27+36+27m箱梁复核报告.docx

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27+36+27m箱梁复核报告

4嵊州枢纽5号桥A匝道2

4.1计算复核审查依据2

4.1.1主要规范及参考资料2

4.1.2基本资料2

4.1.3计算复核参数2

4.1.3.1材料2

4.1.3.2荷载2

4.1.3.3计算模型和考虑因素3

4.2计算复核结果4

4.2.1桥梁上部结构4

4.2.1.1施工阶段结构受力状态验算4

4.2.1.2使用阶段结构受力状态验算5

4.2.1.3内力计算结果8

4.2.1.4正截面强度验算9

4.2.1.5斜截面强度验算9

4.2.1.6刚度验算10

4.2.1.7支座反力验算10

4.2.1.8箱梁横向分析验算10

4.2.1.9上部结构复核计算结论与建议13

4.2.2.桥梁下部结构14

4.2.2.1桥台受力验算14

4.2.2.2墩柱受力验算15

4.2.2.3桥墩桩基础受力验算15

4.2.2.4桩基础嵌岩深度验算16

4.2.2.5下部结构复核计算结论16

4.3计算复核结论及建议17

4.3.1上部结构17

4.3.2下部结构17

4嵊州枢纽5号桥A匝道

4.1计算复核审查依据

4.1.1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）；

（5）交通部《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》（JTJ074－94）。

4.1.2基本资料

（1）《宁波至嵊州高速公路绍兴段招标文件图纸第二合同C卷C-1》绍兴市甬金高速公路建设发展有限公司浙江省交通规划设计研究院二○○二年十一月；

（2）《宁波至嵊州高速公路绍兴段第2合同C卷施工图设计阶段工程地质勘察报告》浙江省交通规划设计研究院2002年8月杭州。

4.1.3计算复核参数

4.1.3.1材料

主桥上部箱梁：

50号混凝土，E=3.5×104Mpa；

桥墩（1、2号墩）：

墩身30号混凝土，E=3×104Mpa；

桥墩基础（1、2号墩）：

25号混凝土，E=2.85×104Mpa；

0、3桥台：

盖梁和台身为30号混凝土，E=3×104Mpa；

承台和桩基础为25号混凝土，E=2.85×104Mpa。

4.1.3.2荷载

A、上部结构

（1）恒载

结构自重计算采用容重

；

桥面铺装为9cm沥青混凝土和4cm混凝土调平层；

防撞护栏。

（2）活载

汽车—超20级，挂车—100级。

（3）附加荷载

箱梁桥面板局部温差

℃。

B、下部结构

上部结构传到下部结构上的恒载、活载反力；

下部结构自重,混凝土容重取

；

土压力；

汽车制动力；

支座摩阻力。

4.1.3.3计算模型和考虑因素

（1）计算模型

本桥为3跨一联的27+36+27m跨径的预应力混凝土箱梁连续结构，结构的计算模型见图1。

图4.1.1嵊州枢纽5号桥计算模型

（2）施工过程模拟

本桥采用满堂支架现浇施工方法。

（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。

（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。

4.2计算复核结果

4.2.1桥梁上部结构

嵊州枢纽5号桥A匝道是27+36+27（m）的等高度预应力混凝土箱梁结构。

桥梁断面构造尺寸如图4.2.1所示。

箱梁高1.8m，全宽8m，其中悬臂长1.75m，箱室宽4.5m，为单箱单室型式。

图4.2.1桥梁横断面尺寸（单位：

cm）

纵向计算时箱梁按2车道汽车布载，考虑10％的偏载系数，即横向分布系数为2.2；挂车考虑10％的偏载系数，即横向分布系数为1.1。

箱梁横向简化成刚性支承的框架图式进行分析。

4.2.1.1施工阶段结构受力状态验算

A、拆除满堂支架时结构受力状态

拆除满堂支架时箱梁应力图见图4.2.1.1（单位：

Mpa）。

图4.2.1.1箱梁拆除满堂支架时应力图

拆除满堂支架时箱梁混凝土包络应力为

，最大压应力发生在边跨近1/4截面的下缘，不出现拉应力。

施工阶段应力满足规范要求。

B、成桥初期结构受力状态

箱梁成桥初期阶段即考虑桥面系施工后的阶段。

成桥初期阶段应力图见图4.2.1.2（单位：

Mpa）。

图4.2.1.2成桥初期应力图

成桥初期全桥箱梁混凝土包络应力为

，最大压应力发生在桥面系施工后边跨近1/4截面的下缘，不出现拉应力。

成桥初期应力满足规范要求（成桥初期混凝土压应力容许值为21.0

，不允许出现拉应力），但边跨靠桥台侧区段截面应力分布尚可优化。

C、成桥后期结构受力状态

箱梁成桥后期阶段即考虑结构收缩、徐变3年后的阶段。

成桥后期阶段应力图见图4.2.1.3（单位：

Mpa）。

图4.2.1.3成桥后期应力图

成桥后期全桥箱梁混凝土包络应力为

，最大压应力发生在徐变收缩3年后边跨近1/4截面的下缘。

成桥后期混凝土应力满足规范要求，但边跨靠桥台侧区段截面应力分布尚可优化。

4.2.1.2使用阶段结构受力状态验算

正常使用阶段，活载考虑汽—超20和挂—120的最不利加载，其他可变荷载考虑桥面板升、降温5℃，混凝土收缩徐变随施工阶段同步计入。

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—超20）与永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变影响力）相组合；

（2）组合II：

基本可变荷载（汽—超20）与永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变影响力）与其他可变荷载（温度影响力）相组合；

（3）组合III：

基本可变荷载（挂—120）与永久荷载（结构自重、预应力）相组合。

（一）正应力验算：

正常使用阶段箱梁包络正应力见图4.2.1.4~4.2.1.6（单位：

Mpa）。

图4.2.1.4箱梁使用组合I正应力图

图4.2.1.5箱梁使用组合II正应力图

图4.2.1.6箱梁使用组合III正应力图

在组合I情况下，箱梁混凝土包络正应力为

，最大压应力出现在边跨近四分点截面的下缘，不出现拉应力。

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

）。

在组合

情况下，箱梁混凝土包络正应力为

，最大压应力出现在边跨近四分点截面的下缘，不出现拉应力。

混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求（组合

容许压应力值为21.0

）。

在组合

I情况下，箱梁混凝土包络正应力为

，最大压应力出现在边跨近四分点截面的下缘，不出现拉应力。

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

）。

（二）主应力验算：

正常使用阶段箱梁包络主应力见图4.2.1.7~图4.2.1.9（单位：

Mpa）。

图4.2.1.7箱梁使用组合I主应力图

图4.2.1.8箱梁使用组合II主应力图

图4.2.1.9箱梁使用组合III主应力图

在组合I情况下，箱梁混凝土包络主应力为

，最大主压出现在边跨近四分点截面，最大主拉应力出现在中墩墩顶截面。

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2.40

）。

在组合

情况下，箱梁混凝土包络主应力为

，最大主压出现在边跨近四分点截面，最大主拉应力出现在中墩墩顶截面。

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

）。

在组合III情况下，箱梁混凝土包络主应力为

，最大主压出现在边跨近四分点截面，最大主拉应力出现在中墩墩顶截面。

混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合III容许主压应力值为22.75

，受弯构件容许主拉应力2.70

）。

综上，连续箱梁在施工阶段混凝土正应力满足规范要求；成桥初期和后期混凝土正应力满足规范要求；正常使用阶段混凝土正应力满足全预应力混凝土构件要求；混凝土主应力均满足预应力混凝土受弯构件的要求。

4.2.1.3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4.2.1.10图4.2.1.12（单位：

kN·m,kN）。

图4.2.1.10箱梁承载能力极限状态组合

弯矩、剪力包络图

图4.2.1.11箱梁承载能力极限状态组合II弯矩、剪力包络图

图4.2.1.12箱梁承载能力极限状态组合III弯矩、剪力包络图

4.2.1.4正截面强度验算

（1）验算位置

取正弯矩最大的边跨和中跨跨中截面和负弯矩最大的2号墩顶截面进行正截面强度验算。

（2）有效翼缘计算宽度

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023—85第3.2.2条计算箱梁有效翼缘宽度如下：

边跨跨中截面：

；

中跨跨中截面：

；

中间支点截面：

。

因此，在计算箱梁截面强度时，墩顶负弯矩区可按全截面计算，中跨正弯矩和边跨正弯矩区的顶板只可考虑部分参与受力。

（3）截面验算

根据内力计算结果，取最不利的荷载组合Ⅱ进行截面验算，抗力计算时均未计入普通筋的作用，只考虑预应力筋的作用验算结果见下表。

1＃梁正截面强度验算表（单位：

弯矩kN.m）表4.2.1.1

项目

计算截面

荷载效应

截面抗力

是否满足

边跨跨中

15899

40000

满足

中跨跨中

22602

53700

满足

墩顶

-30640

-32000

满足

计算结果表明，箱梁的承载能力极限状态正截面强度满足规范要求。

4.2.1.5斜截面强度验算

（1）抗剪上、下限验算

斜截面尺寸验算表（单位：

kN）表4.2.1.2

项目

位置

上限

下限

荷载效应

尺寸是否满足

支点～100cm

28400

7330

5657.9

满足

100cm～跨中

5680

1466

5325.1

满足

箱梁满足斜截面抗剪上下限要求，即箱梁斜截面抗剪的尺寸要求满足。

（2）强度验算

根据内力计算结果，取最不利组合Ⅰ进行验算：

1＃梁半跨斜截面强度验算表（单位：

kN）表4.2.1.3

距支点

距离（cm）

荷载效应

抗力

是否满足

配箍率

最小

配箍率

是否

满足

100~600

≤5325.1

5685

满足

0.0050

0.0018

满足

600~跨中

≤3852.4

6179

满足

0.0025

0.0018

满足

计算结果表明，箱梁的尺寸满足斜截面不出现斜压破坏的最小尺寸要求；斜截面极限强度满足规范要求；最小配箍率满足规范要求。

4.2.1.6刚度验算

根据规范要求，对箱梁的刚度进行验算，结果见表4.2.1.4所示。

跨中截面汽车荷载变形验算表（单位：

mm）表4.2.1.4

项目

位置

跨中

容许值

是否满足

中跨跨中

11.2

60

满足

计算结果表明，箱梁的刚度满足规范要求。

4.2.1.7支座反力验算

支座反力计算结果见下表。

箱梁一个支座受力表（单位：

KN）表4.2.1.5

墩台号

重力

汽车

挂车

组合I

组合III

0

1155

499

575

1654

1730

1

5530

1640

1310

7170

6840

本桥桥台支座采用两个GPZ2.5，其支座承载力为2500kN；桥墩支座采用单个GPZ10，其支座承载力为10000kN。

计算结果表明，支座承载力均满足要求。

4.2.1.8箱梁横向分析验算

箱梁横向分析时，按纵桥向单位长度箱形框架考虑，进行箱梁桥面板强度验算。

结构离散计算模型见图4.2.1.13所示：

图4.2.1.13箱梁横向分析结构离散计算模型图

恒载包括：

箱梁结构自重、桥面铺装、防撞护栏

活载包括：

汽车超—20级（包括汽车撞击力）、挂车—120级

附加荷载包括：

桥面板升、降温5℃，箱外侧降温10℃。

将各种荷载进行三种组合，进行桥面板强度验算：

（1）组合I：

基本可变荷载（汽—超20）与永久荷载相组合；

（2）组合II：

基本可变荷载（汽—超20）与永久荷载与其他可变荷载（温度影响力）相组合；

（3）组合III：

基本可变荷载（挂—120）与永久荷载相组合。

桥面板组合内力效应见图4.2.1.14～4.2.1.16所示：

图4.2.1.14箱梁桥面板承载能力组合I弯矩图

图4.2.1.15箱梁桥面板承载能力组合II弯矩图

图4.2.1.16箱梁桥面板承载能力组合III弯矩图

注：

上图中悬臂板弯矩值未包括汽车撞击力的效应。

取最不利验算截面为：

a．防撞栏与悬臂板相交处

b．悬臂板根部

c．梁肋间桥面板。

（1）防撞栏与悬臂板相交处

验算位置在纵向取用伸缩缝处及其它位置截面处。

在伸缩缝处车辆荷载撞击力的分布范围最小，即车辆荷载效应最大。

车辆撞击力根据《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》（JTJ074-94）取用，防撞等级按高速公路考虑。

在防撞栏上作用200kN的撞击力，碰撞角度为15°，撞击力距桥面89cm，撞击力在伸缩缝处按2.0m范围均摊，在其他截面按4.0m范围均摊。

计算荷载效应及抗力见下表：

防撞栏与悬臂板相交处强度验算表表4.2.1.6

位置

荷载效应（kN.m）

抗力（kN.m）

是否满足

伸缩缝处

-37

-68

满足

其它截面

-21

-68

满足

注：

表中悬臂板弯矩值已包括汽车撞击力的效应。

表中数据表明，防撞栏与悬臂板相交处截面强度满足规范要求。

（2）悬臂板根部

取最不利组合II进行验算，活载考虑汽车的撞击力。

计算结果见下表。

悬臂板根部强度验算表表4.2.1.7

位置

荷载效应

（kN.m）

抗力

（kN.m）

是否满足

伸缩缝处

-105.5

-137

满足

其它截面

-89.4

-137

满足

注：

表中悬臂板弯矩值已包括汽车撞击力的效应。

表中数据表明，悬臂板根部截面强度满足规范要求。

（3）梁肋间桥面板

考虑到梁肋间的车轮最不利位置离防撞栏较远，因此梁肋间桥面板验算时未考虑汽车撞击力，仅考虑车轮荷载的垂直作用力。

取最不利组合II进行验算，计算结果见下表。

梁肋间桥面板强度验算表（单位：

弯矩kN.m）表4.2.1.8

项目

计算截面

荷载效应

截面抗力

是否满足

梁肋间

桥面板

跨中正弯矩

24.8

54.4

满足

跨中负弯矩

-30.1

-79.5

满足

支点负弯矩

-95.5

-194

满足

计算结果表明，箱梁肋间桥面板强度满足要求。

4.2.1.9上部结构复核计算结论与建议

上部结构复核计算结论

（1）箱梁施工阶段应力满足规范要求；

（2）箱梁的成桥初期、成桥后期应力均满足规范要求；

（3）箱梁使用阶段应力满足全预应力混凝土构件要求；

（4）箱梁承载能力极限状态正截面强度满足规范要求；

（5）箱梁承载能力极限状态斜截面强度满足规范要求；

（6）箱梁刚度满足规范要求；

（7）箱梁支座承载力均满足要求；

（8）箱梁的桥面板强度满足要求。

上部结构设计建议

建议适当调整边跨靠桥台区段预应力筋的线形，使截面受力更均匀、合理。

4.2.2.桥梁下部结构

下部结构计算包括：

桥台计算、桥墩立柱计算和桩基础计算。

4.2.2.1桥台受力验算

0号桥台

该桥0号和3号桥台均采用的是埋置式双肋桥台，桥台支座采用GPZ2.5滑动支座，基础为直径1.2米的灌注桩基础。

取0号桥台进行计算。

按照规范JTJ-021-89和JTJ-024-89进行桥台的复核计算，在计算时，按最不利情况考虑荷载如下：

台身底截面：

水平方向：

台后无活载的主动土压力和台前的被动土压力，支座摩阻力；

竖直方向：

上部结构恒载，下部结构恒载，台前的被动土压力的竖直分力，上部作用于箱梁的活载。

承台底截面（桩基础）：

水平方向：

台后无活载的主动土压力和台前的被动土压力，支座摩阻力；

竖直方向：

上部结构恒载，下部结构恒载，台前的被动土压力的竖直分力、作用于基础的填土和上部作用于箱梁的活载。

A．台身

计算台身底截面的强度时，考虑最不利组合Ⅱ进行荷载组合，根据截面配筋进行强度计算，结果见表4.2.2.1所示：

台身底截面强度验算表4.2.2.1

项目

轴力Nj（kN）

弯矩Mj（kN·m）

抗力NR（kN）

荷载组合II

6397

6808

33400

计算表明，台身截面强度满足规范要求。

B．桩基础

桩基础受力分析包括桩的单桩容许承载力验算和桩身截面强度验算。

桥台底的桩基础采用直径1.2m的嵌岩桩，单桩容许承载力验算结果见表4.2.2.2所示。

桥台单桩容许承载力验算表（单位：

kN）表4.2.2.2

桩号

桩长

荷载效应

Nj

单桩容许承载力NR

是否满足

0＃

21.2m

组合

2812

32688

满足

组合II

2936

40860

满足

计算结果表明，桥台钻孔灌注桩的单桩容许承载力满足规范要求。

计算桩身强度时，考虑最不利组合Ⅱ进行荷载组合，根据截面配筋进行强度计算，结果见表4.2.2.3所示：

钻孔灌注桩桩身截面强度验算表（单位：

kN，kN.m）表4.2.2.3

桩长（m）

组合

荷载效应

轴力抗力（kN）

是否满足

弯矩

轴力

21.2

组合Ⅱ

436

1772

7360

满足

计算结果表明，0号台桩身最不利截面配筋满足受力要求。

4.2.2.2墩柱受力验算

墩柱验算时，取用1号墩，墩柱直径为1.6m，钢筋为30Φ25。

验算截面取最不利的墩底截面进行验算，竖向荷载包括上部结构的恒、活载及下部结构的恒载，水平力由支座摩阻力产生，活载计算时考虑荷载的偏载系数，由2车道控制。

计算结果见下表4.2.2.4。

墩柱受力验算表（单位：

kN.m，kN）表4.2.2.4

墩柱

柱长（m）

组合

荷载效应

轴力抗力（kN）

是否满足

弯矩

轴力

1#

6.074

组合Ⅱ

2362

9608

19800

满足

计算结果表明，墩柱最不利截面墩底截面配筋满足受力要求。

4.2.2.3桥墩桩基础受力验算

桥墩桩基础受力分析包括桩的单桩容许承载力验算和桩身截面强度受力验算。

桥墩的桩基础采用直径1.5m的嵌岩桩，单桩容许承载力验算结果见下表4.2.2.5所示。

钻孔灌注桩基底承载力验算表（单位：

kN）表4.2.2.5

墩号

桩长

荷载效应

Nj

单桩容许承载力NR

是否满足

1＃

33.5m

组合

4820

27981

满足

组合Ⅲ

4655

34977

满足

2＃

30.2m

组合

4742

43393

满足

组合Ⅲ

4577

54241

满足

计算结果表明，桥墩钻孔灌注桩的单桩容许承载力满足规范要求。

桩身强度验算时，取用1#墩的桩基进行计算，结果见下表4.2.2.6所示。

钻孔灌注桩桩身截面强度验算表（单位：

kN，kN.m）表4.2.2.6

墩号

桩长（m）

组合

荷载效应

轴力抗力（kN）

是否满足

弯矩

轴力

1#

33.5

组合Ⅱ

1568

5214

11500

满足

计算结果表明，桩身最不利截面配筋满足受力要求。

4.2.2.4桩基础嵌岩深度验算

桩基础属于嵌岩桩，根据规范JTJ024-85第4.3.5条进行嵌岩深度验算，桥墩桩为直径1.6m的圆形桩，桥台桩为直径1.2m的圆形桩，计算结果见表4.2.2.7所示。

钻孔灌注桩嵌岩深度验算表（单位：

m）表4.2.2.7

桩号

桩长（m）

实际嵌岩深度

最小嵌岩深度

是否满足

0＃

21.2

7.0

0.53

满足

1＃

33.5

1.9

0.5

满足

2＃

30.2

3.3

0.5

满足

3＃

20.5

2.3

0.53

满足

计算结果表明，桩基础嵌岩深度满足规范要求。

4.2.2.5下部结构复核计算结论

（1）桥台台身强度满足要求，桥台桩基础的单桩容许承载力和桩身强度均满足规范要求；

（2）桥墩墩身截面配筋满足受力要求；

（3）桥墩桩基础的单桩容许承载力满足规范要求；

（4）桥墩桩基础的桩身截面强度满足规范要求；

（5）桩基础嵌岩深度满足规范要求。

4.3计算复核结论及建议

4.3.1上部结构

上部结构复核计算结论

（1）箱梁施工阶段应力满足规范要求；

（2）箱梁的成桥初期和成桥后期应力均满足规范要求；

（3）箱梁使用阶段正应力满足全预应力混凝土构件要求；

（4）箱梁承载能力极限状态正截面强度满足规范要求；

（5）箱梁承载能力极限状态斜截面强度满足规范要求；

（6）箱梁刚度满足规范要求；

（7）箱梁支座承载力均满足要求；

（8）箱梁的桥面板强度满足要求。

建议适当调整边跨靠桥台区段预应力筋的线形，使截面受力更均匀、合理。

4.3.2下部结构

（1）桥台台身强度满足要求，桥台桩基础的单桩容许承载力和桩身强度均满足规范要求；

（2）桥墩墩身截面配筋满足受力要求；

（3）桥墩桩基础的单桩容许承载力满足规范要求；

（4）桥墩桩基础的桩身截面强度满足规范要求；

（5）桩基础嵌岩深度满足规范要求。