边坡防涝排水整治工程（二标段）（结构专业）计算书

边坡计算书第10页/总NUMPAGES27页边坡防涝排水整治工程（二标段）（结构专业）计算书目录一、 基本信息 51.1 工程概况 51.2 结构计算依据 51.3 技术标准 51.4 主要规范 51.5 主要材料及材料性能 61.5.1 混凝土 61.5.2 预应力钢筋 6二、 上部结构计算 72.1 计算模型及荷载 72.1.1 荷载工况及荷载组合 72.2 计算结果 82.3.1 正截面抗弯验算 82.3.2 斜截面抗剪验算 92.3.3 支反力计算 92.3.4 正截面抗裂验算 92.3.5 顶底板斜截面抗裂验算 112.3.6 腹板斜截面抗裂验算 112.3.7 挠度验算及预拱度 122.3.8 正截面压应力验算 132.3.9 斜截面主压应力验算 142.3.10 预应力钢筋拉应力验算 142.3.11 抗倾覆验算 142.3 中横梁计算 162.3.1 计算模型及荷载 162.4 计算结果 162.4.1 正截面抗弯验算 162.4.2 斜截面抗剪验算 172.4.3 裂缝宽度验算 172.5 端横梁计算 182.5.1 计算模型及荷载 182.6 计算结果 182.6.1 正截面抗弯验算 182.6.2 斜截面抗剪验算 182.6.3 裂缝宽度验算 19三、 下部结构计算 193.1 盖梁验算结果 193.2 桥墩验算结果 203.2.1 斜截面抗剪验算 203.2.2 正截面抗压验算 213.2.3 正截面抗拉验算 223.2.4 裂缝宽度验算 223.3 桥墩桩基验算 233.3.1 单桩轴向受压承载力验算 233.3.2 裂缝宽度验算 243.4 桥台验算结果 253.4.1 桥台台帽验算 253.4.2 墙后填土参数 263.4.3 墙体与地基参数 263.4.4 计算荷载 263.5 桥台桩基础验算结果 273.5.1 单桩轴向受压承载力验算 273.5.2 裂缝宽度验算 27四、 结论 28

基本信息工程概况本次设计油煎桥起点位于桩号K0+092.37，终点桩号K0+118.37，桥梁全长26m，跨越现状河流。原桥拆除检修道（为挑梁结构，不满足通车受力要求），保留4.5m车行道，在原桥两侧各拼宽3.5m。桥梁跨径布置为2×25m，上部结构采用等高预应力混凝土箱梁，单箱双室结构，梁高1.5m，直腹板，翼缘板悬臂长为0.75m，端部厚0.2m，根部厚0.4m。下部结构桥台采用轻型桥台接桩基础，直径均为1.8m，采用嵌岩桩基础。结构计算依据油煎桥施工图设计文件。设计程序：midasCivil及midasCivilDesigner设计安全等级：一级技术标准（1）公路等级及设计速度：四级公路（Ⅱ类）；设计时速为15km/h20km/h；（2）设计荷载：汽车荷载：公路-Ⅱ级；人群荷载：3.0kN/m2；管线荷载：不大于15kN/m（两侧管线合计）；（3）桥面宽度：2.0m（人行道）+7.5m（车行道）+2.0m（人行道）=11.5m；（4）桥面横坡：车行道2.0%；人行道2%；（5）桥面最大纵坡：0.67%；（6）地震设防标准：根据《中国地震峰值加速度区划图A1》及《中国地震反应谱特征周期区划图B1》划分，场区地震基本烈度为6度，本工程按7度构造设防。设计基本地震加速度值为0.05g。抗震设防分类：D类；（7）护栏防撞等级：三（A）级；（8）环境类别及作用等级：Ⅰ—B；（9）设计基准期：公路桥涵结构的设计基准期为100年；（10）设计使用年限：桥涵主体结构设计使用年限为100年，可更换部件（栏杆、伸缩装置及支座）设计使用年限15年；（11）设计安全等级：桥涵结构设计安全等级为一级；主要规范《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)，以下简称《通规》；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)，以下简称《桥规》；《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T2231-01-2020）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）《钢筋混凝土用钢第一部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2017）《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2018）《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）《预应力钢束用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2015）《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》（JT/T329-2010）《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》（JT/T529-2016）《桥梁用结构钢》（GB/T714-2015）《公路桥梁盆式支座》（JT∕T391-2019）《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81-2017）《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》(JT/T327-2016)主要材料及材料性能混凝土现浇预应力混凝土箱梁C50混凝土桥梁墩柱、系梁C35混凝土桥梁桩基、台帽、承台C30混凝土桥台台身C25片石混凝土桥梁人行道、路缘石C30混凝土表格1混凝土材料及材料性能表强度等级弹性模量(MPa)剪切模量(MPa)泊松比容重(kN/m3)线膨胀系数fck(MPa)ftk(MPa)fcd(MPa)ftd(MPa)C5034500.00013800.0000.20025.0001e-00532.4002.65022.4001.830C4032500.00013000.0000.20025.0001e-00526.8002.40018.4001.650C3531500.00012600.0000.20025.0001e-00523.4002.20016.1001.520C2528000.00011200.0000.20025.0001e-00516.7001.78011.5001.230预应力钢筋表格SEQ表格\*ARABIC2预应力钢筋材料及材料性能表预应力钢筋材料名称弹性模量(MPa)容重(kN/m3)线膨胀系数fpk(MPa)fpd(MPa)f'pd(MPa)13-15.2195000.00078.5001.2e-0051860.0001260.000390.000表格SEQ表格\*ARABIC3预应力钢筋特性值表预应力钢筋名称钢束总面积(mm2)张拉控制应力(MPa)张拉控制力(kN)管道直径(mm)μk(1/mm)锚具变形(mm)松弛系数超张拉13-15.21807.0001395.0002520.76590.0000.2501.5e-0066.0000.3否上部结构计算计算书中将采用midasCivil及midasCivilDesigner对桥梁进行设计，并以《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）为标准，按部分预应力（A类）混凝土结构进行验算。计算模型及荷载模型视图节点数量：51个；单元数量：50个；边界条件数量：6个；施工阶段数量：3个，施工步骤如下： 施工阶段1:主梁；20.0天； 施工阶段2:二期；10.0天； 施工阶段3:徐变；3650.0天；荷载工况及荷载组合自重自重系数：-1.04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=a×Ac/u；u=L0+a×Li；--周长u的计算公式中L0为外轮廓周长，Li为内轮廓周长，a为要考虑轮廓周长的比例系数。可变荷载活载：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μ，按照《公路桥涵通用设计规范》第4.3.2条，冲击系数μ可按下式计算：EQ当f＜1.5Hz时，μ＝0.05；EQ当1.5Hz≤f≤14Hz时，μ＝0.1767ln(f)－0.0157；EQ当f＞14Hz时，μ＝0.45；根据规范，计算的结构基频f=6.24Hz，冲击系数μ=0.308。荷载组合表格SEQ表格\*ARABIC5荷载工况序号工况名称描述1钢束二次TS2钢束一次TP3徐变二次CS4恒荷载DL5收缩二次SS6梯度升温TPG7降温T18梯度降温TPG19升温T10人群M111车辆M计算结果正截面抗弯验算图表SEQ图表\*ARABIC1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EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；斜截面抗剪验算图表SEQ图表\*ARABIC2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EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.11或8.4.4条进行抗剪截面验算，满足规范要求；支反力计算表格SEQ表格\*ARABIC6支反力计算表支座节点荷载Fx(kN)Fy(kN)Fz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)58应力13-108.8210.5261081.58527.98537.4562.74463应力13-108.8220.001846.40227.98537.4562.74464应力1422.9490.0011711.67952.2087.5951.52854应力13137.2070.5261081.48527.985-24.6572.43159应力1424.3200.6281959.82052.2087.5951.52865应力13137.2090.001846.30227.985-24.6572.431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：σst-0.85σpc≤0分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件：σst-0.80σpc≤0A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：σst-σpc≤0.7ftkA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：σlt-σpc≤0B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：σt-σpc≤0图表SEQ图表\*ARABIC3使用阶段正截面抗裂验算（频遇-顶）包络图图表SEQ图表\*ARABIC4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EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)≤0.7f\s\do4(tk)验算：顶缘EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)=0.716MPa(压应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)=0.416MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；图表SEQ图表\*ARABIC5使用阶段正截面抗裂验算（准永久-顶）包络图图表SEQ图表\*ARABIC6使用阶段正截面抗裂验算（准永久-底）包络图结论：按照《桥规》第6.3.1-4条公式EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)≤0验算：顶缘EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)=1.831MPa(压应力)≤0.000MPa(拉应力)，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)=0.767MPa(压应力)≤0.000MPa(拉应力)，满足规范要求；顶底板斜截面抗裂验算对于全预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.6ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.4ftkA类和B类预应力混凝土构件，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图表SEQ图表\*ARABIC7使用阶段顶底板斜截面抗裂验算包络图结论：按照《桥规》第6.3.1-8条公式EQσ\s\do4(tp)≤0.5f\s\do4(tk)验算：EQσ\s\do4(tp)=0.793MPa(拉应力)≤EQ0.5f\s\do4(tk)=1.325MPa(拉应力)，满足规范要求；腹板斜截面抗裂验算对于全预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.6ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.4ftkA类预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.7ftkB类预应力混凝土构件，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图表SEQ图表\*ARABIC8使用阶段腹板斜截面抗裂验算包络图结论：按照《桥规》第6.3.1-8条公式EQσ\s\do4(tp)≤0.5f\s\do4(tk)验算：EQσ\s\do4(tp)=1.286MPa(拉应力)≤EQ0.5f\s\do4(tk)=1.325MPa(拉应力)，满足规范要求；挠度验算及预拱度按《桥规》第6.5.3条规定，钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件计算的长期挠度值，由汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合在梁式桥主梁产生的最大挠度不应超过计算跨径的1/600，在梁式桥主梁悬臂端产生的最大挠度不应超过悬臂长度的1/300.结论：按照《桥规》第6.5.3条验算：1号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=0.188≤最大挠度允许值fn=1.800，满足规范要求；14号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=8.479≤最大挠度允许值fn=40.767，满足规范要求；40号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=8.479≤最大挠度允许值fn=40.767，满足规范要求；53号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=0.188≤最大挠度允许值fn=1.800，满足规范要求；按《桥规》第6.5.5条规定，设置预拱度值。表格SEQ表格\*ARABIC7挠度验算及预拱度表格梁-孔构件类型梁类型跨径(m)节点Ms(KN.m)Mcr(KN.m)fa(mm)fd(mm)fn(mm)挠度验算结果预拱值C(mm)主梁-1PSC-A悬臂端0.54010.0000.0000.7640.1881.800OK1.530主梁-2PSC-A跨径内24.460140.0000.000-21.0338.47940.767OK0.000主梁-3PSC-A跨径内24.460400.0000.000-21.0328.47940.767OK0.000主梁-4PSC-A悬臂端0.540530.0000.0000.7640.1881.800OK1.612《桥规》第6.5.3条规定，钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件计算的长期挠度值，由汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合在梁式桥主梁产生的最大挠度不应超过计算跨径的1/600，在梁式桥主梁悬臂端产生的最大挠度不应超过悬臂长度的1/300.结论：正截面压应力验算按《桥规》第7.1.5-1条公式，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+σpc≤0.5fck允许开裂构件：σcc≤0.5fck图表SEQ图表\*ARABIC9使用阶段正截面压应力验算（顶）包络图图表SEQ图表\*ARABIC10使用阶段正截面压应力验算（底）包络图结论：按照《桥规》第7.1.5-1条公式EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)≤0.5f\s\do4(ck)验算：顶缘EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)=12.152MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)=8.328MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；斜截面主压应力验算按《桥规》第7.1.6条公式，混凝土的主压应力应符合下式规定：σcp≤0.6fck；图表SEQ图表\*ARABIC11使用阶段斜截面主压应力包络图结论：按照《桥规》第7.1.6-1条公式验算：EQσ\s\do4(cp)=12.174MPa≤EQ0.60f\s\do4(ck)=19.440MPa，满足规范要求；预应力钢筋拉应力验算按《桥规》7.1.5-2条公式、第7.1.5-3条公式、第7.1.5-4条公式，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）对体内预应力钢绞线、钢丝未开裂构件：σpe+σp≤0.65fpk允许开裂构件：σpo+σp≤0.65fpk2）对体外预应力钢绞线：σpe,ex≤0.60fpk3）对预应力螺纹钢筋未开裂构件：σpe+σp≤0.75fpk允许开裂构件:σpo+σp≤0.75fpk结论：按照《桥规》第7.1.5-2条公式EQσ\s\do4(pe)+σ\s\do4(p)≤0.65EQf\s\do4(pk),钢绞线1860验算：EQσ\s\do4(pe)+σ\s\do4(p)=1177.679MPa≤EQf\s\do4(pk)=1209.000MPa，满足规范要求；抗倾覆验算按《桥规》第4.1.8条规定，持久状况下，梁桥不应发生结构体系改变，并应同时满足下列规定：在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。按作用标准值进行组合时（按本规范第7.1.1条取用），整体式截面简支梁和连续梁的作用效应应符合下式要求：结论：表格SEQ表格\*ARABIC8倾覆验算-支座反力表格支座节点编号组合名称Fz(kN)验算结果58倾覆15451.520OK63倾覆15447.950OK64倾覆51056.787OK59倾覆51056.787OK65倾覆15447.844OK54倾覆15451.414OK按照《桥规》第4.1.8条验算：支座反力Fz>0，满足规范要求；表格SEQ表格\*ARABIC9倾覆验算-抗倾覆稳定系数表格倾覆方向最不利支座节点编号组合名称∑Sbki(KN.m)∑Sski(KN.m)ki[k]验算结果右倾54倾覆244165.540174.43923.87962.5000OK右倾58倾覆244165.540174.43923.87962.5000OK右倾59倾覆244165.540174.43923.87962.5000OK左倾63倾覆244165.540189.65421.96392.5000OK左倾64倾覆244165.540189.65421.96392.5000OK左倾65倾覆244165.540189.65421.96392.5000OK按照《桥规》第4.1.8条验算：第1组无效支座中，54号节点最不利时，横向抗倾覆轴稳定性系数k=23.880>横向抗倾覆轴稳定性系数允许值k=2.500}，满足规范要求；第2组无效支座中，58号节点最不利时，横向抗倾覆轴稳定性系数k=23.880>横向抗倾覆轴稳定性系数允许值k=2.500}，满足规范要求；第3组无效支座中，59号节点最不利时，横向抗倾覆轴稳定性系数k=23.880>横向抗倾覆轴稳定性系数允许值k=2.500}，满足规范要求；第4组无效支座中，63号节点最不利时，横向抗倾覆轴稳定性系数k=21.964>横向抗倾覆轴稳定性系数允许值k=2.500}，满足规范要求；第5组无效支座中，64号节点最不利时，横向抗倾覆轴稳定性系数k=21.964>横向抗倾覆轴稳定性系数允许值k=2.500}，满足规范要求；第6组无效支座中，65号节点最不利时，横向抗倾覆轴稳定性系数k=21.964>横向抗倾覆轴稳定性系数允许值k=2.500}，满足规范要求；中横梁计算计算模型及荷载模型视图按照箱梁横梁尺寸建立模型，将上部结构恒载及车行荷载按腹板位置，以节点荷载方式施加到横梁对应位置。计算结果正截面抗弯验算图表SEQ图表\*ARABIC12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EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；斜截面抗剪验算图表13持久状况斜截面抗剪验算（Z方向）包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.11或8.4.4条进行抗剪截面验算，满足规范要求；裂缝宽度验算图表14使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.072mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；端横梁计算计算模型及荷载模型视图按照箱梁横梁尺寸建立模型，将上部结构恒载及车行荷载按腹板位置，以节点荷载方式施加到横梁对应位置。计算结果正截面抗弯验算图表15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EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；斜截面抗剪验算图表16持久状况斜截面抗剪验算（Z方向）包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.11或8.4.4条进行抗剪截面验算，满足规范要求；裂缝宽度验算图表17使用阶段裂缝宽度验算包络图结论：按照《桥规》第6.4条验算：最大裂缝宽度为EQW\s\do4(fk)=0.069mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；下部结构计算盖梁验算结果对于布置双支座的独柱墩，采用拉压杆模型验算顶部横向受拉部位的抗拉承载力。通过civil上部结构模型得到盖梁处支反力为2454KN。按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)8.4.6计算按照规范验算，满足规范要求。桥墩验算结果根据图纸，将桥墩与上部结构一同建立于civil模型中，利用弹性支撑模拟支座刚度，对下部所有桥墩进行验算，验算结果均通过。斜截面抗剪验算图表SEQ图表\*ARABIC1持久状况斜截面抗剪验算（Y方向）包络图图表SEQ图表\*ARABIC2持久状况斜截面抗剪验算（Z方向）包络图结论：按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.11或8.4.4条进行抗剪截面验算，满足规范要求；正截面抗压验算图表SEQ图表\*ARABIC3持久状况正截面抗压验算（RC柱）轴压包络图图表SEQ图表\*ARABIC4持久状况正截面抗压验算（RC柱）偏压y方向包络图图表SEQ图表\*ARABIC5持久状况正截面抗压验