赤水河桥248刚构计 算 书0316.docx

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赤水河桥248刚构计算书0316

计算书

项目名称：

纳黔高速赤水河大桥

测设阶段：

施工图设计

计算内容：

全桥静力计算，动力和稳定计算

第册共册

计算：

复核：

一审：

二审：

四川省交通厅公路规划勘察设计研究院•桥梁分院

2009年03月06日

计算书复核、审核记录表

项目名称：

纳黔高速赤水河大桥项目

计算内容:

全桥静力计算，动力和稳定计算2009年03月06日

序号

内容

自检

复核人

审核人

1

总体结构图及描述

有

√

无

有

无

无

有

无

2

计算模式是否正确

正确

√

不正确

正确

不正确

正确

不正确

3

计算假定是否合理

合理

√

不合理

合理

不合理

合理

不合理

4

计算阶段是否完整

完整

√

不完整

完整

不完整

完整

不完整

5

原始输入数据是否正确

正确

√

不正确

正确

不正确

正确

不正确

6

计算过程是否正确（手算）

正确

√

不正确

正确

不正确

正确

不正确

7

计算成果是否完整

完整

√

不完整

完整

不完整

完整

不完整

8

计算成果是否正确

正确

√

不正确

正确

不正确

正确

不正确

9

结论：

结构受力及变形是否满足规范要求

满足

√

不满足

满足

不满足

满足

不满足

签名

备注：

本表随过程传递，作为“设计工作单项工作验证录表”的提炼和补充，计算、复核、审核人员在相应的栏目中填“√”。

计算者修改执行意见

（计算者填写）

已经修改模型，完善计算书。

复核人确认意见

审核人确认意见

本表与计算书一起存档

黔川界至纳溪段高速公路

赤水河大桥计算书

二○○九年三月

目录

1.提要1

2.基本资料1

2.1简介1

2.2结构尺寸2

2.3材料类型4

2.4截面特性5

2.5二期恒载6

2.6温度作用6

2.7汽车制动力6

2.8不均匀沉降6

2.9预应力钢束7

2.10风荷载8

2.11施工流程10

2.12荷载组合11

2.13计算软件和模型11

3.静力计算成果12

3.1荷载效应12

3.2预应力与恒载比值18

3.3体外索21

3.4主梁构件验算26

3.4.1施工阶段正截面法向应力验算29

3.4.2受拉区钢筋的拉应力验算29

3.4.3使用阶段正截面抗裂验算31

3.4.4使用阶段斜截面抗裂验算32

3.4.5使用阶段正截面压应力验算33

3.4.6使用阶段斜截面主压应力验算34

3.4.7受压区高度验算35

3.4.8正截面抗弯承载力35

3.4.9斜截面抗剪承载力36

3.5位移及伸缩缝37

3.6支座力38

3.7顶推力38

4.箱梁横向框架分析40

4.1恒载效应41

4.2车辆荷载效应42

4.3温度梯度效应43

4.4桥面板裂缝宽度验算44

4.5桥面板的抗弯验算44

4.6桥面板的抗剪验算45

5.竖向预应力分析46

5.1单组竖向预应力分布46

5.2竖向预应力滞后张拉49

6.结构强健性计算52

7.结构敏感性计算53

8.主桥稳定分析53

8.1最大悬臂稳定计算54

8.2运营阶段稳定计算55

9.主桥承台桩基验算57

9.1内力组合57

9.2桩强度验算57

9.3地基承载力验算62

9.4承台验算63

10.主桥地震作用65

10.1地震构造环境65

10.2场地工程地震条件评价65

10.3地震安全性评价65

10.4场地地震动参数66

10.5设防目标69

10.6动力特性-成桥状态69

10.7动力特性-最大悬臂69

10.8地震作用70

10.9主墩验算73

11.引桥地震作用73

11.1引桥动力特性74

11.2引桥墩计算长度74

11.3引桥墩地震力77

11.4引桥墩强度验算78

12.主要计算成果汇总79

1.提要

本册计算书包括的主要内容：

（1）完整的静力计算包括施工阶段、运营阶段静力分析，构件验算；

（2）箱梁横向框架计算；

（3）竖向预应力滞后张拉典型工况分析；

（4）结构强健性分析（挂篮倾覆、预备索启用）；

（5）结构敏感性分析（箱梁超重，铺装超铺，预应力张拉力不足）；

（6）主桥和引桥地震作用和墩柱验算；

（7）主桥稳定分析；

（8）主墩承台桩基验算；

（9）计算成果汇总；

2.基本资料

2.1简介

赤水河特大桥桥位位于四川和贵州交界处、泸州市叙永县赤水镇上石关村与石坝乡丰登村交界附近，跨越赤水河。

桥位处地形坡度大，沟谷切割较深，场地附近虽有乡村公路通过，但邻河两岸仅有崎岖不平的山间小道，一般中小型机械设备无法直接运送到现场，需要拓宽成施工便道，交通条件一般。

大桥起于K0+000，左幅止于K0+914，桥长914米。

右幅止于K0+974，桥长974米。

K0+718.836～K1+024.584位于R=1400米、Ls=160米的平曲线内，超高缓和段Lc=105米，最大超高ib=3%。

主桥桥面纵坡-1.35%，纳溪岸引桥处于R＝10000的凹形竖曲线内。

路线采用整幅设计，桥梁采用分幅设计。

全桥跨径组合为3×30米预应力简支T梁+（130+248+130）米连续刚构+左幅10×30米（右幅12×30米）预应力简支T梁，主桥长508米。

两岸桥台为肋板式桥台。

（一）技术标准

1、设计车速：

主线80km/h

2、荷载等级：

公路—Ⅰ级

3、路基宽度：

桥梁总宽28米。

4、地震烈度：

基本烈度为

度。

50年超越概率2%对应地震动加速度0.1g。

5、桥面宽度：

主桥（引桥）宽度28米[1.75米（人行道）+0.5米（防撞栏杆）+10.75米（车行道）+2.0米（中央分隔带）+10.75米（车行道）+0.5米（防撞栏杆）+1.75米（人行道）]；

6、通航标准：

等外级河流，不通航；

7、设计基准风速（100年1%）：

24.4米/秒；基本风压：

0.35kN/m2。

桥型布置图

（二）技术规范

1、《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）

2、《公路勘测规范》（JTJ061—99）

3、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

5、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJD63-2007）

6、《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）

7、《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）

2.2结构尺寸

1、上部构造

主桥为130+248+130米连续刚构，为三向预应力混凝土结构，主梁为分幅式单箱单室截面。

每幅箱梁顶板宽13.85m，底板宽7.5m，两翼板悬臂长3.175m，箱梁顶板设置成2%单向横坡（路中线两侧各1米范围内箱梁顶面无横坡）。

箱梁跨中及边跨现浇段梁高4.8m（箱梁高均以腹板外侧为准），桥墩与箱梁相接的根部断面及墩顶0号梁段高16.0m。

箱梁从跨中至根部，箱高以1.8次抛物线变化。

箱梁腹板在墩顶范围内厚120cm，从箱梁根部至跨中梁段腹板厚由80厘米、70厘米、60厘米、50厘米组成。

每节梁段的腹板上设有抗剪齿口。

箱梁底板厚从箱梁根部截面的200cm渐变至跨中及边跨支点截面的40cm厚，按1.8次抛物线变化。

每幅主桥边跨和中跨共7道横隔板，其中中跨4道横隔板兼顾体外索转向构造，此外分别在主墩墩顶各设两道2.0m厚的横隔板，边跨梁端各设一道1.5m厚横隔板。

此外在中、边跨的31号、32号和33号梁段中各设一道高100cm，厚50cm的D类横隔板，以消除底板预应力产生的径向力对结构的不利影响，确保箱梁的横向安全。

为了使挂篮移动顺畅和方便箱梁顶板横向预应力束外交错张拉，设计上采用箱梁内翼缘板端预留20cm宽，待主桥箱梁施工完成以后，再浇筑预留部分砼的办法处理。

箱梁0号梁段长17米﹙包括桥墩两侧各外伸2.5米﹚，每个“T”纵桥向划分为33个梁段，梁段长度从根部至端部分别为9×2.5米，11×30米，6×4米，7×5米，累计悬臂总长117米。

1号～33号梁段采用挂篮悬臂浇筑施工，悬臂浇筑梁段最大控制重量2896KN，施工阶段模拟计算中挂篮自重取值为1400KN。

全桥两幅合计共有6个合龙段，合龙段长度均为2米。

边跨现浇段长3.82米。

为了增加大桥的整体结构刚度，待大桥中跨合龙后对两幅桥的箱梁0号横隔板进行横向连接。

2、下部构造

主墩采用钢筋混凝土空心墩，横桥向宽8.5米，纵桥向顶宽12.0米。

横桥向和纵桥向壁厚由80厘米、90厘米、100厘米、110厘米组成。

墩内竖向每隔15米左右设一道0.5米厚的横隔板，两幅桥相邻主墩之间各设一道横系梁，两幅桥主墩顶部相邻零号块设置横梁连接。

两岸主墩整体承台厚6米，平面尺寸23.4×29.7米。

每处承台基础为20根直径2.5米的钻孔灌注桩。

主墩墩身为防止开裂，在主墩周边布置带肋钢筋焊网，钢筋网布置在主筋外侧。

交界墩采用双柱薄壁空心墩，空心墩横桥向宽5.2米，纵桥向墩顶宽3.7米，贵州岸为等截面。

纳溪岸为变截面，纵桥向按80：

1的比例向下变宽，空心墩薄壁厚度为60厘米。

墩内竖向每隔15米左右设一道0.5米厚的横隔板，30米左右设一道横系梁。

基础采用挖孔灌注桩。

2.3材料类型

（一）混凝土

主桥箱梁采用C60混凝土，主墩墩身、引桥T梁采用C50混凝土，交界墩盖梁、交界墩墩身、引桥盖梁、引桥桥墩采用C40混凝土，主墩桩基采用C30水下混凝土，其余采用C30混凝土。

桥面铺装采用C40混凝土和沥青混凝土。

主墩承台及两岸肋板式桥台采用C30混凝土材料。

主梁材料参数表

强度等级

弹性模量

容重

线膨胀系数

标准值

设计值

（MPa）

（kN/m3）

fck

ftk

fcd

ftd

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

C60

36000

25

1.00E-05

38.5

2.85

26.5

1.96

（二）普通钢筋

钢筋必须符合《GB13013-1991》、《GB1499.2-2007》标准。

全桥普通钢筋根据使用的不同部位，分别采用R235、HRB335、HRB400钢筋。

普通钢筋均应购置正规大厂产品，且应有合格证和检验证书。

（三）钢绞线与锚具

钢绞线必须符合《GB/T5224-2003》标准，锚具必须符合《GB/T14370-2007预应力筋用锚具、夹具和连接器》标准。

主桥箱梁纵向预应力钢束采用15.2钢绞线，fpk=1860Mpa，张拉控制应力为1395Mpa。

顶板纵向预应力钢束均为两端对称张拉。

（1）悬臂浇筑时逐段张拉的钢束，即T组和W组，采用M15-25或M15-22大吨位锚固体系，锚固在腹板与顶板交界处或腹板齿板。

（2）中跨顶板合龙束，即CT组，采用M15-15大吨位锚固体系，锚固在上齿板；中跨底板合龙束，即CB组，采用M15-27大吨位锚固体系，锚固在下齿板上。

（3）边跨顶板合龙束，即ST组，采用M15-19大吨位锚固体系，锚固在上齿板和梁端。

边跨底板束，即SB组，采用M15-15大吨位锚固体系，锚固在下齿板和梁端。

主桥箱梁体外索采用M15-27大吨位锚固体系。

主桥箱梁腹板竖向预应力采用15.2钢绞线。

fpk=1860Mpa，张拉控制应力为1300Mpa。

锚具采用M15-3DHS型锚具。

MDHS型锚具为低回缩型锚具,回缩量不能超过2mm，张拉工艺参见产品使用说明书，张拉施工时必须在厂家专业技术人员指导下进行，直至完全掌握张拉工艺。

主桥箱梁顶板横向预应力采用15.2钢绞线。

fpk=1860Mpa，张拉控制应力为1300Mpa。

锚具采用BM15-2型锚具。

2.4截面特性

节线

单元

面积（m^2）

Ixx（m^4）

Iyy（m^4）

Izz（m^4）

Cyp（m）

Cym（m）

Czp（m）

Czm（m）

WArea（m^2）

0

42

45.98

805

1606

442

6.925

6.925

8.500

7.500

44.14

1

43

44.78

772

1490

432

6.925

6.925

8.240

7.337

42.94

2

44

43.57

740

1381

422

6.925

6.925

7.989

7.172

41.77

3

45

42.38

710

1279

412

6.925

6.925

7.742

7.010

40.63

4

46

41.23

679

1183

402

6.925

6.925

7.500

6.850

39.52

5

47

40.09

650

1094

392

6.925

6.925

7.262

6.694

38.43

6

48

38.99

622

1011

383

6.925

6.925

7.029

6.540

37.37

7

49

37.91

595

934

373

6.925

6.925

6.801

6.389

36.33

8

50

36.85

567

862

364

6.925

6.925

6.577

6.241

35.32

9

51

35.83

542

795

355

6.925

6.925

6.358

6.095

34.34

10

52

34.82

516

732

347

6.925

6.925

6.143

5.954

33.38

11

53

33.66

487

664

337

6.925

6.925

5.890

5.788

32.26

12

54

32.53

460

601

327

6.925

6.925

5.645

5.626

31.18

13

55

31.44

433

543

317

6.925

6.925

5.407

5.468

30.13

14

56

30.38

408

491

308

6.925

6.925

5.176

5.314

29.12

15

57

29.36

384

444

299

6.925

6.925

4.952

5.164

28.15

16

58

28.37

360

400

291

6.925

6.925

4.735

5.019

27.21

17

59

27.41

338

361

283

6.925

6.925

4.526

4.877

26.31

18

60

26.50

317

326

275

6.925

6.925

4.323

4.740

25.44

19

61

25.64

296

294

267

6.925

6.925

4.132

4.604

24.61

20

62

24.81

277

265

260

6.925

6.925

3.948

4.472

23.81

21

63

24.01

259

240

253

6.925

6.925

3.772

4.343

23.04

22

64

23.02

237

209

244

6.925

6.925

3.547

4.181

22.07

23

65

22.08

216

183

236

6.926

6.924

3.336

4.027

21.17

24

66

21.21

197

160

229

6.925

6.925

3.138

3.880

20.32

25

67

20.39

180

140

222

6.925

6.925

2.955

3.742

19.53

26

68

19.63

164

123

215

6.925

6.925

2.786

3.612

18.80

27

69

18.93

150

109

209

6.925

6.925

2.632

3.490

18.13

28

70

18.15

135

94

202

6.925

6.925

2.457

3.353

17.37

29

71

17.45

121

82

196

6.925

6.925

2.306

3.230

16.70

30

72

16.85

110

72

190

6.925

6.925

2.178

3.123

16.12

31

73

16.34

101

65

186

6.925

6.925

2.074

3.033

15.64

32

74

15.96

94

60

182

6.925

6.925

1.993

2.963

15.25

33

75

15.62

89

56

179

6.925

6.925

1.937

2.916

14.96

34

76

15.38

87

54

177

6.925

6.925

1.911

2.891

14.77

35

77

15.36

86.56

54.0

176.3

6.925

6.925

1.90

2.89

14.75

2.5二期恒载

二期恒载合计77.4KN/m，具体见下表。

二期恒载合计

77.43

KN/m

人行道栏杆

1.50

KN/m

人行道混凝土找平及地砖

4.68

KN/m

防撞护栏

7.50

KN/m

中间分隔带（一半）

10.00

KN/m

桥面铺装20cm

53.75

KN/m

2.6温度作用

按照JTGD602004规范取值。

整体温差±20℃，

箱梁截面日照正温差T1=14℃,T2=6.7℃,负温差为正温差-0.5倍。

2.7汽车制动力

按照规范JTGD622004加载长度的车道荷载标准值的10％，共计入3个车道，即410*10.5*0.2=861KN，刚构桥的制动力加载在桥面。

2.8不均匀沉降

考虑主墩，交界墩不均匀沉降5～10mm。

2.9预应力钢束

预应力钢束分体内索和体外索。

体内索

主桥纵向钢束张拉力表

钢束分组

规格

张拉应力（MPa）

张拉力（kN）

T1～T10

15.2j-22

1395

4297

W1～W10

15.2j-22

1395

4297

T11～36

15.2j-25

1395

4883

W11～30

15.2j-25

1395

4883

CT

15.2j-15

1395

2930

CB

15.2j-27

1395

5273

ST

15.2j-19

1395

3711

SB

15.2j-15

1360

2856

TWS

15.2j-27

1209

4570

预埋塑料波纹管的钢束摩阻损失按照下表取值。

体外索

考虑到桥梁后期运营荷载增长的可能，同时为了改善运营期不可预见的跨中较大下挠导致使用性能恶化或者承载力不足的情况，预留体外索转换位置，预留体外索更换措施，增加结构的可维护性。

2.10风荷载

依据公路桥梁抗风设计规范JTG/TD60-01-2004

（工点：

四川叙永）

V10

24.4

m/s

Z

160

桥面高度

K1

1.29573

桥面高度

B

28

m

r

0.01183

α

0.3

地表粗糙系数，D类

W0（Kpa）

0.36

1.30

（10米高度和桥面高度）

CV

5.23897

（KN/m）

运营期（100年一遇）

Gv

1.47

Vd

31.6

（m/s）

桥面高度

Vg

46.5

（m/s）

桥面高度

施工期（10年一遇）

η

0.84

Vsd

26.6

（m/s）

桥面高度

Vsg

39.0

（m/s）

桥面高度

主梁/主墩横向风荷载计算

运营期

施工期

编号

节段长

H

V10

Z

Gv

CH

K1

Vg

FH（KN/m）

FH（KN/m）

式4.3.2表4.4.2

表3.2.5

式4.2.1

式4.3.1

式4.3.1

梁1

7

13.55

24.4

160

1.47

1.89

1.296

46.5

35

24.24

梁2

3

13.33

24.4

160

1.47

1.89

1.296

46.5

34

23.81

梁3

3

12.90

24.4

160

1.47

1.88

1.296

46.5

33

22.95

梁4

3

12.48

24.4

160

1.47

1.88

1.296

46.5

32

22.12

梁5

3

12.06

24.4

160

1.47

1.87

1.296

46.5

30

21.30

梁6

3

11.66

24.4

160

1.47

1.86

1.296

46.5

29

20.49

梁7

3

11.26

24.4

160