钱江四桥下部结构复算

钱江四桥施工期下部结构受力情况复算报告同济大学桥梁工程系2002年12月钱江四桥施工期下部结构受力情况复算报告一、河床冲刷复算根据路桥集团提供的资料，在假定基本参数正确的前提下，对有关计算进行了复算。结果发现，路桥集团在推求20年一遇洪水流量和流速时所取数据有矛盾，下面为复算过程和结果。（1）水文资料300年一遇洪水时：洪水位9.083m，断面流量为34100m3/S，相应断面平均流速3.16m/S。100年一遇洪水时：洪水位8.520m，断面流量为29700m3/S，相应断面平均流速2.91m/S；潮流速4.10 m/S。50年一遇洪水时：洪水位8.220m，断面流量为28340m3/S20年一遇洪水时：洪水位7.670m。多年平均高潮水位为4.450m，多年平均低水位为3.960m。推算20年一遇的洪水流量和流速：上游洪水量增减1000m3,闸口水文站洪水位增减0.1m，采用50年一遇洪水位8.220m，采用20年一遇洪水位7.670m，则8.220m-7.670m=0.55m上游洪水量增减1000m3,闸口水文站洪水位增减0.1m,现洪水位下降0.55m，则洪水量减5500m3。流量Qs=28340-（1000X0.55）=22840m3/S。计算采用20年一遇的洪峰流量时，过水面积为9325.5m2。河槽平均流速V=22840/9325.5=2.449m/S。（2）一般冲刷深度计算：根据公路桥位勘测设计规范（JTJ 062-91）非粘性土河床一般冲刷计算公式，结合粘土桥渡冲刷天然资料分析报告（铁道部粘土桥渡冲刷研究小组，1982年修订稿件）非粘性土河床一般冲刷计算公式：式中：桥下河槽一般冲刷后最大水深；设计流量；桥孔净长；计算断面桥下河槽的最大水深；河床泥沙的平均粒径；压缩系数；与汛期含量有关的系数；单位宽流量集中系数，河槽宽度；平滩水位时的平均水深。代入数据，得：0.991取（3）局部冲刷计算根据公路桥位勘测设计规范，结合粘土桥渡冲刷天然资料分析报告（铁道部粘土桥渡冲刷研究小组，1982年修订稿件）一般冲刷计算公式：其中：墩形系数；桥墩计算宽度液限指数垂线平均流速（4）确定总冲刷深度在20年一遇洪峰流量下，总冲刷深度为36.4m。二、下部结构受力计算所考虑的施工工况本次计算共模拟九种工况，具体内容如下：工况一：大拱两边先各施工一跨85m小拱，考虑小拱的平衡作用。架设大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架与拱肋联结，钢管拱混凝土灌注完成。此时拱脚和桥墩临时固结。河床冲刷至-5m。工况二：大拱两边先各施工一跨85m小拱，考虑小拱的平衡作用。架设大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架与拱肋联结，钢管拱混凝土灌注完成。此时拱脚和桥墩临时固结。河床冲刷至-10m。工况三：大拱两边先各施工一跨85m小拱，考虑小拱的平衡作用。架设大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架与拱肋联结，钢管拱混凝土灌注完成。此时拱脚和桥墩临时固结。大跨主墩河床冲刷至-23m，小跨桥墩河床冲刷至-17.7m，即按施工图中300年一遇的最不利情况考虑河床冲刷。工况四：大拱两边先各施工一跨85m小拱，考虑小拱的平衡作用。架设大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架悬吊于拱肋但未与拱肋联结，钢管内混凝土未灌。此时拱脚和桥墩临时固结。河床冲刷至-5m。工况五：大拱两边先各施工一跨85m小拱，考虑小拱的平衡作用。架设大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架悬吊于拱肋但未与拱肋联结，钢管内混凝土未灌。此时拱脚和桥墩临时固结。河床冲刷至-10m。工况六：大拱两边先各施工一跨85m小拱，考虑小拱的平衡作用。架设大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架悬吊于拱肋但未与拱肋联结，钢管内混凝土未灌。此时拱脚和桥墩临时固结。大跨主墩河床冲刷至-23m，小跨桥墩河床冲刷至-17.7m，即按施工图中300年一遇的最不利情况考虑河床冲刷。工况七：根据设计意图考虑连拱作用，模拟情况为：大拱两边先各施工二跨85m小拱，考虑小拱连拱的平衡作用。架大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架与拱肋联结，钢管拱混凝土灌注完成。此时拱脚和桥墩临时固结。河床冲刷至-5m。工况八：根据设计意图考虑连拱作用，模拟情况为：大拱两边先各施工二跨85m小拱，考虑小拱连拱的平衡作用。架大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架与拱肋联结，钢管拱混凝土灌注完成。此时拱脚和桥墩临时固结。河床冲刷至-10m。工况九：根据设计意图考虑连拱作用，模拟情况为：大拱两边先各施工二跨85m小拱，考虑小拱连拱的平衡作用。架大拱时小拱施工情况为拱肋吊装完成，系梁钢骨架与拱肋联结，钢管拱混凝土灌注完成。此时拱脚和桥墩临时固结。大跨主墩河床冲刷至-23m，小跨桥墩河床冲刷至-17.7m，即按施工图中300年一遇的最不利情况考虑河床冲刷。在以上各工况中，考虑大拱对桥墩最不利作用时作如下模拟：大拱的钢管拱肋成型，钢系梁悬吊于拱肋但未与拱肋联结，拱脚与桥墩固接。三、计算结果考虑大拱对桥墩最不利作用时，大跨拱脚作用力换算至墩顶中心处的力为（方向以11号墩为例）：水平推力 H=17520 kN（向左） 竖向力 V=48200 kN（向下） 弯 矩 M=134600 kN.m（顺时针）将以上大拱对桥墩的作用力加在上述九种工况中，得到的大拱主桥桩身内力、抗力和桩底承载力结果如下。在根据不同工况计算内力时，考虑桩土共同作用，即承台底的边界条件为弹性固结。各种工况的计算结果如下。（1）工况一工况一计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力6576136533080满足桩底反力1190327176满足注：桩底承载力27176kN是根据11号桥墩的土层分布情况，考虑冲刷至-23m时按摩擦桩的计算结果。（2）工况二工况二计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力6188236525410满足桩底反力1229127176满足（3）工况三工况三计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力5822436013900满足桩底反力1265527176满足（4）工况四工况四计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力5215199725580满足桩底反力1288427176满足（5）工况五工况五计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力4769347815330满足桩底反力1333027176满足（6）工况六工况六计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力382370924367满足桩底反力1427227176满足（7）工况七工况七计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力7057116335000满足桩底反力1142427176满足（8）工况八工况八计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力6827188729400满足桩底反力1165427176满足（9）工况九工况九计算结果表（单位：轴力 kN，弯矩 kN.m）项目轴力弯矩抗力（轴力）是否满足桩身内力6840303221920满足桩底反力1164027176满足计算结果表明，9种工况桩身强度和桩底承载力均满足要求。其中最不利的情况