哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程专业设计原则施工图设计阶段

哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程专业设计原则哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程专业设计原则（施工图设计阶段）上海市政工程设计研究总院哈尔滨市政工程设计院二八年三月- 1 -目 录第一部分 总体11.1 概述11.2 全桥总体布置11.3 设计依据及基础资料31.4 设计规范及原则41.5 技术标准及主要参数6第二部分 主桥总体计算分析原则112.1 主桥概况112.2 主要计算内容及计算手段112.3 材料主要参数122.4 设计荷载132.5 荷载组合172.6 结构、构件主要性能要求18第三部分 主桥构件计算分析原则203.1 主桥构件计算内容203.2 主梁构件计算203.3 主塔构件计算203.5 边墩、辅助墩及其基础计算22第四部分 江心岛引桥、北汊辅航道桥设计要求244.1 概况244.2 主要计算内容及计算手段244.3 材料主要参数244.4 设计荷载254.5 上部结构主要计算内容及相应的性能要求274.6 桥墩及其基础计算284.7 结构抗震计算29第五部分 其他引桥设计要求315.1 概况315.2 主要计算内容及计算手段315.3 材料主要参数325.4 设计荷载335.5 上部结构主要计算内容及相应的性能要求345.6 桥墩及其基础计算355.7 结构抗震计算36哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程专业设计原则（施工图设计阶段）第一部分 总体1.1 概述松花江大桥及引道采用城市快速路标准，设计速度80km/h.根据哈尔滨市城市总体规划（20042020）（送审稿），黑龙江省航道管理局的批复文件，本项目跨松花江大桥位于道外区二十道街至松北区永胜路轴线上。路线起点为道外南勋街与二十道街交叉口；路线终点为利民镇永胜路；线路基本为南北走向，路线全长：4.03km。该桥位方案处有江心岛（狗岛）将河道分为南北两汊，南汊为主航道，北汊主要为泄洪江道，大洪水时江心岛也同时泄洪。受两岸堤防和防护工程控制，本江段河道相对稳定。两岸堤距约2100米，其中江心岛宽约1300米；南汊河道顺直，常水位时水面宽约400500米；北汊弯曲，水面宽约250米。1.2 全桥总体布置全桥跨径布置为【531m+331m +631m+（44m+46m）+729.286m+631m+256m】连续砼箱梁+【268m+208m】独塔双索面叠合梁斜拉桥+【640m+640m +640m +640m+640m】连续砼箱梁+【45m+50m+277m +50m+45m】变截面连续砼箱梁+【631m+731m】连续砼箱梁，桥梁全长3450m。主桥采用跨径为268m+208m独塔双索面叠合梁斜拉桥，横断面按八车道布置为：【0.25m（栏杆）+1.75m（人行道）+1.25m（拉索区）+0.5m（防撞栏杆）+0.5m（路缘带）+（33.5m+3.75m）（机动车道）+0.5m（路缘带）+0.5m（防撞栏杆）】2+0.5m（中央分隔带）39.5m。江心岛引桥采用五联640m预应力混凝土箱梁，双幅桥，移动模架方法施工。北汊辅航道桥采用变截面预应力混凝土箱梁，双幅桥，跨径布置为45m+50m+277m +50m+45m，挂篮悬臂浇筑法施工。江心岛引桥及北汊辅航道桥均按双向八车道布置：【0.25m（栏杆）+1.75m（人行道）+0.5m（防撞栏杆）+0.5m（路缘带）+（33.5m+3.75m）（机动车道）+0.5m（路缘带）+0.5m（防撞栏杆）】2+0.5m（中央分隔带）37.0m。（断面需调整，单箱双室截面）北岸引桥采用两联631m+731m预应力混凝土箱梁，双幅桥，满堂支架方法施工。横断面按双向八车道布置为：【0.5m（防撞栏杆）+0.5m（路缘带）+（33.5m+3.75m）（机动车道）+0.5m（路缘带）+0.5m（防撞栏杆）】2+0.5m（中央分隔带）33.0m。南岸引桥跨径布置为：（1）跨堤变宽段：256m预应力混凝土连续箱梁，双向八车道，两侧设人行道，桥宽39.547.2m； （2） 变宽段：631m预应力混凝土连续箱梁，双向七车道，桥宽33.741.9m；（3）等宽段：631m预应力混凝土连续箱梁，双向六车道，桥宽25.55m；（4）跨北新街变宽段：44m+34m+31m预应力混凝土连续箱梁，双向六车道，桥宽25.5530.1m；（5）等宽段：631m预应力混凝土连续箱梁，双向五车道，桥宽22.1m；（6）跨靖宇街变宽段：331m预应力混凝土连续箱梁，双向五车道，桥宽22.127.1m；（7）等宽段：531m预应力混凝土连续箱梁，双向四车道，桥宽18.1m；（8）A、B匝道桥：531m预应力混凝土连续箱梁，单向一车道，桥宽8.0m；（9）C匝道桥：1025m钢筋混凝土箱梁，单向三车道，桥宽14.7m；（半径调整后，跨径或跨数需调整）（10）D匝道桥：531m预应力混凝土连续箱梁，两联，单向两车道，桥宽9.0m；1.3 设计依据及基础资料（1）国家发展和改革委员会（发改投资20071382号），国家反展改革委关于哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程工程项目建议书的批复，2007.7（2）黑龙江省发改委（黑发改投资20071020号），关于哈尔滨市道外二十道街跨松花江大桥及引道工程可行性研究报告的批复，2007.10（3）哈尔滨市城市规划局，关于道外二十道街跨江大桥桥位意见的函（哈规函200637号）（4）黑龙江省航务管理局（黑航函2006 2号），关于哈尔滨市道外二十道街松花江大桥工程通航净空尺度和航道技术要求方案论证报告审查的复函，2006.1（5）水利部松辽水利委员会（松辽建管2006 258号），关于哈尔滨市道外二十道街松花江大桥涉河建设方案的批复，2006.9（6）国家环境保护总局（环审2006 589号），关于哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程环境影响报告书的批复，2006.11（7）黑龙江省发改委（黑发改投资20081020号），关于哈尔滨市道外二十道街跨松花江大桥及引道工程初步设计的批复，2008.1（8）黑龙江省公路勘察设计院，哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程工程可行性研究报告（含电子版），2006.5（9）哈尔滨市道外二十道街松花江大桥哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程可行性研究报告专家组咨询评估意见，2007.3（10）黑龙江省航务勘察设计院，哈尔滨市道外二十道街松花江大桥通航净空尺度和技术要求论证研究报告，2005.12（11）黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程防洪影响评价报告（电子版），2006.4（12）黑龙江省地震工程研究院，道外二十道街跨松花江大桥及引道工程场地地震安全性评价报告，2005.12（13）黑龙江省地震工程研究院，道外二十道街跨松花江大桥及引道工程场地地震安全性评价补充报告，2007.7（14）黑龙江省环境保护科学研究院，哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程环境影响报告书，2006.9（15）哈尔滨市勘察测绘研究院，哈尔滨市道外二十道街松花江大桥岩土工程勘察报告（二标段初步资料），2008.8（16）黑龙江北方有色建设有限责任公司，岩土工程勘察报告书，2007.8（17）黑龙江北方有色建设有限责任公司，岩土工程勘察报告书，2007.8（18）上海市政工程设计研究总院，哈尔滨市政工程设计院，哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程初步设计说明、图集，2007.9（19）中交公路规划设计院有限公司，哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程初步设计咨询审查报告，2007.11（20）哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥工程初步设计专家组咨询评审意见，2007.12（21）专题研究的成果、结论，如冰情研究、抗震专题研究等 1.4 设计规范及原则1.4.1 设计规范（1）公路工程基本建设项目设计文件编制办法（交公路发19951036号）（2）公路工程技术标准（JTG B01-2003）（3）内河通航标准（GB 50139-2004）（4）公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）（5）公路桥位勘测设计规范（JTJ 062-91）（6）公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T 50283-1999）（7）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）（8）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）（9）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）（10）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）（11）公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89）（12）公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）（13）公路斜拉桥设计细则（JTG/T D65-01-2007）（14）公路交通安全设施设计规范（JTG D81-2006）（15）公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）（16）城市桥梁设计准则（CJJ 11-93）（17）城市桥梁设计荷载标准（CJJ 77-98）（18）城市人行天桥和人行地道技术规范（CJJ 69-95）（19）斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件（GB/T 18365-2001）（20）桥梁用结构钢（GB/T714-2000）（21）碳素结构钢（GB/T 700-88）（22）低合金高强度结构钢（GB/T 1591-94）1.4.2 参考规范（1）铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-99）（2）铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）（3）铁路结合梁设计规定（TBJ 24-89）（4）钢桥、混凝土桥及结合桥（BS5400）（5）美国公路桥梁设计规范（AASHTO，2005）（6） 德国DIN1045混凝土和钢筋混凝土（7） 德国DIN4227第一篇预应力混凝土（8）上部构造设计基准同解说（日本本州四国联络桥公团，1989）（9）钢床版设计要领同解说（日本本州四国联络桥公团，1989）1.4.3 设计原则根据本项目工程特点，桥梁设计原则为：（1）全面贯彻“适用、安全、经济、美观”的建设方针，针对本桥特定的环境条件、工程地质、水文和道路状况，吸取世界范围内建桥的新技术、新工艺、新材料和先进设备，在确保使用功能、结构能安全的情况下，因地制宜地选择工程方案，最大限度地减小下部及基础规模，简化施工工序，减小结构阻水面积，降低施工风险和工程造价。（2）满足结构安全可靠、技术经济合理、施工方案可行、结构耐久性好、后期运营维护成本低。（3）重视桥梁景观设计，力求大桥总体平纵线形完美结合、结构造型优美独特，同时与周围环境和谐协调。（4）充分考虑东北地区年平均气温较低及施工周期短的特点，充分重视施工方案研究和施工组织设计，在保证工程质量的基础上尽量缩短施工工期，保证设计成果能满足东北地区严寒条件下的使用功能。（5）注重环保，尽量减少桥梁施工、运营中对于环境的影响和污染。1.4.4 设计方法本桥结构设计基准期100年。（1）钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行设计。考虑以下三种设计状况及相应的极限状态设计：l 持久状况：桥梁建成后承受自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。该状况进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。l 短暂状况：桥梁施工过程中承受临时性作用（或荷载）的状况。该状况仅作承载能力极限状态设计，必要时作正常使用极限状态设计。l 偶然状况：桥梁使用过程中偶然出现的的状况，如地震、船舶撞击等。该状况仅作承载能力极限状态设计。（2）钢结构、斜拉索、桩基础承载力采用容许应力设计方法。1.5 技术标准及主要参数1.5.1 道路等级城市快速路，计算行车速度80 km/h。1.5.2 设计荷载标准（1）桥梁结构荷载标准：汽车荷载采用城A级，人群荷载按城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）采用（2）道路设计荷载标准：BZZ-100型标准车1.5.3 设计安全等级本桥按特大桥进行设计，结构设计安全等级为一级，结构重要性系数为1.1。1.5.4 桥面宽度全桥桥面宽度汇总如下表：桥面宽度汇总表桥梁部位桩号（m）桥面宽度（m）车道布置人行道（m）主桥（斜拉桥）1+372.001+848.0039.5双向八车道22.0江心岛引桥1+848.003+048.00218.25双向八车道22.0北汊辅航道桥3+048.003+392.00218.25双向八车道22.0北岸引桥3+392.003+795.00216.25双向八车道/南岸跨堤变宽段1 1+372.001+260.0039.547.2双向八车道22.0南岸变宽段2 1+260.001+074.0033.741.9双向七车道/南岸等宽段1 1+074.000+869.0025.55双向六车道/南岸跨北新街变宽段30+869.000+779.0025.5530.1双向六车道/南岸等宽段2 0+779.000+593.0022.1双向五车道/南岸跨靖宇街变宽段40+593.000+500.0021.626.6双向五车道/南岸等宽段3 0+500.000+345.0018.1双向四车道/D 匝桥1+260.000+950.009.0单向两车道/C 匝桥环形匝桥14.7单向三车道/B 匝桥0+779.000+624.008.0单向一车道/A 匝桥0+500.000+345.008.0单向一车道/1.5.5 桥面横坡主桥、南岸引桥、江心岛引桥、北岸引桥桥面横坡：1.5C匝道桥桥面横坡：2.01.5.6 通航技术要求（1）航道等级南汊为III级航道（2排2列式）、北汊为III级航道（2排1列式）通航船舶吨级：1000t通航主要船型：1000t驳船，485kw推轮（2）通航水位（大连高程）设计最高通航水位：119.53m设计最低通航水位：112.35m常水位：116.0m（大顶子山航电枢纽工程蓄水后）（3）通航净空尺度南汊主通航孔：单孔双向通航，通航净高10m，侧高6m，净宽190m，上底宽166m北汊辅通航孔：单孔单向通航，通航净高10m，侧高6m，净宽65m，上底宽48m1.5.7 跨越相交道路、河堤净空要求北新街：5.0m靖宇街：4.5m道外堤：4.5m（规划堤顶标高123.07m）松浦堤：4.5m（规划堤顶标高121.93m）江北规划路：4.5m1.5.8 设计洪水流量和水位（摘自工可报告）设计洪峰流量采用哈尔滨水文站的成果，设计水位采用水利部门提供的桥址附近S-36号断面的成果。有关成果详见下表。桥址流量/水位成果表频率（）0.330.512510常水枯水流量（m3/s）220302050017900151401160089002000300水位（m）121.17120.96120.38119.93119.30118.78115.00111.30注：300年一遇水位作为验算泄洪净空需要，十年一遇水位可作为施工期间设计水位，枯水期水位作为承台底标高验算依据。1.5.8 地震根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）附录A“我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组”中规定，哈尔滨地区抗震设防烈度为6度。根据剪切波速测试结果，判定桥址区建筑场地类别为II类。桥位区的场地地震安全性评价及相关地震参数详见道外二十道街跨松花江大桥及引道工程场地地震安全性评价报告。1.5.9 气温 （1961年2000年）多年平均气温：4.1 C年平均最高气温：6.1 C年平均最低气温：2.1 C月平均气温（最高）：25.2 C，出现于7月月平均气温（最低）：-24.7 C，出现于1月极端最高气温：39.2 C极端最低气温：-38.1 C1.5.10 风 地表类别：A类基本风速（百年一遇）：30.68 m/s （规范值为32.8m/s）施工阶段设计风速（十年一遇）：25.71m/s （规范值为24.1 m/s）1.5.11 冰情（1）工可报告中提供的冰情资料松花江干流哈尔滨段为季节性封冻河流，多年平均封冻天数为140天左右，每年4月中旬开江流冰，11月下旬流冰封江。哈尔滨站冰情要素项目单位指标备注多年平均封江日期月/日11/24多年平均开江日期月/日4/9多年平均封冻时间天135多年平均春季流冰日期月/日4/74/17多年平均春季流冰时间天7最大河心冰厚m1.251957年3月平均河心冰厚m/s0.85最大/平均流冰速度m/s1.28/1.05最大/平均水深m7.8/4.2流冰期最大/平均水温6.0/2.0最大/平均岸边气温16.5/5.5哈尔滨江段冰的试验成果表项目单位平均值最大值区间值抗压强度Mpa2.463.25/抗弯强度Mpa1.802.64/桥墩冰压力kN/120387冰厚及流冰水位成果表频率（%）河心冰厚（m）哈尔滨（正阳河）水文站本桥址备注最高流冰水位（m）最低流冰水位（m）最高流冰水位（m）最低流冰水位（m）0.331.63116.80111.86116.30111.36黄海高程系统注：黄海高程大连高程+0.03m0.501.57116.77111.90116.27111.4011.45116.72111.96116.22111.4621.33116.63112.06116.13111.5651.19116.43112.28115.93111.78101.09116.23112.53115.83112.03（2）关于哈尔滨站春季流冰期水文资料的说明-哈尔滨松江水文科技有限公司100年一遇流冰期最高流冰水位：116.56m100年一遇流冰期最低流冰水位：111.33m100年一遇河心冰厚：1.70m50年一遇流冰期最高流冰水位：116.37m50年一遇流冰期最低流冰水位：111.62m50年一遇河心冰厚：1.60m上述流冰水位采用大连高程系统。（3）流冰时的温度范围内松花江冰体抗压抗弯强度试验中国地震局工程力学研究所棱柱体冰试件无侧限单轴抗压强度试验结果试验温度加载速率（mm/min）105457.50.75-15（）2.653.383.282.47-5（）2.532.622.852.20矩形截面冰梁试件抗弯强度试验结果试验温度加载速率（mm/min）457.5-15（）1.220.89-5（）0.910.811.5.12 雪 基本雪压（百年一遇）：4.49 kg /cm2 （规范值为0.50 kN/ m2）基本雪压（五十年一遇）：4.04 kg /cm2 （规范值为0.45 kN/ m2）1.5.13 环境类别桥位所处环境类别：II类环境（严寒地区）相对湿度：661.5.14 工程地质具体资料详见岩土勘察报告。本地区标准冻深为1.8m，最大冻深2.05m，属季节性冻土。桥址处冻深范围内粘性土具有冻胀性，顶部粉、细砂层具弱冻胀性。1.5.15 主要排水标准设计暴雨重现期：P=2年（引桥）；P=5年（主桥）（设计暴雨重现期应由规划部门核定。）1.5.16 防撞栏杆等级依据公路交通安全设施设计规范（JTG D81-2006），本桥防撞栏杆的防撞等级取为SB、SBm级。 39第二部分 主桥总体计算分析原则2.1 主桥概况桥型：主跨268m独塔双索面叠合梁斜拉桥跨径组合：268+208（144.7+63.3）476m；主塔：钻石型主梁：双主梁式叠合梁斜拉索：空间双索面基础：钻孔灌注桩主要施工工艺：主塔采用爬模施工；主梁采用悬臂拼装施工（整体吊装组合节段）2.2 主要计算内容及计算手段2.2.1 主要计算内容（1）结构静力分析：确定结构合理的成桥状态（主要是斜拉桥索力的确定），对结构的强度、刚度、稳定性、疲劳、预应力配置等进行计算。（2）结构动力分析：抗风稳定性（颤振稳定性）计算、抗震分析计算（弹性反应谱分析）（3）结构施工过程分析：主塔施工过程，主梁整体吊装、悬臂施工过程（4）局部受力分析：索塔锚固区锚固钢横梁局部受力分析、索梁锚固区钢锚箱局部受力分析、主塔下塔柱-横梁节点局部受力分析等2.2.2 主要计算手段（1）平面总体计算平面总体计算采用桥梁博士计算分析软件（上海同豪土木工程咨询有限公司），主要用于确定结构的主要断面尺寸、成桥合理状态的确定、施工过程分析、预应力配置等。（2）空间总体计算空间总体计算采用MIDAS/Civil 2006桥梁结构分析与设计软件（北京迈达斯技术有限公司），主要用于校核平面计算结果、整体稳定性分析、抗风抗震计算、主塔空间效应分析以及其他空间效应计算，并为局部构件计算提供合理的边界条件等。（3）空间局部计算空间局部计算采用结构通用分析程序ANSYS V9.0（美国ANSYS公司）或MIDAS /Civil 2006，主要用于索梁锚固区、索塔锚固区等局部空间有限元分析。2.3 材料主要参数2.3.1混凝土混凝土材料参数混凝土强度等级C30C35C40C50C55部位钻孔桩承台边墩、辅助墩主塔塔身桥面板弹性模量 Ec（MPa）3.01043.151043.251043.451043.55104剪切模量 Gc（MPa）1.21041.261041.31041.381041.42104抗压强度标准值 fck（MPa）20.123.426.832.435.5抗压强度设计值 fcd（MPa）13.816.118.422.424.4抗拉强度标准值 ftk（MPa）2.012.202.402.652.74抗拉强度设计值 ftd（MPa）1.391.521.651.831.89泊松比c0.2热膨胀系数（/）1.010-52.3.2 钢筋钢筋弹性模量和设计强度（MPa）钢筋种类抗拉、抗压强度标准值抗拉、抗压强度设计值弹性模量 EsR2352351952.1105HRB3353352802.01052.3.3 钢材本工程主梁钢结构、主塔内锚固钢横梁采用Q345qE钢材，其主要力学性能为：钢材材料参数钢材板厚（mm）161635355050100弹性模量 Es（MPa）2.1105剪切模量 Gs（MPa）8.1104轴向允许应力 （MPa）200188.4 182.6 176.8 弯曲允许应力 w（MPa）210197.8 191.7 185.7 剪切允许应力 （MPa）120113.0 109.6 106.1 屈服应力 y（MPa）345325315305泊松比s0.3热膨胀系数（/）1.210-52.3.4斜拉索用高强钢丝斜拉索采用7镀锌高强钢丝，冷铸锚，双层PE护套。斜拉索主要技术标准见斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件（GB/T 18365-2001）。镀锌高强钢丝的主要力学性能为：弹性模量 Ep=2.0 105 MPa标准强度 fpk1670 MPa在结构计算中，计入拉索垂度对结构的非线性影响，采用拉索换算弹性模量的方法计入其影响。2.3.5 预应力钢绞线、精轧螺纹钢筋钢绞线、精轧螺纹钢筋材料参数表钢绞线精轧螺纹钢筋弹性模量Ep、Es（MPa）1.95 1052.0105标准强度fpk（MPa）1860785张拉控制应力（MPa）0.75fpk1395 Mpa0.9fpk706.5 Mpa管道参数塑料波纹管, 局部偏差系数k0.0015，摩擦系数0.155预埋铁皮管，局部偏差系数k0.003，摩擦系数0.4压浆工艺真空压浆工艺普通压浆工艺备注s15.2高强度低松弛钢绞线（符合GB/T5224-2003）32精轧螺纹钢筋2.4 设计荷载2.4.1 恒载一期恒载：按构件实际断面并考虑构造因素计入（拉索重量应包含保护套重量，可以按拉索重量1.1）二期恒载：10cm沥青混凝土铺装：23kN/m3，宽度按30.5m计，共计70.2 kN/m钢砼防撞栏杆：7 kN/m（每道），共计7 kN/m321.0 kN/m 人行道板：2 kN/m（单侧），共计2 kN/m24.0 kN/m人行栏杆：2.5 kN/m（每道），共计2.5 kN/m25.0 kN/m拉索区防护栏杆：0.5 kN/m（每道），共计0.5 kN/m21.0 kN/m过桥管线：5 kN/m（单侧），共计5.0 kN/m210.0 kN/m其他：10 kN/m 二期恒载合计（不含压重）：121.2 kN/m（原为106.2 kN/m）压重：根据需要，在边跨局部范围内布置压重。2.4.2 施工荷载桥面吊机重量：0.35倍吊装重量2.4.3 活载（1）汽车荷载汽车荷载：城A级，横向按双向八车道进行加载，布载时应计入车道的横向折减系数及纵向折减系数，并考虑中央分隔带对布载范围的影响。汽车冲击力：按照公路桥涵设计通用规范（JTJD60-2004）第4.3.2条进行计算，即汽车荷载冲击系数根据桥梁结构的基频进行计算。汽车制动力：按城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）4.2.1条进行计算。（2）人群荷载人群荷载按城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）4.1.9条采用，应考虑随加载长度的折减，但最小集度不得小于2.4kPa。布载时应考虑满人工况。2.4.4 温度荷载钢结构温度变化按哈尔滨地区最高和最低温度确定，哈尔滨地区的最高温度为39.2，最低温度-38.1。假定合龙温度1020之间。体系温差：钢结构（主梁、斜拉索）：-60+30混凝土结构：-45+20；局部温差：索、梁温差：15索、塔温差：15塔身两侧日照温差：5主梁梯度温差：如下图，其中正温差14/5.5/2.75，负温差-7/-2.75/-1.3752.4.5 收缩、徐变混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）表6.2.7取用；混凝土收缩作用另按降温15计算，两者取效应较大值。混凝土收缩应变和徐变系数中间值：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）附录F提供的方法计算。收缩徐变天数按10年进行计算，混凝土桥面板加载龄期应考虑预制板存梁期（暂取90天）的影响。2.4.6 风荷载风荷载基本参数如下：地表类别：A类基本风速（百年一遇）：30.68 m/s施工阶段设计风速（十年一遇）：25.71 m/s（风速重现期换算系数取0.84）与汽车活载组合时，取桥面高度处的风速为25m/s（1）静风荷载静风荷载标准值按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第4.3.7条计算。顺桥向静风荷载计算可参见公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）中相关条款。（2）施工阶段风荷载施工阶段设计风速取十年一遇风速，风速重现期换算系数取0.84。对施工过程中的裸塔工况、主梁最大双悬臂工况、主梁最大单悬臂工况，应分别验算结构在静风荷载作用下的安全性。对主梁最大双悬臂工况，按下列两种加载方式计算横桥向风效应：l 对称加载；l 不对称加载，不对称系数取0.5。（3）抗风稳定性按公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）第6.3条，对颤振稳定性进行验算。2.4.6 支座沉降基础不均匀沉降：主塔取5cm，边墩、辅助墩取2cm。2.4.7 地震荷载抗震计算按弹性反应谱方法进行，地震反应谱设计参数根据道外二十道街跨松花江大桥及引道工程场地地震安全性评价报告选取。主要计算参数、原则如下：（1）地震动参数主桥按两水准设防、两阶段设计的抗震设计思想。场地设计地震动反应谱形式及相应的地震动参数如下：注：当反应谱谱值(T)0.3时，(T)取0.3。主桥设防标准及地震动参数设防水准（超越概率）场地类别Amax（cm/s2）KhmaxT1（s）Tg（s）c水准I100年10II类96.80.09872.50.10.401.0水准II100年5136.70.1392.50.10.451.0注：采用上述参数进行输入时，勿需再乘结构重要性修正系数Ci及综合影响系数Cz，即取Ci1.0，Cz1.0。（2）反应谱计算原则地震输入方向组合分为两种：纵桥向输入+竖向输入，横桥向输入+竖向输入，其中纵桥向输入与竖向输入的反应值、横桥向输入与竖向输入的反应值分别按SRSS法则进行组合。竖向地震输入取水平向地震输入的2/3。振型组合采用CQC法则；阻尼比取5。2.4.8 冰压力冰压力计算按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第4.3.9条或AASHTO规范（1994）第3.9条进行计算，取较大值。相关参数取值如下：100年一遇的最大河心冰厚：1.70m计算冰厚：0.81.701.36m冰温系数：Ct1.0（已反映至冰体抗压、抗弯强度中）冰的抗压强度： 1.50 Mpa（公路规范）；1.53 Mpa（AASHTO规范）冰的抗弯强度：取0.7倍抗压强度100年一遇的最高流冰水位：116.56m100年一遇的最低流冰水位：111.33m冰压力合理作用在计算结冰水位以下0.3倍计算冰厚处。2.4.9 船舶撞击力主桥所处航道为III级航道，通航船舶吨级为1000t。根据公路桥涵设计通用规范（JTJ D60-2004）4.4.2条、铁路桥涵设计基本规范（TB 10002.1-99）第4.4.6条，AASHTO规范（1994年）第3.14.8条以及欧洲规范Eurocode1第2.7分册（1999年），得到船舶撞击作用标准值取值如下：船撞力标准值（kN）船撞力横桥向顺桥向计算公式备注公路规范表4.4.2-1800650按漂流物3000铁路规范3987909美国AASHTO规范113845692欧洲规范Eurocode16708设计船撞力按美国AASHTO规范选取，即顺桥向船撞力为5692kN，横桥向船撞力为11384kN。2.5 荷载组合2.5.1 运营阶段（成桥后）荷载组合（1） 组合一：恒载+汽车+人群 （或 恒载+满人）（2） 组合二：恒载+汽车+人群+温度（3） 组合三：恒载+汽车+人群+风（有车）+温度（4） 组合四：恒载+风（无车）（5） 组合五：恒载+地震其中：恒载包含混凝土收缩徐变及基础沉降； 汽车荷载包含汽车制动力、汽车冲击力；无车风按百年一遇基本风速取值，有车风按桥面处风速25m/s计算。2.5.1 施工阶段荷载组合施工阶段计算可参照公路斜拉桥设计细则（JTG/T D65-01-2007）第6.6条进行。主要荷载组合如下：（1） 组合一：恒载+施工荷载（2） 组合二：恒载+施工荷载+风（施工阶段）（3） 组合三：恒载+温度作用+施工荷载+风（施工阶段）其中：施工阶段设计风速按十年一遇基本风速取值。施工荷载主要包括吊机重量、吊装梁段重量等。对称悬臂拼装施工过程中应考虑不平衡吊重的影响，不平衡荷载为一个节段的重量。2.6 结构、构件主要性能要求2.6.1 强度（1）主梁钢结构容许应力 钢结构容许应力（MPa）荷载组合提高系数轴向容许应力弯曲容许应力剪切容许应力主力（组合一、组合五）1.0200210120主力+风力（组合三、组合四）1.2240252144其它1.25250263150施工阶段 主力1.2240252144施工阶段 主力+风力1.3260273156（2）斜拉索容许应力斜拉索运营阶段的安全系数不应小于2.5，即斜拉索施工期间的安全系数不低于2.0，即疲劳应力幅：2.6.2 刚度（1）主梁最大竖向挠度主梁在车道荷载（不计冲击力）作用下的最大竖向挠度L/500，L为主跨跨径。（2）桥面结构横桥向的最大竖向挠度在汽车作用下，主梁桥面结构横桥向的最大竖向挠度应B/150，B为桥面宽度。（3）桥面板最大竖向挠度桥面板在车辆荷载下的最大竖向挠度跨中应Lj/600（Lj为行车方向计算跨径）2.6.3 结构整体稳定性最大双悬臂、最大单悬臂状态下结构的最小稳定系数6成桥运营状态下，最不利荷载工况下对应的结构最小稳定系数62.6.4 结构抗震性能要求主桥按两水准设防，对应的结构抗震性能目标如下表所示：主桥桥抗震性能要求设防水准结构抗震性能要求水准I（100年10）主塔塔身主塔保持弹性Q0.85Qn；MMy边墩、辅助墩墩身桥墩容许进入塑性，发生可修复的损伤，但不影响车辆的通行； Q0.85Qn；MMne桩基础桩基础保持弹性Q0.85Qn；MMy支座保持正常工作状态正常工作状态水准II（100年5）主塔塔身主塔局部发生损伤，但基本保持弹性；满足承载能力极限状态强度要求 Q0.85Qn；MMne边墩、辅助墩墩身桥墩具有足够的延性以满足变形要求，不倒塌，可供紧急救援车辆通过；延性满足要求桩基础基础局部发生损伤，但基本保持弹性；满足承载能力极限状态强度要求Q0.85Qn；MMne支座容许剪坏容许剪坏表中： 表中Q、M按恒载地震动荷载组合计算； Qn截面的标准抗剪强度； My截面最外层钢筋首次屈服时对应的弯矩； Mne截面标准抗弯强度的数学期望值：截面在受压区混凝土应变达0.003时，基于材料标准强度数学期望值的抗弯能力； Qn、My、Mne参照Caltrans抗震设计规范计算。 第三部分 主桥构件计算分析原则3.1 主桥构件计算内容（1）主梁构件计算，包括钢纵梁、钢横梁、钢挑梁、桥面板、剪力钉、索梁锚固计算等；（2）主塔构件计算，包括塔柱、混凝土横梁、索塔锚固计算等；（3）主塔基础计算，包括桩基础、承台等；（4）边墩、辅助墩及其基础计算。3.2 主梁构件计算主梁构件的主要计算内容如下表所示。主梁构件主要计算内容构件部位主要计算内容钢纵梁 水平、竖向加劲肋计算； 支承加劲计算； 节段之间连接计算。钢横梁 横梁截面尺寸计算（梁高、顶底板厚度、腹板厚度、板厚分布） 水平、竖向加劲肋计算； 横梁与纵梁间的连接计算； 对塔顶、墩顶钢横梁支承加劲进行计算。剪力钉考虑拉索区应力集中、钢与混凝土两种材料间的差别（砼收缩徐变、钢与砼间的温差等）、主梁的受力特性等因素，对剪力钉的布置、数量进行计算。索梁锚固区索、梁锚固区局部分析（采用空间有限元）边跨压重段 根据总体计算结果，确定合适的压重方式； 对压重区段主梁的加劲构造进行计算。桥面板 结合总体计算结果，对辅助墩墩顶桥面板的负弯矩行为进行分析，并对采用纵向预应力及高配筋两种开裂应对措施进行比较分析； 桥面板的配筋计算； 桥面板横向预应力计算（根据需要）。3.3 主塔构件计算主塔构件的主要计算内容如下表所示。主塔构件主要计算内容构件部位主要计算内容性能要求主塔塔柱 塔柱断面尺寸计算； 塔柱配筋计算（裂缝宽度、承载能力计算等）。裂缝宽度：中上塔柱：0.20mm下塔柱：0.15mm主塔横梁 横梁预应力配束计算； 横梁配筋计算。按A类预应力混凝土构件设计索塔锚固区 索、塔锚固区局部分析（采用空间有限元） 钢锚梁牛腿配筋计算； 环向预应力计算。索塔锚固区（环向预应力部分）按A类预应力混凝土构件设计下塔柱、横梁节点 下塔柱、横梁节点局部分析（采用空间有限元）； 下塔柱、横梁节点配筋设计。中塔柱施工临时撑架计算对中塔柱施工过程中临时撑架的刚度、预加力进行计算。3.4 主塔基础计算3.4.1 荷载组合（1） 组合一：恒载+汽车+人群 （或 恒载+满人）（2） 组合二：恒载+汽车+人群+风（有车）+温度+冰压力（3） 组合三：恒载+风（无车）（4） 组合四：恒载+船撞力（5） 组合五（施工组合）：恒载+施工荷载+风（施工阶段）（6） 组合六：恒载+地震荷载组合说明：（1）恒载包含混凝土收缩徐变及基础沉降； 无车风按百年一遇基本风速取值，有车风按桥面处风速25m/s计算，施工阶段风速按十年一遇基本风速取值。（2）最不利荷载组合应分别按纵（横）桥向弯矩最大、纵（横）桥向轴力最大、纵（横）桥向轴力最小进行。（3）如支座处温度力超过摩阻力，则在荷载组合时应计入支座摩阻力。3.4.2 主塔冲刷深度局部冲刷深度：14.0m；3.4.3 主要计算内容（1）主塔群桩基础桩基承载力计算、桩身强度验算。单桩容许承载力提高系数如下表：单桩容许承载力提高系数荷载组合单桩容许承载力提高系数组合一1.0组合二组合五1.25组合六1.31.5（2）主塔承台抗弯、抗剪配筋计算及抗冲切验算；3.5 边墩、辅助墩及其基础计算3.5.1 荷载组合桥墩、桩基础计算分为横桥向和纵桥向两种情况，相应的荷载组合如下：（1）横桥向组合一：恒载+汽车（满布）+人群（满布）（或 恒载满人）组合二：恒载+汽车（偏载）+风（有车）+温度+冰压力组合三：恒载+风（无车）组合四：恒载+施工荷载风荷载（施工）组合五：恒载+船撞组合六：恒载+地震（2）纵桥向组合一：恒载汽车（满布）组合二：恒载汽车（满载）风荷载（有车）+min【摩阻力（=0.078），制动力温度力】组合三：恒载+风荷载（无车） +min【摩阻力（=0.078），温度力】组合四：恒载+施工荷载风荷载（施工）组合五：恒载+船撞组合六：恒载+地震其中：恒载包含混凝土收缩徐变及基础沉降； 汽车荷载包含汽车制动力、汽车冲击力；无车风按百年一遇基本风速取值，有车风按桥面处风速25m/s计算。3.5.2 主要计算内容（1）桥墩抗弯、抗剪配筋计算，裂缝宽度计算（裂缝宽度0.15mm）；（2）桥墩的抗震验算桥墩按照弯曲延性构件进行设计，须满足：式中：为综合影响系数，按公路工程抗震设计规范第4.2.4条进行取值；为桥墩弹性地震力；为等效屈服弯矩，采用UcFyber进行计算。（3）桩基承载力计算、桩身强度验算。单桩容许承