颗珠山大桥计算报告-典尚设计

目 录1复核计算审查依据11.1主要规范及参考资料11.2基本资料11.3复核计算参数11.3.1主要材料11.3.2荷载21.3.2.1恒载21.3.2.2施工荷载21.3.2.3活载21.3.2.4温度影响力31.3.2.5风力31.3.3荷载组合51.3.3.1 施工状态荷载组合51.3.3.2 成桥使用状态荷载组合51.3.4计算模型和考虑因素61.3.4.1计算模型61.3.4.2施工过程模拟71.3.4.3索力调整71.3.4.4预应力筋作用81.3.4.5混凝土徐变、收缩影响82上部结构复核计算结果82.1 施工阶段结构受力状态验算82.2 成桥初期、后期结构恒载受力状态验算112.3 使用阶段结构受力状态验算142.3.1组合工况142.3.2组合工况162.3.3组合工况172.3.4组合工况192.3.5组合工况212.4 刚度验算232.4.1主梁主要节点活载位移232.4.2索塔塔顶活载位移232.4.3结构刚度验算232.5 横梁应力验算232.6 桥面板局部应力与强度验算332.6.1桥面板局部应力验算332.6.2桥面板强度验算402.7 支座反力412.8 上部结构复核计算结论413桥塔、主桥墩结构计算复核结果413.1 施工阶段结构受力状态验算423.2 承载能力极限状态验算423.2.1内力计算结果423.2.2 截面强度验算433.3 下部结构复核计算结论444计算复核结果及建议454.1 上部结构复核计算结论454.2 下部结构复核计算结论454.3 建议45ii461复核计算审查依据1.1主要规范及参考资料（1）交通部公路工程技术标准（JTJ00197）；（2）交通部公路桥涵设计通用规范（JTJ02189）；（3）交通部公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ02385）；（4）交通部公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ02586）；（5）交通部公路斜拉桥设计规范（试行）（JTJ02385）；（6）交通部公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ02796）；（7）公路桥梁抗风设计指南1.2基本资料东海大桥工程 颗珠山大桥主桥工程施工图纸上海市政工程设计研究院1.3复核计算参数1.3.1主要材料索塔采用50号混凝土，其主要力学性能如下：压弯弹性模量 E=3.5104Mpa；剪切弹性模量 G=1.505104Mpa；泊凇比 =1/6；抗压设计强度 28.5 Mpa；抗拉设计强度 2.45 Mpa；热膨胀系数0.00001 /钢箱梁采用Q345qD，其主要力学性能如下：压弯弹性模量 E=2.1105Mpa；剪切弹性模量 G=8.1104Mpa；泊凇比 =0.3；热膨胀系数0.000012 /；根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.5条，考虑钢材厚度的影响，Q345qD的弯曲容许应力为：t16mm 弯曲容许应力w=213.1 Mpa；t1725mm 弯曲容许应力w=202.9 Mpa；t2636mm 弯曲容许应力w=196.1Mpa；t3850mm 弯曲容许应力w=182.6 Mpa斜拉索采用7低松弛镀锌高强钢丝，其主要力学性能如下：压弯弹性模量 E=1.95105Mpa；抗拉标准强度 1670 Mpa；轴向容许拉应力668 Mpa；热膨胀系数0.000012 /1.3.2荷载1.3.2.1恒载混凝土自重计算采用容重；钢构件自重计算采用容重，其中拉索重量计入护套材料重；二期恒载考虑10cm沥青混凝土桥面铺装和栏杆、水管等附加荷载，全桥取用。1.3.2.2施工荷载施工吊机重量，假定160吨。1.3.2.3活载（1）车辆荷载六车道+两条紧急停车带，按八车道汽车超20级计算，挂车120级验算，并以集装箱拖挂车重车密集型排列（前后车辆轴距10m）进行校验。（2）计算荷载的横向折减系数按照公路工程技术标准，对多车道进行折减，取值如下：横向折减系数 表1.3.1横向布载车道数12345678横向折减系数1.01.00.780.670.60.550.520.5 主桥横向5车道控制，车道折减系数0.6。（3）计算荷载的纵向折减系数按照公路工程技术标准，计算跨径大于等于150m时，应考虑计算荷载效应的纵向折减，取值如下：纵向折减系数 表1.3.2计算跨径（m）纵向折减系数计算跨径（m）纵向折减系数L1501.0600L8000.95150L4000.97800L10000.94400L6000.96L10000.93本桥主跨径332m，纵向折减取0.97。（4）冲击系数按照公路桥涵设计通用规范第2.3.2条，取用0.04。（5）制动力 按照公路桥涵设计通用规范第2.3.9条取用。1.3.2.4温度影响力取该桥多年平均气温15.8作为合拢温度，温度变化考虑以下几种情况：体系升温22，体系降温24；拉索与主梁、索塔温差10；塔身左右侧温差5；结合梁内钢梁与混凝土桥面板的局部温差10。1.3.2.5风力（1）桥梁各构件基准高度的取定主桥:主跨跨中主梁形心距设计常水位（或海平面）的高度；斜拉索：主跨跨中主梁底面到塔顶的平均高度处；索塔：自设计常水位（或海平面）以上高度的65高度处。（2）桥梁各构件的设计基准风速上述确定的各构件基准高度处的风速作为各构件的设计基准风速，其与设计基本风速有如下关系：式中：修正系数，按公路桥梁抗风设计指南表3.3.3中的I类地表粗糙度分别取值； 桥址处地面以上10米高度处，一百年一遇10分钟平均最大风速（设计基本风速）。（3）等效静阵风风速Vg等效静阵风风速按下式计算：式中：等效静阵风系数，按公路斜拉桥设计规范附录A取值。（4）主梁上的风荷载在横桥向风力作用下，主梁上的风荷载计算如下： 横向风载式中: 空气密度（kg/m3）；一般取； 桥面高度处的等效静阵风风速（）； 主梁体轴下横向力系数，本桥主桥B/d8，取1.3； 主梁的投影高度（） 竖向风载式中: 主梁体轴下竖向力系数，可按公路桥梁抗风设计指南表4.3.2.5取值。通常情况下由风洞试验确定；主梁全宽（）。顺桥向风作用下，主梁的风荷载计算如下：当主梁为非桁架断面时，其顺桥向的风荷载以风和主梁上下表面之间产生的摩擦力计算。式中：摩擦系数，0.02；，为阵风风压（N/m2）；主梁周长（m）。（5）索塔及墩上的风荷载作用于索塔、桥墩的静力风载按下式计算：式中：动压（），；阻力系数（参见公路桥梁抗风设计指南表4.3.3.2）；桥塔或桥墩顺风向单位长度的投影面积（m2）。（6）斜拉索上的风荷载作用于斜拉索上的风荷（仅考虑横桥向）可按下式计算：式中：动压（），阻力系数，取0.7斜拉索顺风向单位长度的投影面积（m2）施工阶段按30年一遇的设计风速进行计算，计算公式如下：1.3.3荷载组合1.3.3.1 施工状态荷载组合进行施工阶段计算时，考虑如下三种工况：施工工况：各阶段的恒载+预应力+斜拉索索力+收缩+徐变+施工荷载；施工工况（塔身）：裸塔阶段的恒载+横向风力；施工工况（塔身）：最大悬臂阶段的恒载+预应力+斜拉索索力+收缩+徐变+施工荷载+横向风力。1.3.3.2 成桥使用状态荷载组合由于本桥活载由集装箱拖挂车重车密集型排列控制，因此在进行活载组合时仅考虑集装箱拖挂车，不再对汽车超20和挂车进行组合。风力考虑两种情况，可以与集装箱拖挂车进行组合的风力1和不与集装箱拖挂车进行组合的风力2。根据公路桥梁抗风设计指南第4.1.5条规定，风荷载参与汽车组合时，桥面高度处的设计风速Vd25m/s，据此风速求算风荷载1。风力2即根据本文1.3.2.5条进行计算求得。按照公路桥涵设计通用规范第2.1.2条共组合成以下五种工况：工况（主力组合）：恒载（一期恒载+二期恒载）+预应力+斜拉索索力+收缩+徐变+集装箱拖挂车；工况（附加组合）：恒载（一期恒载+二期恒载）+预应力+斜拉索索力+收缩+徐变+集装箱拖挂车+温度影响力+制动力；工况：（附加组合）+纵向风力1工况：恒载（一期恒载+二期恒载）+预应力+斜拉索索力+收缩+徐变+纵向风力2；工况：恒载（一期恒载+二期恒载）+预应力+斜拉索索力+收缩+徐变+温度影响力+纵向风力2。1.3.4计算模型和考虑因素1.3.4.1计算模型本桥为139+332+139m的双塔双索面叠合梁斜拉桥，全宽35m。主桥采用钢混凝土叠合梁形式，钢主梁腹板高2.7m，顶板厚25mm，底板分别厚35mm，40mm，50mm，为焊接箱型梁。钢横梁间设三道小纵梁，与钢梁结合成一体的混凝土桥面板全宽35m，分预制板和现浇缝二部分。主塔为型钢筋混凝土结构，塔高96m。斜拉索采用扇型密索布置，梁上索距9m，塔上索距2m。结构的几何模型和计算模型见图1。图1.1 颗珠山大桥几何模型和计算模型1.3.4.2施工过程模拟（1）考虑主桥从2个主塔先对称悬臂分阶段施工，塔梁临时固结。首先安装墩顶0号、1号块钢梁，对称张拉B1、Z1斜拉索，安装预制桥面板及现浇接缝混凝土；利用吊机安装2号块钢梁，对称张拉B2、Z2斜拉索，安装预制桥面板及现浇接缝混凝土；继续对称悬臂施工直至12号节段施工完成。施工荷载以总重控制。（2）主梁边跨合拢，张拉边跨板内纵向预应力钢束，中跨继续悬臂施工。（3）中跨合拢，放松塔梁临时固结措施，张拉中跨合拢段桥面板内纵向预应力钢束。最后调整索力及完成桥面系施工。施工阶段计算按照上述施工步骤，对各施工阶段进行全过程模拟。1.3.4.3索力调整由于设计单位未提供索力，本次施工过程中模拟的索力由复核单位自行确定。根据结构施工形成过程，以施工阶段梁体挠度小、上下缘应力较均匀及保证梁体合拢标高满足要求为目标，确定初始索力；在合拢结构后，通过逐次调整索力，使结构在使用阶段处于较理想受力状态，确定成桥索力。为简化施工，每根斜拉索在对应梁段的架设过程中进行一次初张拉，其后仅在二期荷载施加前进行一次调整，其余阶段不再作任何索力调整。1.3.4.4预应力筋作用考虑预应力张拉锚固、压浆和混凝土形成组合截面的过程。预应力损失同步计入。1.3.4.5混凝土徐变、收缩影响根据结构施工步骤，按每一节段混凝土加载龄期、构造尺寸和荷载变化过程分别考虑徐变、收缩影响。使用阶段混凝土徐变、收缩影响从施工阶段连续计算求得。2上部结构复核计算结果主桥上部结构总体分析采用平面杆系程序，对施工阶段及使用阶段，分别按规范要求计算：施工阶段按施工步骤及工况逐阶段分析计算和验算；使用阶段考虑了恒载、预应力、斜拉索索力、收缩徐变、集装箱拖挂车、温度、风力等效应，并按本文第1.3.3条组合进行验算。桥面板局部应力验算和横梁验算采用三维空间程序计算，并与规范容许值进行比较，验算其安全性。2.1 施工阶段结构受力状态验算主梁（钢梁与混凝土顶板）施工阶段工况（考虑恒载和施工荷载）包络应力见图2.1.12.1.4，斜拉索包络应力见图2.1.5。图2.1.1 施工阶段工况钢主梁最大拉、压包络应力图（Mpa）图2.1.2 施工阶段工况小纵梁最大拉、压包络应力图（Mpa）图2.1.3 施工阶段工况预制桥面板最大拉、压包络应力图（Mpa）图2.1.4 施工阶段工况现浇桥面板最大拉、压包络应力图（Mpa）图2.1.5 施工阶段工况斜拉索最大、最小包络应力图（Mpa）主梁在施工阶段工况（考虑恒载和施工荷载）的受力情况为：施工阶段钢梁包络压应力为，最大压应力发生在全桥合拢、铺装完成后，位置在Z2号索梁锚固截面的下缘。最大拉应力发生在边跨钢梁合拢时，近边墩截面的下缘。施工阶段应力满足规范要求（施工阶段压应力及拉应力容许值分别为237.38和-237.38）。施工阶段钢小纵梁包络压应力为，最大压应力发生在全桥合拢、铺装完成后，位置在Z9与Z10号索之间截面的上缘。最大拉应力发生在张拉2索时，中墩截面的上缘。施工阶段应力满足规范要求（施工阶段压应力及拉应力容许值分别为277.03和-277.03）。施工阶段预制混凝土板包络压应力为，最大压应力发生在全桥合拢、铺装完成后，位置在Z9与Z10号索之间截面的上缘。最大拉应力张拉2索时，中墩截面的上缘。施工阶段应力满足规范要求（施工阶段压应力及拉应力容许值分别为31.5和-2.38）。施工阶段现浇混凝土板包络压应力为，最大压应力发生在全桥合拢、铺装完成后，位置在Z9与Z10号索之间截面的上缘。最大拉应力张拉2索时，Z12索梁锚固截面的上缘。施工阶段应力满足规范要求（施工阶段压应力及拉应力容许值分别为31.5和-2.38）。施工阶段斜拉索包络正应力为，最大拉应力出现在第Z4号索。施工阶段应力满足规范要求（施工阶段拉应力容许值为868）。2.2 成桥初期、后期结构恒载受力状态验算结构成桥初期阶段即考虑桥面系施工完成后的阶段，成桥后期阶段即考虑成桥3年后的阶段。主梁（钢梁与混凝土顶板）成桥初期和后期阶段恒载应力见图2.2.12.2.2（单位：Mpa）。图2.2.1 成桥初期主梁上下缘应力图图2.2.2 成桥后期主梁上下缘应力图成桥初期钢梁最大压应力为，不出现拉应力；成桥后期钢梁最大压应力为，不出现拉应力。最大压应力均出现在Z2索梁锚固截面下缘。成桥阶段应力满足规范要求（成桥阶段压应力容许值为182.6）。成桥初期钢小纵梁最大压应力为，不出现拉应力，最大压应力出现在近边墩截面上缘；成桥后期钢小纵梁最大压应力为，不出现拉应力；最大压应力出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘。成桥阶段应力满足规范要求（成桥阶段压应力容许值为213.1）。成桥初期预制混凝土板最大压应力为，不出现拉应力；成桥后期最大压应力为，不出现拉应力。最大压应力均出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘。成桥阶段应力满足规范要求（成桥阶段压应力容许值为21.0，不容许出现拉应力）。成桥初期现浇混凝土板最大压应力为，不出现拉应力；成桥后期最大压应力为，不出现拉应力。最大压应力均出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘。成桥阶段应力满足规范要求（成桥阶段压应力容许值为21.0，不容许出现拉应力）。成桥阶段恒载作用下主梁应力满足规范要求（恒载作用下混凝土不允许出现拉应力）。2.3 使用阶段结构受力状态验算正常使用阶段，活载考虑集装箱拖挂车重车密集型排列的最不利加载；温度变化考虑体系升温22，体系降温24，拉索与主梁、索塔温差10，塔身左右侧温差5，结合梁内钢梁与混凝土桥面板的局部温差10；风荷载考虑与活载组合的风力1和不与活载组合的风力2。将各种荷载进行五种组合（见本文第1.3.3条），进行正应力验算。2.3.1组合工况正常使用阶段组合工况主梁上下缘包络正应力见图2.3.1，斜拉索包络应力见图2.3.2（单位：Mpa）。图.2.3.1 主梁使用组合I正应力图图.2.3.2 斜拉索使用组合I正应力图在组合I情况下，钢梁包络正应力为，最大压应力出现在Z5索梁锚固截面下缘，最大拉应力出现在B10与B11索之间截面下缘。应力满足规范要求（组合I容许压应力和拉应力分别为196.1和-196.1）。在组合I情况下，钢小纵梁最大压应力为，出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合I容许压应力为213.1）。在组合I情况下，预制混凝土板最大压应力为，出现在B9与B10号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合I容许压应力值为21.0）。在组合I情况下，现浇混凝土板最大压应力为，出现在B9与B10号索之间截面的上缘，在主墩顶上缘混凝土有的拉应力。应力满足部分预应力混凝土A类构件的要求（组合I容许压应力值为21.0，容许拉应力值为2.72）。在组合I情况下，斜拉索包络正应力为，最大拉应力出现在第B9索。应力满足规范要求（组合I容许压应力值为668）。2.3.2组合工况正常使用阶段组合工况主梁上下缘包络正应力见图2.3.3，斜拉索包络应力见图2.3.4（单位：Mpa）。图.2.3.3主梁使用组合正应力图图.2.3.4 斜拉索使用组合正应力图在组合情况下，钢梁包络正应力为，最大压应力出现在Z5索梁锚固截面下缘，最大拉应力出现在B9与B10号索之间截面下缘。应力满足规范要求（组合容许压应力和拉应力分别为245.13和-245.13）。在组合情况下，钢小纵梁最大压应力为，出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合容许压应力值为266.38）。在组合情况下，预制混凝土板最大压应力为，出现在B9与B10号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合容许压应力值为25.2）。在组合情况下，现浇混凝土板包络正应力为，最大压应力出现在B9与B10号索之间截面的上缘，最大拉应力出现在中跨合拢预应力索锚断后截面上缘。应力满足部分预应力混凝土A类构件的要求（组合容许压应力值为25.2，容许拉应力值为3.06）。在组合情况下，斜拉索包络正应力为，最大拉应力出现在第Z4索。应力满足规范要求（组合容许拉应力值为835）。2.3.3组合工况正常使用阶段组合工况主梁上下缘包络正应力见图2.3.5，斜拉索包络应力见图2.3.6（单位：Mpa）。图.2.3.5主梁使用组合正应力图图.2.3.6 斜拉索使用组合正应力图在组合情况下，钢梁包络正应力为，最大压应力出现在Z5索梁锚固处截面下缘，最大拉应力出现在B9与B10索之间截面下缘。应力满足规范要求（组合容许压应力和拉应力分别为245.13和-245.13）。在组合情况下，钢小纵梁最大压应力为，出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合容许压应力值为266.38）。在组合情况下，预制混凝土板包络正应力为，最大压应力出现在B9与B10号索之间截面的上缘， 最大拉应力出现在Z3索梁锚固处截面上缘。应力满足部分预应力混凝土A类构件要求（组合容许压应力值为25.2，部分混凝土A类构件容许拉应力值为3.06）。在组合情况下，现浇混凝土板包络正应力为，最大压应力出现在B9与B10号索之间截面的上缘，最大拉应力出现在中跨合拢预应力索锚断后截面上缘。应力满足规范要求（组合容许压应力值为25.2，部分混凝土A类构件容许拉应力值为3.06）。在组合情况下，斜拉索包络正应力为，最大拉应力出现在第Z4索。应力满足规范要求（组合容许压应力值为835）。2.3.4组合工况正常使用阶段组合工况主梁上下缘包络正应力见图2.3.7，斜拉索包络应力见图2.3.8（单位：Mpa）。图.2.3.7主梁使用组合正应力图图.2.3.8 斜拉索使用组合正应力图在组合情况下，钢梁包络正应力为，最大压应力出现在Z5索梁锚固处截面下缘，最大拉应力出现在近墩顶截面下缘。应力满足规范要求（组合容许压应力和拉应力分别为245.13和-245.13）。在组合情况下，钢小纵梁最大压应力为，出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合容许压应力值为266.38）。在组合情况下，预制混凝土板最大压应力为，最大压应力出现在B8与B9号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合容许压应力值为25.2）。在组合情况下，现浇混凝土板包络正应力为，最大压应力出现在B8与B9号索之间截面的上缘，最大拉应力出现在中跨合拢预应力索锚断后截面上缘。应力满足部分预应力混凝土A类构件要求（组合容许压应力值为25.2，部分混凝土A类构件容许拉应力值为3.06）。在组合情况下，斜拉索包络正应力为，最大拉应力出现在第Z4索。应力满足规范要求（组合容许压应力值为835）。2.3.5组合工况正常使用阶段组合工况主梁上下缘包络正应力见图2.3.9，斜拉索包络应力见图2.3.10（单位：Mpa）。图.2.3.9主梁使用组合正应力图图.2.3.10 斜拉索使用组合正应力图在组合情况下，钢梁包络正应力为，最大压应力出现在Z5索梁锚固处截面下缘，最大拉应力出现在近墩顶截面下缘。应力满足规范要求（组合容许压应力和拉应力分别为245.13和-245.13）。在组合情况下，钢小纵梁最大压应力为，出现在Z9与Z10号索之间截面的上缘，不出现拉应力。应力满足规范要求（组合容许压应力值为266.38）。在组合情况下，预制混凝土板最大压应力为，最大压应力出现在B8与B9号索之间截面的上缘， 不出现拉应力。应力满足规范要求（组合容许压应力值为25.2）。在组合情况下，现浇混凝土板包络正应力为，最大压应力出现在B8与B9号索之间截面的上缘，最大拉应力出现在中跨合拢预应力索锚断后截面上缘。应力满足规范要求（组合容许压应力值为25.2，部分混凝土A类构件容许拉应力值为3.06）。在组合情况下，斜拉索包络正应力为，最大拉应力出现在第Z4索。应力满足规范要求（组合容许压应力值为835）。正常使用阶段主梁（钢梁、钢小纵梁、预制桥面板、现浇桥面板）和斜拉索的应力均满足规范要求。2.4 刚度验算2.4.1主梁主要节点活载位移主梁主要节点活载位移（集装箱车辆）值见表2.4.1所示：主梁主要节点活载位移（单位：mm） 表2.4.1 项目位置最大向上位移最大向下位移中跨跨中59.8244.3中跨四分点84.4204.0边跨四分点110.8132.22.4.2索塔塔顶活载位移主塔主要节点塔顶的活载位移（集装箱车辆）值见表2.4.2所示：塔顶活载位移（单位：mm） 表2.4.2 项目位置偏向中跨最大位移偏向边跨最大位移索塔塔顶1.410.042.4.3结构刚度验算根据规范要求，对斜拉桥主梁的刚度进行验算，结果见表2.4.3所示。跨中截面集装箱车辆荷载变形验算表（单位：mm） 表2.4.3 项目位置活载容许值是否满足中跨跨中304830满 足注：活载变形指荷载在桥跨范围内移动产生正负挠度的最大绝对值之和计算结果表明，主梁的刚度满足规范要求。2.5 横梁应力验算采用空间有限元程序ANSYS对恒载及活载作用下钢横梁的受力性能进行了分析。计算中考虑工况如下：工况一、拼装钢箱梁、钢横梁以及小纵梁；工况二、安装预制桥面板；工况三、现浇桥面板；工况四、张拉桥面板中预应力；工况五、加二期恒载；工况六、加活载。建模分析中主要考虑以下几个因素：（1）采用空间有限元模型，钢板采用板单元，混凝土桥面板采用实体单元，桥面板中预应力索采用杆单元；（2）取全桥的四分之一跨建模（桥塔到桥台）；（3）忽略普通钢筋影响；（4）混凝土弹性模量为3.65104Mpa；泊松比为0.176。钢弹性模量为2.0105Mpa；泊松比为0.3。（5）混凝土容重为2.6t/m3，钢容重为7.85t/m3，二期恒载：10cm桥面沥青混凝土铺装容重为2.4t/m2；单侧栏杆分布力为1.03t/m。（6）活载按汽超20级重车按10m间距布载。模型共划分节点6.23万，单元7.45万，其中板单元3.51万，实体单元2.59万，杆单元1.05万。图表中采用单位：mm，MPa，N。应力以拉为正，压为负。图2.5.1 结构模型图（包括板单元、实体单元和杆单元）图2.5.2 单片钢横梁模型图（图中不同颜色表示不同板厚）模型分析结果如下：在施工阶段，钢横梁中最大主拉应力为53.5Mpa，最大主压应力为73.5Mpa，最不利钢横梁为桥塔下钢横梁，最大主拉应力位于该横梁中部下缘，最大主压应力位于该横梁和纵向钢箱梁焊接处局部范围内。活载作用下，最不利钢横梁为桥塔下钢横梁，该横梁中最大主拉应力为127Mpa，位于该横梁中部下缘，最大主压应力为148Mpa，位于该横梁和纵向钢箱梁焊接处局部范围内；其它钢横梁中最大主拉应力为115Mpa，最大主压应力为83Mpa。计算结果表明，钢横梁应力满足规范要求（30mm厚钢板规范容许压应力196.1Mpa，25mm厚钢板容许拉应力-202.9Mpa）。（1）工况一：拼装钢箱梁、钢横梁以及小纵梁图2.5.3 横梁主拉应力图图2.5.4 横梁主压应力图（2）工况二：安装预制桥面板图2.5.5 横梁主拉应力图图2.5.6 横梁主压应力图（3）工况三：现浇桥面板图2.5.7 横梁主拉应力图图2.5.8 横梁主压应力图（4）工况四：张拉桥面板中预应力图2.5.9 横梁主拉应力图图2.5.10 横梁主压应力图（5）工况五：施加二期恒载图2.5.11 横梁主拉应力图图2.5.12 横梁主压应力图（6）工况六：施加活载图2.5.13 横梁主拉应力图图2.5.14 横梁主压应力图图2.5.15 横梁主拉应力图（不包括桥塔下横梁）图2.5.16 横梁主压应力图（不包括桥塔下横梁）图2.5.17 桥塔下横梁主拉应力图图2.5.18 桥塔下横梁主压应力图2.6 桥面板局部应力与强度验算2.6.1桥面板局部应力验算采用空间有限元程序ANSYS对恒载、活载及温度荷载作用下桥面板的受力性能进行了复核计算。计算中考虑施工工况如下：工况一、拼装钢箱梁、钢横梁以及小纵梁；工况二、安装预制桥面板；工况三、现浇桥面板；工况四、张拉桥面板中预应力；工况五、施加二期恒载；工况六、施加活载；工况七、施加温度荷载（桥面板降温10度）。建模分析中主要考虑以下几个因素：（1）采用空间有限元模型，钢板采用板单元，混凝土桥面板采用实体单元，桥面板中预应力索采用杆单元；（2）取全桥的四分之一跨建模（桥塔到桥台）；（3）忽略普通钢筋影响；（4）混凝土弹性模量为3.65104Mpa；泊松比为0.176。钢弹性模量为2.0105Mpa；泊松比为0.3。（5）混凝土容重为2.6t/m3，钢容重为7.85t/m3，二期恒载：10cm桥面沥青混凝土铺装容重为2.4t/m2；单侧栏杆分布力为1.03t/m。（6）活载按汽超20重车10m间距布载。模型共划分节点6.23万，单元7.45万，其中板单元3.51万，实体单元2.59万，杆单元1.05万。图表中采用单位：mm，MPa，N。应力以拉为正，压为负。图2.6.1结构模型图（包括板单元、实体单元和杆单元）图2.6.2桥面板网格划分详图（浅篮为预制板，深篮为现浇桥面板）模型分析结果如下：从全桥桥面板分析结果来看，边跨桥塔下桥面板应力状态最为不利，该处桥面板分析结果如下（应力以拉为正，以压为负）。恒载作用下，桥塔下桥面板未出现拉应力，桥面板上缘最大主压应力为-6.4Mpa，位于预制板跨中，下缘最大主压应力为-6.5Mpa，位于预制板靠近钢横梁处。恒载活载作用下，桥塔下桥面板的上缘出现0.9Mpa的主拉应力，位于支座上钢箱梁附近的局部地区，桥面板上缘最大主压应力为-5.5Mpa，桥面板下缘未出现拉应力，最大主压应力为-6.7Mpa。 恒载活载温度荷载作用下，桥塔下桥面板的上缘出现3.8Mpa的主拉应力，位于支座上钢箱梁附近的局部地区，桥面板上缘最大主压应力为-5.9Mpa，桥面板下缘未出现拉应力，最大主压应力为-6.7Mpa。各荷载工况下，桥塔下桥面板内主拉应力和主压应力值列于表2.6.1： 边跨最不利桥面板主拉、主压应力值（以拉为正） 表2.6.1位置荷载桥面板上缘桥面板下缘主拉应力主压应力主拉应力主压应力MinMaxMinMaxMinMaxMinMax桥塔下桥面板恒载/-6.4-4.8/-6.5-4.5恒载活载/0.9-5.5-2.6/-6.7-3.9恒活温度/3.8-5.9-2.3-4.1-0.8-6.7-3.9计算结果表明，桥面板局部应力满足预应力混凝土构件B类构件的规范要求（组合容许压应力值为25.2，A类构件容许拉应力值为3.06，B类构件容许拉应力值为5）。（1）工况五：恒载作用图2.6.3桥塔下桥面板上缘主拉应力图2.6.4桥塔下桥面板上缘主压应力图2.6.5桥塔下桥面板下缘主拉应力图2.6.6桥塔下桥面板下缘主压应力（2）工况六：恒载活载图2.6.7 桥塔下桥面板上缘主拉应力图2.6.8 桥塔下桥面板上缘主压应力图2.6.9 桥塔下桥面板下缘主拉应力图2.6.10 桥塔下桥面板下缘主压应力（3）工况七：恒载活载温度（桥面板降温10度）图2.6.11 桥塔下桥面板上缘主拉应力图2.6.12 桥塔下桥面板上缘主压应力图2.6.13 桥塔下桥面板下缘主拉应力图2.6.14 桥塔下桥面板下缘主压应力2.6.2桥面板强度验算取受力不利的桥塔下钢筋混凝土桥面板进行承载能力极限状态强度验算，取最不利组合（考虑恒载、活载和温度变化），计算结果见表2.6.2：桥面板面强度验算表（单位：弯矩kN.m，轴力kN） 表2.6.2 项 目 计算截面弯矩轴力轴力抗力是否满足预制边板-96.34869.555700满足预制中板-94.15730.156200满足现浇主梁混凝土-30.44701.319600满足现浇边中板间混凝土-7.537.8906满足现浇中板之间混凝土-7.0223.82720满足计算结果表明，承载能力极限状态下桥面板受力满足规范要求。2.7 支座反力一个支座受力计算结果见下表2.7.1。一个支座受力力表（单位：KN） 表2.7.1 墩台号组合组合组合组合组合边墩1710017900180001360014000中墩161000161000162000144000145000由于图纸中未示出支座型号，本次验算只给出支座受力，未给出安全性结论。2.8 上部结构复核计算结论（1）主梁（钢梁、钢小纵梁、预制桥面板、现浇桥面板）施工阶段应力满足规范要求；（2）主梁（钢梁、钢小纵梁、预制桥面板、现浇桥面板）成桥初期、成桥后期恒载应力均满足规范要求；（3）主梁（钢梁、钢小纵梁）使用阶段应力满足钢结构规范要求；预制桥面板、现浇桥面板使用阶段应力满足部分预应力混凝土A类构件要求；（4）施工及使用阶段斜拉索应力满足规范要求；（5）正常使用阶段结构刚度满足规范要求；（6）施工及使用阶段横梁应力满足规范要求；（7）桥面板局部验算表明，边跨最不利桥面板为桥塔下桥面板，在最不利荷载组合作用下应力满足预应力混凝土B类构件的要求；桥面板强度满足规范要求。3桥塔、主墩结构复核计算结果桥塔和主墩施工阶段考虑风荷载作用时取二个最不利工况进行验算：裸塔阶段和最大悬臂阶段，裸塔阶段考虑塔自重和横向风荷载作用，最大悬臂阶段考虑此时结构自重、施工荷载和横向风荷载作用，分别验算其施工阶段应力是否满足要求。成桥阶段桥塔和主桥墩考虑各种恒载、活载、温度荷载和纵向风载作用下的不利工况，验算其极限强度是否满足要求。3.1 施工阶段结构受力状态验算施工阶段工况（索塔考虑裸塔阶段的恒载和横向风力）混凝土包络应力值见表3.1.1。裸塔阶段包络应力值 表3.1.1 截面最大压应力（Mpa）最大拉应力（Mpa）容许压应力值（Mpa）容许拉应力值（Mpa）是否满足上塔柱1.60/26.25-3.45满足中塔柱5.47-2.4126.25-3.45满足下塔柱5.67-2.8926.25-3.45满足施工阶段工况（索塔考虑最大双悬臂阶段的恒载、施工荷载和横向风力）的包络应力值见表3.1.2。塔身最大双悬臂阶段包络应力值 表3.1.2 截面最大压应力（Mpa）最大拉应力（Mpa）容许压应力值（Mpa）容许拉应力值（Mpa）是否满足上塔柱7.05/26.25-3.45满足中塔柱10.51-2.3626.25-3.45满足下塔柱10.19-3.1426.25-3.45满足 计算结果表明，主塔和墩身在施工阶段应力均满足规范要求3.2 承载能力极限状态验算3.2.1内力计算结果塔身和墩身是钢筋混凝土构件，需进行承载能力极限状态的强度验算。按照公路桥涵设计通用规范第2.1.2条共组合成以下三种工况：工况（主力组合）：恒载（一期恒载+二期恒载）+斜拉索索力+集装箱拖挂车；工况（附加组合）：恒载（一期恒载+二期恒载）+斜拉索索力+收缩+徐变+集装箱拖挂车+温度影响力+制动力+纵向风力1；工况：恒载（一期恒载+二期恒载）+斜拉索索力+收缩+徐变+纵向风力2；考虑荷载的最不利组合后，组合内力计算结果见图3.2.1（弯矩单位：kNm,轴力单位：kN）。图3.2.1 索塔承载能力