典型桥涵计算书

1、一、工程概况吴江市地处杭嘉湖平原中部，全境无山地丘陵，地势低洼，自东北向西南缓缓向下倾斜，地面高程在2.205.20米之间。境内湖泊星罗棋布，河港纵横交错。东北部为平田圩区，田面高程4.00米左右，在常水年汛期高水位之上，河港溇浜，湖荡较多较大；中部为半高田圩区，田面高程3.70米左右，比东北部低、比西南部高，在汛期平均水位之上、高水位之下；西南部为低田圩区，田面高程在3.50米以下，在汛期平均水位以下；沿太湖一带为湖田圩区，田面高程2.50米左右，常年在外河水位以下，大部分为清代以来围垦湖滩沼泽而成。本工程范围内沟浜较多，水系纵横交错，水系发达，沿线需跨越多条现状及规划河道。本项目典型中小桥

2、上部结构采用先张法预应力混凝土空心板（10m跨径），空心板中板宽1m，边板宽1m，边板悬臂根据具体桥宽调节，但不超过50cm。10m跨先张法预应力混凝土空心板高500mm。桥梁下部结构为柱式墩，薄壁桥台，基桩采用直径100cm钻孔灌注桩。二、技术标准：1.设计标准：（1）.汽车荷载等级：城A级；人群荷载：按城市桥梁设计规范 （CJJ11-2011）选用。（2）.设计洪水频率：1/100。（3）.结构设计安全等级：一级；0=1.1。（4）.地震动峰值加速度：0.05g，地震设防烈度为6度。（5）.环境类别：I类。（6）.设计宽度：上下行分离，单幅桥梁断面布置为：0.3m（栏杆）+4.0 m（人行

3、道）+3.5 m（非机动车道）+2.5 m（机非隔离带）+12.0m（机动车道）+0.5 m（防撞护栏）=22.8m，桥梁全宽2x22.8m。2.设计规范：（1）.公路工程技术标准 （JTG B01-2003）（2）.公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）（3）.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）（4）.城市桥梁设计规范 （CJJ11-2011）（5）.公路桥涵地基与基础设计规范 （JTGD63-2007）（6）.城市桥梁抗震设计规范 （CJJ166-2011）（7）.公路桥涵施工技术规范 （JTG/TF50-2011）其它相关国家及部颁标准和有

4、关规定三、 上部结构主要材料性能主梁采用C50预应力混凝土。表1 主要材料性能及结构安全验算限值表（A类应力混凝土构件）名 称项 目符 号单 位数 值混凝土强 度 等 级CMPaC50弹 性 模 量EcMPa3.45e4轴心抗压强度标准值fckMPa32.4轴心抗拉强度标准值ftkMPa2.65轴心抗压强度设计值fcdMPa22.4轴心抗拉强度设计值ftdMPa1.83短暂状况最大压应力0.70 fckMPa22.68最大拉应力0.70 ftkMPa1.855抗裂验算短期效应组合拉应力MPa1.855主拉应力（预制构件）0.7 ftkMPa1.855主拉应力（现浇构件）0.5 ftkMPa1.

5、325长期效应组合最大拉应力MPa0持久状况最大压应力0.5 fckMPa16.2最大压应力0.6 fckMPa19.44预应力钢绞线抗拉强度标准标准值fpkMPa1860弹 性 模 量EpMPa1.95e5抗拉强度标准设计值fpdMPa1260最大控制应力0.73 fpkMPa1357.8正常使用阶段未开裂构件0.65 fpkMPa1209允许开裂构件0.65 fpkMPa1209四、有关计算参数的选取1、构造尺寸拟定预制空心板桥桥面铺装：10cm沥青混凝土+10cm C50钢筋混凝土外侧30cm人行道栏杆，内侧50m防撞墙式护栏。2、设计荷载：汽车荷载按“城-A级”。汽车活载加载时按城-A

6、级车辆荷载加载，横向折减系数按桥梁设计通用规范取值。汽车荷载冲击系系数按0.3取用。3、温度变化按四种情况： （1）体系升温20（2）体系降温20（3）竖向日照正温差：T1=14,T2=5.5,A=300mm；（4）竖向日照反温差：T1=-7,T2=-2.75,A=300mm；4、预应力体系1）锚下控制张拉力 1395MPa五、上部结构验算内容一)、横向分布计算跨中和四分点的横向分布系数按铰接板法计算，支点按扛杆法计算荷载横向分布系数。支点到四分点间按直线内插法求得。横向分布系数计算结果:支点处杠杆法计算得到横向分布系数梁号人群满人11.1241.12421.0001.00031.0001.0

7、0040.8741.00050.1201.00060.0001.00070.0001.00080.0000.494支点处汽车最不利横向分布系数为0.5跨中和四分点处刚性横梁法计算得到横向分布系数梁号汽车人群满人10.0081.1651.26020.0410.9751.10730.0750.7841.00440.1080.5940.95950.1500.4040.91460.2000.2190.87270.2500.1310.92980.2990.0941.041二）1、成桥状态下考虑结构上可能同时出现的作用（结构重力、预加力、混凝土收缩徐变作用、汽车荷载、温度作用等）分别按承载能力极限状态和正

8、常使用极限状态进行了作用效应组合，取最不利效应组合对结构的强度、刚度和应力进行了验算。2、荷载组合：计算中考虑了以下四种组合1） 承载能力组合I：基本组合2） 荷载组合I： 作用长期效应组合3） 荷载组合II： 作用短期效应组合4） 荷载组合III： 标准组合（适用于构件主压应力验算）六、结构验算结果：6.1.1 结构离散采用桥梁博士V3.03软件进行平面杆系结构进行总体静力计算。将单跨结构离散成21个节点20个单元，所有单元均为梁单元。结构离散模型见下图图1-1所示。图6.1-1 结构离散图6.1.2 施工阶段划分按照拟定的施工方案合理划分施工阶段，分步计算，本方案施工阶段划分见下表1-2所

9、示：表6.1-1 施工阶段划分一览表序号阶 段 描 述备 注1安装预制板梁2进行桥面系施工二期恒载3通车运营10年，主要收缩徐变完成成桥6.1.3 中板结果汇总1、持久状况承载能力极限状态计算计算结果如下图所示：（注：红线表示抗力，黑线表示抗力所对应的内力）图6.1-2 最大抗力及其对应内力（单位：kNm）图6.1-3 最小抗力及其对应内力（单位：kNm）经计算，结构在持久状况最大抗力时未计入箱梁截面普通钢筋的抗力即满足承载能力要求，且有一定的储备。结构满足承载能力极限状态设计要求。2、持久状况正常使用极限状态计算计算结果如下图所示（注：红线表示上缘应力，黑线表示下缘应力）：图6.1-4 短期

10、效应组合上、下缘最小正应力 (单位：MPa)图6.1-5短期效应组合最大主拉应力 (单位：MPa)图6.1-6长期效应组合上、下缘最小正应力(单位：MPa)经计算，结构在短期效应组合状况下，上下缘具有良好的应力储备，最大拉应力-0.32Pa；最大主拉应力出现在支点附近，为-1.05MPa，满足了规范限值(1.855MPa)。结构在长期效应组合状况下，上、下缘均具有良好的应力储备，最小压应力为0.2MPa,未出现拉应力。由以上计算结果看，结构在短期效应组合状况时上、下缘应力均满足规范要求且有一定的储备。3、持久状况的预应力混凝土构件应力计算计算结果如下图所示：图6.1-7标准值组合最大主压应力

11、(单位：MPa)图6.1-8 标准组合作用下上、下缘最大正应力 (单位：MPa)经计算，结构在持久状况下，上、下缘最大主压应力为5.0MPa，满足规范要求且有一定的储备，设计合理。4、挠度验算在成桥状态下，主梁挠度计算结果见下图：图6.1-9最大悬臂状态最大挠度 (单位：m)在成桥作用下，主梁最大竖向挠度出现在中跨跨中处，为0.01m。主挠度长期增长系数=1.43(根据主梁混凝土采用C50混凝土计算得到)。主梁最大挠度值max=1.430.01=0.0143m主梁最大挠度容许值L/60010/600=0.0167mmax 1.5S： 基底截面重心轴至截面最大受压边缘的距离;e0 ：所有外力的合

12、力对基底重心轴的偏心距（6）桥台承台验算本桥台承台顶为实体台身，台身后承台上为土体，且宽度大于横向一排桩基外边距，因而承台顺桥向、横桥向不作正截面抗弯承载力及斜截面抗剪承载力验算。纵桥向承台下面外排桩中心距墩台身边缘大于承台高度，因而承台纵向可作为悬臂梁按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）5.2.2梁式体系进行计算。根据本桥实际情况，小桩号侧一排桩基位于承台顶实体台身下，大桩号侧一排桩基角桩位于承台顶实体侧墙下，因而墩身及角桩的冲切视作安全，不再另作计算，仅作大桩号侧边桩冲切验算。柱或墩台向下的冲切破坏锥体以外的边桩，其向上冲切承台的冲切承载力计算边桩参数输入

13、0=1.1Fld(kN)=1800x=1.00796 h(m)=2y=0.37700 as(m)=0.115px=0.6623 h0(m)=1.885py=1.3865 bx(m)=1.9向上冲切承台的冲切承载力(kN)2772.43 by(m)=16.6ax(m)=1.9ay(m)=0边桩向上冲切承台的冲切承载力满足要求bp(m)=0.8ftd(MPa)=1.39bs(m)=72、桥墩盖梁计算表8.2.1桥墩盖梁内力合计表（1）梁板位置对应截面12345678坐标(cm)87202318433548664779895左截面车道最大弯矩-14-61647673752203-701-19车辆最大

14、弯矩-14-62966706762210-782-19对应剪力-35-553101252316-4551141629车道最小弯矩-14-715-19505553123-853-19车辆最小弯矩-14880-19对应剪力-35-6399284149-4041237559右截面车道最大弯矩-14-61647673752203-701-19车辆最大弯矩-14-62966706762210-782-19对应剪力-573-87658780-480-98362341车道最小弯矩-14-715-19505553123-853-19车辆最小弯矩-14-715-18540618

15、142-880-19对应剪力-576-102855073-340-93077841左截面最大剪力-35-553101252363-4041239715对应弯矩-14-61666706699123-875-19最小剪力-35-639809414-11-5441139559对应弯矩-14-715-9505621171-707-19右截面最大剪力-490-876587127-340-87877841对应弯矩-14-61666589553173-880-19最小剪力-576-103947753-480-102562341对应弯矩-14-715-9597762161-701-19表8.2.1桥墩盖梁内力

16、合计表（2）桩柱位置对应截面1柱左1柱中1柱右12跨中2柱左2柱中2柱右坐标(cm)171219267497726774822左截面车道最大弯矩-449-768-422725-375-823-443车辆最大弯矩-458-784-424746-407-886-494对应剪力-536-88583745-953-939600车道最小弯矩-522-894-492540-468-958-539车辆最小弯矩-522-896-494602-482-997-557对应剪力-622-104996338-1059-1086755右截面车道最大弯矩-449-830-422725-375-767-443车辆最大弯矩-

17、458-860-424746-407-850-494对应剪力-53686483745-9531144600车道最小弯矩-522-964-492540-468-919-539车辆最小弯矩-522-976-494602-482-952-557对应剪力-622104796338-10591240755左截面最大剪力-536-885104092-912-939755对应弯矩-449-768-448658-379-823-557最小剪力-622-104983718-1059-1086600对应弯矩-522-896-422619-482-997-443右截面最大剪力-5361066104092-91212

18、42755对应弯矩-449-954-448658-379-947-557最小剪力-62286483718-10591142600对应弯矩-522-830-422619-482-772-443 表8.2.2桥墩盖梁作用短期效应组合表（1）梁板位置对应截面12345678坐标(cm)87202318433548664779895左截面车道最大弯矩-14-61937638697177-681-19车辆最大弯矩-14-62951662705182-738-19对应剪力-35-5569784975-4431068591车道最小弯矩-14-715-22493537112-789-19车辆最小弯矩-14-7

19、15-21518583126-808-19对应剪力-35-6399134066-4001135542右截面车道最大弯矩-14-61937638697177-681-19车辆最大弯矩-14-62951662705182-738-19对应剪力-574-88056169-447-91560641车道最小弯矩-14-715-22493537112-789-19车辆最小弯矩-14-715-21518583126-808-19对应剪力-576-102853570-336-86671641表8.2.2桥墩盖梁作用短期效应组合表（2）桩柱位置对应截面1柱左1柱中1柱右12跨中2柱左2柱中2柱右坐标(cm)17

20、1219267497726774822左截面车道最大弯矩-451-773-421680-370-795-430车辆最大弯矩-458-784-422694-393-840-466对应剪力-539-89082834-905-890582车道最小弯矩-522-894-486527-439-898-499车辆最小弯矩-522-895-488570-449-925-511对应剪力-622-104694635-979-1006693右截面车道最大弯矩-451-825-421680-370-743-430车辆最大弯矩-458-845-422694-393-801-466对应剪力-53985482834-90

21、51072582车道最小弯矩-522-949-486527-439-851-499车辆最小弯矩-522-958-488570-449-874-511对应剪力-622101294635-9791138693表8.2.3桥墩盖梁作用长期效应组合表（1）梁板位置对应截面12345678坐标(cm)87202318433548664779895左截面车道最大弯矩-14-6236549602134-665-19车辆最大弯矩-14-62914562606137-697-19对应剪力-35-5598724436-416994556车道最小弯矩-14-663-20482522102-725-19车辆最小弯矩-

22、14-663-20495548109-736-19对应剪力-35-5948393993-3961033528右截面车道最大弯矩-14-6236549602134-665-19车辆最大弯矩-14-62914562606137-697-19对应剪力-530-88450670-388-82359141车道最小弯矩-14-663-20482522102-725-19车辆最小弯矩-14-663-20495548109-736-19对应剪力-531-94549267-332-80265441表8.2.3桥墩盖梁作用长期效应组合表（2）桩柱位置对应截面1柱左1柱中1柱右12跨中2柱左2柱中2柱右坐标(cm)

23、171219267497726774822左截面车道最大弯矩-454-777-420587-369-768-420车辆最大弯矩-458-784-421595-382-793-440对应剪力-543-89481935-832-842568车道最小弯矩-484-828-448513-406-822-458车辆最小弯矩-484-829-449538-411-837-465对应剪力-577-95986932-874-900630右截面车道最大弯矩-454-819-420587-369-722-420车辆最大弯矩-458-831-421595-382-755-440对应剪力-54384581935-83

24、2998568车道最小弯矩-484-873-448513-406-783-458车辆最小弯矩-484-878-449538-411-796-465对应剪力-57791986932-8741036630表8.2.4桥墩盖梁作用标准效应组合表（1）梁板位置对应截面12345678坐标(cm)87202318433548664779895左截面最大弯矩-17-73687870947268-855-22对应剪力-42-661122864029-5531418781最小弯矩-17-851-21614673154-1104-22对应剪力-42-761111550113-4881553683右截面最大弯矩-

25、17-73687870947268-855-22对应剪力-681-1048717105-595-122275949最小弯矩-17-851-21614673154-1104-22对应剪力-685-122366689-411-115997549左截面最大剪力-42-661122864087-4881555899对应弯矩-17-73687870862154-1098-22最小剪力-42-761977501-10-6721416683对应弯矩-17-851-8614750216-861-22右截面最大剪力-585-1048717163-411-108697549对应弯矩-17-736877176732

26、25-1104-22最小剪力-685-123857867-595-128075949对应弯矩-17-851-8717947202-855-22表8.2.4桥墩盖梁作用标准效应组合表（2）桩柱位置对应截面1柱左1柱中1柱右12跨中2柱左2柱中2柱右坐标(cm)171219267497726774822左截面最大弯矩-536-919-507924-453-1006-540对应剪力-641-1060101063-1173-1159731最小弯矩-621-1067-593658-600-1242-698对应剪力-740-1250116047-1321-1353947右截面最大弯矩-536-999-50

27、7924-453-937-540对应剪力-6411042101063-11731422731最小弯矩-621-1175-593658-600-1194-698对应剪力-7401271116047截面最大剪力-641-10601261121-1127-1159947对应弯矩-536-919-537808-458-1006-698最小剪力-740-1250101025-1321-1353731对应弯矩-621-1067-507746-600-1242-540右截面最大剪力-64112931261121-11271559947对应弯矩-536-1150-537808-458

28、-1188-698最小剪力-7401042101025应弯矩-621-999-507746-600-943-540表8.2.5 桥墩盖梁配筋、裂缝计算表（1）梁板位置对应截面12345678座 标(cm)87202318433548664779895盖梁高度(cm)116.2130.0130.0130.0130.0130.0130.0123.0下缘保护层(cm)5.05.05.05.05.05.05.05.0上缘保护层(cm)5.05.05.05.05.05.05.05.0盖梁配筋的计算公式采用一般一般盖梁盖梁盖梁盖梁一般一般裂缝C3值无腹板1.1501.1501.0051.0051.0051.0051.1501.150下缘计算控制裂缝荷载车辆车道车辆车辆车辆车辆车道车辆组合弯矩值-17-73687870947268-855-22弯矩筋面积受压不计受压不计2.828.531.08.8受压不计受压不计弯矩筋根数-1562-裂缝弯矩值-14-61951662705182-681-19裂缝筋根数-1772-裂缝C2-1.0851.4301.4321.378-配筋率U%-0.6000.6000.6000.600-钢筋应力-76141150136-裂缝宽(mm)0.2000.2000.0700.1730.