景观人行桥计算书

景观人行桥计算书图11所示：桥型布置示意图1.2结构支承体系全桥竖向均采用盆式橡胶支座（除引桥搭接主桥处），分固定、双向滑动、单向滑动三种。主桥0#桥台梁端设置竖向板式支座，引桥搭接主桥处设置板式支座。1.3主梁主桥为单幅箱梁结构，主桥梁高1.8m，顶板宽4.2366m，底板与右侧腹板采用整体弯制板，顶、底板厚12mm，腹板厚度为12mm，顶、底、腹板均采用120x10mm板肋加劲，板肋标准间距350mm，左侧为变长度焊接H型横梁，横梁长度从边至跨中为2.5m~5.5m，横梁内侧截面高度为0.915m,外侧高度为0.238m。由于0号桥台位置梁端为受压设计，该处沿纵向9.5m，中腹板由常规12mm加厚至24mm，同时设置双侧腹板加劲肋。横隔板全桥设置，标准间距2.5m，跨中隔板厚12mm，支撑隔板24mm。结构内侧偏重，自行会形成内坡，不刻意设置横坡。引桥为单幅箱梁结构，主桥梁高1.5m，顶板宽3.5m，底板腹板采用整体弯制板，顶、底板厚12mm，腹板厚度为12mm，顶、底、腹板均采用120x10mm板肋加劲；横隔板全桥设置，标准间距2.0m，跨中隔板厚12mm，支撑隔板24mm，通过结构找纵、横坡。顶板横坡为双向1.0%，底板为水平。主桥跨中横断面图1.4桥塔桥塔塔身为变截面圆形，轴线与竖向夹角18度，桥塔分为三部分，塔顶，锚固区塔柱和下塔柱。上塔柱长5.0m，为半个椭圆锥体造型，壁厚30mm圆钢管+C50微膨胀混凝土，钢管内侧设置剪力钉，外圆直径从0m变化为2.0m。锚固区塔柱长33.0m，为变截面圆锥体，外圆直径2.0~2.99m，壁厚30mm圆钢管+C50微膨胀钢筋混凝土，钢管内侧在吊耳处设置环向加劲肋，加劲肋厚为20mm，宽为300m，同时内侧全截面设置剪力钉。下塔柱长27.0m，为变截面圆锥体，外圆直径2.99~3.8m，其中上部19.8m为壁厚30mm圆钢管+C50微膨胀钢筋混凝土，内侧设置剪力钉，下部7.2m为钢筋混凝土。。1.5下部结构主桥2~4#桥墩均采用单肢矩形花瓶墩形式，顺桥向宽度1.5m，2#、4#桥墩横桥向底宽3.0m，顶宽6.8m，3#桥墩横桥向底宽4.0m，顶宽8.3m，桥墩下接承台，承台尺寸6.0x3.0x2.5m，承台下为直径1.5m的桩基，每个桥墩下2根桩基，同时为抵消结构水平力，每个桥墩墩顶均设置了横向位移限位槽，槽内侧壁预埋20mm后不锈钢板。主桥1#桥台为桩承式纵向抗推桥台，承台尺寸10.5x9.0x3.0m，下接6根直径1.8m的圆桩。主桥5#桥台为桩柱式桥台，桥台横向宽为9.0m，纵向长为4.94m，高为3.6m。桥台下面设置3根直径1.5m的桩基础。主桥D1#、D2#锚锭都为带桩锚锭，锚碇高为2.0m，长为5.0m，宽为2.0m；下接承台7x3.0x3.0m+2根直径1.8米的桩基础。引桥A#桥墩采用单肢矩形花瓶墩形式，顺桥向宽度1.0m，横桥向底宽1.0m，顶宽2.0m，桥墩下接直径1.5m的桩基。引桥桥B#桥台为桩柱式桥台，桥台横向宽为3.5m，纵向长为4.98m，高为3.3m。桥台下面设置1根直径1.5m的桩基础。1.6缆索体系主缆共11根桥面索主缆和2根背索主缆，桥面索主缆为55-φ7股平行钢丝索股，每根主缆共55丝，主缆为圆形，外包双层PE护层。直径为75mm；背索主缆为131-φ7股平行钢丝索股，每根主缆共131丝，主缆为圆形，外包双层PE护层。直径为110mm。

2整体计算模型2.1计算依据1）与业主签定的设计合同。2）业主提供的现状1:500实测管线及地形资料。3）规划提供的道路周边地块发件情况。4）国家颁布的有关标准、规范、规程及其他有关规定。5）【《开州区城区安康、驷马、三中滨湖公寓等移民小区环境综合治理工程》库岸整治工程（举子园段）、开州汉丰湖景观人行桥工程地质勘察报告(直接详细勘察)》】（核工业（天津）工程勘察院有限公司2023.04）6）业主提供的其他资料。7）《工程结构通用规范》GB55001-20218）《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-20219）《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003-202110）《混凝土结构通用规范》GB55008-202111）《钢结构通用规范》GB55006-202112）《建筑与市政工程防水通用规范》GB55030-2022。2.2主要规范标准《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-1995）《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》（JTG3363-2019）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650－2020）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T3360-01-2018）《混凝土结构设计规范（2015版）》（GB50010-2010）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015）《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T2231-01-2020）《城市道路交通工程项目规范》（GB55011-2021）《城市桥梁设计规范（2019年版）》（CJJ11-2011）《公园设计规范》（GB51192-2016）《钢管混凝土结构技术规范》（GB50936-2014）《公路钢结构桥梁制造和安装施工规范》（JTG/T3651-2022）《钢管混凝土结构技术规范》（GB50936-2014）《公路桥梁超高强钢管混凝土技术规程》（DB51/T2598-2019）《钢管混凝土桥梁检验评定规程》（DB51/T2425-2017）《公路斜拉桥设计规范》（JTG/T3365-01-2020）《大跨度斜拉桥平行钢丝拉索》（JT/T775-2016）《斜拉桥换索设计与施工规程》（DB37/T1312-2009）2.3设计技术标准1）通航标准：Ⅵ通航要求，其中：双向通航净宽≥40m，净高≥6.0m2）桥面宽度：主桥总宽6.0~9.0m；引桥3.5m；3）桥面纵坡：≤8.0%；4）桥面横坡：双向1.0%；5）设计基准期：100年6）设计工作年限：100年5）桥面高程：根据通航要求，通航孔不低于180.283m；6）技术标准：人行桥，荷载根据规范采用；7）通航净宽及净空如下图所示通航净宽及净空8）温度荷载：升温取30°，降温取25°，日照温差按JTGD62-2015规定的温度场计算；9）地震设防类别：场地地震基本烈度为6°，设计基本地震加速度值为0.05g，按7°构造设防。10）设计安全等级：一级，结构重要性系数1.111）设计环境类别：Ⅰ类12）防洪水频：1%13）设防高程：173.54m2.4主要材料2.4.1混凝土锚锭、桥墩：C40混凝土桥台、承台：C35混凝土桩基：水下C35混凝土承台垫层：C20混凝土桥塔：C50混凝土C20混凝土：轴心抗压强度设计值fcd=9.0MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.06MPa，弹性模量Ec=2.55×104MPa。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。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=3.25×104MPa。2.4.2普通钢筋设计采用HPB300E、HRB400E钢筋。HPB300E钢筋材料和连接应满足《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》（GB1499.1－2017）的规定；HRB400E钢筋材料和连接应满足《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2－2018)的要求。除特别说明外直径≥16mm的钢筋均采用机械连接，接头连接等级为I级，连接区段内的接头率不大于50%，并满足《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107—2016）要求。钢筋焊接网：设计主要采用D10规格的钢筋焊接网，其材料应满足相关现行规范的要求。。2.4.3预应力钢材锚锭锚点处，钢板和混凝土结合采用Φ32精轧螺纹钢筋，其应符合图纸要求及《预应力混凝土用螺纹钢筋》（GB/T20065-2016）中的规定。精轧螺纹钢筋主要技术要求应符合如下规定：公称直径：32mm截面面积：804.2mm2抗拉强度标准值：fpk=980MPa弹性模量：E=2.0×105MPa钢筋松弛率：≤0.015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：1mm2.4.4锚具和波纹管锚具(1）预应力锚具必须经过正式鉴定和重大桥梁工程的检验，锚具的结构型式及规格应符合图纸及《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2015）、《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85—2010）的相关要求。(2）锚具应具有可靠的锚固性能和足够的承载能力，锚具产品的检验应按《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2015）规定进行。(3）除了满足规范要求的技术指标外，锚具组装件应配有密封盖帽，且此密封盖帽的材质为HT200，应带有观察孔。密封盖帽的作用主要用于通过观察孔以检测密封预应力孔道和压浆质量。(4）锚具组装件技术要求应符合如下要求：a.静载锚固性能应满足：锚具效率系数≥95％，达到极限拉力时的总应变≥2％。b.疲劳荷载性能高强钢丝锚固组装件试验应力上限取高强钢丝抗拉强度标准值的65％，疲劳应力幅度取值不小于80MPa，经200万次循环荷载试验后，锚具零件不应疲劳破坏。c.周期荷载性能高强钢丝斜拉索锚具，还应满足周期荷载性能。试验应力上限取高强钢丝抗拉强度标准值的80％，下限以高强钢丝抗拉强度标准值的40％，试件经50次的周期荷载试验后，不能发生高强钢丝破断、滑移和夹片松脱现象。d.锚具内缩量应不大于1mm。e.锚口摩阻损失不大于2.5％。f.锚具应满足分级张拉、补张拉及放松高强钢丝的要求。g.静载锚固能力检验、疲劳荷载检验、周期荷载检验各抽取3套试件用的锚具进行检验，如符合上述规定的判定为合格；如有一个零件不符合要求，则应另取双倍数量重做试验，如仍有一个试件不合格，则该批产品判为不合格品。波纹管预应力管道均采用塑料波纹管，波纹管同时要求满足《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》（JT/T529-2016）相关规定；塑料波纹管应具有专用连接、排浆和观察的装置。管道灌浆管道灌浆方式为真空辅助压浆工艺，必须保证灌浆饱满密实。真空辅助压浆的技术如下：1）压浆浆体设计和外加剂：为满足压浆质量的要求，压浆浆体可以加入部分的外加剂，以改善浆体的性能。配制好的压浆浆体，应具备如下技术指标：a.外加剂应具有减水、缓凝、微膨胀的功能；但不得含有铝粉。b.水灰比：0.29-0.35,一般取0.33。c.泌水率：小于2%,24小时内泌水被吸收。d.流动度:14-24(秒),停止30分钟后再测流动度，损失不得大于2秒。e.抗压强度:7天龄期的抗压强度大于42MPa;28天龄期后，浆体抗压强度大于60MPa。f.膨胀率小于5%。2.4.5钢材钢材桥塔、主梁采用钢结构。主体结构：Q355C，板厚8～60mm.（GB/T1591-2018）辅助结构：Q235B（GB/T700-2006）基本设计参数Q355C：弹性模量E=2.06×105MPa剪切模量G=0.79×105MPa抗拉、抗压、抗弯强度：≤16mm275Mpa16~40mm270Mpa40~63mm260Mpa抗剪强度：≤16mm160Mpa16~40mm155Mpa40~63mm150MPaQ235B：弹性模量E=2.06×105MPa剪切模量G=0.79×105Mpa抗拉、抗压、抗弯强度：≤16mm190Mpa16~40mm180Mpa40~100mm170Mpa抗剪强度：≤16mm110Mpa16~40mm105Mpa40~100mm100MPa焊接材料塔焊接所用焊丝必须满足下列标准：NB/T20009.1-2021碳钢焊条。NB/T20009.2-2021低合金钢焊条。GB/T14957-1994熔化焊用钢丝。焊接所用焊剂必须满足下列标准：NB/T20009.9-2021埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂（CO2气体纯度应大于99.5%。）2.4.6主缆吊索钢丝：镀锌高强度钢丝。抗拉强度≥1770Mpa，镀锌后钢丝直径为7.0mm，E≥1.95×105MPa。其相关参数应该满足《大跨度斜拉桥平行钢丝拉索》（JT/T775-2016），采用55-φ7与131-φ7两种成品双层PE防护主缆（高密度黑色乙烯和高密度彩色乙烯，其性能参数详见下表）。分别分为桥面索主缆和背索主缆。主缆锚头：叉耳采用45Cr；锚杯内填充冷铸料，各种物料均应符合相关的技术标准；销轴采用45Cr。高密度黑色聚乙烯技术条件序号项目技术指标1密度0.942-0.965g/cm32熔体流动速率≤0.45g/10min3拉伸断裂应力≥25MPa4拉伸屈服应力≥15MPa5断裂标称应变≥400%6邵氏硬度≥507拉伸弹性模量≥500MPa8弯曲弹性模量≥550MPa9软化温度≥115℃10冲击脆化温度≤-76℃11冲击强度≥25kJ/m212耐环境应力裂性IUIgcpalco≥5000h13耐热应力开裂F0≥96h14碳黑分散性：分散度≥6分炭黑含量2.5±0.3%15100℃168小时空气箱老化拉伸强度变化率±20%断裂伸长率变化率±20%16耐臭氧老化延伸25％；温度24℃±8℃无异常变化臭氧浓度0.01～0.15mg/m317耐荧光紫外老化老化时间480小时±25％拉伸断裂应力变化率±25％断裂标称应变变化率高密度彩色聚乙烯技术条件序号项目技术指标1密度0.942-0.965g/cm32熔体流动速率≤0.45g/10min3拉伸断裂应力≥25MPa4拉伸屈服应力≥15MPa5断裂标称应变≥400%6邵氏硬度≥507拉伸弹性模量≥500MPa8弯曲弹性模量≥550MPa9软化温度≥115℃10冲击脆化温度≤-76℃11冲击强度≥25kJ/m212耐环境应力裂性IUIgcpalco≥5000h13耐热应力开裂F0≥96h14耐光色牢度≥7级15100℃168小时空气箱老化拉伸强度变化率±20%断裂伸长率变化率±20%16耐臭氧老化延伸25％；温度24℃±8℃无异常变化臭氧浓度0.01～0.15mg/m317耐荧光紫外老化老化时间3000小时拉伸断裂应力变化率±25％断裂标称应变变化率±25％主缆对主要应力的安全系数≥2.5。设计基准温度：20℃。主缆锚杯的用钢应符合《一般工程用铸造碳钢件》（GB11352－2009）标准的规定。成品需通过符合超声检验并具备合格证明书。锚杯尺寸应严格满足设计要求，锚杯内容积最小应为设计容积的97%以上。2.5计算参数1)一期恒载材料密度取值结构自重：预应力混凝土26kN/m3；钢筋混凝土25kN/m3；沥青混凝土23kN/m3；钢材78.5kN/m3；主缆钢绞线容重为G×(1+10%)(其中10%为防腐材料重量)；混凝土收缩和徐变：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）取值；2)二期恒载桥面铺装为4.9~7.525kN/m，单侧人行道护栏为0.31kN/m。3)设计活载人群荷载：根据各跨不同,程序自动计算；4)温度荷载=1\*GB3①体系温度：结构整体升温：30℃降温：=25℃；=2\*GB3②桥面板计算温度梯度：按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条。。5)风荷载根据《公路桥梁抗风设计规范》，在横桥向风作用下主梁单位长度上的横向静阵风荷载可按下列公式计算：式中为作用在主梁单位长度上的静阵风荷载（N/m）；为空气密度（kg/m3），取为1.25；为静阵风系数；为基准高度Z处的风速（m/s）；为静阵风风速（m/s）；为主梁的阻力系数；主梁投影高度本桥为（m）。主拱、拉索上的静风荷载按下式计算：上式中为桥梁各构件顺风向投影面积（m2），对拉索取其为直径乘以其投影高度。按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015第4.3.7条计算风荷载标准值。成桥状态：k0=1.0；施工阶段:k0=0.75；6)预应力张拉力和拉索及系杆张拉力钢绞线控制张拉应力：，管道摩阻系数（；拉索及系杆张拉力根据计算确定。2.6计算软件总体计算采用大型有限元分析软件MIDASCivil2022对全桥整体静力工况进行分析。2.7模型简介在实际建模分析过程中，对于主梁、桥塔、横梁均采用三维梁单元模拟，主索采用桁架单元模拟，施工支架按照节点弹性连接方式模拟。结构截面特性按照结构实际尺寸进行取值。各部位边界条件，根据结构实际情况分别进行模拟。桩基础的模拟采用winker地基梁模拟，分部弹簧刚度根据“m”法进行计算。如下图所示：总体计算模型图空间模型图（轴侧视图）空间模型图（正立面图）空间模型图（俯视图）空间模型图（侧视图）2.8结构静力分析工况结构静力分析工况主要包括施工过程分析和各可变荷载及偶然荷载加载工况。按照各个施工过程对结构进行计算，计算过程中考虑混凝土的收缩、徐变。主桥主要施工顺序为：（1）基础及主塔本方案桥墩及桥塔基础处于河道中，需采用筑岛围堰完成承台的施工，以度过洪水期，保证施工进度。（2）下部构造搭设水中少支架，预留临时通航孔；主梁节段运至现场进行节段组拼；（3）主梁采用吊装方法架设主梁节段，对已经就位的钢梁节段进行焊接；（4）拉索同批次逐索张拉到位；（5）附属支架脱架，施工桥面铺装等附属结构；（6）荷载试验，竣工通车。2.9本计算书所采用的单位制及内力位移方向单位制：本计算书采用m、kN(力)、t(质量)、kPa、℃、弧度单位制，重力加速度g=9.806m/s2。内力方向：支承弹簧单元以受拉为正；加劲梁的竖向弯矩以使单元下缘受拉为正，轴力以拉为正；应力符号：正应力以受拉为正；位移符号：程序采用左手定则决定的坐标系，位移以与坐标轴方向一致为正。3 整体静力计算分析3.1成桥阶段分析 3.1.1主梁内力计算 （1）主梁： 图3SEQ图\*ARABIC\s21-1成桥恒载作用下弯矩图（kN-m）图31-2成桥恒载作用下面内轴力图（kN）图31-3成桥恒载作用下剪力图（kN）图31-4活载作用下弯矩图（kN-m）图31-5活载作用下轴力图（kN）图31-6活载作用下剪力图（kN）图31-7承载能力状态下弯矩图（kN-m）图31-8承载能力状态下轴力图（kN）图31-9承载能力状态下弯矩图剪力图（kN） （2）横梁： 图3SEQ图\*ARABIC\s21-10成桥恒载作用下弯矩图（kN-m）图31-11成桥恒载作用下面内轴力图（kN）图31-12成桥恒载作用下剪力图（kN）图31-13活载作用下弯矩图（kN-m）图31-14活载作用下轴力图（kN）图31-15活载作用下剪力图（kN）图31-16承载能力状态下弯矩图（kN-m）图31-17承载能力状态下轴力图（kN）图31-18承载能力状态下弯矩图（kN-m） 3.1.2桥塔内力计算图31-19成桥恒载作用下弯矩图（kN-m）图31-20成桥恒载作用下面内轴力图（kN）图31-21成桥恒载作用下剪力图（kN）图31-22活载作用下弯矩图（kN-m）图31-23活载作用下轴力图（kN）图31-24活载作用下剪力图（kN）图31-25承载能力状态下弯矩图（kN-m）图31-26承载能力状态下轴力图（kN）图31-27承载能力状态下剪力图（kN） 3.1.3拉索计算图31-28承载能力状态下轴力图（kN） 3.1.4主梁应力计算 （1）主梁图31-29承载能力状态下应力图（MPa） （2）横梁图31-30承载能力状态下应力图（MPa） 3.1.5拉索应力计算图31-31承载能力状态下应力图（MPa）3.2施工阶段分析 3.2.1主梁内力计算 （1）主梁 图32-1施工阶段恒载作用下弯矩图（kN-m）图32-2施工阶段恒载作用下面内轴力图（kN）图32-3施工阶段恒载作用下剪力图（kN） （2）横梁图32-4施工阶段恒载作用下弯矩图（kN-m）图32-5施工阶段恒载作用下面内轴力图（kN）图32-6施工阶段恒载作用下剪力图（kN） 3.2.2桥塔计算 图32-7施工阶段恒载作用下弯矩图（kN-m）图32-8施工阶段恒载作用下面内轴力图（kN）图32-9施工阶段恒载作用下剪力图（kN） 3.2.3主梁应力计算 （1）主梁图32-10施工阶段恒载作用下应力图（MPa） （2）横梁图32-11施工阶段恒载作用下应力图（MPa） 3.2.4桥塔应力计算图32-12施工阶段恒载作用下应力图（MPa） 3.2.5拉索计算图32-13施工阶段恒载作用下轴力图（kN）3.3小结 在成桥运营阶段，主梁最大应力162MPa，小于规范允许值270MPa，横梁最大应力106MPa，小于规范允许值270MPa。 在施工阶段，主梁最大应力51MPa，小于规范允许值270MPa，横梁最大应力54MPa，小于规范允许值270MPa。 在成桥阶段，桥面拉索最大内力1088kN，最大应力518MPa，安全系数为3.4，，满足规范2.5要求；背索最大内力2451kN，最大应力486MPa，安全系数为3.6，满足规范2.5要求。4 整体稳定性分析4.1计算模式采用MIDASCivil2020版进行成桥阶段屈曲稳定分析，在屈曲分析中，主要利用结构在弹性稳定阶段，结构的几何刚度矩阵[KG]与荷载矩阵[F]成线性关系这一原理。也就是随着结构外荷载的增加，结构刚度也随着增加，其增加倍数与外荷载的增加倍数相同，即可获得该结构的弹性稳定安全系数。即：{[KD]+λ[KG]}{δ}=λ[F]，当结构达到临界失稳时的λ值即为结构稳定安全系数。4.2荷载工况整体稳定计算过程中，考虑结构荷载工况在恒载恒定不变的情况下，对活载值按照不同的加载步进行加载，以获得成桥阶段稳定安全系数。4.3分析结果成桥阶段桥塔弹性屈曲安全系数为75.4，失稳模态为主梁竖向弯曲失稳，失稳模态如下图所示：图4-1成桥阶段主拱一阶失稳模态图 参考《公路斜拉桥设计规范》（JTG/T3365-01-2020）一阶弹性稳定系数应大于4，由以上计算结果可得全桥的整体稳定满足要求。5挠度计算恒载+活载作用下最大竖向挠度（mm）预拱度值（mm）恒载+活载作用下，钢梁变形为198mm，规范要求值为102000/400=255mm，主梁需设置预拱度，预拱度值为恒载+1/2活载。设置原则为第一跨跨中向上15，第二跨跨中上拱103，第三跨跨中上拱5mm，第四跨跨中上拱9mm。6 整体动力计算分析6.1反应谱分析地震力的作用，按现行国家标准《公路桥梁抗震设计细则》JTG/TB02-01-2008的规定计算，采用反应谱理论进行分析。E1地震作用时，即50年超越概率10％的地震作用下，结构不发生破坏。E2在罕遇地震作用下，即50年超越概率2％的地震作用下，结构允许出现损伤，但可以修复。表5-1场地水平向设计反应谱参数表超越概率t1(s)Tg(s)Ciβmax50年10%0.10.350.432.5950年2%0.10.351.37.83地震反应分析的场地条件为Ⅲ类场地，反应谱特征周期为0.35s；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.05g。根据《公路桥梁抗震设计细则JTG/TB02-01-2008》第5.2.1~5.2.5条确定的主桥设计加速度反应谱如图5-9所示。E1水平向加速度反应E1竖向加速度反应谱E2水平向加速度反应谱E2竖向加速度反应谱图5-1主桥设计加速度反应谱根据《公路桥梁抗震设计细则JTG/TB02-01-2008》第5.1条规定，在进行主桥反应谱分析时，利用前述动力特性分析所采用的结构有限元模型，取用前200阶振型进行反应谱分析，振型组合采用CQC法；分别单独计算水平向X、Y和竖向Z地震作用产生的最大效应，方向组合采用SRSS法计算得到总的设计最大地震作用效应。6.2主梁的地震响应图5-2E1地震作用下主梁轴力响应（kN）图5-3E1地震作用下主梁弯矩响应（kN.m）图5-4E2地震作用下主梁轴力响应（kN）图5-5E2地震作用下主梁面内弯矩响应（kN.m）反应谱计算分析表明，地震效应不控制主梁的设计。6.3主塔的地震响应图5-6E1地震作用下拱轴力响应（kN）图5-7E1地震作用下拱弯矩响应（kN.m）图5-8E2地震作用下拱轴力响应（kN）图5-9E2地震作用下拱面内弯矩响应（kN.m）反应谱计算分析表明，地震效应不控制主拱的设计。6.4拉索的地震响应拉索在地震作用下的轴力见表5-2。表5-2拉索索地震作用下轴力表拉索位置拉索索编号E1地震(kN)E2地震(kN)拉索位置拉索索编号E1地震(kN)E2地震(kN)左侧吊索1#184665右侧吊索15#632282#19971916#26933#18968317#592134#16760318#31611415#14151019#2769966#12043420#2318347#11641721#1896828#12645622#1565639#15957423#13749510#23083124#13348111#320115325#14251112#4917826#15555813#3713527#16258614#4114728#152547注：表中拉索力皆为拉力。拉索在“恒载+E1地震”组合和“恒载+E2地震”组合下的轴力及安全系数见表5-3。表5-3拉索索“恒载+地震”组合作用下轴力表拉索位置拉索索编号E1地震+恒载(kN)安全系数E2地震+恒载(kN)安全系数拉索位置拉索索编号E1地震+恒载(kN)安全系数E2地震+恒载(kN)安全系数左侧吊索1#5501210306右侧吊索12852380582#64101131493#12950623103#8279236274#39166474144#787816124558711130756#41616318206#39816100167#62104363187#2382773198#16340492138#12153528129#3192073499#501294081610#539121140610#262493781711#78781621411#491324181512#70551991912#12830531713#75521722313#28114704614#115342221714#54779434注：表中拉索力皆为拉力。7 桥塔塔柱、承台和桩基础验算结果最不利桩内力结果：桩基内力统计如下表：弯矩（kN/m)最小轴力（kN)最大轴力（kN)基本组合1819102810997标准组合14878885短期13861487长期13567.1桥塔桩基础验算7.1.1桥塔最不利单桩承载力验算桩基直径d1.8m端阻发挥系数c10.4岩层的侧阻发挥系数c2ic210c220c230.03桩嵌入各岩层部分的厚度hih10mh20mh312m桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值frkifrk10kPafrk20kPafrk39500kPa土层的侧阻力标准值qikq1k60kPaq2kkPaq3kkPa各土层的厚度lil119ml20ml3m覆盖层土的侧阻发挥系数ζs0.8单桩轴向受压承载力设计值P10997kN计算过程参数桩端截面面积Ap2.5m2各土层或各岩层部分桩身周长u5.7m计算结果单桩轴向受压承载力容许值[Ra]31588kN承载能力是否满足满足标准组合下桥台最不利单桩承载力满足规范要求，安全系数2.87。7.1.2桥塔单桩正截面抗压承载能力验算C35C?(20,25,30,35,40,45,50,55)混凝土等级fcd＝16.1(N/mm2)混凝土抗压强度设计值fckftd＝1.52(N/mm2)混凝土抗拉强度设计值ftEc＝31500(N/mm2)混凝土弹性模量Ec纵向钢筋强度等级400(HPB235,HRB335,HRB400)纵筋强度等级fsd(fsd')＝330(N/mm2)纵筋抗拉压强度设计值fyEs＝200000(N/mm2)计算长度Lc计算桩底地基情况桩顶固接桩顶约束情况，在下拉列表中选择，用来计算桩的计算长度桩底地基情况桩底嵌于岩石内桩底地基情况，在下拉列表中选择，用来计算桩的计算长度是否考虑桩身偏心矩增大系数考虑桩身偏心矩增大系数计算砼偏心受压时的桩身承载力，一般存在土的侧向抗力约束，可不考虑偏心增大系数；但对于桩有外露地面较长及桩侧土有液化土层和地基土极限承载力标准值小于50kPa（或土的不排水抗剪强度小于10kP啊）的软弱土层时，应考虑偏心增大系数；在下拉列表中选择γ0=1.1结构重要性系数Nd=10997kN基本组合轴向力设计值Md=1819kN.m基本组合弯矩设计值L=31m总桩长Lo=0m承台底距地面或局部冲刷线长度h=31m地面或局部冲刷线以下桩入土深度h=L-L0d=1.8m桩径或垂直于水平力作用方向桩的宽度（m）L1=0m平行于水平力作用方向的桩间净距；梅花形布桩时，若相邻两排桩中心距c小于（d+1）m时，可按水平力作用面各桩间的投影距离计算N'=1桩基根数n=1平行于水平力作用方向的一排桩的桩数m=6793.7kN/m4非岩石地基水平向抗力系数的比例系数h1=8.4m地面或局部冲刷线以下桩的计算埋入深度,取h1=3（d+1）,但不大于地面或局部冲刷线以下桩入土深度hk=1.000平行于水平力作用方向的桩减相互影响系数；对于单排桩或L1≥0.6h1的多排桩，k=1.0；对于L1＜0.6h1的多排桩，k=b2+（1-b2）*L1/（0.6*h1）kf=0.9桩形状换算系数，视水平力作用面（垂直于水平力作用方向）而定，圆形或圆端形截面kf=0.9；b1=2.52m桩的计算宽度（m），b1≤2d；当d≥1.0m时，b1=k*kf*（d+1）；当d＜1.0m时，b1=k*kf*（1.5d+0.5）b2=1m与平行于水平力作用方向的一排桩的桩数n有关的系数，n=1时b2=1.0；n=2时b2=0.6；n=3时b2=0.5；n≥4时b2=0.45；A=2.54m2桩基截面积；A=π*d^2/4I=0.515m4桩的毛截面惯性矩；I=d^4*π/64EI=12985553kN.m2桩的抗弯刚度EI=0.8*EcIα=0.26547m-1桩的变形系数α=（m*b1/（EI））^(1/5)桩的计算长度Lc=10.60m桩的计算长度Lc；桩顶铰接：当桩底支于非岩石土中时：当h<4/α时，Lc=（L0+h）；当h≥4/α时,Lc=0.7*（L0+4/α）当桩底支于岩石土中时：当h<4/α时，Lc=0.7*（L0+h）；当h≥4/α时，Lc=0.7*（L0+4/α）；桩顶固接：当桩底支于非岩石土中时：当h<4/α时，Lc=0.7*（L0+h）；当h≥4/α时,Lc=0.5*（L0+4/α）当桩底支于岩石土中时：当h<4/α时，Lc=0.5*（L0+h）；当h≥4/α时，Lc=0.5*（L0+4/α）；偏心距增大系数η计算e0=165mm初始偏心距e0＝M/N，介于20mm和l/30之间h=1800mm桩的截面高度，对于圆形桩取桩身直径h=dr=900mm桩基半径r=h/2as=100mm主筋中心至圆周边缘距离rs=800mm纵向钢筋所在圆周半径i=450mm回转半径i=sqrt（I/A）=r/2h0=1700mm桩身截面的有效高度h0=r+rsζ1＝0.463荷载偏心率对截面曲率的影响系数ζ1=0.2+2.7*ei/h0≤1ζ2＝1.00构件长细比对截面曲率的影响系数：ζ2=1.15-0.01*Lc/h'≤1η＝1.00偏心距增大系数η=1+(1/(1300*ei/ho))(Lc/h')^2*ζ1*ζ2(当Lc/i≤17.5时，η＝1.0)ηei＝165.41mm考虑偏心距增大系数后的计算偏心轴向力偏心距e0计算ζ＝1.126截面实际受压区高度与圆形截面直径的比值；利用单变量求解相对受压区高度ζ，使得D=0d=28mm桩基纵向钢筋直径n1=45全部桩基纵向钢筋根数As=27708.85mm2桩基纵向钢筋面积As=d^2*π*n1/4ρ=1.09%纵向钢筋配筋率ρ=As/（π*r^2)g=0.89纵向钢筋所在圆周的半径rs与圆截面半径之比g=rs/rεcu=0.0033混凝土的极限应变εcu=0.0033β＝0.77截面受压区矩形应力分布高度与实际受压区高度的比值；当ζ≤1.0时β=0.8；当1<ζ≤1.5时β=1.067-0.267ζθc＝2.38与矩形应力分布高度x相应的截面受压面积所对的圆心角之半θc＝arccos（1-2*β*ζ)≤πθsc＝1.71由周边均匀配置的纵向钢筋变换的薄壁钢环，在压塑区起点所对的圆心角之半:θsc＝arccos（2*ζ/(g*εcu)*fsd’/Es+(1-2ζ)/g)≤πθst＝3.14由周边均匀配置的纵向钢筋变换的薄壁钢环，在压塑区起点所对的圆心角之半:θst＝arccos（-2*ζ/(g*εcu)*fsd/Es+(1-2ζ)/g)≤πA＝2.88A=0.5*(2θc-sin(2θc))B＝0.22B=sin(θc)^3*2/3C＝2.52C=θsc-π+θst+1/(gcos(θsc)-(1-2ζ))*(g(sin(θst)-sin(θsc))-(1-2ζ)(θst-θsc))D＝0.51D=sin(θsc)+sin(θst)+1/(gcos(θsc)-(1-2ζ))*(g(θst-θsc)/2+(sin(2θst)-sin(2θsc)/2)-(1-2ζ)(sin(θst)-sin(θsc))e0=82.99轴向力的偏心距e0=(Bfcd+Dρgfsd')r/(A*fcd+Cρfsd')单变量求解D=82.420D=ηei-e0（利用单变量求解使D=0）圆形截面正截面抗压承载能力验算γ0*Nd=12096.7kNγ0*Nd≤A*r^2*fcd+C*ρ*r^2*fsd'A*r^2*fcd+C*ρ*r^2*fsd'=44926.7kNγ0*Nd*e0=1003.9kN.mγ0*Nd*e0≤B*r^3*fcd+D*ρ*r^3*fsd'B*r^3*fcd+D*ρ*r^3*fsd'=3876.3kN.m强度安全系数K=3.71正截面抗压承载力满足要求7.1.3桥塔单桩最不利截面裂缝验算结果圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件裂缝验算Ns=1487.0kN短期效应轴力Ms=1386kN.m短期效应弯矩NL(ML)==1356.0kN长期效应轴力(或弯矩）L0=10.6mm参见桩身强度计算过程r=900.0mm构件截面半径as=127.00mm单根钢筋中心至构件边缘的距离rs=773.00mm构件截面纵向钢筋所在圆周的半径A=2544690.05mm2构件毛截面面积C=100.0mm砼保护层厚度fcu,k=35.0N/mm2砼抗压强度标准值Es=200000.0N/mm2钢筋弹模C1=1.0钢筋表面形状系数，光圆钢筋为1.4；带肋钢筋1.0C2=1.46作用（或荷载）长期效应系数，C2=1+0.5NL/Ns（ML/Ms）C3=0.75圆形截面偏心受压构件，规范6.4.3e0=932.1mm轴向力对截面重心轴的偏心距e0=Ms/Nsηs=1.00偏心距增大系数,当l0/2r≤14时，ηs=1.0，规范6.4.4n=45全部纵向钢筋根数d=28.0mm纵向钢筋直径d2=10.0mm箍筋直径As=27708.85mm2纵向钢筋面积ρ=0.01纵向钢筋配筋率β=0.57纵向受拉钢筋对裂缝的贡献系数ρte=0.013当ρte＞0.1时取0.1，ρte≤0.01时取0.01，规范6.4.5c=50.0mm纵向受拉钢筋保护层，当c＞50时取50σss=25.7N/mm2钢筋应力，规范6.4.4Wfk=0.029mm当e0/r≤0.55时，不计算裂缝，规范6.4.3裂缝允许值0.2mm结果判断裂缝宽度满足要求7.1.4结论桥塔桩基设计满足规范要求。7.2 桥塔承台验算经计算比较承载能力极限组合为承台控制设计组合。7.2.1桥塔承台正截面承载力验算7.2.2桥塔承台斜截面抗剪承载力验算7.2.3桥塔承台抗冲切承载力验算7.2.4桥塔承台局部承压承载力验算7.2.5结论由以上计算结果可知承台正截面承载力、斜截面抗剪承载力、抗冲切承载力、局部承载力设计均符合规范要求。7.3 桥墩桩基验算7.3.1桥墩单桩地基承载力验算以最不利桥墩桩基P3为例7.3.2桥墩单桩最不利正截面抗压承载能力验算7.3.3桥墩单桩最不利截面裂缝验算结果7.3.4结论由以上计算结果桥墩最不利单桩承载力、桩身抗压承载力、桩身裂缝均满足现有设计规范要求。7.5桥墩结构验算7.5.1抗压承载力验算7.5.2裂缝验算7.5.3结论经验算桥墩设计抗压承载力及裂缝均满足现行规范要求。7.6桥塔塔柱结构验算基本组合作用下结构弯矩图（KN▪m）基本组合作用下结构轴力图（KN）基本组合作用下结构剪力图（KN）7.6.1抗压承载力验算原始数据荷载结构重要系数ro1.0设计轴力NdkN22071.0设计弯矩MdkN*m19312.0结构信息截面直径m3.8偏心受压计算构件长度L0m65钢筋直径mm28钢筋根数根165钢筋保护层厚度m0.05钢筋圆周半径rsm1.85其他信息混凝土强度(C15~C40)50混凝土极限压应变ξcu0.0033钢筋抗拉(压)设计值fsd,f'sdMpa280钢筋弹性模量EsMpa200000fcdMpa18.4e00.875h0m3.75hm3.8半径比g=rs/r0.973684211截面钢筋面积Amm2101599.1纵向钢筋配筋率ρ0.90%ξ10.830ξ20.978947368η1.728η*e0m1.512ξ试算结果ξβADeo误差0.4780.81.104771.9383111.5126230.06%项目左侧右侧(容许)轴力验算5.3.122071.0213412.4轴力验算5.3.9-122071.072538.8弯矩验算5.3.9-233366.7109723.8经验算桥墩抗压承载力满足现行规范要求。7.6.2裂缝验算塔底1）钢筋表面形状系数C1=12）长期效应影响系数C2=1.53）钢筋弹性模量Es=2000004）钢筋直径d=285）受拉钢筋根数n=776）钢筋中心距柱边距离t=507）柱直径D=38008）配筋率ρ=0.0041806099）短期组合弯矩Ms=1931200010）短期组合轴力Ns=2207000011）偏心距e0=0.87503398312）构件计算长度l0=6500013）轴力偏心距增大系数ηs=314.477140714）混凝土抗压强度标准值fcu，k=3015）开裂截面受拉钢筋应力σs=不需验算裂缝16