1、帽子坡大桥结构计算书帽子坡大桥结构计算书1、项目概况1.1 技术标准汽车荷载：公路-I级人群荷载： 桥面宽度：2.5(人行道及栏杆)+1.5(非机动车道)+11.25(行车道)+ 1.5(双黄线) +11.25(行车道)+ 1.5(非机动车道)+ 2.5m(人行道及栏杆)，全宽32m；双向六车道。桥头引道：城市主干路II级，计算行车速度50km/h；设计使用寿命：100年；地震作用：地震动峰值加速度小于0.05g，抗震设防措施等级为7级。1.2 施工方案主梁采用满堂支架和大钢管支架现浇，达到设计强度和弹模后按照设计张拉次序进行张拉。2、计算采用的技术规范及软件(1) 公路工程技术标准（JTG
2、B01-2003）(2) 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）(3) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）(4) 公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）采用Midas civil 2010进行结构分析，并用桥梁博士3.2.0进行验算。3、计算采用的基本资料（1）箱梁按部分预应力混凝土A类构件设计，桥墩按钢筋混凝土偏压构件计算。该桥为城市桥梁，属重要大桥，安全等级为I级。（2）梯度温度按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）表4.3.10-3条取值。桥面为10cm沥青混凝土铺装时梯度温度的分布如图1。A、竖向日照正温差 B、
3、竖向日照反温差图1 梯度温度 (尺寸单位：mm)（3）收缩、徐变、箱梁有效宽度按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)公式计算。（4）荷载工况组合说明：荷载工况均按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）进行组合，主要组合如下。承载力极限状态组合：1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.84人群+0.84梯度温度+0.84制动力+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98梯度温度+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98制动力+0.5基础变位1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+
4、1.12人群+0.5基础变位正常使用极限状态短期效应组合：1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0人群+0.8梯度温度+1.0制动力+1.0基础变位 1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0人群正常使用极限状态长期效应组合：1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车+0.4人群+0.8梯度温度+1.0制动力+1.0基础变位 1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车+0.4人群短暂状况构件应力计算按标准值组合。以上仅为主要组合，各控制断面最不利组合由以上各荷载相互组合值确定。4、计算图式及计算荷载4.1 计算图式图2 midas计算模型采用Midas civil 2010 对全桥进行全过程
5、空间静力仿真分析，并用桥梁博士V3.2.0进行平面计算，箱梁按部分预应力混凝土A类构件设计，桥墩按钢筋混凝土偏压构件计算。全桥共116个单元，125个节点。计算中考虑的荷载及作用包括：结构自重、基础变位、预应力荷载、温度梯度、活载、汽车制动力、二期恒载。4.2 混凝土及钢筋参数表1 混凝土材料参数 强度等级弹性模量(MPa) 容重(kN/m3)线膨胀系数标准值设计值fck(MPa)ftk(MPa)fcd(MPa)ftd(MPa)C503450026.51.00E-0532.42.6522.41.83表注：表中标准值、设计值栏分别列出混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度。表2 普通钢筋材料参数普通钢
6、筋弹性模量(MPa)容重(kN/m3)fsk(MPa)fsd(MPa)fsd(MPa)HRB33520000078.5335280280表注： fsk、fsd、fsd分别为抗拉强度标准值、抗拉强度设计值、抗压强度设计值。表3 预应力钢束材料参数类型弹性模量(MPa)容重(kN/m3)线膨胀系数fpk(MPa)fpd(MPa)fpd(MPa)钢绞线1719500078.51.20E-0518601260390表注： fpk为抗拉强度标准值；fpd为抗拉强度设计值；fpd为抗压强度设计值。4.3 二期恒载桥面系（含人行道纵梁、人行道板、人行道栏杆、桥面铺装）按81kN/m计算，合力作用点偏离路线中
7、线外侧0.73m。4.4 制动力本桥为双向三车道，汽车制动力按主桥范围内的一行汽车车队10%计算，为386kN。4.5 基础变位桥台处基础变位按5mm考虑，中墩按10mm考虑。5、计算结果5.1 主梁计算结果5.1.1 持久状况承载能力极限状态计算（1）箱梁抗弯承载力验算表4列出了较不利的几个单元，其余未列出的单元均满足规范要求。表4 箱梁抗弯承载力验算单元位置最大/最小roMd(kN*m)R(kN*m)截面强度系数=R/roMd受压区高度最小配筋率9J10最大31195 44893 1.439 满足满足10J11最大32951 45157 1.370 满足满足10I10最大31195 448
8、93 1.439 满足满足11J12最大34059 45301 1.330 满足满足11I11最大32951 45157 1.370 满足满足12J13最大34523 45480 1.317 满足满足12I12最大34059 45301 1.330 满足满足13I13最大34524 45480 1.317 满足满足13J14最大34348 45569 1.327 满足满足14I14最大34348 45569 1.327 满足满足14J15最大33536 44789 1.336 满足满足15J16最大32092 40053 1.248 满足满足15I15最大33536 44789 1.336 满
9、足满足16J17最大30019 37369 1.245 满足满足16I16最大32092 40050 1.248 满足满足17J18最大27319 31134 1.140 满足满足17I17最大30019 37367 1.245 满足满足18I18最大27319 31129 1.139 满足满足18J19最大24017 29422 1.225 满足满足19I19最大24017 29419 1.225 满足满足19J20最大20663 28725 1.390 满足满足20I20最大20663 28724 1.390 满足满足32J33最小-136792 194141 1.419 满足满足33I3
10、3最小-136792 194141 1.419 满足满足43J44最大28792 42781 1.486 满足满足45J46最大42693 57933 1.357 满足满足46J47最大48913 63066 1.289 满足满足46I46最大42693 57937 1.357 满足满足48J49最大59913 88622 1.479 满足满足49J50最大64799 87914 1.357 满足满足49I49最大59913 88622 1.479 满足满足52J53最大76175 108747 1.428 满足满足53J54最大78839 107338 1.361 满足满足53I53最大76
11、175 108747 1.428 满足满足54J55最大81060 106212 1.310 满足满足54I54最大78839 107338 1.361 满足满足55J56最大82753 105368 1.273 满足满足55I55最大81060 106212 1.310 满足满足56J57最大83882 104805 1.249 满足满足56I56最大82753 105368 1.273 满足满足57J58最大84447 104523 1.238 满足满足57I57最大83882 104805 1.249 满足满足58J59最大84517 104487 1.236 满足满足58I58最大84
12、447 104523 1.238 满足满足表注：ro为重要性系数，取ro=1.1；Md为弯矩组合设计值；R为抗弯承载力设计值， 即满足规范要求。表4所列表明，箱梁承载力、受压区高度及最小配筋率均满足规范要求。（2）箱梁抗剪承载力验算表5 箱梁抗剪承载力验算单元位置最大/最小验算roVd(kN)R(kN)截面强度系数=R/roVd截面验算2I2最小OK-7635 10284 1.347 OK2J3最小OK-7031 9938 1.413 OK3I3最小OK-7031 9938 1.413 OK20J21最大OK7260 10540 1.452 OK24J25最大OK9679 13766 1.42
13、2 OK27J28最大OK11547 15108 1.308 OK28J29最大OK12181 15720 1.290 OK28I28最大OK11545 15231 1.319 OK29J30最大OK12822 15872 1.238 OK29I29最大OK12179 15844 1.301 OK31J32最大OK14723 17099 1.161 OK31I31最大OK13597 17583 1.293 OK32I32最大OK14723 17099 1.161 OK33J34最小OK-16510 17102 1.036 OK34I34最小OK-16510 17102 1.036 OK34J3
14、5最小OK-15395 18049 1.172 OK36I36最小OK-14631 17020 1.163 OK36J37最小OK-14003 17320 1.237 OK37I37最小OK-14005 17196 1.228 OK37J38最小OK-13382 16572 1.238 OK38I38最小OK-13384 16449 1.229 OK38J39最小OK-12767 18270 1.431 OK39I39最小OK-12769 18148 1.421 OK41I41最小OK-11555 14100 1.220 OK41J42最小OK-10955 13558 1.238 OK42I4
15、2最小OK-10956 13473 1.230 OK42J43最小OK-10360 14810 1.430 OK43J44最小NG-9769 13670 1.399 NG43I43最小OK-10361 14726 1.421 OK45J46最小OK-8599 11228 1.306 OK45I45最小OK-9183 12371 1.347 OK46J47最小OK-8020 10110 1.261 OK表注：Vd为剪力组合设计值，R为抗剪承载力设计值，即满足规范要求。“截面验算”指箱梁是否满足JTG D62-2004规范式（5.2.9）。表5列出了较不利的几个单元，其余未列出的单元均满足规范要求
16、。表中数据表明，箱梁斜截面抗剪承载力及截面验算均满足规范要求。5.1.2 持久状况正常使用极限状态计算（1）箱梁正截面抗裂验算按规范JTG D62-2004第6.3.1-1条，A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下应满足：；在荷载长期效应组合下： 表6 短期效应作用下箱梁正截面抗裂验算单元位置上缘(Mpa)下缘(Mpa)左上缘(Mpa)左下缘(Mpa)右上缘(Mpa)右下缘(Mpa)10J110.528 4.697 2.698 4.728 0.479 4.667 11J120.425 4.797 2.620 4.824 0.378 4.769 11I110.521 4.701 2
17、.695 4.731 0.469 4.671 12J130.275 4.942 2.509 4.967 0.229 4.918 12I120.416 4.801 2.616 4.829 0.365 4.774 13J143.843 5.038 1.285 5.058 -0.053 5.016 13I133.940 4.942 1.360 4.965 0.039 4.916 14I143.867 5.027 1.295 5.046 -0.030 5.004 14J153.890 4.970 1.292 4.986 -0.002 4.951 15I153.915 4.958 1.303 4.973
18、 0.023 4.938 15J160.265 4.847 2.438 4.862 2.177 4.833 16I160.251 4.853 2.431 4.868 2.163 4.840 16J177.895 0.386 3.898 0.399 4.013 0.373 17J188.267 -0.101 4.153 -0.090 4.390 -0.109 17I177.925 0.370 3.912 0.383 4.041 0.357 18J198.392 -0.307 4.248 -0.298 4.520 -0.311 18I188.298 -0.118 4.168 -0.107 4.42
19、1 -0.126 19I198.424 -0.323 4.264 -0.314 4.552 -0.328 19J208.216 -0.168 4.137 -0.162 4.348 -0.169 20I208.248 -0.183 4.154 -0.177 4.381 -0.185 20J217.837 0.198 3.881 0.200 3.973 0.198 31J320.250 4.272 2.172 4.268 0.255 4.276 32J33-0.211 4.760 1.800 4.755 -0.204 4.765 32I320.250 4.272 2.172 4.268 0.255
20、 4.276 33I33-0.211 4.760 1.819 4.768 -0.223 4.752 33J340.312 4.199 2.239 4.207 0.301 4.191 34I340.312 4.199 2.239 4.207 0.301 4.191 41J428.368 0.361 4.395 0.353 4.523 0.375 42J438.635 0.029 4.566 0.023 4.791 0.044 42I428.335 0.374 4.379 0.366 4.490 0.388 43J448.705 -0.119 4.584 -0.125 4.862 -0.103 4
21、3I438.602 0.044 4.550 0.037 4.758 0.059 46J478.505 0.449 4.427 0.444 4.654 0.458 表注：表中拉应力为负，压应力为正；表中各项应力均为。表7 长期效应作用下箱梁正截面抗裂验算单元位置上缘(Mpa)下缘(Mpa)左上缘(Mpa)左下缘(Mpa)右上缘(Mpa)右下缘(Mpa)3J42.394 2.035 2.390 2.077 2.334 1.994 4I42.394 2.032 2.389 2.074 2.333 1.990 16J173.994 1.972 3.691 1.985 3.979 1.962 17J18
22、4.338 1.515 3.919 1.526 4.330 1.510 17I173.993 1.972 3.691 1.984 3.978 1.962 18J194.449 1.322 3.993 1.331 4.446 1.321 18I184.338 1.515 3.918 1.526 4.329 1.510 19I194.449 1.323 3.993 1.331 4.446 1.322 19J204.269 1.460 3.869 1.465 4.270 1.462 20I204.269 1.461 3.869 1.466 4.270 1.462 20J213.895 1.812 3
23、.604 1.813 3.899 1.816 42J434.481 1.836 4.123 1.828 4.503 1.853 43J444.484 1.769 4.103 1.760 4.508 1.787 43I434.481 1.835 4.123 1.827 4.503 1.852 表注：表中拉应力为负，压应力为正；表中各项应力均为。表6、表7列出了最不利截面的法向拉应力，表中数据表明箱梁短期效应、长期效应作用下，箱梁法向拉应力满足规范要求。（2）箱梁斜截面抗裂验算A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，现场浇筑构件，主拉应力应满足： 表8 箱梁斜截面抗裂验算单元位置最大主拉应力(MPa)容许值(MPa)15J16-0.674 -1.32516J17-0.933 -1.32516I16-0.699 -1.32517I17-0.958 -1.32517J18-0.735 -1.32518I18-0.764 -1.32520J21-0.561 -1.32529J30-0.567 -1.32529I29-0.516 -1.32531J32-0.746 -1.32531I31-0.716 -1.32532J33-0.891 -1.32532I32-0.746 -1.32533J34-0.976 -1.32534I34
