临浦镇浦阳江大桥引桥连续梁复核报告Word格式文档下载.docx
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3.上部结构复核计算结论与建议21
临浦镇浦阳江引桥连续梁设计复核报告
0复核、审核主要结论
根据中国公路工程咨询监理总公司二○○四年四月提供的《萧山区临浦镇浦阳江大桥一阶段施工图设计》文件,对引桥中40+50+40米的连续梁上部结构的以下内容进行了复核与审核:
●上部结构满膛浇筑施工阶段受力复核计算;
●上部结构使用阶段的整体受力复核计算;
●上部结构承载能力极限状态复核计算;
●箱梁横向结构使用阶段受力复核计算;
●支座承载力及选型复核。
复核、审核的主要结论如下:
主桥上部结构计算复核总体评价:
预应力混凝土箱梁在施工阶段正应力满足规范要求;
成桥初期和后期恒载正应力满足规范要求;
正常使用阶段满足部分预应力混凝土A类构件设计要求;
箱梁斜截面抗剪尺寸及配筋满足规范要求;
结构刚度满足规范要求;
箱梁支座承载力均满足要求。
(1)箱梁施工阶段应力满足规范要求;
(2)箱梁使用阶段应力满足规范要求;
(3)箱梁承载能力极限状态斜截面强度及配筋满足规范要求;
(4)正常使用阶段结构刚度满足规范要求;
(5)箱梁支座承载力均满足要求;
承载能力极限状态箱梁正截面强度不满足规范要求;
桥面板极限承载能力不满足规范要求。
(1)箱梁承载能力极限状态正截面强度不满足规范要求;
(2)箱梁的桥面板强度不满足规范要求。
1计算复核审查依据
1.1主要规范及参考资料
(1)交通部《公路工程技术标准》(JTJ001-97);
(2)交通部《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89);
(3)交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85);
(4)交通部《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85);
1.2基本资料
(1)《萧山区临浦镇浦阳江大桥一阶段施工图设计》中国公路工程咨询监理总公司二○○四年四月;
1.3计算复核参数
1.3.1材料
主桥箱梁:
50号混凝土,E=3.5×
104Mpa;
低松弛270级钢绞线(D15.24),Ey=1.95×
105Mpa,Rby=1860Mpa;
1.3.2荷载
主桥上部结构
(1)恒载
结构自重计算采用容重
;
桥面铺装为4cm沥青混凝土和9cm混凝土调平层;
栏杆和人行道板;
(2)活载
汽车—20级,挂车—100级,人群荷载-3.5KN/m,考虑偏载系数1.15及四车道折减系数0.7。
(3)附加荷载
主桥桥面板40cm范围内,局部温差±
5℃;
主桥整体结构升、降温20℃;
支座强迫位移按不均匀沉降1.0cm;
1.3.3计算模型和考虑因素
(1)计算模型
本桥为40+50+40m变截面预应力混凝土连续箱梁桥,上部结构的几何模型和计算模型见图1.1和图1.2。
图1.1浦阳江引桥连续梁几何模型
图1.2浦阳江引桥连续梁计算模型
(2)施工过程模拟
模型的施工部分完全模拟真实的满膛支架浇筑施工过程,模型的施工阶段流程参见表1.1。
施工第一阶段考虑主桥2个主墩,在主墩施工完毕后,安装永久支座,并在施工支架上,浇筑墩顶现浇段并张拉预应力筋,本阶段按30天考虑,预应力施加时混凝土的强度应大于80%的设计强度;
施工第二阶段考虑分阶段、分块浇注施工,共分4个节段,每个节段长度5.0m。
均采用满膛支架浇筑施工,每一块件分为混凝土浇筑、张拉预应力筋两个步骤;
施工第三阶段为边跨合拢施工,包括平衡段浇筑和张拉边跨合拢预应力筋等步骤,平衡段混凝土在支架上现浇,预应力施加时混凝土的强度应大于80%的设计强度;
施工第四阶段为中跨合拢施工,合拢段长2m,包括浇筑合拢段混凝土,张拉预应力筋步骤,中跨合拢段混凝土在支架上现浇,预应力施加时混凝土的强度应大于80%的设计强度;
施工第五阶段为拆除满膛支架;
施工第六阶段为桥面铺装工序,施加二期恒载。
表1.1主桥上部结构施工流程
施工阶段
各阶段施工内容
1
安装满膛支架,浇筑墩顶区段块混凝土
2
张拉墩顶区段预应力筋
3
浇筑1号块
4
张拉1号块预应力筋
5
浇筑2号块
6
张拉2号块预应力筋
7
浇筑3号块
8
张拉3号块预应力筋
9
浇筑4号块
10
张拉4号块预应力筋
11
浇筑边跨平衡段
12
张拉边跨合拢预应力筋
13
浇筑中跨合拢段
14
张拉中跨合拢预应力筋
15
拆除满膛支架
16
桥面铺装工序,施加二期恒载
(3)预应力筋作用
考虑预应力张拉锚固、压浆和混凝土形成组合截面的过程。
预应力损失同步计入,预应力损失计算中,孔道偏差系数K=0.001,管道摩擦系数μ=0.2,一端锚具回缩△=6mm,张拉预应力筋时,混凝土强度为80%设计强度。
(4)混凝土徐变、收缩影响
根据结构施工步骤,按每一节段混凝土加载龄期、构造尺寸和荷载变化过程分别考虑徐变、收缩影响。
使用阶段混凝土徐变、收缩影响从施工阶段连续计算求得。
2计算复核结果
2.1桥梁上部纵向结构复核
浦阳江引桥是40+50+40m变截面预应力混凝土连续箱梁桥,跨中梁高1.6m,支点梁高2.8m,梁底下缘按二次抛物线变化,全宽24.5m,其中悬臂长3.0m,箱室宽18.5m,为单箱多室型式。
其断面1.5%横坡由桥面的铺装层不等高实现,箱梁顶、底板水平,全桥为纵、横双向预应力体系。
主桥上部结构总体分析按施工阶段及使用阶段,分别按规范要求计算:
施工阶段按施工步骤及工况逐阶段分析计算和验算;
使用阶段考虑了恒载、汽车、挂车、收缩徐变、温度、支座沉降等效应,并按规范要求进行验算。
纵向计算时汽车荷载由四车道控制,考虑偏载系数1.15及四车道折减系数0.7后,一个箱子汽车分布系数为3.22,挂车考虑偏载后分布系数为1.15,人群荷载考虑偏载后分布系数为2.3。
2.1.1施工阶段结构受力状态验算
连续箱梁施工阶段包络应力见图2.1和图2.2。
图2.1施工阶段上下缘最大应力包络图(Mpa)
图2.2施工阶段上下缘最小应力包络图(Mpa)
施工阶段箱梁混凝土包络压应力为2.68MPa-15.35MPa,最大压应力发生在两个墩顶附近截面,位置在箱梁上缘;
施工阶段箱梁混凝土包络拉应力为0MPa――1.0MPa,最大拉应力发生在两个墩顶附近截面,位置在箱梁下缘;
施工阶段应力满足规范要求,施工阶段应力满足规范要求(施工阶段压应力及拉应力容许值分别为
和
)。
2.1.2成桥初期、后期结构受力状态验算
箱梁成桥初期阶段即考虑桥面系施工后的阶段,成桥后期阶段即考虑徐变5年后的阶段。
成桥初期和后期阶段应力和弯矩见图2.12-图2.15。
图2.12成桥初期箱梁上下缘应力图(MPa)
图2.13成桥初期箱梁弯矩图(KN*m)
图2.14成桥后期(5年)箱梁上下缘应力图(MPa)
图2.15成桥后期(5年)箱梁弯矩图(KN*m)
成桥初期箱梁混凝土应力为2.68MPa-13.96MPa,最大压应力发生在边跨2#块上缘,不出现拉应力;
成桥后期箱梁混凝土应力为4.02MPa-11.73MPa,最大压应力发生在边跨2#块上缘,不出现拉应力;
成桥阶段恒载作用下混凝土应力满足规范要求(恒载作用下混凝土不允许出现拉应力)。
2.1.4使用阶段结构受力状态验算
正常使用阶段,活载考虑汽—20、挂—100和人群荷载的最不利加载;
其他可变荷载考虑主桥桥面板40cm范围内,局部温差±
5℃,主桥整体结构升、降温20℃,支座强迫位移按不均匀沉降1.0cm等。
将各种荷载进行三种组合,进行正应力和主应力验算:
(1)组合I:
基本可变荷载(汽—20、人群荷载)与永久荷载(结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变、基础变位影响力)相组合;
组合I工况箱梁上下缘包络正应力和箱梁包络主应力见下图:
图2.16箱梁使用组合I正应力图(MPa)
图2.17箱梁使用组合I主应力图(MPa)
在组合I情况下,箱梁混凝土包络正应力为1.18MPa-15.84Mpa,最大压应力出现在边跨2、3#块截面上缘,整体无拉应力。
混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求(组合I容许压应力值为17.5
箱梁混凝土包络主应力为-1.72MPa-15.84Mpa,最大主压应力出现在边跨2、3#块截面截面,最大主拉应力出现在墩顶截面。
混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求(组合I容许主压应力值为21.0
,受弯构件容许主拉应力-2.4
(2)组合II:
基本可变荷载(汽—超20、人群荷载)与永久荷载(结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变、基础变位影响力)与其他可变荷载(温度影响力整体升温20℃、桥面板局部温差±
5℃)相组合;
组合II工况箱梁上下缘包络正应力和箱梁包络主应力见下图:
图2.18箱梁使用组合II正应力图(MPa)
图2.19箱梁使用组合II主应力图(MPa)
在组合
情况下,箱梁混凝土包络正应力为-1.41MPa-16.69Mpa,最大压应力出现在边跨2、3#块截面上缘,最大拉应力出现在中跨跨中截面上缘。
混凝土的正应力满足预应力混凝土A类构件的要求(组合
容许压应力值为21.0
,容许拉应力值为-2.7
箱梁混凝土包络主应力为-2.04MPa-16.69Mpa,最大主压应力出现在边跨2、3#块截面,最大主拉应力出现在墩顶截面。
混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求(组合II容许主压应力值为22.75
,受弯构件容许主拉应力-2.70
(3)组合III:
基本可变荷载(挂—100)与永久荷载(结构自重、预应力)相组合;
组合III工况箱梁上下缘包络正应力和箱梁包络主应力见下图:
图2.20箱梁使用组合III正应力图(MPa)
图2.21箱梁使用组合III主应力图(MPa)
I情况下,箱梁混凝土包络正应力为1.51MPa-15.16Mpa,最大压应力出现在边跨2、3#块截面上缘,整体无拉应力。
混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求(组合
I容许压应力值为21.0
箱梁混凝土包络主应力为-1.92MPa-15.16Mpa,最大主压应力出现在边跨边跨2、3#块截面,最大主拉应力出现在边跨支座截面。
混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求(组合III容许主压应力值为22.75
2.1.5内力计算结果
承载能力极限状态考虑荷载的最不利组合后,组合内力计算结果见图2.30-图2.35(弯矩单位:
kN·
m,剪力单位:
kN)。
图2.30箱梁承载能力极限状态组合
弯矩包络图(KN*m)
图2.31箱梁承载能力极限状态组合
剪力包络图(KN)
图2.32箱梁承载能力极限状态组合
图2.33箱梁承载能力极限状态组合
图2.34箱梁承
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