南京地铁275+40+40+275m连续梁计算说明

南京地铁三号线27.5+40+40+27.5 米预应力混凝土连续箱梁计 算 说 明计算： 计算时间： 复核： 复核时间： 审核： 审核时间： 目 录1 桥梁设计 11.1 设计依据 .11.2 结构形式及尺寸 .11.3 施工方法 .12 纵向计算(线间距 3.8227.131m 米) 22.1 纵向计算荷载 .22.1.1 主力 22.1.2 主+附力 32.2 混凝土应力和抗裂验算 .32.2.1 混凝土截面正应力验算 32.2.2 混凝土斜截面抗裂验算 52.2.3 混凝土正截面抗裂验算 52.2.4 混凝土截面剪应力验算 62.3 强度计算 .62.3.1 正截面抗弯强度计算 62.3.2 斜截面抗剪强度计算 73 箱梁环框计算(线间距 4.52 米) 73.1 环框计算荷载 .73.1.1 主力 73.1.2 附加力 .83.2 无接触网立柱跨中截面环框计算 .83.3 有接触网立柱跨中截面环框计算 .9附录 1 二期恒载计算(线间距 3.8227.133mm) 911 桥梁设计1.1 设计依据地铁设计规范(GB50157-2003)。铁路桥涵设计基本规范 （TB10002.1-2005） 。铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范 （TB10002.3-2005） 。铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范 （TB10002.4-2005） 。铁路桥涵地基和基础设计规范 （TB10002.5-2005） 。铁路工程抗震设计规范 （GB50111-2006） 。南京地区建筑地基基础设计规范 （DGJ32/J 12-2005） 。铁路桥梁盆式橡胶支座 （TB/T2331-2004） 。铁路混凝土结构耐久性设计规范 （TB10005-2010） 。1.2 结构形式及尺寸主梁为变宽度，宽度 9.022m12.331m，采用斜腹板单箱单室与单箱双室截面。跨中梁高 1.8m，中支点梁高 2.8m，梁高变化采用直线过渡；箱梁顶板尺寸考虑纵向预应力顶板钢束的构造要求，以及局部受力，采用变厚度25cm50cm；底板厚度由跨中 25cm 变至支点 55cm；腹板厚度 45cm65cm。每个墩(台)顶设置一道横隔梁，B58、B59、B60 中横梁厚度 2.5m，B57、B61 端横梁厚度 1.5m。梁缝为 100mm。详见主梁构造图。梁体圬工采用 C50 混凝土；该桥只设纵向预应力钢束，纵向预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线公称直径 15.2mm，规格为 13- s15.2、11- s15.2、10- s15.2 三种；普通钢筋采用 HRB335 和 HPB235，各材料弹性模量及强度数值依照铁路桥涵钢筋混凝土结构设计规范(TB 10002.3-2005)。支座采用盆式橡胶支座。1.3 施工方法采用满堂支架现浇施工，施工单位也可采用其它施工方式，但需要征得业主、设计、监理单位同意。连续梁位于曲线上时，采用曲梁曲做，施工单位根据预应力钢束平面布置图、预应力钢束立面布置图、预应力钢束折点示意图、预应力钢束曲线要素表进行定位和下料，钢束弯折半径根据预应力钢束曲线要素确定。2为满足连续梁桥两端预应力张拉要求，连续梁桥左侧一跨简支梁桥和右侧桥台台帽以上部分待连续梁桥两端预应力张拉完成后再施工。2 纵向计算(线间距 3.8227.131m 米)计算软件采用 Midas/Civil 2010 V780 版，采用空间梁单元建模，本桥为在缓和曲线上的变宽连续梁桥，模型仿真按实际曲线变化建立梁单元。全桥按照截面变化规律，以梗胁、变高、跨中等关键变化截面对称划分单元，共分 94 个单元，115 个节点，并设置双支座模拟支座受力，以求解支座反力。其中，3、25、54、81、103 号节点为边、中支点，39、67 号节点为跨中节点。计算模型如图 2-1 所示。图 2-1 桥梁有限元分析离散图2.1 纵向计算荷载2.1.1 主力1、自重及二期恒载3结构自重按 26kN/m3 计算，根据南京地铁三号线二期恒载计算方法确定二期恒载为 88.04494.662kN/m，详细计算过程见附录 3。2、地铁车辆荷载及动力作用地铁列车荷载根据下图（南京地铁三号线为四动两拖六辆车编组，见图 2-2，图示为两辆车，图中下排数字单位为 mm）计算，并考虑动力系数的影响。动力系数值为 1+，其中 为按铁路桥涵设计基本规范(TB 10002.1-2005)4.3.5 条计算值乘以 0.8 确定，即1+0.8 =1+0.8( )=1+0.82( )=1.137L3064036图 2-2 地铁列车荷载模式3、基础变位单墩不均匀沉降取 1cm 计算，考虑单墩及隔墩最不利情况组合。4、收缩徐变混凝土的收缩应变的徐变系数终极值按铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）规定办理。徐变系数的计算参照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)办理。预应力梁二期恒载加载龄期不小于 60 天，徐变龄期计算至 1500 天。2.1.2 主+附加力组合1、制动力考虑其与冲击力组合，取一线竖向静活载的 10%计算。2、温度影响整体升温按 17.8计算，降温按-12.4计算；日照温差按顶板升温 5计算。42.2 混凝土应力和抗裂验算2.2.1 混凝土截面正应力验算计算结果如图 2-32-10 所示，图中右侧红色方框线对应的数值即改图中的最大数值，压应力为负，拉应力为正，单位为 Mpa。图 2-3 主力组合作用下混凝土截面上缘最大正应力图（最大-8.68Mpa）图 2-4 主力组合作用下混凝土截面上缘最小正应力图（最大-7.27Mpa）图 2-5 主力组合作用下混凝土截面下缘最大正应力图（最大-10.35Mpa）图 2-6 主力组合作用下混凝土截面下缘最小正应力图（最大-8.5Mpa）图 2-7 主+附组合作用下混凝土截面上缘最大正应力图（最大-8.73Mpa）5图 2-8 主+附组合作用下混凝土截面上缘最小正应力图（最大-7.32Mpa）图 2-9 主+附组合作用下混凝土截面下缘最大正应力图（最大-10.36Mpa）图 2-10 主+附组合作用下混凝土截面下缘最小正应力图（最大-8.5Mpa）2.2.2 混凝土斜截面抗裂验算计算结果如图 2-112-14 所示，图中右侧红色方框线对应的数值即改图中的最大数值，压应力为负，拉应力为正，单位为 Mpa。图 2-11 主力组合作用下混凝土截面主拉应力图（最大 0.73Mpa）图 2-12 主力组合作用下混凝土截面主压应力图（最大-10.4Mpa）6图 2-13 主+附组合作用下混凝土截面主拉应力图（最大 0.77Mpa）图 2-14 主+附组合作用下混凝土截面主压应力图（最大-10.12Mpa）2.2.3 混凝土正截面抗裂验算正截面抗裂验算详细计算过程参见附件一，下面只列出几个控制截面的验算结果。验算选取中支点截面(对应节点号为 25、54 和 81)和各跨跨中截面(对应节点号依次为 15、39、67 和 91)验算，计算结果见表 2-1。表 2-1 正截面抗裂验算结果截面位置 (kN/m2) c (kN/m2) fct (kN/m 2) 安全系数15 -7151.554 12661.3546 -4438.6245 2.391125 -3904.7475 5741.6413 -3924.1663 2.475439 -10890.7434 14742.6817 -4454.2877 1.762754 -5207.0759 7737.5015 -3662.0391 2.189267 -10665.4869 16103.9579 -4433.2803 1.925681 -3947.3029 6308.1105 -4950.8693 2.852391 -6203.4816 13650.2103 -3203.7959 2.71692.2.4 混凝土截面剪应力验算计算结果见图 2-152-16，图中右侧红色方框线对应的数值即该图中的最大数值。可见最不利组合作用下截面最大最小剪应力分别为 2.25Mpa 和-2.05Mpa，小于 0.17fc=5.7Mpa。图 2-15 主力组合作用下混凝土截面剪应力图7图 2-16 主+ 附组合作用下混凝土截面剪 应力图2.3 强度计算强度计算包括正截面抗弯强度和斜截面抗剪强度，详细计算过程参见附件一，下面只列出几个控制截面的强度计算结果。2.3.1 正截面抗弯强度计算正截面强度计算选取中支点截面(对应节点号为 25、54 和 81)和各跨跨中截面(对应节点号依次为 15、39、67 和 91)验算，计算结果见表 2-2。计算弯距和强度以下缘受拉为正。表 2-2 正截面抗弯强度计算结果主+附组合截面位置计算弯距(kN.m) 强度(kN.m) 安全系数15 1.64E+04 3.22E+04 1.9625 -3.74E+04 -1.33E+05 3.5739 1.74E+04 7.92E+04 4.5554 -4.95E+04 -2.15E+05 4.3567 3.08E+04 7.77E+04 3.5181 -4.56E+04 -1.87E+05 4.1191 1.94E+04 4.83E+04 2.482.3.2 斜截面抗剪强度计算取 7、19、35、70、75、90 和 100 号截面进行验算，计算结果见表 2-3。表 2-3 斜截面抗剪强度计算结果主+附组合截面位置计算剪力(kN) 强度(kN) 安全系数7 -1316.551 -3654.2748 2.775619 2544.311 6784.9774 2.666735 -629.3473 -3118.4302 4.95570 576.6846 2478.076 4.297175 3625.6786 8380.4705 2.311490 -999.8556 -2071.3075 2.0716100 3409.3476 7777.7953 2.281383 箱梁环框计算(线间距 4.52 米)环框计算沿桥纵向取 1m 宽板厚计算，计算软件采用 Civil 2010 V780 版，无接触网立柱和有接触网立柱时的计算模型如图 3-1 和图 3-2 所示。图 3-1 无接触网立柱计算模型节点示意图图 3-2 有接触网立柱计算模型节点示意图3.1 环框计算荷载3.1.1 主力1、桥面恒载1）声屏障及附属：结构高度 4.0m（从轨顶计算，全封闭）声屏障自身重2600kg/m（26kN/m）（双侧）。（已含原电缆托架 H 型钢、电缆以及托架重量、ALC 护栏板重量，风、雪荷载计算时已经考虑）2）桥面铺装：3.8227.131m 线间距： 2.0kN/m 22.0（9.022 12.331）=18.044 24.662 KN/m93）单线轨道：22kN/m。4）接触网立柱荷载：最不利荷载为 65kN 的集中力与 130kN/m 的弯距。2、活载取活载轴重 160kN，纵向影响范围 1.0m 计算。特种荷载分布长度： L=(0.52-0.176)2=0.688m特种荷载分布集度： m/kN28.16.068. q考虑动力系数特种荷载最终分布集度：q=116.281.137=132.21kN/m（其中 1+u=1.137）3.1.2 附加力1、温度荷载整体升温按 17.8计算，降温按-12.4计算。考虑日照升温温差和寒潮降温温差，具体按铁路桥涵钢筋混凝土结构设计规范(TB 10002.3-2005) 附录 B 办理。3.2 无接触网立柱跨中截面环框计算最不利荷载下弯距如图 3-3 所示。图 3-3 无接触网立柱最不利荷载作用截面弯距图(kN-m)无接触网立柱跨中截面环框计算结果显示 22 号截面为最不利，该截面的计算和配筋结果见表 3-1。10表 3-1 无接触网立柱跨中截面环框计算结果最不利截面号 22最不利弯距值 (kN.m) 169.1需配钢筋总面积(mm 2) 1608实配钢筋面积(mm 2) 2212实配钢筋后裂缝宽度(mm) 0.17643.3 有接触网立柱跨中截面环框计算最不利荷载下弯距如图 3-5 所示。图 3-4 有接触网立柱最不利荷载作用截面弯距图(kN-m)站台衔接处跨中截面环框计算结果显示：22 和 60 号截面均可能为最不利，他们的计算和配筋结果见表 3-3 和表 3-4。表 3-2 有接触网立柱跨中截面环框计算结果最不利截面号 22最不利截面弯距值 (kN.m) 324.1需配钢筋总面积(mm 2) 2881实配钢筋面积(mm 2) 6773实配钢筋后裂缝宽度(mm) 0.114911表 3-3 有接触网立柱跨中截面环框计算结果最不利截面号 60最不利截面弯距值 (kN.m) 170需配钢筋总面积(mm 2) 4375实配钢筋面积(mm 2) 6773实配钢筋后裂缝宽度(mm) 0.137附录 1 支座反力计算计算结果见附表 1，计算图示见附图 1。附表 1 27.5+40+40+27.5m 连续梁支座反力计算结果节点 荷载 FZ (kN)106 6(全部) 2183.256108107 6(全部) 2143.889187108 6(全部) 61