颜家桥改造建设工程项目-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 21计算依据 21.1工程概况 21.2设计规范 21.3技术标准 32结构特点 32.1光电路K1+357.703中桥 32.2计算参数 33光电路K1+357.703中桥计算数据 63.1计算模型 63.2上部结构验算结果 63.2.1持久状况承载能力极限状态验算结果 63.2.2持久状况正常使用极限状态验算结果 73.2.3持久状况构件应力验算结果 83.2.4短暂状况构件应力验算结果 104横梁验算 104.1横梁计算 104.1.1横梁计算模型 104.1.2持久状况承载能力极限状态验算结果 114.1.3持久状况正常使用极限状态验算结果 11第二部分下部结构计算 145.1下部结构验算结果 145.1.1桥墩盖梁验算 145.1.2桥墩验算 195.1.2单桩承载能力验算 20上部结构计算计算依据1.1工程概况颜家桥改造建设工程位于赖家桥西永换乘枢纽附近。项目北侧为西井大道，南侧为西双大道，西侧为团歇路，东侧为在建2号路，项目横跨梁滩河。本次设计道路全长103.053m，参照《小交通量农路公路工程技术标准》四级公路（Ⅱ类）进行设计，设计速度15Km/h，本次设计范围主要为桥梁段，桥梁段设计考虑双车道为远期拓宽预留条件，避免桥梁拼宽，标准路幅宽7.5m，其中车行道宽6.5m，两侧土路肩各宽0.5m（设置护栏）。跨梁滩河桥梁总长33m，桥型为现浇预应力混凝土等高截面简支梁桥。该计算书即为车行桥的相关计算。1.2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）1.3技术标准（1）设计荷载：汽车荷载：公路-Ⅱ级；（2）桥梁宽度：0.5m（防撞护栏）+6.5m（车行道）+0.5m（防撞护栏）=7.5m；（3）桥面横坡：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；（8）设计洪水位：50年一遇洪水位。结构特点2.1土主街道颜家桥桥梁起点桩号为K0+030.932，终点桩号为K0+063.932，桥跨布置为26m，斜交角度为30度，桥梁全长33m，桥梁宽度为7.5m，桥面布置为：0.5m（防撞护栏）+6.5m（车行道）+0.5m（防撞护栏）。上部结构采用现浇预应力混凝土等高截面简支梁，箱梁全宽7.5m，箱梁高度为1.5m，跨中截面顶板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚度0.5m；支点截面顶板厚度为0.5m，底板厚0.47m，腹板厚度为0.8m，通过过渡段逐渐过渡到跨中截面。箱梁翼缘宽度为1.5m，悬臂端0.2m，根部为0.5m。桥台采用轻型桥台及桩基础，桩基为直径1.5m钻孔灌注桩。桩基嵌入岩层不小于3倍桩径，嵌岩深度以岩石中风化线或桩身岩石襟边为5m处开始计算，基底岩石饱和单轴极限抗压强度不小于5.0MPa(黏土质岩取天然湿度单轴抗压强度标准值)。2.2计算参数（1）混凝土现浇箱梁C50混凝土盖梁、背墙、挡块C40混凝土桩基C35混凝土搭板、防撞护栏基座C30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HRB400E、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。HRB400E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+6cm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：26kN/m②防撞护栏均布线荷载：护栏：21kN/m3）可变荷载汽车荷载等级采用公路-Ⅱ级。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。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90kN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MidasCivil进行计算。土主街道颜家桥计算数据3.1计算模型1）节点数量：35；2）单元数量：26；3）边界条件数量：10；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3SEQ图\*ARABIC\s21Midas/Civil计算模型3.2上部结构验算结果3.2.1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32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33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。3.2.2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34结构正截面抗裂验算短期效应组合结果图形图35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36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=-0.98MPa<0.5ftk=-1.33MPa，满足规范要求。3.2.3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37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=11.22MPa≤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38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=11.21MPa≤0.6fck=19.44MPa，满足规范要求3.2.4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39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=9.01MPa≤0.70f'ck=18.14MPa，满足规范要求。3.2.5挠度验算结果图310预应力产生的反拱值图311频遇组合长期挠度值结论：预加应力产生的长期反拱值大于按荷载频遇组合计算的长期挠度值，可不设置预拱度。3.2.6抗浮、抗撞击验算（1）抗浮计算根据公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2015）第4.2.5节中第5条规定，水的浮力F=γVW，本次设计按最不利工况考虑，主梁整体被水淹没，则浮力F=9.8×7.8×26=1987.44KN,而上部结构自重加二期荷载重量+503=3736.52KN>1.05F,结构自重远大于最不利工况下的浮力，桥梁的抗浮设计满足规范要求。（2）抗撞击计算根据公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2015）第4.4.4节中规定，有漂流物的水域中的桥梁墩台，设计时应考虑漂流物的撞击作用，其横桥向的撞击力设计值可按下式计算：F=Wv/gT，根据现场踏勘了解，漂流物体积均较小，暂按10KN考虑，水流流速根据提供所提资料估算为0.24m/s，撞击时间按1s考虑，因此F=（10×0.24）/（9.81×1）=0.245KN,撞击力很小，因此抗撞击可满足要求。横梁验算4.1横梁计算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\s0.3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