27+36+27m箱梁复核报告-典尚设计

4 嵊州枢纽5号桥A匝道24.1计算复核审查依据24.1.1主要规范及参考资料24.1.2基本资料24.1.3计算复核参数24.1.3.1材料24.1.3.2荷载24.1.3.3计算模型和考虑因素34.2计算复核结果44.2.1 桥梁上部结构44.2.1.1 施工阶段结构受力状态验算44.2.1.2 使用阶段结构受力状态验算54.2.1.3 内力计算结果84.2.1.4 正截面强度验算94.2.1.5 斜截面强度验算94.2.1.6 刚度验算104.2.1.7 支座反力验算104.2.1.8 箱梁横向分析验算104.2.1.9 上部结构复核计算结论与建议134.2.2. 桥梁下部结构144.2.2.1桥台受力验算144.2.2.2墩柱受力验算154.2.2.3桥墩桩基础受力验算154.2.2.4桩基础嵌岩深度验算164.2.2.5下部结构复核计算结论164.3计算复核结论及建议174.3.1上部结构174.3.2下部结构174 嵊州枢纽5号桥A匝道4.1计算复核审查依据4.1.1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）交通部公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ02485）；（5）交通部高速公路交通安全设施设计及施工技术规范（JTJ07494）。4.1.2基本资料（1）宁波至嵊州高速公路绍兴段招标文件 图纸 第二合同C卷C-1绍兴市甬金高速公路建设发展有限公司 浙江省交通规划设计研究院 二二年十一月；（2）宁波至嵊州高速公路绍兴段第2合同C卷 施工图设计阶段工程地质勘察报告浙江省交通规划设计研究院 2002年8月 杭州。4.1.3计算复核参数4.1.3.1材料主桥上部箱梁：50号混凝土， E=3.5104Mpa；桥墩（1、2号墩）：墩身30号混凝土， E=3104Mpa；桥墩基础（1、2号墩）：25号混凝土， E=2.85104Mpa；0、3桥台：盖梁和台身为30号混凝土，E=3104Mpa；承台和桩基础为25号混凝土，E=2.85104Mpa。4.1.3.2荷载A、上部结构（1）恒载结构自重计算采用容重；桥面铺装为9cm沥青混凝土和4cm混凝土调平层；防撞护栏。（2）活载汽车超20级，挂车100级。（3）附加荷载箱梁桥面板局部温差。B、下部结构上部结构传到下部结构上的恒载、活载反力；下部结构自重, 混凝土容重取；土压力；汽车制动力；支座摩阻力。4.1.3.3计算模型和考虑因素（1）计算模型本桥为3跨一联的27+36+27m跨径的预应力混凝土箱梁连续结构，结构的计算模型见图1。图4.1.1 嵊州枢纽5号桥计算模型（2）施工过程模拟本桥采用满堂支架现浇施工方法。（3）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。（4）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。4.2计算复核结果4.2.1 桥梁上部结构嵊州枢纽5号桥A匝道是27+36+27（m）的等高度预应力混凝土箱梁结构。桥梁断面构造尺寸如图4.2.1所示。箱梁高1.8m，全宽8m，其中悬臂长1.75m，箱室宽4.5m，为单箱单室型式。图4.2.1 桥梁横断面尺寸 (单位：cm)纵向计算时箱梁按2车道汽车布载，考虑10的偏载系数，即横向分布系数为2.2；挂车考虑10的偏载系数，即横向分布系数为1.1。箱梁横向简化成刚性支承的框架图式进行分析。4.2.1.1 施工阶段结构受力状态验算A、拆除满堂支架时结构受力状态 拆除满堂支架时箱梁应力图见图4.2.1.1（单位：Mpa）。图4.2.1.1 箱梁拆除满堂支架时应力图拆除满堂支架时箱梁混凝土包络应力为，最大压应力发生在边跨近1/4截面的下缘，不出现拉应力。施工阶段应力满足规范要求。B、成桥初期结构受力状态箱梁成桥初期阶段即考虑桥面系施工后的阶段。成桥初期阶段应力图见图4.2.1.2（单位：Mpa）。图4.2.1.2 成桥初期应力图 成桥初期全桥箱梁混凝土包络应力为，最大压应力发生在桥面系施工后边跨近1/4截面的下缘，不出现拉应力。成桥初期应力满足规范要求（成桥初期混凝土压应力容许值为21.0，不允许出现拉应力），但边跨靠桥台侧区段截面应力分布尚可优化。C、成桥后期结构受力状态箱梁成桥后期阶段即考虑结构收缩、徐变3年后的阶段。成桥后期阶段应力图见图4.2.1.3（单位：Mpa）。图4.2.1.3 成桥后期应力图 成桥后期全桥箱梁混凝土包络应力为，最大压应力发生在徐变收缩3年后边跨近1/4截面的下缘。成桥后期混凝土应力满足规范要求，但边跨靠桥台侧区段截面应力分布尚可优化。4.2.1.2 使用阶段结构受力状态验算正常使用阶段，活载考虑汽超20和挂120的最不利加载，其他可变荷载考虑桥面板升、降温5，混凝土收缩徐变随施工阶段同步计入。将各种荷载进行三种组合，进行正应力和主应力验算： （1）组合I：基本可变荷载（汽超20）与永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变影响力）相组合； （2）组合II：基本可变荷载（汽超20）与永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变影响力）与其他可变荷载（温度影响力）相组合； （3）组合III：基本可变荷载（挂120）与永久荷载（结构自重、预应力）相组合。（一） 正应力验算：正常使用阶段箱梁包络正应力见图4.2.1.44.2.1.6（单位：Mpa）。图4.2.1.4 箱梁使用组合I正应力图图4.2.1.5 箱梁使用组合II正应力图图4.2.1.6 箱梁使用组合III正应力图在组合I情况下，箱梁混凝土包络正应力为，最大压应力出现在边跨近四分点截面的下缘，不出现拉应力。混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求（组合I容许压应力值为17.5）。在组合II情况下，箱梁混凝土包络正应力为，最大压应力出现在边跨近四分点截面的下缘，不出现拉应力。混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求（组合II容许压应力值为21.0）。在组合III情况下，箱梁混凝土包络正应力为，最大压应力出现在边跨近四分点截面的下缘，不出现拉应力。混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求（组合III容许压应力值为21.0）。（二）主应力验算：正常使用阶段箱梁包络主应力见图4.2.1.7图4.2.1.9（单位：Mpa）。图4.2.1.7 箱梁使用组合I主应力图图4.2.1.8 箱梁使用组合II主应力图图4.2.1.9 箱梁使用组合III主应力图在组合I情况下，箱梁混凝土包络主应力为，最大主压出现在边跨近四分点截面，最大主拉应力出现在中墩墩顶截面。混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合I容许主压应力值为21.0，受弯构件容许主拉应力2.40）。在组合II情况下，箱梁混凝土包络主应力为，最大主压出现在边跨近四分点截面，最大主拉应力出现在中墩墩顶截面。混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合II容许主压应力值为22.75，受弯构件容许主拉应力2.70）。在组合III情况下，箱梁混凝土包络主应力为，最大主压出现在边跨近四分点截面，最大主拉应力出现在中墩墩顶截面。混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合III容许主压应力值为22.75，受弯构件容许主拉应力2.70）。 综上，连续箱梁在施工阶段混凝土正应力满足规范要求；成桥初期和后期混凝土正应力满足规范要求；正常使用阶段混凝土正应力满足全预应力混凝土构件要求；混凝土主应力均满足预应力混凝土受弯构件的要求。4.2.1.3 内力计算结果承载能力极限状态考虑荷载的最不利组合后，组合内力计算结果见图4.2.1.10图4.2.1.12（单位：kNm ,kN）。图4.2.1.10 箱梁承载能力极限状态组合I弯矩、剪力包络图图4.2.1.11 箱梁承载能力极限状态组合II弯矩、剪力包络图图4.2.1.12 箱梁承载能力极限状态组合III弯矩、剪力包络图4.2.1.4 正截面强度验算（1）验算位置取正弯矩最大的边跨和中跨跨中截面和负弯矩最大的2号墩顶截面进行正截面强度验算。（2）有效翼缘计算宽度根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ 02385第3.2.2条计算箱梁有效翼缘宽度如下：边跨跨中截面：；中跨跨中截面：；中间支点截面：。因此，在计算箱梁截面强度时，墩顶负弯矩区可按全截面计算，中跨正弯矩和边跨正弯矩区的顶板只可考虑部分参与受力。（3）截面验算 根据内力计算结果，取最不利的荷载组合进行截面验算，抗力计算时均未计入普通筋的作用，只考虑预应力筋的作用 验算结果见下表。1梁正截面强度验算表（单位：弯矩kN.m） 表4.2.1.1 项 目计算截面荷载效应截面抗力是否满足边跨跨中1589940000满 足中跨跨中2260253700满 足墩顶-30640-32000满 足计算结果表明，箱梁的承载能力极限状态正截面强度满足规范要求。4.2.1.5 斜截面强度验算（1）抗剪上、下限验算斜截面尺寸验算表（单位：kN） 表4.2.1.2 项目位置上限下限荷载效应尺寸是否满足支点100cm2840073305657.9满 足100cm跨中568014665325.1满 足箱梁满足斜截面抗剪上下限要求，即箱梁斜截面抗剪的尺寸要求满足。 （2）强度验算 根据内力计算结果，取最不利组合进行验算：1梁半跨斜截面强度验算表（单位：kN） 表4.2.1.3 距支点距离(cm)荷载效应抗力是否满足配箍率最小配箍率是否满足1006005325.15685满足0.00500.0018满足600跨中3852.46179满足0.00250.0018满足计算结果表明，箱梁的尺寸满足斜截面不出现斜压破坏的最小尺寸要求；斜截面极限强度满足规范要求；最小配箍率满足规范要求。4.2.1.6 刚度验算根据规范要求，对箱梁的刚度进行验算，结果见表4.2.1.4所示。跨中截面汽车荷载变形验算表（单位：mm） 表4.2.1.4 项目位置跨中容许值是否满足中跨跨中11.260满足计算结果表明，箱梁的刚度满足规范要求。4.2.1.7 支座反力验算支座反力计算结果见下表。箱梁一个支座受力表（单位：KN） 表4.2.1.5 墩台号重力汽车挂车组合I组合III0115549957516541730155301640131071706840本桥桥台支座采用两个GPZ2.5，其支座承载力为2500kN；桥墩支座采用单个GPZ10，其支座承载力为10000kN。计算结果表明，支座承载力均满足要求。4.2.1.8 箱梁横向分析验算箱梁横向分析时，按纵桥向单位长度箱形框架考虑，进行箱梁桥面板强度验算。结构离散计算模型见图4.2.1.13所示：图4.2.1.13 箱梁横向分析结构离散计算模型图恒载包括：箱梁结构自重、桥面铺装、防撞护栏活载包括：汽车超20级（包括汽车撞击力）、挂车120级附加荷载包括：桥面板升、降温5，箱外侧降温10。将各种荷载进行三种组合，进行桥面板强度验算： （1）组合I：基本可变荷载（汽超20）与永久荷载相组合； （2）组合II：基本可变荷载（汽超20）与永久荷载与其他可变荷载（温度影响力）相组合；（3）组合III：基本可变荷载（挂120）与永久荷载相组合。桥面板组合内力效应见图4.2.1.144.2.1.16所示：图4.2.1.14 箱梁桥面板承载能力组合I弯矩图图4.2.1.15 箱梁桥面板承载能力组合II弯矩图图4.2.1.16 箱梁桥面板承载能力组合III弯矩图注：上图中悬臂板弯矩值未包括汽车撞击力的效应。取最不利验算截面为：a防撞栏与悬臂板相交处b悬臂板根部c梁肋间桥面板。（1）防撞栏与悬臂板相交处验算位置在纵向取用伸缩缝处及其它位置截面处。在伸缩缝处车辆荷载撞击力的分布范围最小，即车辆荷载效应最大。车辆撞击力根据高速公路交通安全设施设计及施工技术规范（JTJ074-94）取用，防撞等级按高速公路考虑。在防撞栏上作用200kN的撞击力，碰撞角度为15，撞击力距桥面89cm，撞击力在伸缩缝处按2.0m范围均摊，在其他截面按4.0m范围均摊。 计算荷载效应及抗力见下表：防撞栏与悬臂板相交处强度验算表 表4.2.1.6 位置荷载效应(kN.m)抗力(kN.m)是否满足伸缩缝处-37-68满 足其它截面-21-68满 足注：表中悬臂板弯矩值已包括汽车撞击力的效应。表中数据表明，防撞栏与悬臂板相交处截面强度满足规范要求。（2）悬臂板根部取最不利组合II进行验算，活载考虑汽车的撞击力。计算结果见下表。悬臂板根部强度验算表 表4.2.1.7 位置荷载效应(kN.m)抗力(kN.m)是否满足伸缩缝处-105.5-137满 足其它截面-89.4-137满 足注：表中悬臂板弯矩值已包括汽车撞击力的效应。表中数据表明，悬臂板根部截面强度满足规范要求。（3）梁肋间桥面板考虑到梁肋间的车轮最不利位置离防撞栏较远，因此梁肋间桥面板验算时未考虑汽车撞击力，仅考虑车轮荷载的垂直作用力。取最不利组合II进行验算，计算结果见下表。梁肋间桥面板强度验算表（单位：弯矩kN.m） 表4.2.1.8 项 目计算截面荷载效应截面抗力是否满足梁肋间桥面板跨中正弯矩24.854.4满 足跨中负弯矩-30.1-79.5满 足支点负弯矩-95.5-194满 足计算结果表明，箱梁肋间桥面板强度满足要求。4.2.1.9 上部结构复核计算结论与建议上部结构复核计算结论（1）箱梁施工阶段应力满足规范要求；（2）箱梁的成桥初期、成桥后期应力均满足规范要求；（3）箱梁使用阶段应力满足全预应力混凝土构件要求； （4）箱梁承载能力极限状态正截面强度满足规范要求；（5）箱梁承载能力极限状态斜截面强度满足规范要求；（6）箱梁刚度满足规范要求；（7）箱梁支座承载力均满足要求；（8）箱梁的桥面板强度满足要求。上部结构设计建议 建议适当调整边跨靠桥台区段预应力筋的线形，使截面受力更均匀、合理。4.2.2. 桥梁下部结构下部结构计算包括：桥台计算、桥墩立柱计算和桩基础计算。4.2.2.1桥台受力验算0号桥台该桥0号和3号桥台均采用的是埋置式双肋桥台，桥台支座采用GPZ2.5滑动支座，基础为直径1.2米的灌注桩基础。取0号桥台进行计算。按照规范JTJ-021-89和JTJ-024-89进行桥台的复核计算，在计算时，按最不利情况考虑荷载如下：台身底截面：水平方向：台后无活载的主动土压力和台前的被动土压力，支座摩阻力；竖直方向：上部结构恒载，下部结构恒载，台前的被动土压力的竖直分力，上部作用于箱梁的活载。承台底截面（桩基础）：水平方向：台后无活载的主动土压力和台前的被动土压力，支座摩阻力；竖直方向：上部结构恒载，下部结构恒载，台前的被动土压力的竖直分力、作用于基础的填土和上部作用于箱梁的活载。A台身计算台身底截面的强度时，考虑最不利组合进行荷载组合，根据截面配筋进行强度计算，结果见表4.2.2.1所示： 台身底截面强度验算 表4.2.2.1 项 目轴力Nj（kN）弯矩Mj（kNm）抗力NR（kN）荷载组合II6397680833400计算表明，台身截面强度满足规范要求。B桩基础桩基础受力分析包括桩的单桩容许承载力验算和桩身截面强度验算。桥台底的桩基础采用直径1.2m的嵌岩桩，单桩容许承载力验算结果见表4.2.2.2所示。 桥台单桩容许承载力验算表（单位：kN） 表4.2.2.2 桩号桩长荷载效应Nj单桩容许承载力NR是否满足021.2m组合I281232688满足组合II293640860满足计算结果表明，桥台钻孔灌注桩的单桩容许承载力满足规范要求。计算桩身强度时，考虑最不利组合进行荷载组合，根据截面配筋进行强度计算，结果见表4.2.2.3所示：钻孔灌注桩桩身截面强度验算表（单位：kN，kN.m） 表4.2.2.3 桩长（m）组合荷载效应轴力抗力（kN）是否满足弯矩轴力21.2组合43617727360满足计算结果表明，0号台桩身最不利截面配筋满足受力要求。4.2.2.2墩柱受力验算墩柱验算时，取用1号墩，墩柱直径为1.6m，钢筋为3025。验算截面取最不利的墩底截面进行验算，竖向荷载包括上部结构的恒、活载及下部结构的恒载，水平力由支座摩阻力产生，活载计算时考虑荷载的偏载系数，由2车道控制。计算结果见下表4.2.2.4。墩柱受力验算表（单位：kN.m，kN） 表4.2.2.4 墩柱柱长（m）组合荷载效应轴力抗力（kN）是否满足弯矩轴力1#6.074组合2362960819800满足计算结果表明，墩柱最不利截面墩底截面配筋满足受力要求。4.2.2.3桥墩桩基础受力验算桥墩桩基础受力分析包括桩的单桩容许承载力验算和桩身截面强度受力验算。桥墩的桩基础采用直径1.5m的嵌岩桩，单桩容许承载力验算结果见下表4.2.2.5所示。 钻孔灌注桩基底承载力验算表（单位：kN） 表4.2.2.5 墩号桩长荷载效应Nj单桩容许承载力NR是否满足133.5m组合I482027981满足组合465534977满足230.2m组合I474243393满足组合457754241满足计算结果表明，桥墩钻孔灌注桩的单桩容许承载力满足规范要求。桩身强度验算时，取用1#墩的桩基进行计算，结果见下表4.2.2.6所示。钻孔灌注桩桩身截面强度验算表（单位：kN，kN.m） 表4.2.2.