铁路上跨桥-桥梁结构计算书

铁路上跨桥

桥梁结构计算书

第一册共一册

目录

1设计概况..............................................................................3

2设计规范...............................................................................3

3采用的计算方法和计算软件..............................................................3

4设计荷载...............................................................................3

5主要材料指标..........................................................................4

6上部结构...............................................................................4

6.135M小箱梁横向分布系数计算..........................................................4

6.235M小箱梁边梁计算..................................................................7

6.2.1模型建立及分析................................................................7

6.2.2持久状况承载能力极限状态.....................................................11

6.2.3持久状况正常使用极限状态.....................................................13

6.2.4持久状况应力验算.............................................................18

6.2.5短暂状况应力验算.............................................................20

6.335M小箱梁中梁计算.................................................................21

6.3.1模型建立及分析...............................................................21

6.3.2持久状况承载能力极限状态.....................................................25

6.3.3持久状况正常使用极限状态.....................................................26

6.3.4持久状况应力验算.............................................................31

6.3.5短暂状况应力验算.............................................................33

6.4右边梁悬臂板计算.............................................................34

6.4.1模型建立与分析...............................................................34

6.4.2计算结果......................................................................36

6.5左边梁悬臂板计算.............................................................37

6.5.1模型建立与分析...............................................................38

6.5.2计算结果......................................................................40

7下部结构.............................................................................41

1

7.1桥台计算.......................................................................41

7.1.1模型建立与分析...............................................................41

7.1.2盖梁计算结果.................................................................43

7.1.3桩基计算结果.................................................................44

7.2单桩承载力验算.................................................................46

8计算结论.............................................................................47

2

1设计概况

拟建渝贵铁路上跨桥按桥梁中心线计全长36.6m,按道路设计线计全长36.893m,起点班号

K0+464.159,终点桩号K0+501.052,正交布置，标准宽度37m。.本桥平面位于R=250的圆曲线上，纵

断面位于3.0%下坡和竖曲线段内，梁体纵坡3.46缸上部结构采用1x35m简支小箱梁，预制吊装施工;

下部结构采用轻型桥台、桩基础，桩基采用旋挖施工，干法成孔。

2设计规范

(1)《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)(2019版))

(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)《公路垢工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)

(7)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG3363-2019)

(8)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T3650-2020)

(9)《公路交通安全设施设计规范》(JTGD81-2017)

3采用的计算方法和计算软件

(1)使用程序：MIDAS/Civil2020、桥梁博士4.0。

(2)截面设计内力：3维。

(3)构件类型：：预应力建小箱梁梁为部分预应力A类构件，盖梁为钢筋混凝土构件。

(4)设计安全等级：一级。

(5)构件制作方法：小箱梁梁预制吊装。

4设计荷载

(1)一期恒载

混凝土容重26KN/m3»

(2)二期恒载

第一联：桥面铺装25KN/m,单侧防撞栏杆IKN/m,单侧人行道栏杆0.6KN/m,单侧人行道下预留综

合管网&0KN/m。单片小箱梁具体恒载由荷载横向分布计算结果确定。

收缩徐变：收缩徐变时间取10年，即3650天。

3

(3)移动荷载

汽车荷载城市-A级，人群荷载3.5kN/m，

(4)汽车制动力

制动力采用165kN或者10%车道荷载，并取两者中的较大值，但不包括冲击力。

(5)温度荷载

混凝土结构整体温度变化按升温25℃,降温2(TC取值。梯度温度按《公路桥涵设计通用规范》(JTG

D60-2015)4.3.12条取值。

(6)荷载组合：MidasCivil程序根据规范《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)4.1.5、

4.1.6条自动组合。

5主要材料指标

(1)混凝土

混凝土材料特性

强度弹性模量剪切模量强度标准值(MPa)强度设计值(MPa)泊松比

轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉

等级Ec(MPa)Gc(MPa)Vc

C30300001200020.12.0113.81.390.2

C40325001300026.82.4018.41.650.2

C50345001380032.42.6522.41.830.2

热膨胀系数：a=0.000010/℃

(2)15.2低松弛钢绞线

直径d=15.2mm；弹性模量Ep=195000MPa；抗拉强度标准值：fpk=1860MPa；张拉控制应力:

0.75fpk=1395MPa；管道摩阻擦系数：1=0.2；管道偏差系数：k=0.0015；锚具变形：A1=6硒。

(3)普通钢筋

表5.1普通钢筋材料及材料性能表

弹性模量容重fskfsdf'sd

普通钢筋

(MPa)(KN/m3)(MPa)(MPa)(MPa)

HPB300210000.00076.980300.000250.000250.000

HRB400200000.00076.980400.000330.000330.000

6上部结构

6.135m小箱梁横向分布系数计算

4

上部结构采用1x35m后张法预应力混凝土小箱梁结构，结构体系为简支结构。小箱梁梁高1.8m。

中梁顶板宽2.4m,边梁顶板宽2.6m；顶、底板及翼缘厚0.2m,根部厚0.36m,腹板厚0.2m,湿接^宽

0.45m,顶板横坡1.5机桥梁横向设置13片小箱梁。

横向分布系数选取较不利0号台横断面计算。

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计算方法：刚（较）接板梁法

【结构描述】

主梁跨径:32.920m

材料剪切模量/弯曲模量=0.4

梁号梁宽弯惯矩扭惯矩左板宽左惯矩右板宽右惯矩连接

12.83e+0005.21e-0016.22e-0011.40e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002无

22.85e+0005.37e-0016.48e-0011.436+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

32.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

42.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58。-0021.43e+0002.58e_002较接

52.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

62.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

72.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

82.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e_0021.43e+0002.58e-002较接

92.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

102.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

112.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

122.85e+0005.37e-0016.48e-0011.43e+0002.58e-0021.43e+0002.58e-002较接

132.83e+0005.21e-0016.22e-0011.43e+0002.58e-0021.40e+0002.58e-002较接

5

【荷载信息】

桥面布置:

桥面类型桥面宽度m车道数恒载kN/m2

车行道34.280510.000

人行道3.570012.990

其他:

计算规范:2019城市规范

桥面中线至首梁中心线距离:18.500

是否自动计入车道折减：是

影响线结果

2345678910111213

00.3160.2200.1490.1010.0690.0470.0320.0220.0150.0110.0080.0060.005

1.4000.2910.2280.1550.1050.0710.0480.0330.0230.0160.0110.0080.0060.005

2.8250.2640.2370.1610.1090.0740.0500.0340.0230.0160.0110.0080.0060.005

4.2500.2220.2250.1780.1210.0820.0560.0380.0260.0180.0130.0090.0070.006

5.6750.1790.2130.1960.1330.0900.0610.0420.0280.0200.0140.0100.0080.007

7.1000.1500.1780.1910.1550.1050.0710.0490.0330.0230.0160.0120.0090.008

8.5250.1220.1440.1850.1770.1200.0820.0560.0380.0260.0180.0130.0100.009

9.9500.1020.1210.1550.1750.1440.0980.0670.0460.0310.0220.0160.0130.011

11.3750.0820.0980.1250.1720.1690.1150.0780.0530.0370.0260.0190.0150.012

12.8000.0690.0820.1050.1440.1680.1400.0950.0650.0450.0310.0230.0180.015

14.2250.0560.0660.0850.1170.1660.1650.1120.0770.0530.0370.0270.0210.018

15.6500.0470.0560.0710.0980.1400.1650.1380.0940.0650.0460.0330.0260.022

17.0750.0380.0450.0580.0790.1130.1640.1640.1120.0770.0540.0390.0310.026

18.5000.0320.0380.0490.0670.0950.1380.1640.1380.0950.0670.0490.0380.032

19.9250.0260.0310.0390.0540.0770.1120.1640.1640.1130.0790.0580.0450.038

21.3500.0220.0260.0330.0460.0650.0940.1380.1650.1400.0980.0710.0560.047

22.7750.0180.0210.0270.0370.0530.0770.1120.1650.1660.1170.0850.0660.056

24.2000.0150.0180.0230.0310.0450.0650.0950.1400.1680.1440.1050.0820.069

25.6250.0120.0150.0190.0260.0370.0530.0780.1150.1690.1720.1250.0980.082

6

27.0500.0110.0130.0160.0220.0310.0460.0670.0980.1440.1750.1550.1210.102

28.4750.0090.0100.0130.0180.0260.0380.0560.0820.1200.1770.1850.1440.122

29.9000.0080.0090.0120.0160.0230.0330.0490.0710.1050.1550.1910.1780.150

31.3250.0070.0080.0100.0140.0200.0280.0420.0610.0900.1330.1960.2130.179

32.7500.0060.0070.0090.0130.0180.0260.0380.0560.0820.1210.1780.2250.222

34.1750.0050.0060.0080.0110.0160.0230.0340.0500.0740.1090.1610.2370.264

35.6000.0050.0060.0080.0110.0160.0230.0330.0480.0710.1050.1550.2280.291

37.0000.0050.0060.0080.0110.0150.0220.0320.0470.0690.1010.1490.2200.316

汽车荷载横向分布

横向分布系数结果

梁号汽车人群恒载特载

10.5260.01929.2550

20.4990.02229,6660

30.4590.02829.3480

40.4130.03929.160

50.3820.05529.0730

60.370.0829.0730

70.3660.11829.1610

80.370.17329.3490

90.3820.25529.6680

100.40.37530.1650

110.4030.55330.9170

120.3880.81432.0340

130.3521.03932.3060

6.235m小箱梁边梁计算

6.2.1模型建立及分析

7

6.2.1.1计算模型

图1模型视图

节点数量：23个；

单元数量：22个；

边界条件数量：2个；

施工阶段数量：5个，施工步骤如下：

施工阶段1：张拉；L0天；

施工阶段2：存梁30；30.0天；

施工阶段3；存梁60；30.0天;

施工阶段4：存梁90；30.0天；

施工阶段5：CS2；3650.0天;

6.2.1.2荷载工况及荷载组合

自重

自重系数：T.04

徐变收缩

收缩龄期：3.0天；

理论厚度自动计算：由程序自动计算各构件的理论厚度。公式为：

h=aXAc/u；

u=Lo+aXLi；

一周长u的计算公式中L。为外轮廓周长，L为内轮廓周长，a为要考虑轮廓周长的比例系数。

可变荷载

8

活载：汽车荷载，桥梁等级为公路I级；

对于汽车荷载纵向整体冲击系数口，按照《公路桥涵通用设计规范》第4.3.2条，冲击系数u可

按下式计算：

当fVL5Hz时,口=0.05；

当1.5HzWfW14Hz时，P=0.17671n(f)-0.0157；

当f>14Hz时,U=0.45;

根据规范，计算的结构基频f=2.99Hz,冲击系数U=0.178。

荷载组合

表2荷载工况

序号工况名称描述

1钢束一次TP

2钢束二次TS

3恒荷载DL

4温度梯度降TPG1

5温度梯度升TPG

6收缩二次SS

7徐变二次CS

8人群荷载0.019MCRL

9汽车荷载0.537M

荷载组合列表：

基本1：基本;1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)；

基本2：基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)；

基本3:基本;1.200(DL)+l.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+l.400(MCRL)；

基本4：基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+l.400(TPG)；

基本5：基本；1.200(DL)+l.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+l.400(TPG1)；

基本6：基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(MCRL)；

基本7：基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+1.050(TPG);

基本8：基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+l.400(M)+1.050(TPG1)；

9

基本9：基本；1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+l.400(M)+l.050(MCRL)+1.050(TPG)；

基本10：基本；

1.200(DL)+1.200(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(.M)+l.050(MCRL)+1.050(TPG1)；

基本11：基本;1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)；

基本12：基本；1.000(DL)+l.000(TS)+l.000(CS)+l.000(SS)+l.400(M)；

基本13：基本;1.000(DL)+l.000(TS)+l.000(CS)+l.000(SS)+l.400(MCRL)；

基本14：基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(TPG)；

基本15：基本；1.000(DL)+1.000(TS)+l.000(CS)+l.000(SS)+l.400(TPG1)；

基本16：基本；1.000(DL)+l.000(TS)+l.000(CS)+l.000(SS)+l.400(M)+l.050(MCRL)；

基本17：基本；1.000(DL)+l.000(TS)+l.000(CS)+l.000(SS)+l.400(M)+l.050(TPG)；

基本18：基本；1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+l.050(TPG1)；

基本19：基本；

1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+l.050(MCRL)+1.050(TPG)；

基本20：基本；

1.000(DL)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.400(M)+l.050(MCRL)+1.050(TPG1)；

频遇1：频遇;1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+1.000(MCRL)；

频遇2：频遇；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.800(TPG)；

频遇3：频遇；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.800(TPGl);

频遇4：频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.594(M)；

频遇5：频遇；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.594(M)+0.400(MCRL)；

频遇6：频遇；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.594(M)+0.800(TPG)；

频遇7：频遇；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.594(M)+0.800(TPG1)；

频遇8：频遇；

1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.594(M)+0.400(MCRL)+0.800(TPG)；

频遇9：频遇；

1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+l.000(CS)+l.000(SS)+0.594(M)+0.400(MCRL)+0.800(TPG1)；

准永久1：准永久;1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.400(MCRL)；

准永久2：准永久；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.800(TPG)；

准永久3：准永久；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.800(TPG1)；

准永久4：准永久；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.340(M)；

10

准永久5：准永久；

1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.340(M)+0.400(MCRL);

准永久6：准永久；

1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.340(M)+0.800(TPG)；

准永久7：准永久；

1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.340(M)+0.800(TPG1);

准永久8：准永久；

1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.340(M)+0.400(MCRL)+0.800(TPG)；

准永久9：准永久；

1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+l.000(CS)+l.000(SS)+0.340(M)+0.400(MCRL)+0.800(TPG1);

挠度1：挠度;1.000(DL)+0.594(M)+1.000(MCRL)；

挠度2：挠度；0.594(M)+1.000(MCRL)；

挠度3：挠度；1.000(DL)+0.297(M)+0.500(MCRL)；

应力1：标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+1.000(MCRL);

应力2：标准;1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+1.000(TPG)；

应力3：标准；1.000(DL)+l.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+1.000(TPG1)；

应力4：标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.849(M)：

应力5：标准;1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.849(M)+1.000(MCRL)；

应力6：标准；1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+l.000(SS)+0.849(M)+l.OOO(TPG)；

应力7：标准;1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.849(M)+1.000(TPG1)；

应力8：标准；

1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.849(M)+1.000(MCRL)+1.000(TPG);

应力9：标准；

1.000(DL)+1.000(TP)+1.000(TS)+1.000(CS)+1.000(SS)+0.849(M)+1.000(MCRL)+1.000(TPG1)；

6.2.2持久状况承载能力极限状态

6.2.2.1正截面抗弯验算

11

距构件犯起始点距离m)

E

Z

壬

假

入

-rMu(Mac)Mn(包XMax)-、rMu(Min)Mn(包XMin)

图表1持久状况正截面抗弯验算包络图

结论:

按照《桥规》第5.1.2-1条Y°SWR验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值W构件

承载力设计值，满足规范要求;

6.2.2.2斜截面抗剪验算

Z

王

K

僦

-rVd(Max)—Vn(Max)-*rVd(Min)—Vn(Min)

图表2持久状况斜截面抗剪验算包络图

结论:

按照《桥规》第5.1.2-1条Y(jSWR验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值W构件

承载力设计值，满足规范要求;

按照《桥规》第5.2.11条进行抗剪截面验算，满足规范要求;

12

6.2.2.3支反力计算

表3支反力计算表

FxFyFzMxMyMz

支座节点荷载

(kN)(kN)(kN)(kN.m)(kN.m)(kN.m)

22应力50.0000.0001493.9150.0000.0000.000

2应力80.0000.0001493.9150.0000.0000.000

6.2.3持久状况正常使用极限状态

6.2.3.1正截面抗裂验算

全预应力混凝土构件，在作用（荷载）频遇效应组合下，应符合下列条件：

预制构件：。st-0.85。pcWO

分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件：Os「0.80O/W0

A类预应力混凝土构件，在作用（荷载）频遇效应组合下，应符合下列条件：

。st-opc^O.7ftk

A类预应力混凝土构件，在作用（荷载）准永久效应组合下，应符合下列条件:

oit-。pcWO

B类预应力混凝土构件，在结构自重作用下控制截面受拉边缘不得消压：

o-opcWO

H一

W

4.77542

256528-

-1.855

03691215182124273033

距构件祖起始点距离向）

-Sig_TMAX（疑效底）---Sig_ALW（原效应）

图表3使用阶段正截面抗裂验算（频遇-顶）包络图

13

图表4使用阶段正截面抗裂验算（频遇-底）包络图

结论：

按照《桥规》第6.3.1-3条公式。st-。pcW0.7ftk验算：

顶缘。st-。pc=3.216MPa（压应力）WO.7ffk=1.855MPa（拉应力），满足规范要求;

底缘。st-。pc=2.659MPa（压应力）WO.7ftk=1.855MPa（拉应力），满足规范要求;

-

dp

KE

H国

379232

189616

0-

03691215182124273033

距构件期起始点距离（E）

™Sig_TMAX唯永久效应）------Sig_ALW唯永久效应）

图表5使用阶段正截面抗裂验算（准永久-顶）包络图

14

一

19

683

£

2

K

医

出

-

276

273

33

30

27

24

21

18

15

12

9

6

3

离（m）

点距

起始

件犯