荣盛二支路桥梁结构计算书

荣盛二支路桥梁结构计算书

目录第一章概述 页共72页第一章概述1.1工程概况荣盛二支路位于现状一横线东延伸段北侧、现状渝江路东侧、现状滨河路南侧。道路起于规划旺福路，由北向南延伸，上跨现状福惠大道后，终点与荣盛路二期A段形成十字平交口。桥梁平面位于直线段上，桥梁纵断面设最大7.5%的单向坡，桥梁起点桩号K0+101.850，终点桩号168.850，跨径布置为2×30m，桥梁全长67m。1.2主要技术标准1.2.1公路桥涵结构设计安全等级：一级，结构重要性系数取1.1；1.2.2道路等级：城市支路1.2.3设计行车速度：20k1.2.4车道数：双向两1.2.5标准桥面宽度（总宽）1.2.6纵横坡：最大纵坡7.5%，车行道横坡1.5%；1.2.7平曲线：位于直线段；1.2.8抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。

第二章结构分析依据和参数结构分析采用有限元软件Midas/Civil2023进行。对于输出结果，如无特殊说明，输出单位：力－kN，矩－kN.m，应力－MPa，位移－mm。输出的单元内力符号如图2-1所示，输出的内力方向是以箭头指向为正（+）。图2-SEQ图2-\*ARABIC1Midas内力方向示意2.1设计依据及设计规范2.1.1主要1）施工图纸2.1.2主要设计规范1)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）2)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）3)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）4)《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）5)《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T2231-01-2020）6)《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）7)《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)2019版8)《城市道路工程技术规范》(GB51286-2018)2.1.3主要参考规范1）《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》（JTG/T3310—2019）2）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）3）《公路与桥梁专用设备及材料标准汇编》2.2主要材料力学指标及计算参数2.2.1混凝土1)C50混凝土(用于上部结构)弹性模量E=3.45×104MPa泊松比：0.2容重γ=26kN/m3轴心抗压强度设计值fcd=22.4MPa线膨胀系数k=0.00001 轴心抗拉强度设计值ftd=1.83MPa2)C40混凝土(用于帽梁与桥墩)弹性模量E=3.25×104MPa泊松比：0.2容重γ=26kN/m3轴心抗压强度设计值fcd=18.4MPa线膨胀系数k=0.00001 轴心抗拉强度设计值ftd=1.65MPa3)C35混凝土(用于桩基础)弹性模量E=3.15×104MPa泊松比：0.2容重γ=26kN/m3轴心抗压强度设计值fcd=16.1MPa线膨胀系数k=0.00001 轴心抗拉强度设计值ftd=1.52MPa4)桥面铺装采用沥青混凝土，容重γ=24kN/m3；2.2.2普通钢筋HRB400:弹性模量E=2.0×105MPa抗拉强度标准值fSk=400Mpa抗拉强度设计值fSd=330Mpa2.2.3预应力钢材1)预应力钢绞线、波纹管采用符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）中规定的预应力钢绞线。a.抗拉强度标准值：fpk=1860MPa；b.弹性模量：Ep=1.95×105MPa；c.钢绞线的公称直径：φs15.2mm；d.单根钢绞线公称面积：140mm2；e.预应力波纹管摩阻系数：μ=0.17；f.预应力波纹管管道局部偏差系数：k=0.0015m-1；g.预应力钢筋松弛系数0.3。2)预应力钢绞线锚具a.锚具回缩量：6mm。2.3结构计算模型及分析概括2.3.1计算软件采用Midas/Civil2023有限元分析软件进行结构分析。2.3.2计算流程图2-8计算流程图2.3.3结构计算内容主梁按A类部分预应力混凝土构件设计，根据整体结构的形成按施工阶段、成桥阶段分别计算其内力。施工顺序：墩台现浇施工→主梁现浇施工→张拉预应力→拆架施工→二期恒载→收缩徐变10年。根据各个施工阶段将相应荷载施加到结构上。下部结构按普通钢筋混凝土构件进行设计。墩台根据上部结构支反力计算结果进行内力计算。2.4计算荷载2.4.1永久作用1)一期恒载一期恒载包括结构自重。预应力混凝土容重考虑含筋量后取26.0kN/m3；沥青混凝土容重取24.0kN/m3；2)二期恒载表2-SEQ表2-\*ARABIC1二期恒载各部分自重表（括号里为2号桥）位置/材料容重（kN/m3）延米重（kN/m）桥面铺装2420护栏及人行道（左侧）2625护栏及人行道（右侧）2625合计-703)混凝土收缩徐变作用按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）取值；计算中分别考虑施工阶段、成桥时刻、使用10年时的收缩徐变对结构的影响指导设计。4)预加力预加力施加时的混凝土龄期按7天考虑；预应力管道采用预埋波纹管成型，真空辅助压浆。5)基础沉降主桥均按嵌岩桩设计，各墩考虑5mm沉降，沉降按最不利效应组合。2.4.2可变荷载1)汽车荷载汽车荷载：城-A级。按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）10.0.2条进行车辆荷载横向布置和考虑横向折减：冲击系数：按公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)中4.3.2条取值。2）人群荷载按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）计算采用3.4kPa。3)制动力按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)第4.3.6条规定，一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按第4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算总重力的10%计算，汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN。4)整体温度作用混凝土结构：按结构整体升温20℃、降温20℃计算；5)梯度温度作用桥面铺装为10cm的沥青混凝土面层，竖向日照正温差按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)表4.3.10-3取值，即T1＝14℃，T2＝5.5℃；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。计算温度基数：距离箱梁板顶(mm)温度基数Ti(℃)0141005.540002.5荷载组合根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015），对主梁结构进行承载能力极限状态的基本组合，正常使用极限状态的短期效应组合及长期效应组合，持久状况和短暂状况的标准效应组合。2.6材料容许应力根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)的规定,各阶段构件截面边缘混凝土的应力应满足下列要求：表2-SEQ表2-\*ARABIC2预应力梁混凝土C55应力容许值阶段种类应力(MPa)备注施工阶段法向压应力法向拉应力使用阶段作用短期效应组合全预应力构件正截面拉应力作用长期效应组合作用短期效应组合全预应力构件斜截面主拉应力作用标准效应组合正截面压应力主压应力注：正常使用极限状态的各种校核，将预加力作为荷载考虑。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)第7.1.5条的规定,未开裂构件受拉区预应力钢筋的最大拉应力应满足下列要求：。

第三章桥梁验算结果3.1上部结构(2-30m)桥梁采用Midas/Civil桥梁专用程序进行结构分析，模型采用空间梁单元建立，全桥54个单元，61个节点。①汽车荷载：整体计算中按照城-A级车道荷载设计。计算弯矩用均布荷载：qK=10.5kN/m；集中荷载标准值：PK=280kN(L≤5m)，PK=360kN(L≥50m)，PK=采用内插求得(5m<L<50m)。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值PK应乘以1.2的系数。按单向一个车道计算设计，车道位置选在结构能产生最不利的荷载效应处。移动荷载加载位置按影响线加载。不计冲击系数。②温度荷载：整体温度结构整体升温：±20℃主梁结构模型3.1.1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)=1157.296MPa≤EQf\s\do4(pk)=1209.000MPa，满足规范要求；3.1.2主梁使用阶段正截面抗裂验算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：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≤0图表SEQ图表\*ARABIC7使用阶段正截面抗裂验算（频遇-顶）包络图图表SEQ图表\*ARABIC8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)=1.288MPa(拉应力)≤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)=0.214MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；图表SEQ图表\*ARABIC9使用阶段正截面抗裂验算（准永久-顶）包络图图表SEQ图表\*ARABIC10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)=0.000MPa(压应力)≤0.000MPa(拉应力)，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)=0.000MPa(压应力)≤0.000MPa(拉应力)，满足规范要求；3.1.3主梁使用阶段斜截面抗裂验算（1）顶底板抗裂验算A类和B类预应力混凝土构件，应符合下列条件：现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.5ftk图表SEQ图表\*ARABIC11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)=1.288MPa(拉应力)≤EQ0.5f\s\do4(tk)=1.325MPa(拉应力)，满足规范要求；（2）腹板抗裂验算A类预应力混凝土构件，应符合下列条件：现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.5ftk图表SEQ图表\*ARABIC12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)=0.884MPa(拉应力)≤EQ0.5f\s\do4(tk)=1.325MPa(拉应力)，满足规范要求；3.1.4主梁使用阶段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\*ARABIC13使用阶段正截面压应力验算（顶）包络图图表SEQ图表\*ARABIC14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)=11.154MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)=7.116MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；3.1.5主梁使用阶段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\*ARABIC15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)=11.156MPa≤EQ0.60f\s\do4(ck)=19.440MPa，满足规范要求；3.1.6主梁承载能力极限状态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；3.1.7主梁承载能力极限状态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；3.2端横梁3.2.1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；3.2.2斜截面抗剪验算图表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；3.2.3裂缝宽度验算图表SEQ图表\*ARABIC7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)=0.111mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；3.3中横梁3.3.1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；3.3.2斜截面抗剪验算图表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；3.3.3裂缝宽度验算图表SEQ图表\*ARABIC7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)=0.167mm≤裂缝宽度允许值0.200mm，满足规范要求；3.4上部结构刚度验算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362—2018第6.5.3条的相关规定，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响。长期增长系数当采用C40以下混凝土时，ηθ＝1.6；当采用C40～C80混凝土时，ηθ＝1.45～1.35，中间强度等级可按直线内插取用。本桥主梁采用C50混凝土，其挠度长期增长系数：ηθ＝1.45-（1.45-1.35）×（50-40）/（80-40）=1.425。在消除结构自重产生的长期挠度后，主梁的最大挠度不超过计算跨径的1/600。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=3.617≤最大挠度允许值fn=48.933，满足规范要求；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(