上跨东7路桥结构静力计算书

上跨东7路桥结构静力计算上跨东7路桥施工图设计跨径：45+50+45m结构静力计算书目录TOC\o"2-2"\f\u\t"标题1,1,标题3,3"64031．工程概况 1247732．主要规范、技术标准及材料 1152112.1主要规范 1305642.2技术标准 1314032.3采用材料 2149613．结构静力计算 242893.1上部结构纵向检算 2137233.1.1计算概述 2219223.1.2纵向静力分析 3307153.1.3主梁纵向各项内力 6161483.1.4主梁纵向各项验算 11325243.1.5结论 14246493.2上部结构横梁计算 14302893.2.1计算模式 14285253.2.2材料信息 15228363.2.3A3端横梁计算 15185594.下部结构计算 18125214.1下部V型墩计算 18246324.1.1P1桥墩一般构造 18139114.1.2墩底、承台底及桩身最不利截面内力 18283554.1.3墩身验算 2182774.1.5桩基验算 2365444.2桩长计算 27268104.2.1单桩桩顶反力 27237044.2.2桩长计算 27263925.结论 311．工程概况全桥共1联，为整幅幅桥，孔跨布置为：45+50+45m；上部结构采用预应力砼连续箱梁；下部结构A0桥台采用重力式U台，A3桥台采用桩柱台，桥墩采用V型薄壁墩，墩台均采用桩基础。2．主要规范、技术标准及材料2.1主要规范（1）《城市桥梁设计规范》（2019年版）（CJJ11—2011）（2）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）（3）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）（4）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）（5）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）（6）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363—2019）（7）《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T2231-01-2020)（8）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）（9）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61—2005）(10)《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）2.2技术标准（1） 道路等级：城市次干路；（2） 设计车速：40km/h；（3） 荷载等级：城-A级，人群荷载按照《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)第10.0.5条计算取值。（4） 桥下净空：大于4.5m（5） 整体温度：混凝土结构整体升温19℃、降温23℃。（6） 梯度温度：桥面铺装为10cm的沥青混凝土铺装层，竖向日照正温差按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2015)表4.3.12-3，取T1＝15℃，T2＝5.5℃；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。（7） 抗震设计标准：拟建工程区域地震基本烈度为6度，抗震措施为7度，抗震设计方法为B类（8） 设计使用年限：100年（9） 设计安全等级：一级（10） 设计环境类别：Ⅰ类2.3采用材料(1)混凝土梁体：箱梁采用C50混凝土；桥面铺装采用沥青混凝土。下部：桥墩墩柱及支座垫石采用C40混凝土，桥台台帽采用C30混凝土，桥台台身采用C30混凝土，承台、桩基采用C35混凝土。(2)普通钢筋设计采用HPB300、HRB400钢筋。HPB300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；HRB400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≥22mm的钢筋采用机械连接，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—2010）要求。(3)预应力钢绞线预应力钢绞线采用低松弛预应力钢绞线，钢绞线公称直径15.2mm，钢绞线面积Ay=140mm2。标准强度fpk=1860MPa，Ep=1.95×105MPa，采用后张法预应力锚固体系。其技术指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）标准的有关规定。管道成孔采用塑料波纹管。3．结构静力计算3.1上部结构纵向检算3.1.1计算概述本项目桥梁跨径布置为（45+50+45m），主梁为（31.5+26+24+26+31.5m）预应力现浇连续箱梁，桥墩采用薄壁V型墩。主梁为单箱双室箱梁截面，箱梁梁高2.0m，箱梁顶板桥面宽度14.24~10.65m；标准面两侧悬臂板长各1.5m，悬臂板端部厚0.20m，根部厚0.45m。顶板厚度0.25m，支点处加厚至0.45m；底板厚度0.22m，支点处加厚至0.42m；腹板厚度50cm～90cm。主梁按A类构件设计。标准横断面见下图：3.1.2纵向静力分析3.1.2.1、计算内容（1）持久状况承载能力极限状态计算a、正截面强度计算b、斜截面强度计算按《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条规定的承载能力极限状态进行内力组合。 要求：γ0Md＋γpMp≤Mud 其中：γ0－结构重要性系数，本桥取γ0＝1.1 γp－预应力分项系数Mp－预应力引起的次效应Md－作用（或效应）组合设计值，按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）第4.1.5条规定的承载能力极限状态进行内力组合。（2）持久状况正常使用极限状态计算a、正截面抗裂验算b、斜截面抗裂验算本桥按A类预应力混凝土现场浇筑构件进行设计，主要控制指标如下表：频遇效应组合准永久效应组合标准组合正常使用极限状态计算混凝土正截面拉应力σst－σpc≤0.7ftk=-1.855Mpaσlt－σpc≤0Mpa混凝土主拉应力σtp≤0.5ftk=-1.325Mpa持久状况应力计算混凝土正截面压应力σcc≤0.5fck=16.2Mpa混凝土主压应力σcp≤0.6fck=19.44Mpa预应力钢筋拉应力σpe+σp≤0.65fpk=1209Mpa（3）持久状况构件的应力计算a、持久状况混凝土的正截面压应力计算b、持久状况混凝土主压应力计算（4）反力3.1.2.2、主要计算参数(1)一期恒载主梁混凝土自重：容重按26kN/m3考虑(2)二期恒载a、铺装层:4cm厚橡胶沥青AR-SMA13+6cm厚密级配中粒式改性沥青砼AC-20C，容重取24kN/m³。b、人行道c、人行道栏杆及防撞护栏(3）活载汽车荷载城-A级，人群荷载根据CJJ11-2011(2019年版)计算取值；活载横向分布系数在多车道折减的基础上乘1.15的偏载系数。（4）温度整体升温19℃，整体降温23℃；梯度升温:T1=14℃,T2=5.5℃，梯度降温为梯度升温的-0.5倍。（5）混凝土收缩徐变环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取80%。（6）支点不均匀沉降按1.0cm计算。3.1.2.3、荷载组合根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）的要求，如表所示，由程序自动组合所有荷载工况：承载能力极限状态组合：结构重力＋城市-A级+混凝土收缩、徐变＋温差+基础变位正常使用极限状态组合：作用频遇效应组合：结构重力＋城市-A级+混凝土收缩、徐变＋温度梯度+支点沉降作用准永久效应组合：结构重力＋城市-A级+混凝土收缩、徐变作用效应标准组合：结构重力＋城市-A级+混凝土收缩、徐变＋温度梯度+支点沉降。3.1.2.4、主要材料①混凝土：采用C50混凝土，主要技术指标见下表：标号抗压强度标准值fck(Mpa)抗拉强度标准值ftk(Mpa)弹性模型(Mpa)泊松比C5032.42.653.45E+040.2②预应力材料：采用纵向预应力体系，纵向预应力采用低松弛高强钢绞线，产品符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB∕T5224-2014）标准。标准强度fpk(Mpa)弹性模量Ep(Mpa)公称直径(mm)公称截面积(mm2)18601.95E+0515.2140③普通钢筋：型号弹性模量Es(Mpa)抗拉强度设计值fsd(Mpa)抗压强度设计值fsd＇(Mpa)HRB4002.00E+053303303.1.2.5、结构离散图采用MIDASCIVIL2020建立纵向模型，全桥共离散成234个单元，259个节点，模型如下图所示：图3.1结构模型图3.2结构预应力3.1.3主梁纵向各项内力3.1.3.1施工阶段内力图3.3安装主梁阶段自重作用弯矩（knM）图3.4安装主梁阶段合计作用弯矩（knM）图3.5二恒阶段合计作用弯矩（knM）图3.6徐变阶段合计作用弯矩（knM）图3.7安装主梁阶段自重作用剪力（kn）3.1.3.2使用阶段内力图3.8整体升温作用弯矩（knM）图3.9整体降温作用弯矩（knM）图3.10正梯度温度作用弯矩（knM）图3.11负梯度温度作用弯矩（knM）图3.12沉降荷载作用最大弯矩（knM）图3.13沉降荷载作用最小弯矩（knM）图3.14汽车荷载作用最大弯矩（knM）图3.15汽车荷载作用最小弯矩（knM）图3.16人群荷载作用最大弯矩（knM）图3.17汽车荷载作用最小弯矩（knM）图3.18基本组合作用最大弯矩（knM）图3.19基本组合作用最小弯矩（knM）图3.20基本组合作用最大剪力（kn）图3.21基本组合作用最小剪力（kn）3.1.3.3支座反力图3.22标准组合作用最大反力（kn）图3.23标准组合作用最小反力（kn）3.1.4主梁纵向各项验算3.1.4.1持久状况承载能力极限状态计算（1）正截面抗弯强度验算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第5.2.2条规定的正截面抗弯承载力进行强度验算。在承载能力极限状态下，预应力不作为荷载，而作为结构抗力的一部分。持久状态基本组合下，构件正截面抗弯承载力抗力及其对应内力如下图所示：图3.24抗力及其对应内力由图可知，各截面的抗弯承载力均大于各截面的弯矩组合设计值，因此，抗弯承载力满足要求。(2)斜截面抗剪强度验算持久状态基本组合下，构件斜截面抗剪承载力抗力及其对应内力如下图所示：图3.25抗剪承载力抗力及其对应内力由上图可知，截面抗剪均大于剪力组合设计值，因此，抗剪承载力满足要求。3.1.4.2持久状况正常使用极限状态计算(1)频遇作用效应组合下正截面抗裂验算图3.26频遇组合截面上缘应力图图3.27频遇组合截面下缘应力图由图可知，频遇组合下，上缘出现0.9MPa拉应力、下缘均未出现拉应力，满足规范要求。(2)作用准永久效应组合下正截面抗裂验算图3.28准永久组合截面上缘应力图图3.29准永久组合截面下缘应力图由图可知，准永久组合下，截面上下缘均未出现拉应力，满足规范要求。(3)作用频遇效应组合下斜截面抗裂验算图3.30频遇组合截面主拉应力图由图可知，频遇组合下，截面最大主拉应力0.9MPa（拉应力）<1.325MPa，满足规范要求。3.1.4.3持久状况构件的应力计算（1）正截面混凝土压应力验算图3.31正截面上缘最大压应力图图3.32正截面下缘最大压应力图由图可知，持久状况正截面上缘最大压应力10.7MPa<16.2MPa；正截面下缘最大压应力11.0MPa<16.2MPa，满足规范要求。（2）斜截面混凝土主压应力验算图3.33最大主压应力图由图可知，持久状况斜截面最大主压应力为11.1MPa<19.44MPa，满足规范要求。3.1.4.4预应力筋最大拉应力验算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）7.1.5第2条，允许开裂构件应满足：σpo+σp≤0.65fpk=1209Mpa计算结果如下：从上表可知，预应力筋最大拉应力满足规范要求。3.1.5结论综上所述，结构纵向受力各项指标均能满足规范的要求。3.2上部结构横梁计算3.2.1计算模式（1）荷载结构所受恒载：自重，二期恒载；活载：车道荷载（按剪力效应计）；附加力：考虑纵向计算温度及沉降支反力。（2）结构计算模式：恒载：恒载的80%以集中力的形式作用于各腹板中心，根据剪力效应进行分配；恒载的20%以分布力的形式作用于桥面全宽。活载：以车道荷载的形式作用于横向有效区域内。3.2.2材料信息①混凝土：采用C50混凝土，主要技术指标见下表：标号抗压强度标准值fck(Mpa)抗拉强度标准值ftk(Mpa)弹性模型(Mpa)泊松比C5032.42.653.45E+040.2②普通钢筋：型号弹性模量Es(Mpa)抗拉强度设计值fsd(Mpa)抗压强度设计值fsd＇(Mpa)HRB4002.00E+053303303.2.3A3端横梁计算3.2.3.1构造及配筋本项目共计2道端横梁、4道中横梁，其中A0端横梁支座中心线位于腹板范围内，不进行计算，中横梁位置为墩梁固结，且桥墩宽度与横梁长度相符，不进行计算，本项目横梁仅对A3横梁进行计算。A3端横梁按普通钢筋混凝土构件设计。顶层钢筋采用两层16φ28@10cm钢筋，底层钢筋采用两层16φ28@10cm钢筋，箍筋采用10肢φ16钢筋，间距10cm。梁截面尺寸如下：图3.34梁截面尺寸及模型图3.2.3.2荷载计算（1）恒载总恒载（KN）87501总恒载80%（KN）7000腹板数6单个腹板竖向力（KN）1166.72总恒载20%（KN）1750桥宽（m）21.3横梁均布力（KN/m）82.2（2）活载单车道活载反力（不计冲击系数）q=804kN。3.2.3.3计算结果①持久状况承载能力极限状态验算持久状况承载能力极限状态计算结果见下图：图3.35最大、最小弯矩及对应抗力图图3.36最大、最小剪力及对应抗力图由上图可知，抗弯强度及抗剪强度均能满足规范要求。②正常使用极限状态顶板裂缝宽度验算图3.37截面上缘和下缘裂缝图（单位：mm）由上图可知，频遇组合下，端横梁最大裂缝为0.06mm，计算裂缝宽度容许值不超过0.2mm，各截面均满足规范要求。

4.下部结构计算4.1下部V型墩计算对比下部结构构造信息及受力情况，两桥墩受力接近，选取最不利受力的P1墩下部结构进行计算。墩柱及桩基按照偏心受压构件进行设计，本项目墩柱纵向宽度已超过桩基中心，未进行承台验算。4.1.1P1桥墩一般构造图4.1桥墩一般构造4.1.2墩底、承台底及桩身最不利截面内力图4.2桥墩基本组合作用最大弯矩图（KN.M）图4.3桥墩频遇组合作用最大弯矩图（KN.M）图4.4桥墩标准组合作用最大弯矩图（KN.M）图4.5桥墩准永久组合作用最大弯矩图（KN.M）图4.6桥墩基本组合作用最大轴力图（KN）图4.7桥墩频遇组合作用最大轴力图（KN）图4.8桥墩标准组合作用最大轴力图（KN）图4.9桥墩准永久组合作用最大轴力图（KN）表4.1墩身