南岸锚跨计算书-061121

福州市鼓山大桥南岸混凝土锚跨计算书计算： 复核：2006 年 10 月福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-101目录第一章 纵向计算21.计算依据及标准22.计算模型23.计算荷载及荷载组合34.结构检算45.结论11第二章 局部计算121.计算依据及标准122.计算模型及结果 12第一章 纵向计算福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-102一、计算依据及标准福州市鼓山大桥初步设计公路工程技术标准JTG B012003公路桥涵设计通用规范JTG D602004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004汽车荷载等级：城-A级桥面宽度：桥面宽38m、42m(详见附图)，桥面设机动车道8个，人行道宽3m(共6m)，中央分隔带宽0.5m。二、计算模型1本桥计算采用中铁大桥院自主研发的平面有限元计算程序 SCDS2006。全桥共采用节点 35个，梁元 34个，支座两个（边墩约束竖向及顺桥向、1墩的约束竖向） 。南岸锚跨的截面在锚固段采用与边跨等宽、等高段（b=38m、h=3.46m）相同的外形,锚固段的锚体变高部分作为外荷载。主缆锚面距 1墩中心线约 3.5m，主缆在混凝土锚跨传力距离较短，暂不考虑主缆对锚跨的影响，主缆对 1墩横梁及支反力的影响在 1墩横梁设计中另行考虑。南岸锚跨主梁详细情况，见附图 1。南岸锚跨平面有限元分析离散图及预应力简图南岸锚跨在北侧与钢箱梁连接，形成连续体系。但是混凝土锚跨跨中箱梁与钢箱梁的刚度（E 砼 I 砼 /E 钢 I 钢 =2.46）相差大，且北侧钢梁段处于主桥的悬吊跨，所以对锚跨的约束较弱。鉴于以上原因南岸混凝土锚跨按带悬臂简支体系分析计算，北侧钢梁对悬臂端产生的内力作为外荷载加载。 2材料：主梁混凝土：C50 预应力钢绞线：R =1860Mpaby纵向： 顶（底）板束为19（12） j15.24钢绞线 福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-103三、计算荷载及荷载组合1、荷载1.1混凝土锚跨自身荷载1）一期恒载受力面积部分程序自动计入，横隔墙部分以集中力计入。在平面计算中，考虑到简化模型的准确性与计算的安全性，主缆锚固处混凝土实体块混凝土，分两种情况考虑：一、主缆锚体自重由主梁承受，并且均布于锚体分布段主梁上（见 一期恒载简图）。二、由于主缆的主动受载作用，考虑主缆锚体自重由主缆承受，这种情况应该是比较合理的，有待于实体分析验证。一期恒载简图(单位:cm)2） 二期恒载：g120kN/m3） 活载冲击系数参照公路桥涵设计通用规范，0.1716偏载系数按 1.15计汽车活载横向分配系数80.5（1+0.1716）1.155.39 (计冲击)汽车活载横向分配系数80.51.154.6 (不计冲击)4） 人群荷载：按3KPa计，15kN/m。5） 温度荷载：体系升温：+25C。体系降温：-25C。参照公路桥涵设计通用规范混凝土梁梯度温度效应：T1=14oC，T25.5 oC，反温差取：T1=-7 oC，T2-2.75 oC。福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1041.2北侧钢梁对混凝土锚跨产生的荷载类别 项目 N(kN) Q(kN) M(kN-m)恒载 0 -629 17233Mmax -549.6 -3887.2 94074.4汽车Mmin -6669.8 2213.9 -61781.5Mmax -159.1 -1301.5 29980.6人群Mmin -2388.8 781 -21862.8桥塔 4cm 1259.4 -322.9 9852.7左锚墩 2cm -469.9 210.3 -11509.7右锚墩 2cm 198.6 -50.7 1129.7左辅墩 2cm 34.9 -87.3 7226.3沉降右散鞍墩2cm -393.4 89.3 -1775.4升温 25 -70.7 39.5 -1222.6温度降温 25 69.1 -39.1 1218.32、荷载组合公路桥涵结构纵向计算需分承载能力极限状态、正常使用极限状态及持久状况分别进行检算。1） 基本组合（用于承载能力极限状态计算）1.1x（1.2x 恒+1.4x 活+0.5x基础变位+0.71.4 步道人群+0.71.4 温度） （计汽车冲击力）2） 短期组合（用于正常使用极限状态计算）恒+0.7x 活+基础变位+步道人群+0.8x 温度（不计汽车冲击力）3） 长期组合（用于正常使用极限状态计算）恒+0.4x 活+基础变位+0.4 步 x道人群+0.8x 温度（不计汽车冲击力）四、结构检算4.1按持久状况承载能力极限状态计算（基本组合）1）斜截面抗剪福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-105单位：kN边支点附近控制截面剪力最大值为 33051kN、中支点附近控制截面剪力最大值为 43429kN参照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中第 5.2.9条，0.51*10 -3*501/2*(2100*3100+1400*4600)/1.1=42449kN大于 28单元 i端，0.51*10 -3*501/2*(2500*3100)/1.1=25404kN大于 19、22 单元 i端，所以根部腹板 70cm、跨中腹板 50cm满足抗剪截面尺寸要求。同时按上述规范中 5.2.7条计算：箍筋配二级直径 16mm钢筋间距 10cm，在根部 8m范围内加密为双肢一箍。2）正截面强度（考虑主缆锚体自重）福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-106强 度 图012345613579111315171921232527293133353739414345474951535557596163656769717375777981系 列 1从强度图（只考虑预应力）可知，安全系数均大于 1，普通钢筋按构造配筋即可满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中公式（5.1.5-1）规定的强度要求。4.2按持久状况正常使用极限状态计算4.2.1不计钢梁对混凝土锚跨的约束内力（考虑主缆锚体自重）福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1074.2.2短期组合（计钢梁对混凝土约束产生的内力，内力见荷载项）1）正截面抗裂（考虑锚体自重）从图中可得：上缘在 32 号单元 i 端应力情况：荷载短期效应下有 0.55MPa 拉应力、作用短期效应下有 1.92MPa 拉应力，但是 31、32 单元位于 1墩对应隔墙上，所以不考虑 32i 端拉应力前提下，上缘最小压应力为 0.0MPa。下缘没有拉应力出现，满足短期效应抗裂性要求。福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1082）正截面抗裂（不考虑锚体自重）从图中可得：上缘在 32 号单元 i 端应力情况：荷载短期效应下有 0.17MPa 压应力、作用短期效应下有 1.19MPa 拉应力，但是 31、32 单元位于 1墩对应隔墙上，所以不考虑 32i 端拉应力前提下，上缘最小压应力为 0.34MPa。下缘没有拉应力出现，满足短期效应抗裂性要求。福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1093）斜截面抗裂（考虑锚体自重）128、3441 单元作用短期效应主应力包络图 (MPa)斜截面主拉应力在 128、3441 单元作用短期效应下最大为 1.15MPa，满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中规定 A类预应力混凝土现场浇筑构件主拉应力必须满足公式 6.3.1-8，则 Mpa，满足要求。325.165.0.89.0tktpf29、33、30、31 单元 i端主拉应力分别为 1.38、1.38、1.64、1.92MPa，不满足规范要求，考虑到该处结构与平面计算简化有所变化，需要进一步分析。4）斜截面抗裂（未考虑锚体自重）129、3341 单元作用短期效应主应力包络图 (MPa)福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1010斜截面主拉应力在 129、3341 单元作用短期效应下最大为 1.21MPa，满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中规定 A类预应力混凝土现场浇筑构件主拉应力必须满足公式 6.3.1-8，则 Mpa，满足要求。325.165.0.89.0tktpf30、31 单元 i端主拉应力分别为 1.38、1.55MPa，不满足规范要求，考虑到该处结构与平面计算简化有所变化，需要进一步分析。4.2.3应力计算组合（计钢梁对混凝土约束产生的内力，内力见荷载项）1）正截面混凝土压应力验算（预应力不折减，计汽车冲击系数，考虑锚体自重）构件上、下缘混凝土最大压应力 14.580.5fck0.532.416.2 Mpa，满足要求（不考虑 1墩横隔墙对应的 31、32 单元） 。2）斜截面混凝土压应力验算（预应力不折减，计汽车冲击系数，考虑锚体自重）福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1011构件斜截面混凝土最大主压应力 15.020.6fck0.632.419.44 Mpa，满足要求。5 结论综上计算结果分析得到，本桥的纵向计算结果基本满足满足规范要求，锚固区段局部还需进一步分析。福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1012第二章 局部计算一、计算依据及标准福州市鼓山大桥初步设计公路工程技术标准JTG B012003公路桥涵设计通用规范JTG D602004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004二、计算模型及结果2.1 计算图式2.2 局部承压从计算模式图，可知主缆索股锚固区0.55m*0.5m，锚垫板0.38m*0.38m。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004第5.7条计算：由初步设计文件得：索股最大应力 584MPa、索股面积 28.55cm 2。参考平顺大桥：锚垫板 380x380x50mm、预埋管 外 245mm、螺旋筋1660mm直径400mm、锚头螺母直径260mm。福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1013右边附图单位为cm，括号内数字为右锚跨锚头之间间距。第5.7.1条 0*Fld1.3 s*f cd*Aln 0=1.1 Fld=2000.8kN s=1.0 =1.505fcd=22.4MPa Aln=0.0527m21.1*2000.8=2200.9kN1.3*1.0*1.505*22.4*10 3*0.0527=2309.6kN满足规范要求第 5.7.2条 0*Fld0.9（ s*f cd+k* v* cor*fsd）A ln cor=1.111 k=2.0 v =(4*Assl)/(dcor*s)=(4*2.011)/(40*6)fsd=280MPa =0.03351.1*2000.8=2200.9kN0.9(1.0*1.505*22.4*10 3+2.0*0.0335*1.111*280*103)*0.0527=2587.5kN 满足规范要求2.3 锚固区局部应力单侧主缆锚固处最大轴力 N暂时按48000kN计，约为恒载的1.16倍。-截面剪力=N/70.2 =48000/70.2 =0.683(MPa)-截面压应力福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1014=N/(2*4.1) =48000/8.2 =5.85(MPa)实际- 截面压应力要小于 5.85MPa，该局部应力与整体计算结果叠加小于规范 0.5fck限值。2.4 结合段计算结合段可变荷载类别 项目 N(kN) Q(kN) M(kN-m)Mmax -549.6 -3887.2 94074.4汽车Mmin -6669.8 2213.9 -61781.5Mmax -159.1 -1301.5 29980.6人群Mmin -2388.8 781 -21862.8桥塔 4cm 1259.4 -322.9 9852.7左锚墩 2cm -469.9 210.3 -11509.7右锚墩 2cm 198.6 -50.7 1129.7左辅墩 2cm 34.9 -87.3 7226.3沉降右散鞍墩2cm -393.4 89.3 -1775.4升温 25 -70.7 39.5 -1222.6温度降温 25 69.1 -39.1 1218.3主缆在锚固处缆力在恒载下约 82000kN，水平分力 Fh=82000xCOS23=75481.4kN活载+附加力弯矩及剪力值：项目 N(kN) Q(kN) M(kN-m)Mmax 853.3 -5688.7 143482福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-1