玉带特色商城基础设施建设项目-玉滨路二期道路工程-桥梁工程计算书

桥梁工程计算书【全一册】

目录第一部分上部结构计算 11计算依据 11.1工程概况 11.2设计规范 11.3技术标准 12结构特点 22.1空港西路南段K0+200.000桥 22.2计算参数 43空港西路南段K0+200.000桥 63.1计算模型 63.2上部结构验算结果 73.2.1持久状况承载能力极限状态验算结果 73.2.2持久状况正常使用极限状态验算结果 83.2.3持久状况构件应力验算结果 93.2.4短暂状况构件应力验算结果 113.2.5抗倾覆验算结果 1149号路南段K0+236.5大桥 164.1主梁结构形式 164.2计算模型 164.3上部结构验算结果 174.3.1持久状况承载能力极限状态验算结果 174.3.2持久状况正常使用极限状态验算结果 174.3.3持久状况构件应力验算结果 195横梁验算 205.1普通墩横梁计算 205.1.1普通中横梁计算模型 205.1.2持久状况承载能力极限状态验算结果 205.1.3持久状况正常使用极限状态验算结果 21第二部分下部结构计算 236桥墩计算 236.1.1桥墩验算 236.1.2桩基验算 24上部结构计算计算依据工程概况玉滨路二期（K0+205～K0+651.581段），长度约446.581m，道路等级为城市次干路，设计车速30km/h，标准路幅宽度26m（5m人行道+8m车行道+8m车行道+5m人行道）。本次设计包含车行桥一座（两跨，长75m），管桥一座。由于K0+600桩号右侧为电科院房屋，暂不搬迁。本次设计时K0+205-K0+540段平纵与规划保持一致，K0+540至终点段采用临时道路（约105.647m）与现状道路顺接。同时，本项目考虑对现状道路进行保通，新建公墓保通道路一条（长约72.36m），电科院进出道路2条。该计算书即为车行桥的相关计算。设计规范（1）《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011）（2019版）（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362—2018）（4）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG/TD64-2015）（5）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）（6）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）（7）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）（8）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2—2008）（9）《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205—2020）（10）《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》（GB1499.1－2017）（11）《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2－2018）（12）《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107—2016）（13）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2012）（14）《城市桥梁桥面防水工程技术规程》(CJJ139-2010）（15）《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》（JT/T327-2016）（16）《公路桥梁盆式支座》（JT/T391-2019）（17）《公路桥梁板式橡胶支座》（JT∕T4-2019）技术标准（1）设计荷载：汽车荷载为城-A级；人群荷载按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）第10.0.5条取值，经计算统一取值3.5kN/m2。（2）桥梁宽度：同道路路幅宽度（3）桥面横坡：双向1.5%。（4）安全等级：一级；（5）设计基准期：100年；（6）设计使用年限：100年；（7）地震烈度：动峰值加速度为ag=0.05g；结构特点玉滨路二期K0+240.000桥本次桥梁接玉滨路一期既有桥梁，其中玉滨路一期桥梁桥跨布置为38m（框架结构）+2×38（第二联）+2×38（第三联），箱梁标准段全宽26.0m，箱梁高度为2.195m，跨中截面顶板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚度0.5m；支点附近截面顶板厚0.5m，底板厚0.47m，腹板厚度为0.8m，通过4.0m逐渐过渡到跨中截面。箱梁翼缘宽度为3m，悬臂端0.18m，根部为0.55m。下部结构采用柱式墩接承台桩基础，其中预留分联墩纵桥向顶宽2.5m,底宽1.9m，横桥向1.7m，桩基为直径1.8m钻孔灌注桩。桥梁起点桩号为K0+205.000，终点桩号为K0+280.000，桥跨布置为（2×35）m，桥梁全长75m，桥梁宽度为26m，桥面布置为：5.77～5.0m（人行道）+16m（车行道）+4.23～5.0m（人行道）=26m。上部结构采用现浇预应力混凝土等高截面连续箱梁，箱梁全宽26.0m，箱梁高度为2.0m，跨中截面顶板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚度0.5m；支点附近截面顶板厚度为0.5m，底板厚度为0.47m,腹板厚度为0.8m，通过4.0m逐渐过渡到跨中截面。箱梁翼缘宽度为3.0m，悬臂端0.2m，根部为0.5m。桥墩柱式墩，截面尺寸为1.9×1.7m。桥墩接桩基础，桩基为直径2.5m钻孔灌注桩。桥台采用U型桥台及桩基础，桩基为直径1.8m钻孔灌注桩。计算参数（1）混凝土现浇预应力混凝土箱梁C50混凝土墩柱、背墙C40混凝土桩基、台帽、承台C35混凝土人行道、路缘石C30混凝土台身C25素混凝土C25混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=11.5MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.23MPa，弹性模量Ec=2.8×104MPa。C30混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=13.8MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.39MPa，弹性模量Ec=3.0×104MPa。C35混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=16.1MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.52MPa，弹性模量Ec=3.15×104MPa。C40混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=18.4MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.65MPa，弹性模量Ec=3.25×104MPa。C50混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=22.4MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.83MPa，弹性模量Ec=3.45×104MPa。（2）钢材钢筋均采用HRB400、HPB300，计算过程中钢筋材料特性按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362—2018）进行取值，其主要技术要求应符合如下规定：HPB300钢筋：抗拉设计强度fsd≥250MPa，标准强度fsk≥300MPa，弹性模量Es=2.1×105MPa。HRB400钢筋：抗拉设计强度fsd≥330MPa，标准强度fsk≥400MPa，弹性模量Es=2.0×105MPa。钢绞线采用PC高强度低松弛（Ⅱ级松弛）七股型钢绞线，其应符合图纸要求及GB/T5224-2014预应力混凝土用钢绞线1×7相关要求，抗拉强度fpk=1860MPa。钢绞线主要技术要求应符合如下规定：钢绞线公称直径：15.2mm截面面积：140mm2抗拉强度标准值：fpk=1860MPa弹性模量：E=1.95×105MPa钢筋松弛率：≤0.03预应力钢束与管道的摩阻系数：u=0.17预应力管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：k=0.0015（塑料波纹管）一端锚具变形及钢束回缩值小于等于：6mm。（3）荷载1）一期恒载一期恒载包括主梁自重，预应力混凝土容重为26kN/m3，普通钢筋混凝土容重为25kN/m3。主梁重量由程序按照单元实际截面自动计入。2）二期恒载①主梁铺装桥面铺装：4cm厚沥青玛蹄脂碎石SMA-13上面层+6～18cm中粒式密级配沥青混凝土下面层(AC-20)注：桥面铺装应应满足最薄处厚度为10cm。铺装：64kN/m②防撞护栏均布线荷载：护栏：6.5kN/m③人行道按单位宽度每延米15kN计算。3）可变荷载汽车荷载等级采用城-A级。根据《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011）（2019版）的规定，汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算应采用车道荷载，桥梁结构的局部加载、桥台和挡土墙压力等的计算用采用车辆荷载。车道荷载和车辆荷载的作用不得叠加。城-A级车道荷载的均布荷载标准值qk为10.5kN/m，集中荷载标准值Pk的选取：当桥梁计算跨径小于或等于5m时，Pk=270kN；当桥梁计算跨径等于或者大于50m时，Pk=360kN；当桥梁计算跨径在5m~50m之间时，Pk值应采用直线内插求得。当计算剪力时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数。汽车荷载：车道荷载按均布荷载加一个集中荷载计算。最大计算跨径L0=35m时，城-A级，qk=10.5kN/m，Pk=330kN。4）温度系统温度：混凝土结构温度变化按地区最高和最低温度确定，该地区极端最高气温和最低气温分别为42.7℃和-3.1℃，考虑合拢温度为15℃，则整体升温27.7℃，整体降温-18.1℃。梯度温度：混凝土结构的梯度温度根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）表4.3.12-3取用4）汽车冲击力程序根据规范《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）4.3.2条自动计算。5）制动力按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）第4.3.5条，采用165kN或者10%车道荷载，并取两者中的较大值，同向行驶2车道汽车制动力为一个设计车道制动力乘以2倍，同向行驶3车道汽车制动力为一个设计车道制动力乘以2.34倍，同向行驶4车道汽车制动力为一个设计车道制动力乘以2.68倍。本次计算采用大型通用有限元软件MidasCivil2020进行计算。玉滨路二期K0+240.000桥计算模型1）节点数量：109；2）单元数量：93；3）边界条件数量：18；4）施工阶段数量：3，施工阶段步骤如下：施工阶段1：现浇，持续时间30天；施工阶段2：二期，持续时间10天；施工阶段3：收缩徐变，持续时间3650天；图STYLEREF2\s3.1SEQ图\*ARABIC\s21Midas/Civil计算模型上部结构验算结果持久状况承载能力极限状态验算结果（1）正截面抗弯承载能力验算图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s21正截面抗弯承载能力验算结果图形（单位kN·m）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5.1.2条，γ0S≤R验算，即结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求。（2）斜截面抗剪承载能力验算图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s22斜截面抗剪承载能力验算结果图形（单位kN）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5.1.2条，γ0S≤R验算，结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等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5.2.11条进行抗剪截面验算，满足规范要求。持久状况正常使用极限状态验算结果（1）结构正截面抗裂验算对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：σst－σpc≤0.7ftk但在荷载长期效应组合下：σlt－σpc≤0图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s23结构正截面抗裂验算短期效应组合结果图形图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s24结构正截面抗裂验算长期效应组合结果图形结论：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6.3.1条验算:短期效应组合及长期效应组合，全桥并未出现拉应力，满足规范要求。（2）结构斜截面抗裂验算对于A类和B类部分预应力混凝土构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.7ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.5ftk图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s25结构斜截面抗裂验算结果图形结论：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6.3.1条验算:σtp=-0.92MPa<0.5ftk=-1.33MPa，满足规范要求。持久状况构件应力验算结果（1）正截面混凝土法向压应力验算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018），荷载取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数。受压区混凝土的最大压应力：未开裂构件：σkc＋σpt≤0.5fck允许开裂构件：σcc≤0.5fck图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s26正截面混凝土法向压应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）第验算:σkc＋σpt=10.85MPa≤0.5fck=16.20MPa，满足规范要求（2）正截面受拉区钢筋拉应力验算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018），荷载取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数。受拉区预应力钢筋的最大拉应力：①对钢绞线、钢丝未开裂构件：σpe＋σp≤0.65fpk允许开裂构件：σpo＋σp≤0.65fpk②对精轧螺纹钢筋未开裂构件：σpe＋σp≤0.80fpk允许开裂构件:σpo＋σp≤0.80fpk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）验算:σpe＋σp=1150.27MPa≤0.65fpk=1209.00MPa，满足规范要求。（3）斜截面混凝土的主压应力验算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018），混凝土的主压应力应符合下式规定：σcp≤0.6fck图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s27斜截面混凝土的主压应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）第验算：σcp=10.85MPa≤0.6fck=19.44MPa，满足规范要求短暂状况构件应力验算结果1）短暂状况构件应力验算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018），截面边缘混凝土的法向压应力应符合下式规定：σtcc≤0.70f'ck图STYLEREF2\s3.2SEQ图\*ARABIC\s28短暂状况构件应力验算结果结论：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第验算：σtcc=8.18MPa≤0.70f'ck=18.14MPa，满足规范要求。横梁验算横梁设计采用最不利控制，本次计算仅验算中横梁（梁高2.0m，纵向宽度2.5m）。固结墩横梁计算中横梁计算模型全桥共计节点76个，单元72个，共划分3个施工阶段。施工阶段步骤如下：施工阶段1：现浇，持续时间30天；施工阶段2：二期，持续时间30天；施工阶段3：收缩徐变，持续时间3650天；图41Midas/Civil计算模型持久状况承载能力极限状态验算结果（1）正截面抗弯承载能力验算图4.2正截面抗弯承载能力验算结果图形（单位kN·m）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5.1.2条，γ0S≤R验算，即结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求。（2）斜截面抗剪承载能力验算图STYLEREF2\s4.3斜截面抗剪承载能力验算结果图形（单位kN）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5.1.2条，γ0S≤R验算，结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等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5.2.11条进行抗剪截面验算，满足规范要求。持久状况正常使用极限状态验算结果（1）结构正截面抗裂验算钢筋混凝土构件和B类预应力混凝土受弯构件，其最大裂缝宽度Wcr（mm）按下式计算：当矩形、T形和I形截面偏心受压构件满足e0/h≤0.55，或圆形截面偏心受压构件满足e0/r≤0.55时，可不进行裂缝宽度验算。各类环境中，钢筋混凝土和B类预应力混凝土构件的最大裂缝宽度计算值不应超过下表规定的限值：表4.1最大裂缝宽度限值图4.4结构裂缝宽度验算结果图形经验算，裂缝宽度最大值为0.151mm，小于0.2mm，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）要求。桥面板验算因本桥梁设计悬臂及箱室间距较大，故对桥面板进行结构安全验算。图5.1桥面板有限元模型取跨中截面顺桥向1m宽板条采用Midas/civil建立框架分析模型，变截面部分按计算位置的截面等截面处理，本次计算偏安全的考虑全桥考虑均为车行，共6个车道，其中1—54单元为车行道顶板单元。汽车荷载冲击系数取0.3，均匀升温为25℃，均匀降温-25℃，桥面顶板正温度梯度T1=14.0℃，T2=5.5℃，负温度梯度T1=-7.0℃，T2=-2.75℃；腹板、底板按箱内外温差±700kN重车车轮着地尺寸为：顺桥向，横桥向，中后轴间距为d=1.2m。后轴重140kN，单个轮载为70kN，经初步计算两重轴在板跨中部重叠，且效应较单轴更大，为便于计算，将板跨中部的有效分布宽度等效为单轴70KN。持久状况承载能力极限状态验算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定，桥梁构件的承载能力极限状态计算应采用下列表达式：，其中1.1。正截面抗弯强度验算根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的规定，需进行使用阶段正截面抗弯强度验算。根据计算程序提取结果如下：图5.2最大弯矩及抗力图5.3最小弯矩及抗力根据图5.2和图5.3可知，所有截面的内力均小于截面的抗力，满足规范要求。斜截面抗剪强度验算根据规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的规定，需进行使用阶段斜截面抗剪验算。根据计算程序提取结果如下：图5.4最大剪力及抗力图5.5最小剪力及抗力根据图5.4和图5.5可知，所有截面的内力均小于截面的抗力，满足规范要求。持久状况正常使用极限状态验算按照新《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定，钢筋混凝土构件和B类预应力混凝土构件，在正常使用极限状态下的裂缝宽度应按作用短期效应组合并考虑长期效应影响进行计算。图5.6横梁顶裂缝宽度及容许值图5.7横梁底裂缝宽度及容许值根据图5.6和图5.7可知，横梁截面最大裂缝宽度为0.11mm＜0.2mm，满足规范要求。下部结构计算桥墩计算桥墩验算（1）取中间固结墩位置处2号桥墩进行结构验算：尺寸为1.9×1.7m,墩高6.5m，采用双排主筋。从计算结果可以看出，在持久状态承载能力极限状态下桥墩正截面抗压承载力均大于作用效应值，满足规范要求，裂缝宽度为0.117mm＜0.2mm，满足规范要求。桩基验算（1）桩基承载能力验算通过提取上部结构最不利桩底反力，依据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）第6.3.7条规定对单桩承载力进行验算。设计要求基底岩石极限抗压强度（砂岩取饱和值，泥岩取天然值）不小于7.5MPa。，嵌岩深度不小于3倍桩径。地勘结果显示岩石较完整，故C1取0.6，C2取0.05。C1、C2值根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007）表5.3.4注2、3条，对C1，C2值应分别乘以0.8、0.75折减系数，C1为0.36，C2值为0.03，同时不考虑素填土桩侧摩阻力的贡献。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019），地基进行竖向承载能力验算时，传至基底或承台地面的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用；同时尚应考虑作用效应的偶然组合（不包括地震作用）。作用效应组合值应小于或等于相应的抗力——地基承载力容许值或单桩承载能力容许值。当采用作用短期效应组合时，其中可变作用的频遇值系数均取为1.0，且汽车荷载应计入冲击系数。因此，桩基础单桩竖向承载能力满足要求。6.3桥台验算（1）多排弹性基础验算计算类别:多排弹性基础计算输入数据:输入数据:h=21.000m,lo=0.000malfa=0.332,m=20000.000,Co=420300.000,Ao=2.545m*m,EA=76340700.000