山东临沂市迎宾桥自锚式悬索桥复核报告

临沂市柳清河迎宾自锚式悬索桥 复核 报告 大 连 xxx 有限公司 2008 年 12 月 目 录 1、 工程概述 . 1 1.1 工程概况 . 1 1.2 设计工作概况 . 1 1.2.1 设计单位 . 1 1.2.2 主要设计技术标准 . 1 2、 上部结构计算复核 . 2 2.1 计算依据 . 2 2.2 结构整体计算复核 . 2 2.2.1 计算模型与方法 . 2 2.2.2 成桥状态 . 3 2.2.3 主梁验算 . 5 2.2.4 主塔验算 . 16 2.2.5 横梁验算 . 17 2.2.6 主缆与吊索验算 . 28 2.3 桥面板局部计算 . 31 2.3.1 桥面板受力分析 . 31 2.3.2 桥面板强度复核 . 36 2.4 上部结构计算复核结论 . 37 3、下部结构计算复核 . 37 3.1 钻孔灌注桩单桩容许承载力计算 . 37 3.2 桥塔基础计算复核 . 38 3.2.1 作用在承台底面荷载 . 38 3.2.2 钻孔灌注桩承载力验算 . 39 3.2.3 承台验算 . 39 3.3 下部结构计算复核结论 . 43 1 第 1 章 工程概述 1.1 工程概况 临沂 迎宾大桥位于临沂市柳青河上，与内环路相连，是南坊新区建设的重要组成部分。桥梁结构方案采用独塔 双索面自锚式混凝土悬索桥形式，桥梁主跨为 70m，边跨为 25m，主缆中心距 32m，吊索沿顺桥向间距 4m。索塔采用欧式塔型，塔结构总高34 米，桥面以上塔结构高 24.5 米 (其中 2.5 米为装饰部分 ,桥面至主缆中心点为 22米 )；横断面上共两个欧式塔，中间不设横向连接。 桥梁横断面宽 43米，上部 加劲梁采用 双边肋 纵梁与吊杆间横梁相交的框架体系，纵 梁高度采用 2.3 米， 横梁高度采用2米， 其 间设置现浇钢筋混凝土桥面板， 桥面铺装采用 9cm厚 沥青混凝土。下部结构主塔基础 采用 150cm 的群桩 ，主跨桥台采用钻孔灌注桩， 小 边跨桥台采用半整体式重力桥台。 内环路是南坊新区的主要道路，其间是商业办公黄金用地，为此选择两个主塔做为桥体设计元素，意喻着临沂市的开放之门和张开双臂迎接海内外宾客之意。桥塔顶部造型为山东莒县大汶口文化出土的中国最早的象形文字造型，基座四周侧面装饰了体现沂蒙文化特色的雕塑 造型。该桥 为 我省第一座独塔自锚式悬索桥，其 受力体系清晰明确，轮廓分明，良好的欧式桥型将为柳青河增添一缕亮色，同时也从一个侧面反映出一个城市的整体风貌。 1.2 设计工作概况 1.2.1 设计单位 ： 临沂 市 公路勘察 设计院 1.2.2 主要设计技术标准 1) 道路等级：城市主干路 ； 2) 机动车道数：双向 8车道 (主塔外另设置 2个非机动车道 ,兼做人行道 ) 3) 计算行车速度： 60km/h ； 4) 桥梁宽度： 43 m ； 布置形式为： 0.25m 护栏 +4m 人行及非机动车道 +2.5m 锚索区 +（ 0.5m+43.5m+0.5m+4 3.5m+0.5m）机动车道 +2.5m 锚索区 +4m人行及非机动车道 +0.25m护栏 5) 桥面横坡： 1.5% 6) 桥梁纵断： 主塔位于变坡点处，前后 纵坡 2，凸曲线半径 3000m 7) 设计荷载：城 A级，人行及非机动车道活载 3.5 KN/m2 8) 地震基本烈度为，结构物按度设防 9) 设计洪水频率 1/100，设计洪水位 68.00m 2 第 2章 上部结构 计算 复核 2.1 计算 依据 (1) 迎宾悬索桥施工图 设计文件 （ 7月） (2)城市桥梁设计准则 CJJ11-93 (3)城市桥梁设计荷载标准 CJJ77-98 (4)公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004 (5)公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024-85 (6)公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-86 (7)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004 (8)公路悬索桥设计规范 (报批稿 ) 2.2 结构整体计算复核 2.2.1 计算模型与方法 整体 静力 计算采用通用有限元程序 ansys，根据设计方提供的施工图和相关设计资料建立 平面模型 进行计算 。模型简图如下： 图 1 模型简图 模型中各主要构件的几何特性如 下 表所示 ： 名称 材料 自重 (kN/m3) 面积 (m2) 抗弯惯矩 Izz（ m4） 主塔 (桥面以上部分 ) C55 26 6.32 4.7252 主塔（根部） C55 26 12.252 12.5052 纵梁 1(主跨箱形 ) C55 26 17.7518 12.5969 纵梁 2(主跨支点实心 ) C55 26 32.6018 32.7864 纵梁 3（边跨跨中实心） C55 26 27.6218 15.8159 纵梁 4（边跨支点实心） C55 26 66.12 179.0408 主缆 高强钢丝 81.85 0.10172182 / 吊杆（ 7-73） 高强钢丝 84 0.0028092 / 吊杆（ 7-121） 高强钢丝 84 0.0046562 / 吊杆（ 7-163） 高强钢丝 84 0.0062722 / 吊杆（ 7-223） 高强钢丝 84 0.0085812 / 表 1 模型中 各 主要构件的几何特性 3 2.2.2 成桥状态 (1) 成桥状态下的 支反力 计算 模型中成桥状态下， 0#桥台、 1#塔底和 2#桥台处的 支 反力 分别为： 7767.8KN，-29815KN和 149210KN， 支反力总 和为 127160KN。 (2) 成桥状态下的 主缆力 成桥状态下主缆力见下表： 由主跨端到塔顶(KN) 40453 40458 40463 40619 40879 41181 41516 41863 42268 42710 43189 43697 44243 44812 45396 46258 表 2 主跨主缆轴力 (KN) 由塔顶到边跨端(KN) 56901 56883 55122 55107 53749 53734 52413 52399 50424 50411 50398 表 3 边跨主缆轴力 (KN) (3) 成桥状态下的 吊杆力 成桥状态下吊杆力见下表： 4 吊杆编号 吊杆力 (KN) 1# 886 2# 1286 3# 1284 4# 1259 5# 1168 6# 1245 7# 1250 8# 1254 9# 1244 10# 1251 11# 1234 12# 1202 13# 1703 14# 2467 15# 1956 16# 1966 17# 3101 表 4 成桥吊杆力 (KN) (4) 成桥状态下的 主梁内力 图 2 成桥状态 下 主梁轴力图 图 3 成桥状态 下 主梁弯矩图 5 (5) 成桥状态下的 主塔内力 图 4 成桥状态 下 主塔轴力 图 图 5 成桥状态 下 主塔弯矩图 2.2.3 主梁验算 验算 各荷载作用下 的 主梁应力 ， 考虑的荷载作用包括：恒载（含二期恒载、预应力）、活载（含 汽车荷载、人群荷载 ） 、 收缩徐变、 索 梁温差、温度梯度、 系统温差 。 主梁单元编号从 1至 108， 方向 由主跨端部到边跨端部，拉应力为正，压应力为负。 各荷载作用下 的 主梁应力 图如下所示： 6 恒载作用下主梁上缘应力图- 1 0-9-8-7-6-5-4-3-2-10120 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 6 恒载作用下主梁上缘应力图 (MPa) 恒载作用下主梁下缘应力图- 1 4- 1 3- 1 2- 1 1- 1 0-9-8-7-6-5-4-3-2-101230 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 7 恒载作用下主梁 下 缘应力图 (MPa) 7 活载作用下主梁上缘应力包络图-4-3-2-1012340 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 8 活载作用下主梁上缘应力包络图 (MPa) 活载作用下主梁下缘应力包络图-8-6-4-2024680 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 9 活载作用下主梁 下 缘应力包络图 (MPa) 8 收缩徐变产生的主梁上缘应力图-2-1 . 5-1-0 . 500 . 511 . 522 . 533 . 544 . 50 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 (M Pa ) 图 10 收缩徐变 作用下 主梁上缘应力图 (MPa) 收缩徐变产生的主梁下缘应力图-7-6-5-4-3-2-10123456780 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 11 收缩徐变 作用下 主梁 下 缘应力图 (MPa) 9 索梁温差产生的主梁上缘应力包络图-2- 1 . 6- 1 . 2- 0 . 8- 0 . 400 . 40 . 81 . 21 . 620 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 12 索梁温差 15度 作用下主梁上缘应力包络图 (MPa) 索梁温差产生的主梁下缘应力包络图-3- 2 . 5-2- 1 . 5-1- 0 . 500 . 511 . 522 . 530 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 13 索梁温差 15度 作用下主梁 下 缘应力包络图 (MPa) 10 温度梯度产生的主梁上缘应力包络图-2- 1 . 8- 1 . 6- 1 . 4- 1 . 2-1- 0 . 8- 0 . 6- 0 . 4- 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 810 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 14 温度梯度作用下主梁上缘应力包络图 (MPa) 温度梯度产生的主梁下缘应力包络图- 2 . 4-2- 1 . 6- 1 . 2- 0 . 8- 0 . 400 . 40 . 81 . 21 . 622 . 42 . 83 . 23 . 644 . 40 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 15 温度梯度作用下主梁 下 缘应力包络图 (MPa) 11 体系升降温3 0 度产生的主梁上缘应力包络图- 0 . 5- 0 . 4- 0 . 3- 0 . 2- 0 . 100 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 16 体系温差 30度 作用下主梁上缘应力包络图 (MPa) 体系升降温30度产生的主梁下缘应力包络图-0 . 8-0 . 6-0 . 4-0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 80 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 (M Pa ) 图 17 体系温差 30度 作用下主梁 下 缘应力包络图 (MPa) 成桥状态： 若在该桥竣工时立即投入使用，在汽车、人群和其他荷载（索梁温差、体系温差、桥面日照，未考虑收缩徐变）作用下，按照最不利的荷载组合，该桥主梁的拉压应力状况如下所示，拉应力为正，压应力为负： 12 主梁上缘拉应力包络图- 1 4- 1 2- 1 0-8-6-4-20240 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 18 主梁上缘拉应力包络图 (MPa) 主梁下缘拉应力包络图- 2 0- 1 6- 1 2-8-40480 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 19 主梁 下 缘拉应力包络图 (MPa) 13 主梁上缘压应力包络图- 1 6- 1 4- 1 2- 1 0-8-6-4-20240 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 20 主梁上缘压 应力包络图 (MPa) 主梁下缘压应力包络图- 2 0- 1 6- 1 2-8-40480 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 21 主梁 下 缘压应力包络图 (MPa) 成桥 1 年 后： 考虑收缩徐变产生的部分作用，在汽车、人群和其他荷载（索梁温差、体系温差、桥面日照）作用下，按照最不利的荷载组合，该桥主梁的拉压应力状况如下所示，拉应力为正，压应力为负： 14 主梁上缘拉应力包络图- 1 6- 1 4- 1 2- 1 0-8-6-4-20240 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 22 主梁上缘拉应力包络图 (MPa) 主梁下缘拉应力包络图- 2 0- 1 6- 1 2-8-40480 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 23 主梁 下 缘拉应力 包络图 (MPa) 15 主梁上缘压应力包络图- 1 6- 1 4- 1 2- 1 0-8-6-4-20240 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 24 主梁上缘压应力包络图 (MPa) 主梁下缘压应力包络图- 2 0- 1 6- 1 2-8-40480 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110单元号应力 ( M P a ) 图 25 主梁 下 缘压应力包络图 (MPa) 由 成桥 1 年 后 的计算结果可知，收缩徐变对主跨 跨中下缘 拉应力有很大影响，必须在成桥 1 年到 2 年内通过对该桥的检测结果来进行 吊杆力的二次调整 ，以消减收缩徐变带来的不利影响，改善主梁的应力状况，若不进行吊杆力 的二次调整，则收缩徐变将引起主梁主跨下缘处的拉应力继续增大，最终导致该桥的破坏。 由上述计算结果可知，在 最不利的荷载组合 下 ，最大的法向拉应力出现在主跨跨中 16 附近的 主梁下缘，最大的法向压应力出现在主梁与主塔交接处主跨一侧的 主梁 下缘，两处均为标准的 2.3m高纵梁截面。 应力 计算时考虑全截面承受轴力，有效截面承受弯矩，有效截面为纵梁中心线两侧各 3.8m的范围。各荷载作用 在上述两处位置 产生的应力 值 如下表所示，拉应力 为 正，压应力为负： 主跨跨中下缘应力值（ Mpa） 荷载名称 应力值 荷载名称 应力值 恒载 -8.9395 系统温差 30 度 0.2765 活载 7.1033 温度梯度 1.8247 收缩徐变 7.0574 索梁温差 15 度 2.3403 表 5 各荷载作用下 主跨跨中下缘应力 (MPa) 主梁与主塔交接处主跨一侧 下缘应力值（ Mpa） 荷载名称 应力值 荷载名称 应力值 恒载 -4.4666 系统温差 30 度 -0.4413 活载 -6.5813 温度梯度 -1.6670 收缩徐变 -6.5604 索梁温差 15 度 -2.9001 表 6 各荷载作用下 主梁与主塔交接处主跨一侧下缘应力值 (MPa) 主梁 最不利荷载组合下的应力验算如下 表所示 ： 验算内容 控制应力 容许应力 验算结果 拉应力 上缘 1.696 1.918 满足 下缘 3.687 1.918 不满足 压应力 上缘 -14.523 -24.85 满足 下缘 -17.757 -24.85 满足 表 7 横梁正截面法向压应力验算表（ MPa） 2.2.4 主塔验算 根据公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004 中第 4.1.6 条的规定，对永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应进行组合， 其中的结构重要性系数 按规范表 1.0.9的规定取为 1.0。 持久状态承载能力极限状态基本组合主 塔 内 力包络图 如下图 所示 ： 17 主塔轴力包络图- 2 2 0 0 0 0- 2 0 0 0 0 0- 1 8 0 0 0 0- 1 6 0 0 0 0- 1 4 0 0 0 0- 1 2 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 0- 8 0 0 0 0- 6 0 0 0 0- 4 0 0 0 0- 2 0 0 0 000 5 10 15 20 25 30 35单元号轴力 ( K N ) 图 26 承载能力极限状态基本组合主塔轴力包络图 (KN) 主塔弯矩包络图- 1 1 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 0- 9 0 0 0 0- 8 0 0 0 0- 7 0 0 0 0- 6 0 0 0 0- 5 0 0 0 0- 4 0 0 0 0- 3 0 0 0 0- 2 0 0 0 0- 1 0 0 0 001000020000300000 5 10 15 20 25 30 35单元号弯矩 ( K N m ) 图 27 承载能力极限状态基本组合主塔弯矩包络图 (KN m) 根据以上内力分布情况 对 主 塔 按钢筋混凝土构件进行持久状态承载能力极限状态验算 ， 选取主 梁位置主塔最不利断面及塔根部断面按偏心受压构件进行截面承载能力验算 。 验算结果列于下表： 位置 计算轴力 计算弯矩 承载轴力 承载弯矩 验算结果 主梁位置断面 86656.60 151420.72 125042.42 218494.75 满足 塔底断面 99832.20 214740.88 216512.25 465721.79 满足 表 8 主塔承载能力验算表（ KN, KN m） 18 2.2.5 横梁验算 对横梁进行使用阶段预应力构件抗裂验算，横梁按预应力混凝土 A 类 构件验算，根 据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004 中第 6.3.1 条，正截面抗裂验算应对构件正截面混凝土短期荷载效应作用下的法向拉应力进行验算 。拉应力为负，压应力为正。 在作用短期效应组合下， 各 横梁上 下 缘应力包络图 如下图 所示 ： 主跨中横梁上缘拉应力012345670 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 28 作用短期效应组合主跨中横梁上缘应力图 (MPa) 主跨中横梁下缘拉应力0123456789100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 29 作用短期效应组合主跨中横梁下缘应力图 (MPa) 19 边跨中横梁上缘拉应力012345670 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 30 作用短期效应组合边跨中横梁上缘应力图 (MPa) 边跨中横梁下缘拉应力0123456789100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 31 作用短期效应组合边跨中横梁下缘应力图 (MPa) 20 主跨端横梁上缘拉应力012345670 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 32 作用短期效应组合主跨端横梁上缘应力图 (MPa) 主跨端横梁下缘拉应力-1012340 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 33 作用短期效应组合主跨端横梁下缘应力图 (MPa) 21 边跨端横梁上缘拉应力-2-101234560 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 34 作用短期效应组合边跨端横梁上缘应力图 (MPa) 边跨端横梁下缘拉应力-3-2-10123450 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 35 作用短期效应组合边跨端横梁下缘应力图 (MPa) 22 塔处横梁上缘拉应力-202468100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 36 作用短期效应组合塔处横梁上缘应力图 (MPa) 塔处横梁下缘拉应力0246810121416180 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 37 作用短期效应组合塔处横梁下缘应力图 (MPa) 23 使用阶段横梁正截面抗裂验算见 下 表 ： 验算内容 控制应力 容许应力 验算结果 主跨中横梁 上缘 0 1.918 满足 下缘 0 1.918 满足 边跨中横梁 上缘 0 1.918 满足 下缘 0 1.918 满足 主跨端横梁 上缘 0 1.918 满足 下缘 0.48 1.918 满足 边跨端横梁 上缘 0.74 1.918 满足 下缘 1.73 1.918 满足 塔处横梁 上缘 1.15 1.918 满足 下缘 0 1.918 满足 表 9 横梁正截面抗裂验算表（ MPa） 根据 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范（ JTG D62-2004）中第 7.1节的规定对预应力混凝土构件进行使用阶段正截面的混凝土法向压应力 验算。 主跨中横梁上缘压应力012345670 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 38 使用阶段主跨中横梁上缘应力图 (MPa) 24 主跨中横梁下缘压应力0123456789100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 39 使用阶段主跨中横梁下缘应力图 (MPa) 边跨中横梁上缘压应力012345670 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 40 使用阶段边跨中横梁上缘应力图 (MPa) 25 边跨中横梁下缘压应力0123456789100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 41 使用阶段边跨中横梁下缘应力图 (MPa) 主跨端横梁上缘压应力0123456780 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 42 使用阶段主跨端横梁上缘应力图 (MPa) 26 主跨端横梁下缘压应力-1012340 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 43 使用阶段主跨端横梁下缘应力图 (MPa) 边跨端横梁上缘压应力-2-1012345670 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 44 使用阶段边跨端横梁上缘应力图 (MPa) 27 边跨端横梁下缘压应力-3-2-10123450 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 45 使用阶段边跨端 横梁下缘应力图 (MPa) 塔处横梁上缘压应力-4-20246810120 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 ( M P a ) 图 46 使用阶段塔处横梁上缘应力图 (MPa) 28 塔处横梁下缘压应力-20246810121416180 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55节点号应力 (M Pa ) 图 47 使用阶段塔处横梁下缘应力图 (MPa) 持久状况 横梁 正截面法向压应力验算见 下表： 验算内容 控制应力 容许应力 验算结果 主跨中横梁 上缘 -6.01 -24.85 满足 下缘 -9.14 -24.85 满足 边跨中横梁 上缘 -6.39 -24.85 满足 下缘 -8.92 -24.85 满 足 主跨端横梁 上缘 -6.74 -24.85 满足 下缘 -3.48 -24.85 满足 边跨端横梁 上缘 -6.04 -24.85 满足 下缘 -4.15 -24.85 满足 塔处横梁 上缘 -10.52 -24.85 满足 下缘 -16.85 -24.85 满足 表 10 横梁正截面 法向压应力 验算表（ MPa） 2.2.6 主缆与吊索验算 一、主缆 强度 验算 主缆 选用 37 127 5.25 ； 一根主缆的面积为 20 .1 0 1 7 2 1 7 7 5 8m， 钢丝总 直径为0.35988m。其每延米容重为 81.85 /KN m ， 每延米重量为 8.3259 /KN m ； 主缆平行钢丝标准抗拉强度 1770byR M Pa， 其破断荷载为 1 8 0 0 4 7 .5 4 2 KN。 使用阶段主缆的最大应力为考虑恒载 +活载 +索梁温差 +温度梯度 +系统温差时的最大应力 623.3769 MPa ，安全系数为： 1 7 7 0 / 6 2 3 . 3 7 6 9 2 . 8 3 9 3 2 . 5， 故最不利组合作用下主缆的安全系数满足规范要求，主缆是安全的！ 29 二、 鞍槽中主缆抗滑系数的验算 按公路悬索桥设计规范 (报批稿 )，鞍槽内索股的抗滑安全系数 ： 2lg ( / )sck TT 式中： 索股与槽底或上层索股与下层索股间的摩擦系数，取 0.15； 主缆 (索股 )在鞍槽上的包角 (弧度 )； sT、cT 分别为主缆 (索股 )两 边的拉力。 中心角 7 7 . 1 7 1 . 3 4 6 8 最不利组合作用下的 抗滑安全系数 为： 0 . 1 5 1 . 3 4 6 8 2 . 1 3 1 2l g ( / ) l g ( 8 6 8 9 0 . 8 / 6 9 8 5 2 . 1 )sck TT 鞍槽中主缆 的 抗滑 满足规范要求！ 三、 吊索 验算 取最不利荷载组合作用下的吊索应力对吊索进行验算，结果如下表： 吊索编号 吊索最大应力 (Mpa) 安全系数 1# 218.853 7.63 2# 513.876 3.25 3# 514.875 3.24 4# 505.095 3.31 5# 469.656 3.56 6# 498.780 3.35 7# 500.554 3.34 8# 501.101 3.33 9# 496.251 3.37 10# 497.937 3.35 11# 489.748 3.41 12# 475.156 3.51 13# 408.262 4.09 14# 437.704 3.82 15# 467.447 3.57 16# 470.090 3.55 17# 404.349 4.13 表 11 吊索验算表 所有吊索安全系数均大于 3，满足规范要求！ 四 、 索夹 验算 索夹采用 10.9 级高强螺栓 ， 预紧力 610KN 。 索夹厚度 56.5t mm ， E 取 30 112.0 10 Pa ， 主缆外径 398cD mm ，索夹内径 404dD mm 。 索夹应力验算如下表所示： 编号 L(mm) N(KN) Mpa) Dc(mm) Dd(mm) 3Mpa) Mpa)1# 770 4880 56.086 398 404 421.663 477.748 2# 770 4880 56.086 398 404 421.663 477.748 3# 770 4880 56.086 398 404 421.663 477.748 4# 770 4880 56.086 398 404 421.663 477.748 5# 970 7320 66.782 398 404 421.663 488.445 6# 970 7320 66.782 398 404 421.663 488.445 7# 970 7320 66.782 398 404 421.663 488.445 8# 970 7320 66.782 398 404 421.663 488.445 9# 970 7320 66.782 398 404 421.663 488.445 10# 1250 10980 77.735 398 404 421.663 499.397 11# 1250 10980 77.735 398 404 421.663 499.397 12# 1250 10980 77.735 398 404 421.663 499.397 13# 1250 10980 77.735 398 404 421.663 499.397 14# 1745 19520 98.993 398 404 421.663 520.656 15# 1745 19520 98.993 398 404 421.663 520.656 16# 1745 19520 98.993 398 404 421.663 520.656 17# 1745 19520 98.993 398 404 421.663 520.656 表 12 索夹应力验算表 索夹抗滑安全度验算如下表 所示： 编号 。 sin Tc(KN) T(KN) F(KN) r 1# 9.792 0.1701 885.91 150.668 2049.6 13.60 2# 11.365 0.1971 1286.15 253.447 2049.6 8.09 3# 13.201 0.2284 1284.06 293.237 2049.6 6.99 4# 14.982 0.2585 1259.42 325.581 2049.6 6.30 5# 16.659 0.2867 1167.89 334.804 3074.4 9.18 6# 18.287 0.3138 1244.80 390.590 3074.4 7.87 7# 19.948 0.3412 1250.38 426.589 3074.4 7.21 8# 21.577 0.3678 1253.88 461.116 3074.4 6.67 9# 23.163 0.3933 1243.67 489.197 3074.4 6.28 10# 24.718 0.4182 1251.34 523.252 4611.6 8.81 11# 26.233 0.4420 1234.10 545.499 4611.6 8.45 12# 27.676 0.4645 1201.94 558.267 4611.6 8.26 13# 29.331 0.4899 1703.40 834.419 4611.6 5.53 14# 44.424 0.7000 2466.80 1726.669 8198.4 4.75 15# 42.704 0.6782 1956.20 1326.716 8198.4 6.18 16# 41.107 0.6575 1965.81 1292.456 8198.4 6.34 17# 38.902 0.6280 3101.02 1947.413 8198.4 4.21 表 13 索夹抗滑验算表 索夹抗滑安全度满足规范要求 ！ 31 2.3 桥面板局部计算 2.3.1 桥面板受力分析 迎宾桥桥面系是由加劲梁、横梁及其上的行车道板组成，行车道板是支承在横梁上的单向连续板，按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 4.1 条进行板的计算，采用简化方法先计算出相同跨度简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩 M0，再根据板厚与肋高比值的不同乘以相应系数得到板的跨中和支点截面的设计弯矩。本桥主跨横梁宽 0.4m，边跨横梁宽 0.7m，高 2.0m，两根横梁的中心间距 4m，行车道板主跨厚 0.22m，边跨厚 0.25m，加腋长度 0.3m，桥面铺装层为 9cm 沥青混凝 土； 设计荷载为城 A。 计算时取 1m 板宽，计算自 重弯矩及恒载弯矩，活载按有效分布宽度计算 1m 宽板的受力，然后进行荷载组合，得到行车道板的跨中和支点的设计弯矩 。 桥面板顺 桥向计算跨径 4.0alm， 横 桥向计算跨径 16blm， 桥面板的长宽比为：164 2，可视作单由短跨承受荷载的单向受力板（即单向板）来设计。 2.3.1.1 主跨桥面板的计算 （一） 恒载内力 沿横桥方向取一米宽的板条进行计算 1、每延米板条上的恒载 g 沥青混凝土铺装 1g ： 0 . 0 9 1 . 0 2 3 . 0 2 . 0 7 /k N m 板的平均厚度 t ： 0 . 2 2 0 . 1 5 0 . 3 0 / 3 . 6 0 . 2 3 2 5 m 桥面板自重2g： 0 . 2 3 2 5 1 . 0 2 6 6 . 0 4 5 /k N m 合计： 8 . 1 1 5 /ig g k N m 2、每米宽板条的恒载内力： （ 1）、板的 计算跨径 板的计算跨径按照桥规（ JTGD 62 2004）规定： 0 3 . 6 0 . 2 3 2 5 3 . 8 3 2 5l l t m ，且不大于0 3 . 6 0 . 4 4l b m ，所以板的计算跨径取为 3.8325lm ，上式中0l为板的净跨径， t 为板厚， b 为中横梁腹板宽度。 （ 2）、恒载弯矩 220 11 8 . 1 1 5 3 . 8 3 2 5 1 4 . 8 9 9 288gM g l k N m （二） 活载内力 设 计荷载为城市 -A 级，按照桥规（ JTGD 62 2004）选用如下图所示车辆荷载进行计算： 32 140 KN 160 KN200 KN140 KN60 KN18.0 m3.6 m1.2 m6.0 m 7.2 m 图 48 城 A 级标准车辆纵面图 1、选取荷载 根据轴重和轴距，应以重轴为主，取用 P=200KN 或 2（ P=140KN）计算。 2、轮载分布 重轴车轮着地尺寸 22 ba =0.2m 0.6m，经铺装层按 45 角扩散后在板顶的分 布尺寸为 1 1 2 22 2 0 . 3 8 0 . 7 8a b a H b H m m 3、汽车及冲击力弯矩 （ 1）、荷载取用 200P kN 时 、荷载位于板中央的有效分布宽度 1 3 . 8 3 2 50 . 7 8 2 . 0 5 7 533lb b m 桥规（ JTGD 62 2004）规定 b 不小于 22 3 . 8 3 2 5 2 . 5 5 533lm ， 所以，2.555bm ,此时 有效工作宽度相互重叠， 则取每个 车轮 荷载的有效分布宽度 为 (1 . 8 1 . 3 ) / 2 1 . 5 5 、荷载位于板支承处 的有效分布宽度 1 0 . 7 8 0 . 2 3 2 5 1 . 0 1 2 5b b t m 桥规（ JTGD 62 2004）规定 b 不小于 11 3 . 8 3 2 5 1 . 2 7 7 533lm ， 所以， 1.2775bm 、板的有效工作宽度如下图所示 33 pg 图 49 单向板内力计算图 、汽 车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数 1 =1.3） 10 2 0 0 0 . 3 8( 1 ) ( ) 1 . 3 ( 3 . 8 3 2 5 ) 7 6 . 3 7 58 2 8 1 . 5 5 2P aPM l k N mb （ 2）、荷载取用 2 ( 1 4 0 )P K N 时 板的有效工作宽度同上，如下图所示 pgp 图 50 单向板内力计算图 34 汽车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数 1 =1.3） 0 1 4 0 3 . 8 3 2 5( 1 ) ( 0 . 6 ) 1 . 3 ( 0 . 6 )2 2 2 1 . 5 5 2P PlM b 7 7 .2 7 7 kN m 所以，汽车及冲击力弯矩取用荷载为 2 ( 1 4 0 )P K N 时的弯矩计算，即0 7 7 . 2 7 7pM K N m （三） 荷载组合 pg MMM 000 4.12.1 1 . 2 1 4 . 8 9 9 2 1 . 4 7 7 . 2 7 7 1 2 6 . 0 7 K N m 00 . 7 0 . 7 1 2 6 . 0 7 8 8 . 2 4 9M M K N m 支 由于板厚与梁高之比 0.2325 124 00 . 5 0 . 5 1 2 6 . 0 7 6 3 . 0 3 5M M K N m 中 2.3.1.2 边 跨桥面板的计算 （一） 恒载内力 沿横桥方向取一米宽的板条进行计算 1、每延米板条上的恒载 g 沥青混凝土铺装 1g ： 0 . 0 9 1 . 0 2 3 . 0 2 . 0 7 /k N m 板的平均厚度 t ： 0 . 2 5 0 . 1 5 0 . 3 0 / 3 . 3 0 . 2 6 3 6 4 m 桥面板自重2g： 0 . 2 6 3 6 4 1 . 0 2 6 6 . 8 5 4 6 4 /k N m 合计： 8 . 9 2 4 6 4 /ig g k N m 2、每米宽板条的恒载内力： （ 1）、板的计算跨径 板的计算跨径按照桥规（ JTGD 62 2004）规定： 0 3 . 3 0 . 2 6 3 6 4 3 . 5 6 3 6 4l l t m ，且不大于0 3 . 6 0 . 4 4l b m ，所以板的计算跨径取为 3.56364lm ，上式中0l为板的净跨径， t 为板厚， b 为中横梁腹板宽度。 （ 2）、恒载弯矩 220 11 8 . 9 2 4 6 4 3 . 5 6 3 6 4 1 4 . 1 6 7 388gM g l k N m （二） 活载内力 设计荷载为城市 -A 级，选用的车辆荷载同上。 （ 1）、荷载取用 200P kN 时 、荷载位于板中央的有效分布宽度 35 1 3 . 5 6 3 6 40 . 7 8 1 . 9 6 7 933lb b m 桥规（ JTGD 62 2004）规定 b 不小于 22 3 . 5 6 3 6 4 2 . 3 7 5 833lm ， 所以，2.3758bm ,此时 有效工作宽度相互重叠， 则取每个 车轮 荷载的有效分布宽度为 (1 . 8 1 . 3 ) / 2 1 . 5 5 、荷载位于板支承处 的有效分布宽度 1 0 . 7 8 0 . 2 6 3 6 4 1 . 0 4 3 6 4b b t m 桥规（ JTGD 62 2004）规定 b 不小于 11 3 . 5 6 3 6 4 1 . 1 8 7 8 833lm ， 所以， 1 .1 8 7 8 8bm 、板的有效工作宽度如下图所示 gp 图 51 单向板内力计算图 、汽车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数 1 =1.3） 10 2 0 0 0 . 3 8( 1 ) ( ) 1 . 3 ( 3 . 5 6 3 6 4 ) 7 0 . 7 3 88 2 8 1 . 5 5 2P aPM l k N mb （ 2）、荷载取用 2 ( 1 4 0 )P K N 时 板的有效工作宽度同上，如下图所示 36 ppg 图 52 单向板内力计算图 汽车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数 1 =1.3） 0 1 4 0 3 . 5 6 3 6 4( 1 ) ( 0 . 6 ) 1 . 3 ( 0 . 6 )2 2 2 1 . 5 5 2P PlM b 6 9 .3 8 4kN m 所以，汽车及冲击力弯矩取用荷载为 200P kN 时的弯矩计算，即0 7 0 . 7 3 8pM K N m （三） 荷载组合 pg MMM 000 4.12.1 1 . 2 1 4 . 1 6 7 3 1 . 4 7 0 . 7 3 8 1 1 6 . 0 3 4 K N m 00 . 7 0 . 7 1 1 6 . 0 3 4 8 1 . 2 2 3 8M M K N m 支 由于板厚与梁高之比 0 .2 6 3 6 4 124 00 . 5 0 . 5 1 1 6 . 0 3 4 5 8 . 0 1 7M M K N m 中 2.3.2 桥面板 强度复核 迎宾大桥行车道板上下缘纵向 钢 筋都配置 了 HRB335 等级的钢筋，直径 20，钢筋间距 10cm，即每米板宽配 10 根 20 钢筋，受力钢筋保护层为 5.8cm，行车道板混凝土强度等级为 C55。 桥面板作为矩形截面受弯构件，按规范第 5.2.2 条计算截面受弯承载力 ，计算时偏于安全地不考虑受压钢筋，结果列出在 下 表。 37 桥面板截面抗弯承载力计算见下表： 计算内容 主跨桥面板 边跨桥面板 支点截 面 跨中截面 支点截面 跨中截面 设计弯矩 Md kNm -88.249 63.035 -81.224 58.017 桥梁结构重要性系数 0 1 1 1 1 截面宽度 b cm 100 100 100 100 截面高度 h cm 37 22 40 25 混凝土强度等级 55 55 55 55 受拉钢筋类型 HRB335 HRB335 HRB335 HRB335 受拉钢筋直径 d mm 20 20 20 20 受拉钢筋根数 根 10 10 10 10 受拉钢筋保护 层 a cm 5.8 5.8 5.8 5.8 混凝土轴心抗压强度设计值 fcd MPa 24.4 24.4 24.4 24.4 受拉钢筋面积 As cm2 31.42 31.42 31.42 31.42 受拉钢筋设计强度 fsd MPa 280 280 280 280 中性轴位置 x cm 3.6056 3.6056 3.6056 3.6056 受压区高度界限 jgh0 cm 16.848 8.748 18.468 10.368 校核 OK OK OK OK 正截面抗弯承载弯矩 Mj kNm -258.63 126.661 -285.02 153.054 校核 OK OK OK OK 表 14 桥面板强度验算表 桥面板强度复核表明，板的受力是安全的，极限承载力有足够的安全储备 。 2.4 上部结构计算复核结论 对迎宾大桥上部结构受力进行 的 计算复核，得到以下结论： 1、 使用阶段主缆的安全系数最小为 2.8393，吊杆的安全系数在 3.247.63 之间，均满足规范要求； 2、 主梁拉应力不满足规范对 A类构件的要求； 混凝土主塔的承载能力满足规范要求； 3、 对自锚式悬 索桥各个部位的横梁进行了抗裂验算 和 持久状况应力验算， 基本满足要求； 4、 主梁桥面板极限承载力大于设计内力，板的受力是安全的，满足规范要求 。 第 3章 下部结构 计算 复核 3.1 钻孔灌注桩单桩容许承载力计算 根据临沂市柳清河迎宾悬索桥施工图设计 ， 桩尖持力层达到 3-3 层（弱风化安山岩） 。 根据 交通部标准公路桥涵地基与基础设计规范（ JTJ 024-85）第 4.3.4 条 ，支承在基岩上或嵌入基岩内的钻（挖）孔桩的单桩轴向受压容许承载力 P，可按下 38 式计算： 12 ( ) aP c A c U h R 式中 P 单桩轴向受压容许承载力 （ kN ）； aR 天然湿度的岩石单轴极限抗压强度 （ kPa ） ； h 桩嵌入基岩深度（ m ） ，不包括风化层； U 桩嵌入基岩部分的横截面 周长（ m ） ； A 桩底横截面面积（ 2m ） ； 12,cc 根据清孔情况、岩石破碎程度等因素 而定的系数， 按规范表 4.3.4 中条件为 “一般的” 并 对钻孔桩 系数 降低 20取 c1 0.4， c2 0.032。 按柱承桩计算的单桩容许承载力 结 果列于下表： 桥墩台 桩号 桩径 桩底标高 弱风化安岩 U A h Ra 设计值 (m) (m) 顶面标高 (m) (m) (m2) (m) MPa kN 1#塔墩 11 1.5 51.112 54.200 4.712 1.767 3.088 11.5 13484.0 14 1.5 51.112 53.590 4.712 1.767 2.478 11.5 12426.1 17 1.5 51.112 54.800 4.712 1.767 3.688 11.5 14524.4 20 1.5 47.112 50.080 4.712 1.767 2.968 11.5 13275.9 23 1.5 46.112 49.470 4.712 1.767 3.358 11.5 13952.2 26 1.5 46.112 48.230 4.712 1.767 2.118 11.5 11801.8 表 15 单桩 容许 承载力计算表 因为 弱风化安山岩天然湿度下的单轴极限抗压强度aR远远大于钻孔灌注桩的C25 混 凝土 轴心抗压强度设计值 1 1 .5cdf M Pa， 因此表中 Ra 取混凝土的轴心抗压强度设计值 。 按柱承桩计算得到 1 号桥塔 基础 1.5m 钻孔灌注桩单桩容许承载力 1 1 8 0 1 . 8P K N 。 3.2 桥塔基础计算复核 迎宾桥为独塔自锚式悬索桥， 1 号墩为悬索桥桥塔中墩， 0 号、 2 号桥台 分别 为悬索桥 主跨和边跨 桥台。 桥塔基础计算包括：承台验算、钻孔灌注桩承载力及桩身强度验算。 3.2.1 作用在承台底面荷载 根据城市桥梁设计荷载标准 CJJ77-98 第 4.2.1 条，桥塔所受制动力为： 10%的车道荷载： 0 . 1 ( 9 5 1 5 3 0 0 ) 2 3 4 5 2 1 6 0 3 2 0K N K N ； 39 取汽车制动力为： 345TH KN 塔底截面顺桥向弯矩： 3 4 5 1 2 . 7 9 4 4 1 2 . 5 5M K N m 主塔承台底所受结构荷载组合表如下所示： 竖向力 N(kN) 水平力 H(kN) 弯矩 M(kNm) 上部结构自重 74602.75 0.00 2521.40 承台自重 7800.00 0.00 0.00 汽车与人群荷载 4712.25 0.00 14694.20 汽车制动力 0.00 345.00 4412.55 荷载组合 87115.00 345.00 21628.15 表 16 主塔 承台底所受结构荷载组合表 3.2.2 钻孔灌注桩承载力验算 桥塔承台底面单桩竖向力设计值可按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004）第 8.5.1 条计算， 根据上面 的 内力组合，可以计算得到各号钻孔灌注桩的设计内力，计算结果列 于下 表 ： 桩号 竖向力 N(kN) 11 10640.7 12 9679.4 13 8718.2 14 10640.7 15 9679.4 16 8718.2 17 10640.7 18 9679.4 19 8718.2 表 17 钻孔灌注桩承载力验算 表 计算结果表明桥塔基础钻孔灌注桩最大设计内力： 1 0 6 4 0 .7N K N ； 小于单桩容许承载力 1 1 8 0 1 .8P K N 。 3.2.3 承台验算 桥塔承台按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004）第 8.5.3 条第 8.5.5 条验算 以下内容 ： （ 1） “撑杆 -系杆体系”的撑杆抗压承载力及系杆抗拉承载力； （ 2） 斜截面抗剪承载力； （ 3） 承台冲 切 承载力。 一、承台短悬臂的“撑杆 系杆体系”计算 有效高度：0 3 0 0 0 1 5 7 . 5 2 8 4 2 . 5h m m 桩中心到墩台边缘距离：1 3 7 5 0 3 5 0 0 / 2 2 0 0 0x m m 取撑杆压力线在承台顶面的作用点至墩台边缘的距离为： 40 00 . 1 5 0 . 1 5 2 8 4 2 . 5 4 2 6 . 3 7 5a h m m 撑杆压力线与系杆拉力 线的夹角为： 110112 8 4 2 . 5t a n t a n 4 9 . 5 1 5 7 34 2 6 . 3 7 5 2 0 0 0hax 撑杆压力设计值： 1 1 1/ s i n 3 1 0 6 4 0 . 7 / s i n 4 9 . 5 1 5 7 3 4 1 9 7 0 . 5ddD N K N 系杆拉力设计值： 1 1 1/ t a n 3 1 0 6 4 0 . 7 / t a n 4 9 . 5 1 5 7 3 2 7 2 4 8 . 9ddT N K N 圆桩的支承宽度取桩直径的 0.8 倍： 0 .8 1 .5 1 .2bm 系杆钢筋的顶层钢筋中心至承台底的距离： 182.5s mm ；由于承台系杆钢筋的底层需设于桩顶钢筋网之上，而桩顶需埋入承台一定距离，故 s 值较大； 钢筋直径： 25d mm 6 1 8 2 . 5 6 2 5 3 3 2 . 5ah s d m m 撑杆计算高度： 11s i n c o s 1 2 0 0 s i n 4 9 . 5 1 5 7 3 3 3 2 . 5 c o s 4 9 . 5 1 5 7 3 1 1 2 8 . 5 7at b h m m 由于桩中距 3.75m 小于 3 倍桩直径 3 1.5 4.5m ，所以承台截面计算宽度取承台全宽，即： 10000sb m m 承台混凝土抗压强度 标准值： , 25cu kf M Pa 撑杆计算宽度sb范围内系杆钢筋截面面积： 24 9 0 . 9 0 2 0 0 9 8 1 8 0sA m m 系杆钢筋弹性模量： 52 1 0E M P a 按规范公式（ 8.5.3-1） （ 8.5.3-3） 对撑杆抗压承载力进行校核如下： 322111 52 7 2 4 8 . 9 1 0( 0 . 0 0 2 ) c o t ( 0 . 0 0 2 ) c o t 4 9 . 5 1 5 7 3 0 . 0 0 2 4 6 8 4 2 59 8 1 8 0 2 1 0dssTAE ,125 1 1 . 4 6 6 0 . 4 8 2 5 1 2 . 01 . 4 3 3 0 4 1 . 4 3 3 0 4 0 . 0 0 2 4 6 8 4 2 5c u kc d sff M P a M P a 取, 1 1 . 4 6 6c d sf M P a 01 1 . 0 4 1 9 7 0 . 5 4 1 9 7 0 . 5dD K N , 0 11 1 2 8 . 5 7 1 0 0 0 0 1 1 . 4 6 6 1 0 0 0 1 2 9 3 9 9 . 3 4 1 9 7 0 . 5s c d s dt b f K N D K N 撑杆抗压承载力 符合 规定。 按规范公式（ 8.5.3-6） 对系杆抗 拉 承载力进行校核如下： 钢筋抗拉强度设计值： 280sdf M Pa 41 01 1 . 0 2 7 2 4 8 . 9 2 7 2 4 8 . 9dT K N 012 8 0 9 8 1 8 0 1 0 0 0 2 7 4 9 0 . 4 2 7 2 4 8 . 9s d s df A K N T K N 系 杆抗 拉 承载力 符合 规定。 二、承台斜截面抗剪承载力计算 根据规范，将 1500mm 的圆形截面桩换算为边长 0 . 8 1 5 0 0 1 2 0 0 mm 的方形截面桩，如下图所示： 图 53 承台桩示意图 墩台边缘至计算斜截面外侧桩边缘的距离： 2 5 5 0 6 0 0 3 5 0 0 / 2 1 4 0 0xa m m 结构重要性系数取：0 1.0 斜截面以外所有桩反力设计值： 3 1 0 6 4 0 . 7 3 1 9 2 2 . 1dV K N 10000sb b m m 0 2 8 4 2