某跨线桥咨询报告-典尚设计

目 录概 述1第一章 主要结构分析结论2一、箱梁横断面宜采用单箱单室断面2二、边跨梁端应设置底板加厚段2三、箱梁横向悬臂根部宜适当加厚2四、墩顶箱梁横隔板可适当加厚并将钢筋加强3五、主梁纵向预应力布置不甚合理3六、建议设置适量的腹板下弯预应力3七、箱梁普通钢筋构造建议优化3八、过渡墩和引桥桥墩桩长设计稍显保守4九、引桥盖梁受拉钢筋应力偏大4第二章 桥梁总体布置和结构构造5一、引桥跨径布置稍显紊乱5二、0号梁段局部构造对结构受力存在不利影响5三、主桥梁段划分、施工工序和预应力布置不尽合理5四、箱梁主墩顶横隔梁钢筋构造建议调整6五、箱梁F2钢束对箱梁顶板有不利影响7六、箱梁顶面应设置混凝土调平层7七、小箱梁桥面横坡调整方式存在问题7八、小箱梁腹板纵向钢筋净保护层偏薄8第三章 施工工艺9一、边跨应设置合拢段9二、本桥施工图对施工工序描述不够详细9三、主桥纵向预应力建议采用真空吸浆工艺9四、应从工艺上采取措施避免箱梁混凝土开裂10第四章 图纸和图面11一、箱梁预应力钢束定位钢筋11二、摩擦桩的沉淀土要求偏高11三、主桥边跨横隔板与腹板过渡应设倒角11四、主桥边跨梁端翼缘板厚度变化规律没有表达清楚11五、箱梁钢筋构造图纸略显粗糙11六、桥台桩顶应伸入承台内11七、预制梁长可能存在问题11八、其它错漏碰缺12第五章 咨询计算依据及参数假定13一、技术标准13二、计算方法13三、主要设计参数14第六章 主桥连续梁计算16一、结构概述16二、上部结构纵向计算16三、上部结构横向计算29四、下部结构计算34第七章 引桥组合箱梁桥计算36一、上部结构计算36二、下部结构计算4550概 述本项目为佛山市南海科技工业园某跨线桥工程，在桥梁范围内分别需要跨越广三高速公路（路基宽度50m）和321国道（路基宽度50.5m）。桥梁全长490m，桥宽43m，横向布置为50cm（防撞护栏）+16m（车行道）+50cm（防撞护栏）+9m（中央分隔带）+50cm（防撞护栏）+16m（车行道）+50cm（防撞护栏）。设计荷载：城市A级，地震基本烈度度，按度设防。主桥采用42.5+65+42.5m预应力混凝土连续梁桥，因为广三高速公路与本桥呈69.2交角，因此，采用分幅错孔正做的模式，主墩和过渡墩错位10m。主桥主梁采用预应力混凝土变截面连续箱梁，单箱双室主梁断面，根部梁高3.5m，跨中梁高1.7m，主墩和过渡墩均采用单排桩基础。引桥上部结构采用跨径25m30m预应力混凝土简支小箱梁，桥墩采用双圆柱式墩，桩基础，桥台采用U型台，群桩基础。主桥上部结构采用落地支架浇注施工，引桥上部结构在预制场预制成梁，采用架桥机逐孔架设。本项目由佛山市市政设计研究院有限公司负责设计。第一章 主要结构分析结论在设计咨询过程中，根据业主提供的由佛山市市政设计研究院有限公司完成的本项目施工图设计（第一册 设计图）文件和本项目工程地质勘察报告，对主桥结构进行了纵向总体计算分析、箱梁横向分析、各主墩强度、桩身强度和单桩基底承载力进行了详细的计算分析。同时以对引桥上、下部结构进行了必要的分析计算，分析过程和结果分别见本桥报告第五、六章。主桥上部结构纵向计算主要包括正常使用阶段应力计算，箱梁抗弯极限承载力验算，箱梁的主应力和刚度验算。横向计算主要是对箱梁顶板、底板和腹板进行应力验算，并对各部位横隔板的强度进行了简要计算。主桥下部结构计算主要包括：在恒载、活载、温度变化及制动力等作用下的墩身、承台、桩基础的内力计算，强度验算，单桩基底承载力验算等。引桥分析主要对最大和最小跨径的小箱梁结构进行了应力和强度计算，同时针对引桥盖梁、墩身和桩基进行必要的承载力和应力计算。结构分析结果表明，主桥主梁正应力、主应力控制基本满足规范要求；主桥下部结构主墩墩身、基础的强度基本满足规范要求；引桥上部结构应力、刚度和承载力均满足规范要求，下部结构墩身、基础承载力和应力基本满足规范要求。以下就本次咨询计算表明值得商榷的主要结论分别进行说明。一、箱梁横断面宜采用单箱单室断面单箱多室断面从横向来看属于超静定结构，箱梁各腹板的弯曲剪应力分布情况将各不相同，且在偏载作用下变化很大，若各腹板采取同样的配筋方式显然是不妥的；如采用单箱单室断面就会避免这种现象，而且对于顶宽为17米的箱梁横断面，从横向受力分析上也是完全可行的。二、边跨梁端应设置底板加厚段该连续梁跨径组成为42.5米+65米+42.5米，边、中跨比（0.654）相对较大，边跨梁端的局部应力影响势必也较大，所以建议在加厚箱梁梁端腹板的同时，也应设置一定长度的底板加厚段。三、箱梁横向悬臂根部宜适当加厚箱梁横断面悬臂长3米，根部厚60厘米，未设横向预应力钢束，经横向配筋计算，在汽车和挂车作用下，悬臂上顶板钢筋分别出现-1558 (kg/cm2)和-1677 (kg/cm2)的拉应力，尽管该值小于规范容许值，但对于悬臂这种板式结构，钢筋应力过高会加速裂缝的产生。同时本地区超载现象十分严重，控制横向应力的荷载往往是一个车轮，而单轮负载超过设计值一倍以上是非常普遍的，因此建议适当加厚悬臂根部厚度或增加横向钢筋的数量。四、墩顶箱梁横隔板可适当加厚并将钢筋加强横隔梁计算结果如下：中横隔梁下缘配置4排直径为28mm15的钢筋，运营阶段出现最大拉应力为-1320 (kg/cm2)；端横隔梁下缘配置1排直径28mm15的钢筋，运营阶段出现最大拉应力为-3500(kg/cm2)。可见，端横隔梁钢筋拉应力严重超出容许值，而中横隔梁配筋也相对较多，所以建议适当加厚横隔梁的厚度，优化钢筋配置，使结构尽量处于弹性受力状态。五、主梁纵向预应力布置不甚合理经计算，成桥阶段，主梁各断面均处于全截面受压状态，不出现拉应力，墩顶附近上缘压应力为3367 kg/cm2，下缘压应力为2036 kg/cm2，跨中箱梁顶、底板压应力分别为41 kg/cm2和83 kg/cm2。运营阶段，主梁上缘最大压应力为106 kg/cm2，跨中梁底最小压应力为-7.2 kg/cm2。主墩范围箱梁顶、底板压应力储备较小，边、中跨跨中上缘压应力较大，下缘压应力储备较小，甚至部分断面出现拉应力，分析其原因主要是顶、底板预应力钢束数量配置不太合适，即顶板预应力用量相对较少，底板预应力用量相对较多。六、建议设置适量的腹板下弯预应力主桥箱梁梁高为1.73.5米，腹板内竖向预应力较短，而预应力损失则相对较大，设计时竖向预应力的有效应力不甚明确，所以建议取消竖向预应力钢筋，在箱梁腹板内设置适量的纵向预应力下弯索，采用腹板下弯束平衡梁内主拉应力，增强主梁的安全储备。七、箱梁普通钢筋构造建议优化主桥箱梁为预应力混凝土结构，所以箱梁配筋除考虑横向受力外，余仅需按规范进行构造配筋。箱梁普通钢筋构造图中所采用的各钢筋类型和大样基本符合要求，但值得提出的是，个别钢筋所采用的直径有些不妥，如：箱梁腹板箍筋的规格应比纵向钢筋大些为宜；底板和腹板纵向钢筋以及人洞钢筋主要用于防止结构开裂，所以可采用小规格的钢筋，而不必采用18mm直径的钢筋；同样的，齿板内的箍筋和纵向钢筋的规格选用也稍显混乱。八、过渡墩和引桥桥墩桩长设计稍显保守本桥设计中各桥墩基础均采用摩擦桩模式进行计算，通过对主桥下部结构4#7#主墩以及引桥桥墩桩长的验算，计算结果表明，4#和7#过渡墩以及引桥桥墩桩长设计稍显保守。九、引桥盖梁受拉钢筋应力偏大通过对引桥各类桥墩盖梁进行抗弯计算，25m组合箱梁盖梁钢筋最大拉应力为2202kg/cm2，30m组合箱梁盖梁钢筋最大拉应力为1888kg/cm2。均已超过了钢筋的容许拉应力值，应考虑适当增加盖梁的主筋。第二章 桥梁总体布置和结构构造通过对本桥上、下部结构图纸的翻阅，发现本桥图纸内容齐全，基本能够满足施工需要；桥梁总体布置较为理想；结构构造设计合理，结构刚度过渡顺畅；与施工工艺有关的描述基本全面。有关设计合理的构造内容不再赘述，仅就图纸翻阅中发现值得商榷的构造问题提出，供设计单位参考。一、引桥跨径布置稍显紊乱因为本桥与广三高速公路成69.2交角，因此，采用分幅错孔正做的模式，导致主墩和过渡墩错位10m。原设计文件为确保桥台位置一致，两侧均按照30m和25m错孔追赶的方式布置，桃园路端引桥采用2孔30m追2孔25m；博爱路端引桥采用4孔25m追赶3孔30m。上述布置模式会使多个桥墩纵向差异10m或5m，桥下墩柱布置显得十分紊乱，如果不存在其它控制因素，建议通过调整主桥边跨长度，主桥采用不对称边跨设计，在主桥范围内即消除墩位偏差。二、0号梁段局部构造对结构受力存在不利影响本桥各主墩顶0号梁段均设置了一道厚度1.6m的横隔板，但0号梁段3.5m等高的长度达到4m，这使得底板在11截面处（见箱梁构造图，以下同）存在折角，而此处处于全桥混凝土压应力最大的区域，折角引起底板应力力流线转向，势必产生斜方向分力（见图2.1a），此分力并无横隔板平衡，肯定会导致此处局部应力复杂，底板将承受多方向弯曲作用，对结构受力不利。如将梁高变化位置移到图中00断面，如图2.1-b所示，则可避免上述复杂应力问题。图2.1 0号梁段局部构造示意三、主桥梁段划分、施工工序和预应力布置不尽合理本桥主桥主梁共划分为五个施工区段，采用落地支架施工（施工分区示意见图2.2），主梁每区现浇长度较长；边跨不设合拢段；纵向预应力布置以顶板束和底板束为主，顶板束除锚固在区段端部外，在各区段内部设置了多个位于箱梁顶板上的齿板进行锚固；改善腹板主拉应力采用竖向预应力的方案。针对上述构造特点提出如下建议：图2.2 主桥主梁施工分区示意图（一）建议调整梁段划分和预应力钢束布置本桥主梁的部分顶板预应力钢束通过设置顶板锚固齿板实现张拉，齿板位置由于顶板和底板倒角的影响，净空高度很小，千斤顶安装和张拉质量均难以保证，如将每个施工区划分为常规顶板束布置锚固距离进行浇注施工，顶板束全部锚固在当前梁段端部，就可完全避免上述问题。（二）建议取消竖向预应力、改设腹板束跨径仅65m的连续箱梁，跨中梁高1.7m，采用粗钢筋施加预应力，引伸量仅5.7mm，筋锚具螺纹与粗钢筋螺纹间隙都可以损失掉大部分，再加上垫板变形、拧紧工艺偏差等，预应力的施工质量难以控制，几乎无法确保竖向预应力发挥作用。因此建议本桥取消竖向预应力，改设腹板下弯束，以解决腹板主拉应力问题。（三）边跨应增设弯起钢束主桥边跨现浇段达11m，边跨腹板主拉应力较大，而边跨底板束均布置在底板上，没有弯起，对改善边跨主拉应力不利，建议将部分底板束布置在腹板内，分批弯起锚固于梁端。四、箱梁主墩顶横隔梁钢筋构造建议调整主桥箱梁主墩顶的横隔梁与典型的简支梁受力体系相似，两支座支撑于两端，梁体承受结构自重、车辆荷载以及中腹板剪力，这样，如果不配预应力的话，其配筋模式应为主受拉钢筋位于下缘、且需要设置多层弯起斜筋提供斜截面抗剪强度，箍筋直径和间距也应依计算需要设置。但本桥施工图的配筋显然不是这样设计的，底板内设置了4层横向和纵向粗钢筋，钢筋直径28mm，并没有设置在受拉现象最严重的横隔梁最下缘，最上层和最下层钢筋间距达50cm；横隔梁底板纵桥向钢筋也采用大量28mm似乎没有明显的依据；在钢筋最下层设置了由12mm钢筋形成的钢筋网，用于支座区域的加强，在已有众多粗钢筋形成的网片的条件下，此钢筋网的设计没有任何意义。为此，建议针对本桥结构实际承受的荷载情况和横隔梁构造情况进行详细的计算，根据计算需要进行配筋。五、箱梁F2钢束对箱梁顶板有不利影响箱梁F2钢束为边跨顶板钢束，布置在顶板中心位置，每个边跨布置4束，通过顶板设置齿板锚固，锚固时竖弯角度10.86，这就形成了图2.3的受力模式，钢束转向会产生径向分力，此分力计算公式为q=P/R，其中R为半径、P为张拉力，这样其分布径向力为q=39.2t/m，见图2.3a；同样如采用张拉力的竖向分力，则此分力Q=Psin，其中为转角，这样Q44.3t，见图2.3b。这就给顶板横向抗弯增加了负担，此荷载远远大于车轮重量，设计中如对此荷载计算不足，将对顶板的强度有致命的破坏。因此建议将F2钢束移至腹板附近，重新进行布置。图2.3 F2钢束径向力示意六、箱梁顶面应设置混凝土调平层本桥主桥箱梁顶面桥面铺装为7cm厚度沥青混凝土，未设置调平层，由于箱梁浇注过程中浮浆凿除或本身施工不平整，7cm铺装厚度难以保证，建议增设至少6cm厚度现浇混凝土调平层。七、小箱梁桥面横坡调整方式存在问题本桥引桥小箱梁预制构件顶面和桥面现浇层顶面均未设横坡，桥面现浇层采用10cm等厚，桥面横坡调整难度极大。如考虑小箱梁横向水平放置，梁与梁之间高差适应横坡的话，梁体中心位置现浇层厚度10cm，湿接缝的22cm和端部的15cm均将会发生很大差异（见图2.4），对结构计算也有很大影响。图2.4 小箱梁横坡调整方式示意八、小箱梁腹板纵向钢筋净保护层偏薄通过检查，施工图的配筋模式，小箱梁腹板纵向钢筋净保护层厚度仅1.2cm，似乎偏小。但如果适当加大的话，腹板内两层钢筋净距又太小，影响混凝土浇注质量，因此小箱梁建议采用中交第一公路勘察设计院的通用组合箱梁结构，其腹板为18cm厚度。第三章 施工工艺本桥桥位区地形条件简单，上下部结构施工难度较小，本桥施工图关于结构施工的有关工艺要点描述基本可行，以下就施工工艺中值得重视的部分问题进行简要描述。一、边跨应设置合拢段从图2.2中可以看出，边跨现浇段长度11m一次浇注完成，不设置合拢段。采用这种设置方式有如下问题：11m长度的现浇段自重较大，支架虽经预压，仍会产生一定的沉降量，且沉降规律不明确，无法准确预抬；在施工边跨现浇段时3区混凝土和预应力已经施工完毕，悬臂端部主梁已具备一定刚度，主梁的悬臂端变形与支架变形也难以协调；边跨现浇段施工过程中整个主梁的变形偏大，对体系转换不利，同时体系转换时机也不明确。因此建议将11m长度的4区改为9+2m，先在支架上完成9m区的浇注，然后配平衡重，这样浇注2m合拢段时，主梁不会发生任何变形，结构体系转换非常明确。虽然设计说明中提出设1m长的湿接缝，但这种施工方式与原设计相比发生了很大的变化，图中没有进行详细设计的情况下，施工时是很难控制的。二、本桥施工图对施工工序描述不够详细本册施工图中未发现主桥施工流程图，设计说明中简单描述了施工方法，但很多工序方面的问题没有交待，譬如采用支架浇注悬臂梁段后，在预应力钢束张拉完毕，是否拆除支架；中跨合拢段施工是采用落地支架还是吊架，是否需要配重等。建议予以补充。此外，施工图一般应提供各梁段的立模标高和各施工阶段的阶段挠度和相应标高，图中未看到。三、主桥纵向预应力建议采用真空吸浆工艺本桥主桥为变截面连续梁桥，而近期发生了多座类似桥梁下挠和开裂的病害现象，压浆质量不好导致预应力钢束的锈蚀是产生病害的主要原因之一。为此建议本桥采用塑料波纹管和真空辅助压浆技术进行预应力钢束的防护。因为塑料波纹管与钢绞线的摩阻系数远小于金属波纹管，有利于长钢束预应力质量的保证，同时，真空辅助压浆工艺和合理的浆液配合比又可避免管道压浆不饱满后期钢绞线锈蚀的病害。设计说明中提出引桥小箱梁最好采用真空压浆，而在主桥中则没有提及，建议予以更正，即主桥采用真空辅助压浆，引桥由于钢束较短，则无必要。同时如采用真空辅助压浆工艺，相应的波纹管、钢束间距均需要进行调整。四、应从工艺上采取措施避免箱梁混凝土开裂预应力混凝土连续箱梁，极易发生开裂现象，如何从工艺上避免裂缝出现，是本桥施工图设计应重视的问题。本桥主梁各施工区均采用落地支架浇注施工，支架虽经预压，但也仅能消除非弹性变形，实际混凝土浇注中也同样会发生沉降，一旦发生沉降，新浇混凝土与已施工区接缝就会发生局部脱离，这种脱离对箱梁腹板的抗剪强度影响巨大，一旦发生局部脱离，则导致腹板剪应力为全断面条件下的58倍，对结构受力极其有害。因此建议从混凝土浇注顺序、初凝时间、浇注时的二次振捣等方面提出工艺要求，来避免上述现象发生。箱梁混凝土收缩裂缝也对结构有不利影响，也应从相邻梁段施工龄期差、混凝土与收缩量有关的配合比等方面进行工艺要求，避免收缩裂缝出现。第四章 图纸和图面由于本次设计咨询没有对图纸进行详细复核，仅就翻阅过程中发现的比较重要的缺漏、笔误提出如下。一、箱梁预应力钢束定位钢筋设计说明中提出纵、竖向预应力钢束用钢筋固定，但未见定位钢筋布置图和钢筋大样，材料数量表中也没有反映，建议补充。二、摩擦桩的沉淀土要求偏高本桥所有桩基均按照摩擦桩的模式进行设计，但摩擦桩的沉淀土厚度要求不大于5cm似乎偏高。三、主桥边跨横隔板与腹板过渡应设倒角箱梁构造图中边跨横隔板与腹板相交处采用直角连接，建议采用主墩腹板与横隔板的连接模式，设置倒角。四、主桥边跨梁端翼缘板厚度变化规律没有表达清楚对于主桥主梁端部翼缘板厚度变化如何实现，如何过渡，图中未交待，加厚区域翼缘板普通钢筋如何布置也没有描述清楚。五、箱梁钢筋构造图纸略显粗糙箱梁普通钢筋构造没有按照施工分区绘制，且很多控制断面也没有表达，分区间钢筋搭接模式没有交待，建议按照梁段进行细化。六、桥台桩顶应伸入承台内本桥桥台采用群桩基础，根据规范要求，桩顶应伸入承台1520cm，图中没按规范要求设计。七、预制梁长可能存在问题引桥小箱梁伸缩缝处梁长与其它区域梁长完全一致，值得商榷。桥台背墙至小箱梁端距离3cm，桃园路端引桥纵坡为3.5，梁高1.3m，放置后倾斜就达到4.5cm，已顶过背墙，伸缩缝的伸缩余地更无从说起。因此应该在构造上予以处理。八、其它错漏碰缺1引桥平板式支座构造图GYZF4圆板式支座大样看不清楚。2主墩构造、支座垫石构造（一、二）中主墩垫石平面尺寸不一致，不知以哪个为准。3支座垫石钢筋网只说明层数，未提供竖向布置方式。4桥台台身钢筋构造图存在图面错误，譬如N2钢筋根数和直径不统一。5主引桥伸缩缝规格一致，槽口应均为17cm深度，但主桥考虑桥面铺装沥青混凝土则变成了24cm，伸缩缝一般构造图则采用完全一致的槽口尺寸，不知何故。6桥台背墙也应开设伸缩缝槽口。第五章 咨询计算依据及参数假定一、技术标准1、荷载标准：城市荷载A级，按汽车-超20级，挂车-120计算复核；2、桥面宽度：全桥为左右两幅桥，两侧防撞护栏为0.5米，单幅桥行车道净宽为16.0米，两幅桥之间的中央分隔带宽度为9米；3、桥面横坡：2；4、地震烈度：基本烈度VI度，按VII度设防。二、计算方法（一）上部结构首先说明的是：在进行主桥上部结构纵向计算时，无论是极限承载能力还是正截面应力验算，均不考虑结构以上桥面铺装参与受力；引桥组合小箱梁纵向计算时，考虑现浇混凝土参与结构受力。箱梁纵向计算均按平面杆系理论，并采用QJX综合程序进行计算。将计算对象作为平面梁单元画出结构离散图；根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段；进行荷载组合，求得结构在施工阶段和运营阶段时的应力、内力和位移；按规范中所规定的各项容许指标，验算主梁是否满足结构承载力要求，材料强度要求和结构的整体刚度要求。（二）下部结构1墩身抗弯计算墩身内力主要考虑以下几部分：上部结构恒载、汽车（或挂车）荷载、温度力、汽车制动力、支座摩阻力。纵向计算采用柔性墩计算理论进行墩身内力计算。2桩基础计算桩基础抗弯按“m”法理论进行计算。根据桥位处的地质情况，本桥均按摩擦桩设计。基底承载力摩擦桩单桩基底容许承载能力P按公桥规第4.3.2条公式计算：其中：U桩的周长（米）；l桩在局部冲刷线以下的有效长度（米）；A桩底横截面面积；R桩尖处土的极限承载力 其中 0桩尖处土的容许承载力（kPa）；h桩尖的埋置深度；k2容许承载力随深度的修正系数；2桩尖以上土的容重；m0清底系数和桩底土的修正系数；三、主要设计参数1. 混凝土50号混凝土（用于主梁）弹性模量：35000MPa泊桑比：1/6轴心设计抗压强度：28.5MPa设计抗拉强度：2.45MPa热膨胀系数：0.000012. 低松弛钢绞线（用于主梁内预应力） 直径：15.24mm 弹性模量：195000MPa 标准强度：1860MPa 张拉控制应力：75%的标准强度=1395MPa。 热膨胀系数：0.0000123. 精轧螺纹钢筋（用于主梁内竖向预应力） 直径：25mm 弹性模量：200000MPa 屈服强度：750MPa 张拉控制应力：675MPa 热膨胀系数：0.000012第六章 主桥连续梁计算一、结构概述主桥为42.5+65+42.5米跨径的预应力混凝土连续梁桥。上部结构为变截面连续箱梁，下部结构采用双柱式桥墩、桩基础。箱梁结构尺寸：箱梁高度和底板厚由跨中到墩顶均按1.75次抛物线变化，梁高变化范围为1.7米3.5米，底板厚变化范围为0.221.0米；腹板厚度分0.45米和0.6米及渐变段；箱梁横断面采用单箱双室形式，见图6.1；5#、6#主墩墩顶设置厚度为1.6米的中横隔梁，4#、7#主引桥过渡墩顶设置厚度为0.95米的端横隔梁；各横隔梁下设两个支座。箱梁主筋设置情况：箱梁为纵、竖向双向预应力混凝土结构，主梁除布置顶、底板纵向预应力束外，在三个腹板内还设有竖向预应力束。其中，纵向预应力均采用12j15.24规格的钢绞线束，竖向预应力采用JL25的精轧冷拉粗钢筋。中横隔梁下缘设置四排2828的钢筋，端横隔梁下缘设置一排928的钢筋。下部结构：5、6号主墩采用直径为1.8米的双柱式墩身和直径为2.0米的钻孔桩基础； 4、7号主引桥过渡墩采用直径为1.5米的双柱式墩身和直径为1.8米的钻孔桩基础；墩柱和桩基配筋率分别为1和0.8。图6.1 主桥连续梁标准断面二、上部结构纵向计算（一）结构离散图全箱梁共划分64个单元，65个节点，其中611为边跨跨中节点，1822为主墩墩顶节点，3135为中跨跨中节点。图6.2 主桥连续梁纵向离散图（二）施工阶段划分主桥主要施工阶段划分见表6.1。主梁施工阶段划分 表6.1 施工阶段工作内容单元编号1浇筑第1施工段1623，42492张拉相应顶板预应力3上齿板集中力4浇筑第2施工段1215，2427，3841，50535张拉相应顶板预应力6上齿板集中力7浇筑第3施工段811，2831，3437，54578张拉相应顶板预应力9上齿板集中力10浇筑第4施工段17，586411张拉边跨顶、底板预应力12上齿板集中力13浇筑第5施工段14张拉中跨顶底板预应力15上齿板集中力16施工桥面系4.59121718运营阶段（三）计算参数取值1活载的偏载系数k：由于活载在横桥向的布置并非是对称的，所以在进行箱梁应力验算时，应考虑活载所引起的这种应力不均匀性，即偏载系数。设计取k=1.152正常使用状态下活载横向分配系数：汽车按5列车队计算，横向分配系数m=50.621.15=3.565挂车的横向分配系数m =1.15（四）荷载组合荷载组合1：恒载+汽车-超20；荷载组合2：恒载+汽车-超20+升温+温差；荷载组合3：恒载+汽车-超20+降温+温差；荷载组合4：恒载+汽车-超20+升温+温差支座沉降；荷载组合5：恒载+汽车-超20+降温+温差支座沉降荷载组合6：恒载+挂车120其中：温度力按升降温20度考虑，主梁上、下缘温差按5度温差取值；基础不均匀沉降按隔墩1厘米考虑（五）箱梁抗弯极限承载力验算按公桥规第4.1.2条对使用阶段进行荷载组合。图6.3为本联箱梁抗弯承载能力包络图，其中最外缘粗线条表示结构的极限抗弯承载能力曲线，内侧若干线条均为箱梁在使用阶段各组合下的弯矩包络曲线。从图中可以看出，所有弯矩包络曲线均包含在粗线条内。图6.3 箱梁抗弯承载力包络图结论：结构满足极限抗弯承载力的要求。（六）箱梁正应力验算成桥阶段和使用阶段各荷载组合条件下主梁上下缘正应力计算结果见图6.46.5。图6.4 箱梁成桥阶段正应力图图6.5-1 箱梁使用阶段正应力图（组合1）图6.5-2 箱梁使用阶段正应力图（组合2）图6.5-3箱梁使用阶段正应力图（组合3）图6.5-4 箱梁使用阶段正应力图（组合4）图6.5-5 箱梁使用阶段正应力图（组合5）图6.5-6 箱梁使用阶段正应力图（组合6）由于施工阶段较多，本计算书中没有列出。由计算求得箱梁在各施工阶段，出现最大压应力为77（kg/cm2），拉应力为-2.9（kg/cm2）。成桥阶段，主梁各断面均处于全截面受压状态，不出现拉应力，墩顶附近上缘压应力为3367 kg/cm2，下缘压应力为2036 kg/cm2，跨中箱梁顶、底板压应力分别为41 kg/cm2和83 kg/cm2。运营阶段，主梁上缘最大压应力为106 kg/cm2，跨中梁底最小压应力为-7.2 kg/cm2。公桥规第5.3.4条规范：施工阶段构件在预加应力及构件重力作用下，截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：50号混凝土的最大容许压应力 Ra=0.75x350=263kg/m2最大容许拉应力 Rl=1.15x30=34.5kg/cm2公桥规第5.2.21条规范：在使用荷载作用下，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列要求：50号混凝土的组合I：50号混凝土容许压应力Ra=0.5x350=175kg/cm2 组合II：50号混凝土容许压应力Ra=0.6x350=210kg/cm2结论：由以上分析可知，各阶段主梁最大压应力、拉应力虽然均在规范的容许值范围内，但跨中拉应力相对较大，应力储备不足。（七）主拉应力验算1竖向预应力计算本桥主梁竖向预应力采用直径为25mm的冷拉精轧粗钢筋，各腹板设置一排，并设置在腹板中心处。考虑到预应力钢筋会因为混凝土弹性变形、混凝土的收缩、徐变、锚具回缩、预应力钢筋松弛以及施工质量等多方面因素影响将会有比较大的损失，而该项损失是很难做出精确的计算，所以下面将分别给出以下两种情况下的主梁内主拉应力结果：a)不考虑竖向预应力的作用；b)考虑60的竖向预应力的作用。即在计算中，假定竖向预应力钢束的有效应力计为拉控制应力的60。按规范第5.2.17条（5.2.17-1）、（5.2.17-2）主应力为：其中，“x”和“”分别为箱梁内正应力和剪应力，“y”为竖向预应力钢束在箱梁内产生的竖向正应力。按上述两种情况计算得到的主梁主拉应力计算结果见图6.6。图6.6 主梁最大主拉、主压应力图（单位kg/cm2）计算结果表明，最大主拉应力出现在各主墩范围。在不考虑主梁竖向预应力筋时，最大主拉应力为-13 kg/cm2，最大主压应力为78 kg/cm2；考虑主梁竖向预应力筋后，最大主拉应力为-8 kg/cm2，最大主压应力为79 kg/cm2。组合I：50号混凝土容许主拉应力Rl=0.8x30=24 kg/cm2； 容许主压应力Ra=0.6x350=210 kg/cm2；组合II：50号混凝土容许主拉应力Rl=0.9x30=27 kg/cm2； 容许主压应力Ra=0.65x350=227.5 kg/cm2；结论：由以上分析可知，尽管使用阶段箱梁的主拉应力和主压应力均小于规范的容许值，但仍建议适当设置腹板下弯索，加强主梁的安全储备。（八）刚度验算汽车荷载作用下箱梁竖向最大向下位移为11.6毫米，最大向上位移为-24.4毫米，位移幅值为36毫米。挂车作用下箱梁竖向最大位移为5.0毫米，最大向上位移为-12.5毫米，位移幅值为17.5毫米。根据公桥规第4.2.3条规定，活载作用下跨中的最大挠度允许值为：L/600=65000/600=108毫米（其中L为计算跨径）（九）支座的选用表6.2中列出了由纵向计算求得的各支座位置处的梁底支承反力和设计所采用的支座规格，其中支反力以“吨”为单位。根据该表进行数据对照可知，选用的支座规格均能满足使用要求。各墩支座的支反力一览表 表6.2墩号D4D5D6D7成桥40124522452401组合160528562856605组合263028562856630组合361728562856617组合463028972856647组合561728972856635组合652625922592526单支座反力32614711448336支座类型GPZII-4.0GPZII-17.5GPZII-17.5GPZII-4.0三、上部结构横向计算（一）计算原理上部结构横向计算包括箱梁标准横断面，墩顶中横隔梁和端横隔梁三方面的横向抗弯计算，在以下的受力分析中均采用平面杆系理论计算。计算箱梁标准横断面时，取其横截面按框架（纵桥向为1米）进行计算，车轮在桥面板上的分布宽度，当车轮位于两腹板之间时按单向板计算，当车轮位于翼缘板上时按悬臂板计算。边界条件以箱梁的三腹板中心为弹性支承中心。计算中、端横隔梁时，取横隔梁实体（纵桥向分别按4米和1米）进行计算，恒载沿腹板按一定的比例分配给各腹板，横隔梁范围的活载按车轮实际位置分布在横隔梁上。边界条件以实际支座的位置（距离腹板外缘1米）为弹性中心。（二）箱梁标准横断面计算1恒载：主梁的自重及二期恒载（包括桥面铺装及护栏）。2活载及荷载组合：箱梁横向以顶板抗弯控制，顶板又以图6.7中的a，b，c，d四个断面为最不利断面，故计算时共划分了如图6.7中的六种工况进行各断面内力和配筋计算。图6.7中汽车和挂车荷载值参见表6.3，其中汽车已计入荷载冲击系数。工况1：汽车超20布置在箱梁悬臂上；工况2：汽车超20布置在箱梁中腹板处；工况3：汽车超20布置在箱梁单室跨中；工况4：挂车120布置在箱梁悬臂上工况4：挂车120布置在箱梁单室跨中；工况3：挂车120布置在箱梁中腹板处； 横向计算活载一览表 表6.3 组合轴重力编号轮重力编号qi值分布宽度单位集度(t)(m)(t/m)组合1Q1q1145.743.17q2000组合2Q1q1143.4055.35q2143.215.67Q2q3143.535.16q4143.535.16Q3q5143.215.67q6143.4055.35组合3Q1q1143.4055.35q2143.215.67Q2q3144.4054.13q471.2557.25组合4Gg1154.543.3g2152.745.47g3000g4000组合5Gg1154.413.4g2154.413.4g3154.413.4g4153.2054.68组合6Gg1154.233.55g2152.436.17g3152.436.17g4154.233.55 图6.7 箱梁横向计算工况及控制断面位置示意3各控制截面的内力及应力通过以上各工况的荷载组合，可求出各控制断面的内力 ，见表6.4；结合施工图中箱梁的配筋情况求得各断面的钢筋应力，见表6.5。箱梁横向顶板控制断面内力表（单位t.m） 表6.4工况断面a断面b断面c断面d工况1-10-5.80.6-2.9工况2-4.48-8.43.1-9.9工况3-4.48-8.63.4-10.3工况4-11.3-5.91.1-3.3工况5-3.7-9.32.9-10.3工况6-3.75-3.20.7-6.2顶板控制断面钢筋应力表（单位kg/cm2) 表6.5工况断面a断面b断面c断面d工况1-1558-707-354-707工况2-785-1024-1207-1024工况3-785-1049-1256-1049工况4-1677-719-402-719工况5-690-1134-1256-1134工况6-696-390-756-390注：以上各表中，正应力表示受压，负应力表示受拉。按容许法的计算标准，材料的容许应力值为：50号混凝土的容许弯曲压应力Ra=200（kg/cm2），II级钢筋的容许拉应力为-1850（kg/cm2）。对于附加组合表6.5中的数值可以提高25%。计算结果表明，汽车作用下钢筋的最大拉应力为-1558 (kg/cm2)，挂车作用下钢筋的最大拉应力为-1677 (kg/cm2)，可见，在各种荷载作用下箱梁的钢筋拉应力均小于规范容许值，但对于箱梁悬臂这种板式结构。钢筋应力过高会有助于裂缝的产生，所以建议适当加厚悬臂根部厚度至70cm。（三）中、边横隔梁计算1恒载主梁的自重及二期恒载（包括桥面铺装及护栏）。2活载及荷载组合：中、边横隔梁以图6.8中的a，b两个断面为最控制断面，故计算时共划分了如图6.8的两种工况进行内力计算和配筋验算，其中汽车荷载qi取37.5吨，挂车荷载取29吨。工况1：汽车超20布置在横隔梁中部工况2：挂车120布置在横隔梁中部 图6.8 中横隔梁计算工况及控制断面位置示意3各控制截面的内力及应力通过以上各工况的荷载组合，可求出各控制断面的弯矩，见表6.6（单位：t.m）；结合施工图的中横隔梁的配筋情况求得各断面的钢筋应力，见表6.7（单位：kg/cm2）。 横隔梁控制断面内力表 表6.6工况中横隔梁边横隔梁断面a断面b断面a断面b成桥阶段-5761726-96285工况1-6401936-160495工况2-5762015-96494 横隔梁控制断面钢筋应力表 表6.7工况中横隔梁边横隔梁断面a断面b断面a断面b成桥阶段-1113-3500工况1-1248工况2-1320注：以上各表中，正应力表示受压，负应力表示受拉。按容许法的计算标准，材料的容许应力值为：50号混凝土的容许弯曲压应力Ra=200（kg/cm2），II级钢筋的容许拉应力为-1850（kg/cm2）。对于附加组合表6.7中的数值可以提高25%。计算结果表明，中横隔梁在各种工况下的钢筋最大拉应力为-1248 (kg/cm2)，端横隔梁下缘钢筋在成桥阶段就已出现-3500 (kg/cm2)的钢筋拉应力，所以建议对端横隔梁重新进行配筋设计和验算。四、下部结构计算（一）主墩墩身和桩基抗弯计算1作用在墩身上的外力采用柔性墩计算理论进行墩身内力计算，并考虑了桩基础的抗弯影响。作用在墩身上的荷载除墩身自重和上部结构传下来的荷载外，还有温度力、汽车制动力以及支座滑动时所产生的支座摩阻力。计算温度力时，考虑升温25度，降温15度，梁的收缩和徐变考虑15度，所以墩身总温度变化为55度。总水平力取值：当温度力+制动力之和大于摩阻力时，总水平力取支座摩阻力，否则以温度力+制动力之和控制。滑动支座摩阻力按0.05计算。2墩身、桩基内力计算和配筋验算对作用在墩身上的各项外力进行荷载组合，求得5#和6#主墩墩底的最不利内力组为：轴力1243吨，水平力为61.3吨，弯矩为214吨；在该组合作用下钢筋出现762 (kg/cm2)的压应力。5#、6#主墩桩基的最不利内力组为：轴力1268吨，水平力为61.3吨，弯矩为283吨；在该组合作用下钢筋出现661 (kg/cm2)的压应力。可见，按容许法的计算标准，主墩墩身和桩基在最不利组合下的钢筋应力均小于规范的容许应力值为1850 (kg/cm2)，且有较多的富裕。（二）桩基底承载力验算根据广东佛山地质工程勘察院所提供的工程地质勘察报告及相关建议，主桥桩基均按摩擦桩设计，表6.8为报告所提供的各岩土层力学指标的最小值。表6.9列出了按照本次计算的单桩轴力进行的桩长计算结果，表6.10列出了按照施工图提供的单桩最大反力的桩长计算结果。各岩土层的力学指标一览表 表6.8层序岩土类别基底容许承载力摩阻力（t/m2）(t/m2)1填筑土1248残积土2569全风化岩40810强风化岩701211弱风化岩1201512微风化岩28020各主墩桩长计算表（一） 表6.9墩号梁底反力(t)单桩顶反力(t)计算桩长(m)单桩基底承载力(t)钻孔号D4-左111462719.2693ZK17D4-右111462722.6703ZK18D5-左29421497321632ZK19D5-右38.71662ZK20D6-左2942149531.71632ZK21D6-右40.31666ZK22D7-左102258119684ZK23D7-右111462722.5703ZK24各主墩桩长计算表（二）表6.10墩号设计用单桩顶反力(t)相应的计算桩长(m)单桩基底承载力(t)设计桩长(m)钻孔号D4-左8502793834.5ZK17D4-右8502896637.5ZK18D5-左180038195542.5ZK19D5-右46198642.5ZK20D6-左180042197037.5ZK21D6-右47199046.5ZK22D7-左8502593537.5ZK23D7-右8503095047ZK24计算结果表明，即使采用设计提供的单桩顶反力，4#和7#过渡墩桩长设计也偏长，建议有些桥墩桩基可考虑按嵌岩桩设计；5#和6#墩桩长计算基本合理。第七章 引桥组合箱梁桥计算一、上部结构计算（一）结构概述及参数取值引桥上部采用了25m、30m及非标准30m后张法预应力混凝土组合箱梁结构，主梁只设置端横隔板。非标准30m组合箱梁需斜置，端部尺寸由封锚端调整。组合箱梁的横向分配系数按刚接板法计算，并按以下几项指标进行验算：1 荷载等级：汽车超20，挂车1202 桥宽及板数：桥宽17米，板数为6块3桥面铺装及防撞护栏：7厘米沥青混凝土，10厘米整体化混凝土。一侧防撞护栏按每沿米0.7吨/米。4荷载组合荷载组合1：恒载+汽车-超20；荷载组合2：恒载+挂车1205 组合箱梁横桥向布置，一跨单幅桥由4块中梁和2块边梁组成，见图7.1。 图7.1 组合箱梁横桥向布置（二）跨径为25米组合箱梁纵向计算1 组合箱梁横断面构造组合箱梁标准断面见图7.2。图7.2 组合箱梁标准横断面2结构离散图结构离散图见图7.3。图7.3 25米组合箱梁离散图3主要参数取值（1）各项荷载横向分配系数m：按刚接板法计算求得：边梁：汽车mq0=0.581；挂车mg0=0.311中梁：汽车mq0=0.546；挂车mg0=0.254（2）作用在组合梁上的均布荷载：均布荷载由桥面铺装和两侧护栏两项荷载组成，边梁：均布荷载 q=0.734(t/m)；中梁：均布荷载 q=0.667 (t/m)；4组合箱梁极限抗弯承载力验算由QJX综合程序求得结构极限抗弯承载力成桥阶段各组合下的最不利弯矩，并对两者进行对比。图7.4和图7.5分别为该组合箱梁中、边梁抗弯承载能力包络图，其中最外缘粗线条表示结构的极限抗弯承载能力曲线，内侧线条均为箱梁在成桥阶段最不利组合下的弯矩包络曲线。图7.4 组合梁中梁抗弯承载能力包络图图7.5 组合梁边梁抗弯承载能力包络图从以上承载能力包络图可以看出，中、边梁均能满足抗弯极限承载要求。5成桥阶段及使用阶段正应力验算成桥阶段和使用阶段各组合条件下主梁上下缘正应力见图7.67.11图7.6 25m中梁成桥阶段正应力图图7.7 25m中梁使用阶段正应力图（组合1）图7.8 25m中梁使用阶段正应力图（组合2）图7.9 2