遇组合10.81频遇35频遇组合10.81频遇36频遇组合10.80.41频遇37频遇组合10.80.41频遇38频遇组合10.80.41频遇39频遇组合10.80.41准永久40准永久组合0.41准永久41准永久组合10.81准永久42准永久组合10.81准永久43准永久组合10.81准永久44准永久组合10.81准永久45准永久组合10.80.41准永久46准永久组合10.80.41准永久47准永久组合10.80.41准永久48准永久组合10.80.41标准49标准组合11标准50标准组合111标准51标准组合111标准52标准组合111标准53标准组合111标准54标准组合1111标准55标准组合1111标准56标准组合1111标准57标准组合11113.5边界条件支座顶与主梁梁采用弹性连接中的刚接；支座则按照实际支座类型计算刚度，采用弹性连接模拟；桥墩与主梁采用刚性连接模拟；桥墩底采用固结的模拟方式；桥墩处支座底与桥墩共节点。如图3-7~3-9所示。图3-7主梁与桥墩间刚性连接模拟图3-8支座模拟主梁受力验算按照《规范》（JTGD60-2015）要求分别对主梁进行了承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算。4.1支座选型计算图4-1a标准组合下支座最大支反力图4-1b标准组合下支座最小支反力由上图可以看出，标准组合下支座反力最大值为404.1kN，支座反力最小值为120.3kN，未出现脱空现象。分联处支座采用GJZF4100×200板式支座，其余支座采用GJZF4150×300板式支座，支座参数如表4-1所示。表4-1桥梁支座参数支座类型最大承压力(kN)支座允许最大位移量(mm)支座高度(mm)GJZF4100×2002003042GJZF4150×30045040564.2施工阶段法向压应力验算表4-2施工阶段法向压应力验算表 根据规范，施工阶段法向压应力=17.152Mpa，从上表可以看出，该结构施工阶段法向压应力满足规范要求。4.3施工阶段中性轴处主拉应力验算表4-3施工阶段中性轴处主拉应力验算表 从上表可以看出，中性轴处主拉应力=1.92Mpa，从上表可以看出，该结构施工阶段中性轴处主拉应力满足规范要求。4.4使用阶段裂缝宽度验算表4-4使用阶段裂缝宽度验算表 对于Ⅱ类环境，钢筋混凝土构件最大裂缝宽度，从上表可以看出，该结构使用阶段裂缝宽度满足规范要求。4.5使用阶段正截面抗弯验算表4-5使用阶段正截面抗弯验算表 从上表可以看出，该结构使用阶段正截面抗弯承载力满足规范要求。4.6使用阶段斜截面抗剪验算表4-6使用阶段斜截面抗剪验算表 从上表可以看出，该结构使用阶段斜截面抗剪承载力满足规范要求。4.7使用阶段抗扭验算表4-7使用阶段抗扭验算表 从上表可以看出，该结构使用阶段抗扭承载力满足规范要求。4.8挠度验算按照《规范》（JTG3362-2018）第6.5.3条规定，钢筋混凝土受弯构件计算的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。当荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的长期挠度不超过计算跨径的1/1600时，可不设预拱度。绘制出恒荷载和短期组合下主梁挠度的包络图，如图4-8所示。图4-8a恒荷载下挠度图（单位:mm）图4-8b短期组合下挠度包络图（单位:mm）f主梁=（4.51-1.12）×1.45=4.92mm<f容许=10×1000/600=16.7mm挠度满足规范要求。f主梁=4.51×1.45=6.54mm>f=10×1000/1600=6.25mm，故需要设置预拱度。预拱度的具体设置如下表所示。表4-8预拱度值参数表第一跨第二跨第三跨第四跨第五跨第六跨第七跨位置跨中支座处跨中支座处跨中支座处跨中支座处跨中支座处跨中支座处跨中支座处预拱度值（mm）20202050202020施工时，按最大的预拱值沿顺桥向以二次抛物线向两侧过渡到支座处，做成平顺的曲线。

桥墩受力验算按照《规范》（JTG3362-2018），桥墩作为偏心受压构件，应验算墩柱强度、稳定性及裂缝宽度。5.1使用阶段裂缝宽度验算表5-1使用阶段裂缝宽度验算表 对于Ⅱ类环境，钢筋混凝土构件最大裂缝宽度，从上表可以看出，该结构使用阶段裂缝宽度满足规范要求。5.2使用阶段正截面偏心受压承载力验算表5-2使用阶段正截面偏心受压承载力验算表 从上表可以看出，该结构使用阶段正截面偏心受压承载力满足规范要求。5.3使用阶段斜截面抗剪验算将墩柱圆形截面偏安全的等效成边长为0.7直径的矩形截面，其抗剪验算如下所示。从上表可以看出，该结构使用阶段斜截面抗剪承载力满足规范要求。

桩基受力验算根据《规范》（JTGD63-2007）第5.3.10条，桩应验算桩身强度、稳定性及裂缝宽度，同时应计算桩的单桩轴向受压承载力。6.1单桩轴向受压承载力验算该结构的桩基础按照嵌岩桩设计，选取桩顶轴力最大的桩基，单桩轴向受压承载力验算如表6-1所示。表6-1