采菱路桥咨询典尚设计

采菱路大桥施工图设计咨询成果汇报同济大学建筑设计研究院二○○四年十二月概述主桥结构分析主桥上部结构承载能力极限状态验算主桥上部结构正常使用极限状态验算施工阶段计算主拱肋稳定计算下部结构分析和验算对设计图纸的审查意见主桥振动特性分析主桥结构分析总体考虑空间梁单元体系，包括了主桥全部上部结构以及下部结构的承台和系梁节点454个，单元756个材料按照图纸和相关规范取用主桥结构分析几何模型吊杆为桁架单元，余均为空间梁单元几何模型可分为主拱肋、飞燕、风撑、纵梁、横梁、吊杆、立柱、肋间联系、承台和系梁。主拱肋和飞燕均为钢管混凝土结构，在一般计算中按换算截面计算，在施工阶段分析时其分为钢管和核心混凝土分别计算截面特性，再

按相应施工阶段组合。边界条件墩承台底节点按照“弹性支承”模拟，不考虑竖向位移的影响，按

“m法”计算弹簧刚度肋间横梁和立柱上所设的支座，根据支座约束方向进行了相应处理主桥结构分析作用和作用效应组合根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG

D60-2004）取用汽车荷载：公路－I级。地震作用按照《公路工程抗震设计规范》:基本烈度为7度区，按提高一级设防施工阶段模拟全桥结构分析划分了15个施工阶段结构分析考虑徐变收缩的施工和成桥阶段静力分析施工和成桥阶段稳定分析特征值分析和地震反应谱分析主桥承载能力极限状态验算主拱肋和飞燕按照《钢管混凝土结构设计与施工规程》规定进行计算验算了拱脚和拱顶起第二道风撑附近弯矩拐点两个截面主拱肋和飞燕钢管混凝土截面承载力满足设计要求主桥承载能力极限状态验算风撑和肋间横梁风撑和肋间横梁为圆钢管，属于拉弯或压弯构件，按容许应力对承载力进行验算最大组合应力都远小于其容许应力值，满足规范要求最最:-21.8最最:-21.9最最:21.5MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM

STRESS组组(最最最)2.14572e+0011.75168e+0011.35763e+0019.63589e+0005.69544e+0000.00000e+000-2.18546e+000-6.12591e+000-1.00664e+001-1.40068e+001-1.79473e+001-2.18877e+001PostCSCBall:

RC

ENV_STRMAX

:

731MIN

:

723文文:[12-21]施施施施单单:N/mm^2日日:12/21/2004表表-方方X:-0.483Y:-0.837Z:

0.259最最:-45.5MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM

STRESS组组(最最最)-7.68476e+000-1.11210e+001-1.45573e+001-1.79936e+001-2.14299e+001-2.48661e+001-2.83024e+001-3.17387e+001-3.51750e+001-3.86112e+001-4.20475e+001-4.54838e+001PostCSCBall:

RC

ENV_STRMAX

:

9MIN

:

103文文:[12-21]施施施施单单:N/mm^2日日:12/21/2004表表-方方X:-0.483Y:-0.837Z:

0.259主桥承载能力极限状态验算纵梁对于中承式拱梁组合体系，剪力不控制纵梁承载力设计，而纵梁从受力方式看其受力特性属于拉弯构件根据新规范，考虑了预应力次内力的影响对C梁段负弯矩和D梁段正弯矩验算表明纵梁承载力满足设计规范要求横梁跨中正弯矩和箱梁边箱负弯矩验算表明横梁承载力满足设计规范要求主桥承载能力极限状态验算立柱最大轴力角度看，最不利荷载工况是由恒载和汽车荷载引起的；从最大弯矩角度看，最不利荷载工况是由横桥向地震荷载引起两种工况验算都表明立柱具有足够的承载力，满足规范要求吊杆I型吊杆（钢铰线）最大应力

502MPaII型吊杆最大应力为160MPa122120120159160159160

118433432433450450450478477479497497502502426426

432432487488

432

426

502

498487491

435

426

502

498

477

451

432MIDAS/Civil

POST-PROCESSOR

TRUSS

STRESS只只只/只只只5.02431e+0024.67469e+0024.32506e+0023.97544e+0023.62582e+0023.27619e+0022.92657e+0022.57694e+0022.22732e+0021.87770e+0021.52807e+0021.17845e+002PostCSCBall:组组IMAX

:

657MIN

:

626文文:[12-21]施施施施单单:N/mm^2日日:12/21/2004表表-方方X:-0.483Y:-0.837Z:

0.259主桥正常使用极限状态验算横梁抗裂计算按照新规范，对横梁验算了正截面抗裂和斜截面抗裂计算汽车荷载不计入冲击系数跨中正弯矩区和支点负弯矩区两个截面验算满足规范要求s

st

-

0.85s

pc

=

-4.54

£

0£

0.6

f

tk

=1.59MPas

tp主桥正常使用极限状态验算纵梁应力和裂缝验算按照施工流程图，在主梁合拢前纵梁中张拉的预应力每侧各2200吨，合拢后再各张拉400吨，合拢前预应力与纵梁之间没有联系，则实际施加在每根纵梁上的预应力为400吨。如果按照预应力构件分析，应力不能满足要求。纵梁上缘应力分布(MPa)-6-4-20246108最最只应力最小只应力纵梁下缘正应力分布(MPa)-6-8-2-4108642012下缘最小只应力 下缘最最只应力主桥正常使用极限状态验算主拱肋应力验算对主拱肋正常使用状态下的钢管和混凝土应力分布进行了计算计算进行了两个位置，分别是拱脚（此处钢管厚度t＝25mm）和

拱顶附近弯矩极值点位置（此处钢管厚度t＝20mm）进行了验算。钢管最大压应力145MPa，最大拉应力20.4MPa，从应力角度看，满足设计要求施工阶段验算应力验算的结果表明，主拱肋、飞燕、纵梁D段、横梁、吊杆、风撑和立柱等主要构件的应力均满足规范要求结算纵梁A、B、C段梁由于预应力较低，如果按照预应力构件进行计算，则在支架拆除后应力验算不通过施工过程中主拱肋可能出现的失稳也进行了分析主拱肋稳定计算成桥阶段稳定计算按照引桥主拱肋轴向压力最不利荷载进行稳定计算拱肋失稳以面外失稳为主，一阶面外失稳临界荷载系数为8.154在第6阶出现一阶面内失稳，临界荷载系数为25.802，表明这种提篮式加K字风撑的结构具有足够的稳定性。MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBUCKLING

MODE临临临临系系=8.156E+000Mode

1MAX:

384MIN

:451文文:[12-17]NEW－稳~单单:日日:12/22/2004表表-方方X:-0.483Y:-0.837

Z:

0.259MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBUCKLING

MODE临临临临系系=2.580E+001Mode

6MAX

:394MIN:452文文:[12-17]NEW－稳~单单:日日:12/22/2004表表-方方X:-0.483Y:-0.837Z:

0.259主拱肋稳定计算施工阶段稳定计算“施工阶段四”主拱肋架设钢管，然后封铰灌注钢管中混凝土，由于此时混凝土只作为荷载而不能提供刚度，因此有可能出现拱肋失稳现象MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBUCKLING

MODE临临临临系系=9.686E+000Mode

1MAX

:

377MIN

:

84文文:[12-22]施施施施单单:日日:12/22/2004表表-方方X:-0.483Y:-0.837Z:

0.259主拱肋稳定计算施工阶段稳定计算（续）施工阶段十一”，拆除主梁A、B段支架，A、B段主梁重量将通过吊杆传递到拱肋上，而此时主梁尚未合拢一阶稳定临界荷载系数为9.438MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBUCKLING

MODE临临临临系系=9.438E+000Mode

1MAX

:

388MIN

:

196文文:[12-22]施施施施单单:日日:12/22/2004表表-方方X:-0.483Y:-0.837Z:

0.259下部结构验算基桩主墩基础在顺桥向和横桥向都存在水平力和弯矩，将两个方向的反力组合，以水平组合方向作为验算方向，按照“m法”计算多排桩桩顶反力最大一根桩顶轴力为9511KN，根据地质报告计算得到的单桩容许承载力为10120.11KN，桩基承载力满足要求对偏心最大的一根桩按偏心受压构件验算桩基强度，计算桩身强度满足规范要求在施工过程中，主拱肋对下部结构引起的水平推力在不断变化中，根据计算，对水平推力最大工况验算基桩承载力和强度满足规范要求下部结构验算承台根据新的设计规范按照“撑杆－系杆体系”计算了撑杆的抗压承载力和系杆的抗拉承载力，结果表明承台抗弯承载力满足规范要求系梁主墩在两个承台之间设置一道系梁，由于主拱肋为提篮式，拱平面内倾14°，主拱肋中的轴力必然在承台引起向外侧的水平分力这一水平分力由桩基和连接两个承台的系梁承担，其分配比例与桩基水平抗推刚度和系梁轴向刚度有关系梁中承受的轴力约为7000KN，系梁为两个各宽2.5m高1m的矩形构件，配筋按构造钢筋，承载力不能满足要求对于受拉构件不宜采用钢筋混凝土结构，建议在系梁中张拉少量预应力筋对图纸的审查意见材料“钻孔灌注桩宜采用水下C25砼”等三条意见总体布置“主桥P4墩桩基持力层宜放在4-1层”，“主拱圈构造N4钢筋间距宜适当放大”等8条意见主桥施工方案拱肋焊接固定”，20℃对工期安排影响较大，建议改为一个温度范围。拱肋钢管砼泵送混凝土完毕后，无纵向水平拉索，主墩将承受较大水平推力，建议对此进行仔细验算对图纸的审查意见主桥施工方案（续）拱肋焊接固定”，20℃对工期安排影响较大，建议改为一个温度范围。拱肋钢管砼泵送混凝土完毕后，无纵向水平拉索，主墩将承受较大水平推力，建议对此进行仔细验算预应力束存在平弯和竖弯，一般情况下不适宜作体外束阶段五引桥上部箱梁已全部架设完毕，但后续施工仍要求对系梁张拉预应力束，张拉段设在主桥系梁端部，没有可供张拉的空间。由于前四次张拉钢束主梁尚未合拢，全部张拉力通过飞燕传递至拱脚，拱脚局部受力不利，应验算拱脚是否存在开裂的可能性。施工流程图缺少预应力钢束灌浆操作顶推主梁给出了顶推力，但没有给出位移控制指标，建议补充主桥振动特性分析桥梁结构的自振特性是桥梁结构的固有特性，它是对桥梁结构进行抗（地震、风振以及车振）动荷载分析的基础。中承式拱梁组合体系的总体刚度很大程度上依赖与拱和梁的共同作用，拱和梁自身的刚度及其连接方式是结构刚度的主要控制因素。模态频率周日振型特征描述10.7911221.264027拱对称平弯20.9303971.07481反对称竖弯31.0939160.914147反对称扭转41.1020780.907377拱对称平弯51.3754030.72706拱反对称平弯主桥振动特性分析3阶及4阶）模态频率非常接近，有可能产生耦合效应。MIDAS/CivilPOST-PROCESSORVIBRATION

MODE频率

(CYCLE/SE