东海桥箱梁报告030822(下册)-典尚设计

东海大桥主桥斜拉桥东海大桥主桥斜拉桥 钢钢混混组组合箱梁合理构造与受力性能研究合箱梁合理构造与受力性能研究报报告告 下册下册 同同济济大学大学桥桥梁工程系梁工程系 二 三年八月二 三年八月 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 项 目 名称 东海大桥主桥斜拉桥 专 题 名称 钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 专题委托单位 上海同盛大桥建设有限公司 专题承担单位 同济大学桥梁工程系 证书等级编号 杨科 R79 号 项目负责 人 吴 冲 签字 主要参加人员 曾明根 董 冰 曹劲松 顾晓毅 胡欣 朱广存 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 本报告分为上下册 内容如下 上册包括 报告概要 桥梁整体受力分析 下册包括 成桥状态组合箱梁受力分析 施工阶段组合箱梁受力分析 箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析 箱梁横隔板稳定分析 箱梁腹板及底板极限强度分析 箱梁吊装变形分析 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 i 目目 录录 2 成桥状态组合箱梁受力分析成桥状态组合箱梁受力分析 1 2 1 计算模型与方法 1 2 1 1 计算模型 1 2 1 2 计算荷载 2 2 2 桥面板相对挠度 4 2 3 桥面板内力 不考虑横向预应力 6 2 3 1 非锚固处横隔板断面 X 20 米 7 2 3 2 非横隔板断面 X 22 米 10 2 3 3 斜拉索锚固处横隔板断面 X 24 米 13 2 4 桥面板内力 考虑横向预应力 16 2 4 1 非锚固处横隔板断面 X 20 米 16 2 4 2 非横隔板断面 X 22 米 19 2 4 3 斜拉索锚固处横隔板断面 X 24 米 22 2 5 桥面板内力 考虑温度 收缩和徐变影响 25 2 5 1 非锚固处横隔板断面 X 20 米 25 2 5 2 非横隔板断面 X 22 米 26 2 5 3 斜拉索锚固处横隔板断面 X 24 米 27 2 5 4 内力分布图 弯矩 剪力和横向轴力 28 2 6 桥面板应力 考虑横向预应力 温度 收缩和徐变 30 2 6 1 非锚固处横隔板断面 X 20 米 30 2 6 2 非锚固处横隔板断面 X 22 米 33 2 6 3 斜拉索锚固处横隔板断面 X 24 米 36 2 7 底板应力 39 2 7 1 恒载与预应力作用 39 2 7 2 恒载 预应力与活载组合作用 41 2 8 纵隔板应力 43 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 ii 2 8 1 恒载与预应力作用 43 2 8 2 恒载 预应力与活载组合作用 45 2 9 横隔板应力 47 2 9 1 非锚固处横隔板 X 20 米 48 2 9 2 斜拉索锚固处横隔板 X 24 米 50 2 10 横隔板腹杆应力 52 2 10 1 横隔板的腹杆截面应力 53 2 11 结果与建议 54 3 施工阶段组合箱梁受力分析施工阶段组合箱梁受力分析 55 3 1 计算模型与荷载 55 3 1 1 计算模型与方法 55 3 1 2 边界条件与荷载 58 3 2 吊机横向支点距离 4 0M时的计算结果 60 3 2 1 钢箱梁变形 60 3 2 2 顶板应力 60 3 2 3 底板应力 62 3 2 4 中间腹板应力 64 3 2 5 横隔板应力 66 3 2 6 横隔板的腹杆应力 72 3 3 吊机横向支点距离 3 0M时的计算结果 73 3 3 1 主梁挠度与钢箱梁变形 73 3 3 2 顶板应力 73 3 3 3 横隔板应力 75 3 3 4 横隔板的腹杆应力 81 3 4 结果与建议 82 4 箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析箱梁斜腹板活载局部应力与疲劳强度分析 83 4 1 概述 83 4 2 计算模型及方法 83 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 iii 4 2 1 计算模型 83 4 2 2 计算荷载 85 4 3 计算结果 87 4 3 1 焊缝处斜腹板应力 87 4 3 2 斜腹板应力 89 4 4 疲劳验算 91 4 5 结论与建议 93 5 箱梁横隔板稳定分析箱梁横隔板稳定分析 94 5 1 箱梁横隔板弹性稳定分析 94 5 1 1 概要 94 5 1 2 计算模型与方法 96 5 1 3 屈曲稳定分析结果 98 5 2 箱梁横隔板弹塑性稳定分析 100 5 2 1 计算模型与方法 100 5 2 2 计算结果 100 5 2 3 结论与建议 104 6 箱梁腹板及底板极限强度分析箱梁腹板及底板极限强度分析 105 6 1 腹板 底板及加劲肋的局部稳定 105 6 2 腹板及底板极限强度 105 7 箱梁吊装变形分析箱梁吊装变形分析 108 7 1 计算模型与荷载 108 7 1 1 计算模型与方法 108 7 1 2 边界条件与荷载 109 7 2 吊机横向支点距离 4 0M时的计算结果 112 7 2 1 钢箱梁连接处相对变形 112 7 2 2 不同荷载作用下箱梁悬臂端相对变形的比较 114 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 iv 7 3 吊机横向支点距离 3 0M时的计算结果 115 7 3 1 钢箱梁连接处相对变形 115 7 4 吊机支点横向距离的比较 116 7 5 现场连接施工工序的建议 117 7 5 1 施工工序 117 7 5 2 计算模型 117 7 5 3 计算结果 118 7 6 结论与建议 120 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 1 2 2 成桥状态组合箱梁受力分析成桥状态组合箱梁受力分析 2 1 2 1 计算模型与方法计算模型与方法 2 1 1 2 1 1 计算模型计算模型 在全桥整体鱼骨梁模型中截取一节段用薄壳单元模拟分析箱梁的受力状态 为减小 边界条件的影响 在计算能力容许的范围内 取用了跨中 40 米的主梁节段用薄壳模拟 其余梁段用鱼骨梁模拟 计算模型中薄壳模拟节段除桁架式横隔板的斜杆简化为空间 杆系单元外 箱梁顶底板 腹板 横隔板和加劲肋等板件均用薄壳单元模拟 薄壳节 段的两个端截面 模拟为与对应位置的整体鱼骨梁节点具有相同的位移 弯曲和转角 可通过有限元的约束方程实现 桥面板的横向预应力索采用抗弯刚度极小的梁单元 相当于索单元 来模拟 材料 截面面积都按实际尺寸计取 用索单元的降温来模 拟张拉过程 计算分析模型如图 2 1 1 1 和 2 1 1 2 所示 图图 2 1 1 1 有限元模型图有限元模型图 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 2 图图2 1 2 1 1 21 2 局部放大图 2 1 2 2 1 2 计算荷载计算荷载 计算荷载考虑主梁自重 活载 主梁的横向预应力和成桥阶段斜拉索索力 活载按 汽车 超 20 计算 考虑主梁最不利受力状况 活载沿中跨 鱼骨梁 满布等效均布活 载 板壳模拟主梁节段考虑如图 2 1 2 所示的 2 种活载布置情况 活载 1 为汽车沿悬臂 外侧偏载布置 活载 2 为汽车沿悬臂外侧对称布置 模型分别计算了以下三种工况 恒载 一期恒载 470kN m 二期恒载 120kN m 工况 1 恒载 活载 1 偏载 工况 2 恒载 活载 2 对称布载 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 3 3300 2 2 3300 2 18367 30 55 400 250200200 2000 22000 2 200200250 367 18 349 2 55 30 55 28 28 P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2 100 180130180130180130180440440180130180130180130180 100 048121620242832 10 400 4000 12012030140140 4036 70130 3001407001401000400 活载1 活载2 拉索 锚固点 P 2 130300130 180130 180180180180130130180 P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2P 2 130 100 180180 P 2P 2P 2P 2 860460 活载1 2 图 2 1 2 活载布置图 纵向 X 0 40 米 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 4 2 2 2 2 桥面板相对挠度桥面板相对挠度 东海大桥斜拉索通过锚箱锚固于中间纵隔板处 从而使整个结合箱形主梁形成横 向悬臂结构 在恒载 预应力和活载作用下会产生箱梁扭转和横截面弯曲变形 图 2 2 1 和 2 2 2 分别给出斜拉索锚固处横隔板断面 X 24 米 和非锚固处横隔板断面 X 20 米 的相对变形 截面X 20处顶板相对竖向变形 mm 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 5 0 10 0 048121620242832 截面位置 m 截面相对挠度 mm 恒载 预应力 恒 预 活载 偏载 活载 对称 恒 预 活 偏载 恒 预 活 对称 图图 2 2 12 2 1 非锚固处横隔板断面桥面板相对变形非锚固处横隔板断面桥面板相对变形 截面X 24处顶板相对竖向变形 mm 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 5 0 10 0 048121620242832 截面位置 m 截面相对挠度 mm 恒载 预应力 恒 预 活载 偏载 活载 对称 恒 预 活 偏载 恒 预 活 对称 图图 2 2 22 2 2 斜拉索锚固处横隔板断面桥面板相对变形斜拉索锚固处横隔板断面桥面板相对变形 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 5 主梁悬臂端最大竖向变形列于下表 由图和表可知 在恒载 预应力和活载作用下 箱梁横截面弯曲变形不大 在偏心活载作用下 箱梁主要为扭转变形 在偏心活载和 对称活载作用下 主梁悬臂端最大相对竖向变形分别为 8 8mm 和 2 2mm 远远小于 公路桥涵设计规范 中关于主梁悬臂端最大挠度不应超过悬臂长度 1 300 55mm 的规定 表表 2 1 主梁悬臂端最大竖向变形 桥面板悬臂端最大相对挠度 mm 荷载工况 X 20 米X 24 米 恒载 13 2 13 2 预应力 5 65 7 恒 预 7 6 7 5 活载 偏载 8 4 8 8 活载 对称 1 9 2 2 恒 预 活 偏载 16 1 16 3 恒 预 活 对称 9 5 9 7 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 6 2 3 2 3 桥面板内力桥面板内力 不考虑横向预应力 不考虑横向预应力 为配置桥面板横向预应力索和普通钢筋的需要 以下分别计算了位于计算模型的 跨中附近位置的 斜拉索锚固处横隔板断面 X 24 米 非锚固处横隔板断面 X 20 米 非横隔板断面 X 22 米 的三个截面的桥面板内力分布 以下所计算的截面内力为作用在每单位延米桥面板和底板上的横向弯矩 剪力和 横向轴力 如下图所示 定义桥面板纵向为 X 横向为 Y 主梁截面桥面板的宽度范 围为 Y 16 5 16 5 米 X 纵向 Y 横向 单位延米 弯矩 剪力 Z 竖向 桥面板 横向轴力 图图 2 3 2 3 桥面板弯矩 剪力和横向轴力图示桥面板弯矩 剪力和横向轴力图示 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 7 2 3 1 2 3 1 非锚固处横隔板断面 非锚固处横隔板断面 X X 2020 米 米 非锚固处横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力包络图分别如图 2 3 1 1 2 3 1 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵隔板附近 桥面板的弯矩形成 峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰值 在左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 3 1 1 示 表表 2 3 1 1 非锚固处横隔板断面的桥面板内力非锚固处横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 20 米 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 桥面板位置 横向 m minmaxminmaxminmax 12 696 7166 871 6142 3 45 5 24 2 12 2128 5228 7110 0223 4 77 1 41 6 左侧剪力 钉附近 11 8109 9202 6 317 6 184 336 572 6 6 9 12 0 7 5 0 40 6 24 624 2 6 5 10 5 6 34 16 5 4 940 3 左侧纵隔 板跨中 6 0 5 7 2 97 610 141 375 5 2 072 3105 512 719 4393 4550 5 1 679 1113 811 319 5385 2533 5 左侧纵隔 板附近 1 274 1107 2 69 5 48 6335 1460 4 1 274 3107 548 763 9335 2460 5 1 679 3114 1 24 3 11 4385 5533 8 右侧纵隔 板附近 2 072 4105 8 20 8 13 0393 5550 7 6 0 5 4 2 8 10 1 7 624 475 9 6 5 10 4 6 2 6 5 4 1 19 040 7 右侧纵隔 板跨中 6 9 12 0 7 4 0 50 4 38 924 5 11 8109 9202 5184 5317 736 472 6 12 2128 5228 7 223 5 110 0 76 4 24 7 右侧剪力 钉附近 12 696 7166 8 142 3 71 7 45 1 12 1 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 8 50 0 50 100 150 200 250 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 1 1 桥面板弯矩包络图 kN m 400 300 200 100 0 100 200 300 400 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 剪力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 1 2 桥面板剪力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 9 200 100 0 100 200 300 400 500 600 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 横向轴力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 1 3 桥面板横向轴力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 10 2 3 2 2 3 2 非横隔板断面 非横隔板断面 X X 2222 米 米 非横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力包络图分别如图 2 3 2 1 2 3 2 3 所 示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵隔板附近 桥面板的弯矩 形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰值 在左 右侧纵 隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 3 2 1 示 表表 2 3 2 1 非横隔板断面的桥面板内力非横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 22 米 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 桥面板位置 横向 m minmaxminmaxminmax 12 691 5161 536 686 013 241 1 12 2105 9196 132 991 918 361 7 左侧剪力 钉附近 11 889 2170 9 113 1 61 558 0142 1 6 9 24 6 10 13 05 634 062 9 6 5 22 0 8 05 59 950 679 0 左侧纵隔 板跨中 6 0 16 9 5 56 117 170 298 8 2 070 2107 532 668 8273 5356 7 1 682 8129 037 082 0294 0386 6 左侧纵隔 板附近 1 281 2127 4 48 0 25 3296 1392 3 1 281 3123 525 444 5296 1392 2 1 682 9125 5 78 1 37 1293 9386 5 右侧纵隔 板附近 2 070 3107 7 64 4 32 7273 4356 5 6 0 16 9 5 4 17 1 6 052 098 8 6 5 21 9 8 0 9 9 5 332 179 1 右侧纵隔 板跨中 6 9 24 5 10 1 5 6 2 514 763 0 11 889 2170 561 5113 158 0142 2 12 2105 9196 0 91 7 32 918 361 1 右侧剪力 钉附近 12 691 5161 5 85 9 36 613 240 7 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 11 50 0 50 100 150 200 250 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 2 1 桥面板弯矩包络图 kN m 150 100 50 0 50 100 150 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 剪力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 2 2 桥面板剪力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 12 100 0 100 200 300 400 500 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 横向轴力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 2 3 桥面板横向轴力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 13 2 3 3 2 3 3 斜拉索锚固处横隔板断面 斜拉索锚固处横隔板断面 X X 2424 米 米 斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力包络图分别如图 2 3 3 1 2 3 3 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵隔板附近 桥面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰值 在左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 3 3 1 示 表表 2 3 3 1 斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板内力斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 24 米 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 桥面板位置 横向 m minmaxminmaxminmax 12 696 1146 671 4107 5 36 2 24 7 12 2127 7194 3109 5162 7 65 4 42 2 左侧剪力 钉附近 11 8109 3167 5 263 3 182 536 051 8 6 9 9 9 7 40 81 4 3 315 8 6 5 8 2 6 15 66 914 732 5 左侧纵隔 板跨中 6 0 3 6 2 69 411 357 579 3 2 084 7112 424 126 6384 4502 2 1 692 8121 716 719 1338 4443 1 左侧纵隔 板附近 1 287 5115 3 75 8 60 1291 5382 2 1 287 7115 659 973 1292 2383 0 1 692 9121 9 23 6 16 9338 9443 7 右侧纵隔 板附近 2 084 8112 5 28 3 24 3384 7502 5 6 0 3 4 2 6 11 2 9 445 079 7 6 5 8 2 6 1 7 0 5 63 632 9 右侧纵隔 板跨中 6 9 9 9 7 3 1 3 0 8 15 216 1 11 8109 3167 5178 3263 636 051 8 12 2127 4194 4 162 8 108 5 65 1 32 1 右侧剪力 钉附近 12 696 1146 6 107 5 70 9 36 1 17 6 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 14 50 0 50 100 150 200 250 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 3 1 桥面板弯矩包络图 kN m 300 200 100 0 100 200 300 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 剪力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 3 2 桥面板剪力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 15 100 0 100 200 300 400 500 600 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 横向轴力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 3 3 3 桥面板横向轴力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 16 2 4 2 4 桥面板内力 考虑横向预应力 桥面板内力 考虑横向预应力 2 4 1 2 4 1 非锚固处横隔板断面 非锚固处横隔板断面 X X 2020 米 米 考虑横向预应力时非锚固处横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力包络图分别如 图 2 4 1 1 2 4 1 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵隔板附近 桥面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰值 在左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 4 1 1 所示 表表 2 4 1 1 考虑横向预应力时非锚固处横隔板断面的桥面板内力考虑横向预应力时非锚固处横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 20 米 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 桥面板位置 横向 m minmaxminmaxminmax 12 697 6167 773 4143 9 1165 6 1142 8 12 2130 5230 6113 6227 0 1215 1 1178 7 左侧剪 力钉附 近 11 8108 8201 9 331 9 198 5 1045 2 1009 8 6 9 14 4 9 8 0 30 8 1001 1 951 6 6 5 12 5 8 44 87 3 977 6 931 6 左侧隔 板跨中 6 0 7 4 4 78 611 2 926 0 891 2 2 074 4107 36 813 8 576 6 422 5 1 677 4111 9 7 60 2 590 8 445 3 左纵隔 板附近 1 272 1104 9 59 6 38 7 658 7 535 7 1 272 0104 738 853 9 658 8 536 0 1 677 4111 8 4 58 0 590 8 445 2 右纵隔 板附近 2 074 4107 3 14 4 6 6 576 3 422 1 6 0 7 3 4 7 11 2 8 6 943 7 891 5 6 5 12 6 8 4 7 3 4 8 992 3 931 9 右侧隔 板跨中 6 9 14 4 9 9 0 60 3 1015 8 951 7 11 8108 8201 8198 6332 1 1044 6 1008 6 12 2130 5230 6 226 8 113 6 1214 5 1163 4 右侧剪 力钉附 近 12 697 6167 7 143 9 73 4 1165 3 1132 3 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 17 50 0 50 100 150 200 250 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 2 4 1 1 桥面板弯矩包络图 kN m 400 300 200 100 0 100 200 300 400 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 剪力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 2 4 1 22 4 1 2 桥面板剪力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 18 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 2 4 1 32 4 1 3 桥面板横向轴力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 19 2 4 2 2 4 2 非横隔板断面 非横隔板断面 X X 2222 米 米 考虑横向预应力时非横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力包络图分别如图 2 4 2 1 2 4 2 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵隔板附近 桥 面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰值 在左 右 侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 4 2 1 所示 表表 2 4 2 1 考虑横向预应力时非横隔板断面的桥面板内力考虑横向预应力时非横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 22 米 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 桥面板位置 横向 m minmaxminmaxminmax 12 691 8161 936 185 5 1061 9 1035 8 12 2105 9196 231 990 8 1051 6 1009 9 左侧剪 力钉附 近 11 887 9169 6 116 8 65 2 1005 0 923 0 6 9 26 8 12 43 46 0 947 5 917 4 6 5 24 0 10 15 910 3 927 5 897 7 左侧隔 板跨中 6 0 18 8 7 46 417 4 904 9 876 5 2 069 9106 928 364 0 690 7 609 4 1 680 2125 831 275 6 667 3 576 0 左纵隔 板附近 1 279 1124 8 40 1 18 1 669 7 574 8 1 279 0120 518 036 3 669 6 574 6 1 680 1122 0 71 4 31 0 667 1 575 7 右纵隔 板附近 2 069 9106 9 59 3 28 2 690 5 609 1 6 0 18 8 7 4 17 4 6 4 922 8 876 5 6 5 24 0 10 1 10 3 5 7 945 8 897 7 右侧隔 板跨中 6 9 26 8 12 4 6 0 2 9 966 6 917 4 11 887 8169 265 2116 9 1005 8 922 9 12 2105 9196 1 90 7 31 9 1051 6 1010 4 右侧剪 力钉附 近 12 691 8161 8 85 4 36 1 1061 9 1036 0 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 20 50 0 50 100 150 200 250 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 2 4 2 1 桥面板弯矩包络图 kN m 150 100 50 0 50 100 150 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 剪力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 2 4 2 2 桥面板剪力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 21 1200 1000 800 600 400 200 0 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 2 4 2 3 桥面板横向轴力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 22 2 4 3 2 4 3 斜拉索锚固处横隔板断面 斜拉索锚固处横隔板断面 X X 2424 米 米 考虑横向预应力时斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力包络图分 别如图 2 4 3 1 2 4 3 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵隔板附 近 桥面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰值 在 左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 4 3 1 表示 表表 2 4 3 1 考虑横向预应力时斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板内力考虑横向预应力时斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 24 米 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 桥面板位置 横向 m minmaxminmaxminmax 12 697 3147 773 2109 2 1152 1 1139 1 12 2130 0196 6113 1166 3 1198 3 1174 1 左侧剪 力钉附 近 11 8108 4166 9 278 1 197 0 1039 8 1025 0 6 9 12 3 9 80 91 5 964 5 944 4 6 5 10 4 8 36 37 7 942 0 923 7 左侧隔 板跨中 6 0 5 5 4 510 412 4 893 3 871 7 2 090 6118 538 444 2 557 3 441 6 1 6102 7133 131 538 9 601 4 497 4 左纵隔 板附近 1 295 0123 9 119 8 97 0 668 9 579 0 1 294 9123 897 0117 2 669 1 579 3 1 6102 6133 0 42 7 31 1 601 4 497 4 右纵隔 板附近 2 090 6118 5 45 3 38 2 557 1 441 3 6 0 5 4 4 6 12 4 10 4 906 5 872 1 6 5 10 4 8 4 7 6 6 2 953 5 924 0 右侧隔 板跨中 6 9 12 4 9 9 1 3 0 8 976 7 944 5 11 8108 4166 8192 7278 0 1039 1 1023 8 12 2129 7196 6 166 2 112 1 1198 2 1165 5 右侧剪 力钉附 近 12 697 3147 7 109 2 72 8 1152 1 1133 5 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 23 50 0 50 100 150 200 250 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 4 3 1 桥面板弯矩包络图 kN m 400 300 200 100 0 100 200 300 400 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 剪力 KN 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 4 3 2 桥面板剪力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 24 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 17 13 9 5 1371115 截面位置 m 弯矩 KN m 恒载 工况1 工况2 min max 图 2 4 3 3 桥面板横向轴力包络图 kN 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 25 2 5 2 5 桥面板内力 考虑温度 收缩和徐变影响 桥面板内力 考虑温度 收缩和徐变影响 东海大桥主梁桥面板采用预应力钢筋混凝土 因此必须考虑温度 收缩和徐变所产 生的结构内力 温度 收缩和徐变的效应均采用桥面板和槽形钢腹板的温差荷载来模 拟 日照温差荷载 桥面板 10 收缩和徐变荷载 桥面板 15 偏安全 合计 桥面板降温 25 2 5 1 2 5 1 非锚固处横隔板断面 非锚固处横隔板断面 X X 2020 米 米 考虑温度 收缩和徐变影响时 非锚固处横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力 分布分别如图 2 5 4 1 2 5 4 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵 隔板附近 桥面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰 值 在左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 5 1 所示 表表 2 5 1 1 考虑温度 收缩和徐变影响时非锚固处横隔板断面的桥面板内力考虑温度 收缩和徐变影响时非锚固处横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 20 米 桥面板位置 横向 m 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 12 63 27 1 94 8 12 28 714 9 162 6 左侧剪力钉附近 11 8 15 4 100 571 3 6 9 7 80 1329 0 6 5 7 12 1342 7 左侧隔板跨中 6 0 6 03 2360 4 2 0 0 9 16 3497 1 1 6 7 4 30 1488 3 左纵隔板附近 1 2 14 9 14 9482 7 1 2 15 014 9482 6 1 6 7 530 2488 2 右纵隔板附近 2 0 0 916 4497 1 6 0 6 0 3 3360 3 6 5 7 2 2 0342 6 右侧隔板跨中 6 9 7 8 0 1328 9 11 8 15 5101 271 3 12 28 7 15 0 162 8 右侧剪力钉附近 12 63 2 7 2 94 9 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 26 2 5 2 2 5 2 非横隔板断面 非横隔板断面 X X 2222 米 米 考虑温度 收缩和徐变影响时非横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴力分 布分别如图 2 5 4 1 2 5 4 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右 侧纵隔板附近 桥面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的 剪力形成峰值 在左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 5 2 1 所示 表表 2 5 2 1 考虑温度 收缩和徐变影响时非横隔板断面的桥面板内力考虑温度 收缩和徐变影响时非横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 22 米 桥面板位置 横向 m 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 12 6 2 1 2 975 7 12 2 4 2 2 890 2 左侧剪力钉附 近 11 8 11 4 17 2113 5 6 9 7 22 0333 7 6 5 6 41 5349 5 左侧隔板跨中 6 0 5 71 0365 0 2 0 2 44 0482 3 1 6 2 24 3490 5 左纵隔板附近 1 2 5 4 11 0498 4 1 2 5 410 9498 4 1 6 2 2 4 2490 6 右纵隔板附近 2 0 2 4 3 9482 4 6 0 5 7 1 0365 0 6 5 6 4 1 5349 5 右侧隔板跨中 6 9 7 2 2 0333 7 11 8 11 417 1113 5 12 2 4 22 990 3 右侧剪力钉附 近 12 6 2 12 975 8 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 27 2 5 3 2 5 3 斜拉索锚固处横隔板断面 斜拉索锚固处横隔板断面 X X 2424 米 米 考虑温度 收缩和徐变影响时斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板的弯矩 剪力和横向轴 力分布分别如图 2 5 4 1 2 5 4 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧 纵隔板附近 桥面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成 峰值 在左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 大小如表 2 5 3 1 表示 表表 2 5 3 1 考虑温度 收缩和徐变影响时斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板内力考虑温度 收缩和徐变影响时斜拉索锚固处横隔板断面的桥面板内力 桥面板弯矩 剪力 横向轴力 纵向位置 X 24 米 桥面板位置 横向 m 弯矩 kN m 剪力 kN 横向轴力 kN 12 63 97 0 80 1 12 29 314 4 143 9 左侧剪力钉附 近 11 8 14 9 100 991 9 6 9 7 70 1383 7 6 5 7 12 2400 4 左侧隔板跨中 6 0 5 93 4420 8 2 00 5 14 9581 0 1 6 5 1 27 4573 7 左纵隔板附近 1 2 12 6 18 2570 1 1 2 12 618 2570 0 1 6 5 127 4573 7 右纵隔板附近 2 00 515 0581 0 6 0 5 9 3 4420 6 6 5 7 1 2 2400 3 右侧隔板跨中 6 9 7 8 0 1383 6 11 8 14 9101 791 8 12 29 4 14 5 144 1 右侧剪力钉附 近 12 63 9 7 1 80 2 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 28 2 5 4 2 5 4 内力分布图 弯矩 剪力和横向轴力 内力分布图 弯矩 剪力和横向轴力 考虑温度 收缩和徐变影响时 桥面板的弯矩 剪力和横向轴力分布分别如图 2 5 4 1 2 5 4 3 所示 由图见 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近和左 右侧纵隔板附近 桥面板的弯矩形成峰值 在左 右侧斜腹板的剪力钉附近 桥面板的剪力形成峰值 在左 右侧纵隔板附近 桥面板的横向轴力形成峰值 200 100 0 100 200 300 400 500 600 700 17 13 9 5 1371115 横截面位置 m 横向轴力 KN X 20米截面 X 22米截面 X 24米截面 图 2 5 4 1 横向轴力分布图 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 29 40 30 20 10 0 10 20 17 13 9 5 1371115 横截面位置 m 弯矩 KN m X 20米截面 X 22米截面 X 24米截面 图 2 5 4 2 弯矩分布图 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 17 13 9 5 1371115 横截面位置 m 剪力 KN X 20米截面 X 22米截面 X 24米截面 图 2 5 4 3 剪力分布图 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 30 2 6 2 6 桥面板应力 考虑横向预应力 温度 收缩和徐变 桥面板应力 考虑横向预应力 温度 收缩和徐变 在恒载 预应力 活载 温度 收缩和徐变作用下 混凝土桥面板横桥向的最大 局部拉应力和压应力分别为 3 0MPa 和 7 3MPa 满足设计要求 2 6 1 2 6 1 非锚固处横隔板断面 非锚固处横隔板断面 X X 2020 米 米 表表 2 6 1 1 恒载 活载和预应力作用下桥面板应力恒载 活载和预应力作用下桥面板应力 桥面板应力 纵向位置 X 20 米 正应力 MPa 剪力 MPa 桥面板位置 横向 m 截面高度 mm maxminmaxmin 12 6522 21 5 5 90 40 2 12 2550 02 4 6 80 60 3 左侧剪力 钉附近 11 8522 22 5 6 4 0 6 1 0 6 9280 0 4 2 2 80 00 0 6 5280 0 4 0 2 80 00 0 左侧隔板 跨中 6 0280 0 3 5 2 90 10 0 2 0516 71 6 3 50 00 0 1 6550 01 4 3 30 00 0 左纵隔板 附近 1 2550 01 1 3 3 0 1 0 2 1 2550 01 1 3 30 10 1 1 6550 01 4 3 30 00 0 右纵隔板 附近 2 0516 71 6 3 50 00 0 6 0280 0 3 5 3 00 0 0 1 6 5280 0 4 0 2 90 00 0 右侧隔板 跨中 6 9280 0 4 2 2 90 00 0 11 8522 22 5 6 41 00 6 12 2550 02 5 6 8 0 3 0 6 右侧剪力 钉附近 12 6522 21 5 5 9 0 2 0 4 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 31 表表 2 6 1 2 温度 收缩和徐变作用下桥面板应力温度 收缩和徐变作用下桥面板应力 桥面板应力 纵向位置 X 20 米 正应力 MPa 剪力 MPa 桥面板位置 横向 m 截面高度 mm maxminmaxmin 12 6522 2 0 1 0 30 00 12 2550 0 1 0 50 00左侧剪力 钉附近 11 8522 20 5 0 2 0 30 6 92801 80 60 00 6 52801 80 70 00左侧隔板 跨中 62801 70 80 00 2516 71 00 90 00 1 65501 00 7 0 10左纵隔板 附近 1 25501 20 60 00 1 25501 20 60 00 1 65501 00 70 10右纵隔板 附近 2516 71 00 90 00 62801 70 80 00 6 52801 80 70 00右侧隔板 跨中 6 92801 80 60 00 11 8522 20 5 0 20 30 12 2550 0 1 0 50 00右侧剪力 钉附近 12 6522 2 0 1 0 30 00 东海大桥主桥斜拉桥钢混组合箱梁合理构造与受力性能研究 同济大学桥梁工程系 32 表表 2 6 1 3 各种荷载效应产生的桥面板应力组合各种荷载效应产生的桥面板应力组合 桥面板应力 纵向位置 X 20 米 正应力 MPa 剪力 MPa 桥面板位置 横向 m 截面高度 mm maxminmaxmin 12 6522 21 4 6 20 40 2 12 25502 3 7 30 60 3左侧剪力 钉附近 11 8522 23 0 6 6 0 9 1 0 6 9280 2 4 2 20 00 0 6 5280 2 2 2 10 00 0左侧隔板 跨中 6280 1 8 2 10 10 0 2516 72 6 2 60 00 0 1 65502 4 2 6 0 10 0左纵隔板 附近 1 25502 3 2 7 0 1 0 2 1 25502 3 2 70 10 1 1 65502 4 2 60 10 0右纵隔板 附