黄桷沱长江大桥引桥计算算单

重庆市黄桷沱长江大桥引桥计算算单工程名称：30+40+30m连续钢箱梁设计阶段：施工图设计编号：计算：2019年04月27日复核：项目负责人：第1本共1本本册计页装订者年月日

目录1.基本资料 41.1设计概况 41.2设计技术标准 41.3工程材料 41.4荷载 51.4.1恒载 51.4.2活载计算、 51.4.3汽车冲击力 51.4.4汽车制动力 51.4.5风荷载 61.4.6温度荷载 71.4.7离心力 71.4.8沉降 82结构概况 82.1结构体系 82.1有限元模型 82.3荷载工况 93结构响应 103.1加劲肋验算 103.2刚度 113.3支座反力 113.4结构内力 153.4.1内力（标准组合） 153.4.2内力（基本组合） 163.5结构应力 173.5.1应力（标准组合） 173.5.2应力（基本组合） 181.10结构第二体系应力 191.11第一系统与第二系统应力组合验算 204支点加劲计算 214.1中支点位置支承钢板局部验算 214.1.1承压验算 214.1.2抗剪验算 224.2边支点位置支承钢板局部验算 224.2.1承压验算 234.2.2抗剪验算 235挑臂计算 23

1.基本资料1.1设计概况D匝道桥第一联由三跨连续钢箱梁组成，跨径为(30+40+30)m。小里程侧位于坡度为4%的纵坡上，大里程侧位于坡度为-2%的纵坡上，中间部分位于直径为1500m的竖向圆曲线上。小里程侧桥梁中心线平面位于回旋线参数为44.643m的缓和曲线上，大里程侧平面位于半径为2500m的圆曲线上。平面布置图（单位：m）1.2设计技术标准（1）设计基准期：100年（2）道路等级：城市Ⅰ级主干道、市政道路，匝道设计时速为30km/h。（3）主线设计行车速度：50km/h（4）设计汽车荷载：城—A级1.3工程材料Q345钢材的主要力学性能：弹性模量Ep＝2.06×105Mpa泊松比Vs＝0.31热膨胀系数1.2×10-5/℃容重γ=78.5kN/m3Q345qD钢容许应力表（铁路钢桥设计规范）板厚/mm屈服/Mpa抗拉强/Mpa容许应力/Mpa容许剪应力/Mpa≤16345510202.9120>16～35325490191.2120Q345qD强度设计表（公路钢桥设计规范）板厚/mm屈服/Mpa抗拉强/Mpa正应力/Mpa剪应力/Mpa≤16345510275160>16～403254902701551.4荷载1.4.1恒载1）结构自重钢梁指标取580kg/m2，即580x8x10x10-3=46.4kN/m2）二期恒载1.2m防撞（钢）护栏、0.18m/0.48m厚的桥面铺装，各荷载集度分别为：a..栏杆：指标为2.5kN/m2.5×2（栏杆数）=5kN/md..桥面铺装：压重区：（0.4×8）×26.5=84.8kN/m（0.08×8）×24.0=15.4kN/m普通区：（0.1×8）×26.5=21.2kN/m（0.08×8）×24.0=15.4kN/m1.4.2活载计算、单向两车道设计，具体取值参照《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015第4.3.1条进行计算。1.4.3汽车冲击力按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015第4.3.2条进行计算。1.4.4汽车制动力据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015第4.3.5条，制动力应按车道荷载标准值的10%考虑，同向行驶双车道应为一个设计车道的2倍。本桥制动力（不考虑纵向折减）为：（（30+40+30）*10.5+360）*0.1*2=368.1kN1.4.5风荷载根据《公路桥梁抗风设计规范》规定，桥面风速25m/s,运营阶段风荷载参与汽车荷载组合时；极限风速26.7m/s,不参与汽车荷载组合时。地表粗糙度类别为D类，粗糙度系数取为0.3，阵风系数1.51。基准面：+00.00m桥面高程：+30.00m桥面基准高度：30.00-00.00=30.00m梁横向风荷载计算时的挡风高度：1.梁高（未包括桥面铺装）：2.1m2.防撞护栏（暂定）：1.2m高，挡风面积比1.002（数量）×1.00×1.2=2.4m合计：2.1+2.4=4.5m（1）有车风载计算如下：桥梁构件基准高度处设计基准风速：根据《公路桥梁抗风设计规范》，VZH2=25m/s,α＝0.3，则：静阵风风速：Vg＝Gv×VZH＝1.51×25＝37.75m/s阵风空气动压:主梁断面全宽B=8m主梁投影高度H=2.1（梁高投影）+1.2（护栏投影）=3.3m阻力系数：B/H=8/3.3=2.42﹤8，CH=2.1-0.1x2.42=1.86注：计算阻力系数时取投影高度，计算力时附属投影进行叠加。有车静风风压（均布力）：（2）极限风载计算如下：桥梁构件基准高度处设计基准风速：根据《公路桥梁抗风设计规范》，VZH2=26.7m/s,α＝0.3，则：桥面基准高度处设计基准风速：静阵风风速：Vg＝Gv×VZH＝1.51×37.123＝56.056m/s阵风空气动压:主梁断面全宽B=8m主梁投影高度H=2.1（梁高投影）+1.2（护栏投影）=3.3m阻力系数：B/H=8/3.3=2.42﹤8，CH=2.1-0.1x2.42=1.86有车静风风压（均布力）：1.4.6温度荷载气象条件取值基本气象条件：该地区多年年平均气温为18.0℃，历年极端最高气温43.0℃，历年极端最低气温-1.8℃。a．钢主梁与斜拉索温度取值按《公路桥涵设计通用规范》第4.3.12条条文说明内公式（4-14）（4-17）,钢主梁温度计算如下：最高温度为：TE=38＋（43－20）/2.0=44.5最低温度为：TE=-1.48＋（-1.8）/0.91=-3.6桥梁结构合拢温度按多年平均气温加减5考虑为：13.0～23.0升温为：44.5－13.0＝31.5，实际建模取35（总体有规定）降温为：-3.6-23.0＝-26.6钢梁的梯度温度：参照日本规范，线形温差15℃。1.4.7离心力按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）4.3.3条采用：实际匝道设计时速30km/h：1.4.8沉降墩沉降0.005m。2结构概况2.1结构体系（30+402+30）m结构体系图（单位：mm）2.1有限元模型采用Midas建立有限元模型，共计114个梁单元。2.3荷载工况工况一：恒载工况二：恒载+活载工况二：恒载+活载+风荷载+升温工况二：恒载+活载+风荷载+降温标准组合：各项系数为1基本组合：各项系数符合《公路桥涵设计通用规范》4.1.5条规定3结构响应3.1加劲肋验算跨中钢梁顶板受压，墩顶钢梁底板受压，加劲肋的设计对结构受力非常关键，按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）5.1.6、5.1.7及附录条对加劲肋进行验算，检算结果如下表所示。受压板加劲肋检算表参数符号顶板底板腹板弹性模量E(MPa)2.10E+052.10E+052.10E+05泊松比μ0.310.310.31母板厚t(mm)16.0020.0016.00母板单宽刚度D(N.mm)7.93E+071.55E+087.93E+07单根纵向加劲肋的面积As,l(mm2)3200.004000.003200.00单根纵向加劲肋相对母板的惯性矩Is,l(mm4)4.27E+075.33E+074.27E+07刚性横向加劲肋间母板长度a(mm)3000.003000.003000.00腹板间母板宽度b2(mm)3000.003000.001700.00刚性纵向加劲肋间母板宽度b1(mm)300.00300.00700.00刚性加劲肋间母板长宽比α1.001.001.76单根纵向加劲肋的相对面积δs,l0.070.070.12单根纵向加劲肋的相对刚度γs,l37.6624.1066.46纵向母板子块数量n10.0010.003.00刚性加劲肋间母板长宽比等效长宽比α04.413.943.76长宽比比较α>α0否否否刚性纵向加劲肋临界刚度比γ*s,l66.2766.2744.92判断是否为刚性纵向加劲肋γs,l≥γ*s,l否否是As,l≥bt/10n是是是屈曲系数k228.38147.0236.00弹性屈曲应力σcr,p(MPa)1241.261248.603593.88板屈服强度fy(MPa)345.00345.00345.00相对长细比p0.530.530.31初始缺陷ε00.100.10--换算系数Φ0.690.69--板类屈曲折减系数ρ0.880.881.00腹板间母板有效宽度beff(mm)2643.702647.971700.00腹板间母板及加劲肋有效面积Aeff(mm2)70498.7188265.5733600.00跨中钢梁顶板按柔性性纵向加劲肋设计，支点处底板按柔性加劲肋设计，钢梁腹板按刚性性纵向加劲肋设计，同时板的容许应力或强度设计值需要按照板类屈曲折减系数进行折减。3.2刚度根据计算结果，在活载单独（系数：1）作用下的位移值如表所示：结构变形表(单位：mm)项目部位位移值竖向主梁跨中14.5/-33.6在汽车活载（不计冲击力）作用下，主梁的正负挠度最大绝对值之和为42.3mm，48.1/40000=1/832<1/500，满足设计规范的刚度要求。根据计算结果，顺桥向荷载（系数：1）作用下的位移值如表所示：结构变形表(单位：mm)项目部位位移值成桥阶段GC4梁端1.4/1.9GC7梁端0.6/0.6运营阶段GC4梁端12.5/13.5GC7梁端29.2/31.53.3支座反力分项值（系数：1）节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84一期恒载0.000.86322.0085一期恒载0.000.00159.4586一期恒载-11.200.91842.6787一期恒载12.900.001002.7788一期恒载0.00-3.26847.8089一期恒载0.000.00974.2590一期恒载0.001.63284.6391一期恒载0.000.00206.04节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84二期恒载0.00-0.37724.0585二期恒载0.000.00338.7886二期恒载15.13-2.51892.4187二期恒载-17.580.001075.1288二期恒载0.005.79725.3489二期恒载0.000.00834.4890二期恒载0.00-2.68273.7891二期恒载0.000.00186.01节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84离心力0.00-151.0857.7385离心力0.000.00-63.7786离心力13.54-546.20273.4787离心力-14.110.00-266.6388离心力0.00-537.25273.9989离心力0.000.00-270.2490离心力0.00-149.3365.5691离心力0.000.00-70.11节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84制动力(全部)0.0014.437.2785制动力(全部)0.000.001.3386制动力(全部)222.05111.2531.6587制动力(全部)145.150.0030.3488制动力(全部)0.00101.1823.8489制动力(全部)0.000.0034.7390制动力(全部)0.0012.101.3791制动力(全部)0.000.002.35节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84风荷载(全部)0.0060.098.9085风荷载(全部)0.000.008.8086风荷载(全部)5.76216.2659.4687风荷载(全部)6.020.0059.6188风荷载(全部)0.00213.1258.9889风荷载(全部)0.000.0058.9390风荷载(全部)0.0059.1610.8591风荷载(全部)0.000.0010.85节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84支座沉降(全部)0.000.23-14.6185支座沉降(全部)0.000.00-9.3986支座沉降(全部)4.950.79-64.9887支座沉降(全部)-5.730.00-114.4088支座沉降(全部)0.00-1.79-51.5389支座沉降(全部)0.000.00-99.0390支座沉降(全部)0.000.80-14.1091支座沉降(全部)0.000.007.50节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84整体升温0.00-173.6329.4185整体升温0.000.00-29.1686整体升温6.50202.59-52.7487整体升温-8.490.0052.5288整体升温0.00-137.8838.0589整体升温0.000.00-38.0690整体升温0.00-0.820.0991整体升温0.000.00-0.11节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84整体降温0.00131.96-22.3685整体降温0.000.0022.1686整体降温-4.94-153.9740.0887整体降温6.450.00-39.9188整体降温0.00104.79-28.9289整体降温0.000.0028.9390整体降温0.000.62-0.0791整体降温0.000.000.09节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84梯度升温0.001.56151.1885梯度升温0.000.00-24.5486梯度升温-24.222.02702.1487梯度升温27.750.00-826.8288梯度升温0.00-6.61632.7789梯度升温0.000.00-765.7590梯度升温0.003.09114.1991梯度升温0.000.0016.83节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84梯度降温0.00-0.78-75.5985梯度降温0.000.0012.2786梯度降温12.11-1.01-351.0787梯度降温-13.880.00413.4188梯度降温0.003.30-316.3889梯度降温0.000.00382.8890梯度降温0.00-1.55-57.0991梯度降温0.000.00-8.42节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84活载(最大)0.007.371045.4185活载(最大)0.000.00852.5486活载(最大)67.5516.071462.0987活载(最大)99.840.001566.9688活载(最大)0.0038.391498.6389活载(最大)0.000.001550.3990活载(最大)0.0016.90999.1391活载(最大)0.000.00882.58节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84活载(最小)0.00-7.20-266.3385活载(最小)0.000.00-172.6186活载(最小)-86.03-22.00-113.7487活载(最小)-79.270.00-153.8288活载(最小)0.00-36.25-154.2989活载(最小)0.000.00-150.9190活载(最小)0.00-16.51-230.1591活载(最小)0.000.00-107.79组合值（标准组合）节点荷载FX(kN)FY(kN)FZ(kN)84恒载(全部)0.000.761071.9385恒载(全部)0.000.00513.2086恒载(全部)8.49-2.361829.5687恒载(全部)-9.950.002227.3888恒载(全部)0.004.211654.3589恒载(全部)0.000.001941.8690恒载(全部)0.00-1.79582.4791恒载(全部)0.000.00406.7684恒+活+制+离(全部)0.00-172.412182.3485恒+活+制+离(全部)0.000.001303.3086恒+活+制+离(全部)311.63-681.803596.7887恒+活+制+离(全部)-248.490.003558.0588恒+活+制+离(全部)0.00-674.063450.8189恒+活+制+离(全部)0.000.003256.7490恒+活+制+离(全部)0.00-179.721648.5291恒+活+制+离(全部)0.000.001221.5884恒+活+制+离+风+升(全部)0.00-404.572371.8485恒+活+制+离+风+升(全部)0.000.001258.4086恒+活+制+离+风+升(全部)-319.42-693.464305.6487恒+活+制+离+风+升(全部)257.660.002843.3688恒+活+制+离+风+升(全部)0.00-1031.664180.6089恒+活+制+离+风+升(全部)0.000.002511.8690恒+活+制+离+风+升(全部)0.00-236.601773.6691恒+活+制+离+风+升(全部)0.000.001249.1484恒+活+制+离+风+降(全部)0.00-101.332093.3085恒+活+制+离+风+降(全部)0.000.001346.5486恒+活+制+离+风+降(全部)324.56-1053.043345.2487恒+活+制+离+风+降(全部)-261.930.003991.1688恒+活+制+离+风+降(全部)0.00-779.083164.4889恒+活+制+离+风+降(全部)0.000.003727.4890恒+活+制+离+风+降(全部)0.00-239.811602.2191恒+活+制+离+风+降(全部)0.000.001224.10

3.4结构内力3.4.1内力（标准组合）恒载弯矩图（单位：kN-m）恒载剪力图（单位：kN）运营状态下弯矩图（单位：kN-m）运营状态下剪力图（单位：kN）恒载作用下跨中最大弯矩14645.8kN-m，支点最大剪力2039.2kN；运营状态下弯矩跨中最大弯矩24878.1kN-m，支点最大剪力3673.6kN。3.4.2内力（基本组合）恒载弯矩图（单位：kN-m）恒载剪力图（单位：kN）运营状态下弯矩图（单位：kN-m）运营状态下剪力图（单位：kN）恒载作用下跨中最大弯矩18900.9kN-m，支点最大剪力2644.9kN；运营状态下弯矩跨中最大弯矩33921.3kN-m，支点最大剪力5137.4kN。3.5结构应力3.5.1应力（标准组合）恒载作用下上緣应力（单位：MPa）恒载作用下下緣应力（单位：MPa）运营状态下上緣应力（单位：MPa）运营状态下下緣应力（单位：MPa）恒载作用下上緣应力44.8Mpa，下缘应力82.8Mpa运营状态下上緣应力90.4Mpa，下缘应力137.1Mpa3.5.2应力（基本组合）恒载作用下上緣应力（单位：MPa）恒载作用下下緣应力（单位：MPa）运营状态下上緣应力（单位：MPa）运营状态下下緣应力（单位：MPa）恒载作用下上緣应力57.8Mpa，下缘应力106.9Mpa运营状态下上緣应力120.9Mpa，下缘应力187.3Mpa3.6结构第二体系应力板肋截面特性如下：恒载：按跨度1.5m的三跨连续梁进行计算。荷载总计：中跨跨中弯矩：中跨支点弯矩：中间支点位置截面剪力：中间支点最大反力：C、应力检算中跨跨中：3.7第一系统与第二系统应力组合验算偏于安全，钢梁第Ⅰ系统总体应力与第Ⅱ系统桥面板应力组合时，根据总体有限元计算分析，均取上缘的最大应力值90.4MPa。钢梁上部面板顶缘最大组合应力:∑σ=90.4+59.68=150.0MPa＜0.88x0.96x1.2[σ]=192.6MPa系统应力叠加满足规范要求。3.8抗倾覆计算在永久作用下，按作用标准值进行组合时，本联钢箱梁的支座示意图如下图所示：恒载支座反力示意图（KN）在可变荷载作用下，按作用标准值进行组合时，本联钢箱梁的支座示意图如下图所示：最不利活载支座反力示意图（KN）稳定效应：失稳效应：抗倾覆稳定性系数=计算结果表明，横向抗倾覆稳定性符合规范要求。4支点加劲计算4.1中支点位置支承钢板局部验算中支点处立面及平面（单位：mm）中支点处侧立面（单位：mm）4.1.1承压验算中支点处支座型号选择为7.0MN设计时考虑支反力为P=7000kN，承压面积为：A=88032mm2。因此，该位置局部承压应力为：σeb=1.1xP/Aeb=1.1x7000x1000/88032=87.5MPa<[σ]=355Mpaσev=1.1x2P