三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥计算书

1、三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥计算书第一章 主桥概述.3第二章 主桥结构复核计算.4一、技术标准和规范.4（一） 、技术标准.4（二） 、设计规范.4二、主要材料及设计荷载.5（一） 、主要材料及其参数.51混凝土.52预应力钢材.6（二） 、设计荷载取值.71恒载.72活载.73温度力.74荷载组合.75数值符号规定.8三、主桥纵向复核计算.8（一） 、总体结构分析.81计算方法概述.82结构离散图.83阶段划分.10（二） 、主要计算结论.121主梁.12（1）正应力.12（2）主应力.13（3）主梁极限承载力.14（4）主梁抗裂.14（5）主梁刚度.15（6）支座反力.152主桥下部.

2、15（1）墩身强度.15（2）施工最大悬臂阶段横风不对称加载墩身抗扭验算.16（3）承台强度.16（4）桩基计算.17(三)、计算结果.171主梁应力及挠度.172考虑施工误差的主梁的应力和挠度.183主梁正应力.184主梁主应力.21（1）竖向压应力计算.21（2）主应力计算.21（3）不考虑竖向预应力时的主应力.21（4）考虑竖向预应力对主应力的影响.22（5）考虑横向计算各种因素对主应力的影响.23（6）考虑施工误差和横向因素对主应力的影响.245主梁极限承载力.246主梁抗裂验算.26（1）主梁正截面抗裂验算.26（2）主梁斜截面抗裂验算.277主梁刚度.298支座反力.299墩身强度

3、.29（1）施工最大悬臂阶段墩顶两侧产生不平衡重时桥墩内力.29（2）施工最大悬臂阶段墩顶施加顶推力时桥墩内力.31（3）运营阶段荷载组合.32（4）运营阶段计算采用内力.32（5）运营阶段墩身强度验算.33（6）施工最大悬臂阶段横风不对称加载墩身抗扭验算：.3510承台强度.36（1）最不利荷载组合.36（2）抗弯计算.36（3）斜截面抗剪承载力计算.3711桩基计算.38（1）单桩顶反力.38（2）桩基强度.39（3）桩基垂直承载力.40四、箱梁横向分析.40（一） 、结构分析.401计算方法.402计算荷载.40（1）恒载.40（2）活载布置.40（3）荷载组合.413离散图.41（二）

4、 、计算结论.421.箱梁顶板.422.箱梁腹板.423.箱梁底板.42（三） 、计算结果.421. 桥面板强度计算.422. 腹板强度计算.433. 底板强度计算.44第一章第一章 主桥概述主桥概述共和乌江特大桥是重庆至长沙公路彭水至武隆段高速公路上的一座重点大桥，桥位位于彭水县高谷镇共和村。主桥范围左右分幅设计。主桥平面位于直线上，桥上纵坡为+1.5075，超高横坡为单向 2。主桥为 113+200+113m 三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥。大桥分为左、右两幅，主桥左、右幅宽均为 12.00 米，其中车行道 11.0 米，外侧护栏宽0.5 米，内侧护栏宽 0.5 米。主桥每幅箱梁顶板宽

5、12.0 米，底板宽 6.7 米，外翼缘板悬臂长 2.65 米。箱梁跨中及边跨现浇段梁高 4.0 米（箱梁设计高度指箱梁弯道内侧腹板位置处的设计高） ，0 号块墩顶梁高为 12.0 米。从中部跨中至箱梁根部，梁高以 1.8 次抛物线变化。箱梁腹板厚度采用 50 厘米、60 厘米及 70 厘米三个级别变化，从 1 号梁段至 12 号梁段腹板厚 70 厘米，从 14 号梁段至 18 号梁段腹板厚 60 厘米，从 20 号梁段至 30 号梁段腹板厚 50 厘米，13 号梁段、19 号梁段为过渡段，边跨箱梁腹板从合拢段到梁端由 50 厘米增加到 100 厘米，主梁 0 号块腹板厚度为 120 厘米。箱

6、梁跨中底板厚 32 厘米，墩顶底板根部厚度 120 厘米，底板厚度变化采用 2.1 次抛物线。箱梁采用三向预应力混凝土结构。纵向预应力钢束分为顶板束、腹板束、中跨、边跨底板束四种束形。顶板预应力钢束采用 19j15.2（t1-t46）及17j15.2（t47-t56）钢绞线，每个断面锚固 2 束；腹板预应力钢束采用19j15.2 钢绞线，每个断面锚固 2 束；中跨底板预应力钢束采用 17j15.2 钢绞线，前七个断面每个断面锚固 4 束，最后一个断面锚固 2 束，共设 30 束；边跨底板预应力钢束采用 15j15.2 钢绞线，每个断面锚固 2 束，共设 18 束。箱梁腹板设有竖向预应力钢筋，竖

7、向预应力采用 jl-32 精轧螺纹粗钢筋及2j15.2 钢绞线，顺桥向间距 50 厘米，双排布置。箱梁顶板设有横向预应力，规格为 2j15.2，纵向间距 50 厘米。主桥下部结构：4 号主墩和 5 号主墩均采用钢筋混凝土空心薄壁墩，空心墩顶部横桥向宽度与主梁箱底同宽，采用 45.66：1 的比例放坡至墩底。空心墩顺桥向宽度 13 米。左右两幅桥的承台连在一起，承台厚度为 5.5 米。每个主墩承台下设置 20 根群桩基础，桩径均为 2.5 米。第二章第二章 主桥结构复核计算主桥结构复核计算一、技术标准和规范一、技术标准和规范（一）（一） 、技术标准、技术标准1公路等级：高速公路。2设计行车速度：

8、80km/h。3桥梁单幅宽度：单幅 12.0m。4荷载标准（1）车辆荷载等级：公路级。（2）地震烈度：度。5桥面最大纵坡：+2.80%6桥面横坡：2%7温度：体系温差25，主梁上下缘温差按+14，-7考虑。8设计洪水频率：1/3009桥梁所在地区相对湿度：0.810.设计基本风速：v10=24m/s（根据全国各气象站的基本风速及基本风压取值）（二）（二） 、设计规范、设计规范1公路工程技术标准 （jtj001-2003）2公路桥涵设计通用规范 （jtjd60-2004）3公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （jtjd62-2004）4 公路桥涵地基与基础设计规范 （jtj024-85）5

9、 公路桥涵施工技术规范 （jtj041-2000）6 公路桥梁抗风设计规范 （jtg/t d60-01-2004）二、主要材料及设计荷载二、主要材料及设计荷载（一）（一） 、主要材料及其参数、主要材料及其参数1 1混凝土混凝土（1） c60 混凝土（用于主梁） 弹性模量：36000mpa 剪切模量：14400mpa 泊松比：0.2 轴心设计抗压强度：26.5mpa 设计抗拉强度：1.96mpa 热膨胀系数：0.00001（2） c50 混凝土（用于主墩上部 1.5 米范围） 弹性模量：34500mpa 剪切模量：13800mpa 泊松比：0.2 轴心设计抗压强度：22.4mpa 设计抗拉强度：

10、1.83mpa 热膨胀系数：0.00001（3） c40 混凝土（用于主墩其余位置） 弹性模量：32500mpa 剪切模量：13000mpa 泊松比：0.2 轴心设计抗压强度：18.4mpa 设计抗拉强度：1.65mpa 热膨胀系数：0.00001（4） c30 混凝土（用于承台、桩基） 弹性模量：30000mpa 剪切模量：12000mpa 泊松比：0.2 轴心设计抗压强度：13.8mpa 设计抗拉强度：1.39mpa 热膨胀系数：0.000012 2预应力钢材预应力钢材（1）预应力钢绞线 弹性模量：195000mpa 标准强度：1860mpa 热膨胀系数：0.000012 钢筋松弛率：0.

11、035 孔道摩阻系数：0.25 孔道偏差系数：0.0015 锚具变形及钢束回缩值：0.006（2）预应力粗钢筋 弹性模量：200000mpa 名义屈服强度950mpa 热膨胀系数：0.000012 张拉控制力：657kn（二）（二） 、设计荷载取值、设计荷载取值1 1恒载恒载（1） 一期恒载一期恒载包括主梁、横梁等材料重量。混凝土容重取 26kn/m3，主梁按实际断面计取重量。主梁横隔板、齿板以集中力计入。（2） 二期恒载二期恒载为桥面防撞护栏、分隔带护栏、泄水管及桥面铺装。经计算二期恒载取 61.7kn/m。2 2活载活载（1） 公路级汽车荷载三车道加载时的横向折减系数为：0.78桥跨纵向折

12、减系数：0.97采用平面结构程序进行总体计算时，汽车荷载偏载增大系数取 1.15。（2） 汽车制动力制动力的着力点在桥面上，其值按桥规规定的方法计算。（3）活载的横向分布系数公路级：30.781.150.971.05=2.743 3温度力温度力计算取体系升温 25，体系降温 25。主梁顶、底板温差按照+14，-7取值。4 4荷载组合荷载组合 荷载组合表 表 2-1荷载组合参 与 组 合 项 目组合 1恒载+汽车组合 2恒载+汽车+升温+正温差组合 3恒载+汽车+降温+负温差5 5数值符号规定数值符号规定弯矩 m：以使单元下缘受拉为正，单元上缘受拉为负剪力 q：以使单元产生顺时针转动为正，反之为

13、负轴力 n：以单元受压为正，受拉为负应力：以压应力为正，拉应力为负位移：以向上为正，向下为负单位：轴力kn，剪力kn，弯矩kn.m，应力mpa三、主桥纵向复核计算三、主桥纵向复核计算（一）（一） 、总体结构分析、总体结构分析1 1计算方法概述计算方法概述总体静力计算采用平面杆系理论，主梁为平面梁单元。总体计算根据桥梁施工流程划分结构计算阶段，根据设计的合拢方法模拟合拢计算步骤，根据荷载组合要求的内容进行内力、应力、主梁极限承载力和抗裂验算，验算结构在施工阶段、运营阶段应力、主梁极限承载力及整体刚度是否满足规范要求。混凝土的收缩、徐变规律对结构性能的影响是十分复杂的而且难以确定。本次主梁计算采用

14、混凝土收缩徐变参数取 0.0021，k=2.5。2 2结构离散图结构离散图图 2-1 结构离散图 (单位:cm)3 3阶段划分阶段划分 施工阶段划分 表 2-2施工阶段施工内容单元号块件号1施工基础、承台、墩柱135-18420块施工33-4095-10203张拉 t1,t24安装挂篮51块施工32419410316张拉 t3,t47挂篮前移82块施工31429310429张拉 t5,t610挂篮前移113块施工304392105312张拉 t7,t813挂篮前移144块施工294491106415张拉 t9,t1016挂篮前移175块施工284590107518张拉 t11,t1219挂篮前

15、移206块施工274689108621张拉 t13,t1422挂篮前移237块施工264788109724张拉 t15,t1625挂篮前移268块施工254887110827张拉 t17,t1828挂篮前移299块施工244986111930张拉 t19,t2031挂篮前移3210块施工2350851121033张拉 t21,t2234挂篮前移3511块施工2251841131136张拉 t23,t2437挂篮前移3812块施工2152831141239张拉 t25,t2640挂篮前移4113块施工2053821151342张拉 t27,t2843挂篮前移4414块施工195481116144

16、5张拉 t29,t3046挂篮前移4715块施工1855801171548张拉 t31,t3249挂篮前移5016块施工1756791181651张拉 t33,t3452挂篮前移5317块施工1657781191754张拉 t35,t3655挂篮前移5618块施工1558771201857张拉 t37,t3858挂篮前移5919块施工1459761211960张拉 t39,t4061挂篮前移6220块施工1360751222063张拉 t41,t4264挂篮前移6521块施工1261741232166张拉 t43,t4467挂篮前移6822块施工1162731242269张拉 t45,t467

17、0挂篮前移7123块施工1063721252372张拉 t47,t4873挂篮前移7424块施工964711262475张拉 t49,t5076挂篮前移7725块施工865701272578张拉 t51,t5279挂篮前移8026块施工766691282681张拉 t53,t5482跨中处挂篮改为合拢吊架83中跨合拢段施加水平顶推力,中跨、边跨施加压重84浇注中跨合拢混凝土，卸去中跨压重,边跨压重不变67682885张拉中跨合拢束 l186拆除边跨侧配重87张拉中跨底板纵向预应力d15、d14、d1388张拉中跨底板纵向预应力d12、d1189张拉中跨底板纵向预应力d10、d990张拉中跨底板

18、纵向预应力 d8、d791张拉中跨底板纵向预应力 d6、d592浇注边跨 27 号块件61292793张拉 t55、t5694将边跨挂篮改为吊架95在边跨施加压重96浇注边跨混凝土，拆除边跨压重1-5130-13429、3097张拉 b9、l2、l398张拉 b8、b799张拉 b6、b5100张拉 b4、b3101张拉 b2、b1102拆除所有挂篮和吊架103张拉边跨上缘合拢束 l4、l5104张拉中跨底板束 d4、d3105张拉中跨底板束 d2、d1106铺设二期恒载107成桥运行（二）（二） 、主要计算结论、主要计算结论1 1主梁主梁（1 1）正应力）正应力施工阶段，主梁最大压应力(阶段

19、 101)为 18.91mpa，出现在边跨附近下缘，最大拉应力(阶段 78)为0.81mpa，出现在 24 号块下缘，最大拉、压应力均满足规范要求。成桥阶段：主梁最大压应力为 12.69mpa，出现在 4 号墩墩顶附近上缘，主梁不出现拉应力，中跨跨中下缘附近最小压应力为 4.20mpa。运营阶段：基本荷载组合时，主梁最大压应力为 13.60mpa，出现在 4 号墩墩顶附近上缘，主梁不出现拉应力，中跨区域最小压应力为 3.06mpa。基本荷载组合和时，主梁最大压应力为 16.67mpa，出现在跨中附近上缘，主梁不出现拉应力，跨中区域最小压应力为 2.80mpa。主梁最大主压应力满足规范要求。施工

20、阶段规范允许值如下：tcc18.91 0.70fck=0.7038.5=26.95mpatct=0.81 mpa 0.7ftk=0.72.85=1.995mpa，且预拉区配置的纵向钢筋的配筋率超过规范容许的 0.2。因此施工阶段主梁最大压应力、拉应力均能满足规范要求。运营阶段规范允许值如下：受压区混凝土最大压应力kc+pt16.67mpa 0.5 fck=0.538.5=19.25mpa受拉区预应力钢筋的最大拉应力pe+p=1178.3 mpa 0.65 fpk=0.651860=1209mpa运营阶段主梁最大压应力满足规范要求。预应力钢筋最大拉应力满足规范要求。（2 2）主应力）主应力（a）

21、不考虑竖向预应力的主应力此时主梁最大主压应力为 17.16mpa, 出现在跨中附近上缘。最大主拉应力为 1.45mpa,发生在 1/4 跨附近。（b）考虑竖向预应力的主应力此时主梁最大主压应力为 17.30mpa0.6 fck=0.638.5=23.1mpa, 出现在跨中附近上缘。主压应力满足规范要求。最大主拉应力为 0.21mpa,发生在 1/4跨附近。规范规定，在 tp 0.5ftk=1.425mpa 的区段，按照构造配置箍筋即可。图中采用的箍筋间距,除支点附近一倍梁高范围内的箍筋间距不满足构造要求外,其余均满足规范的构造要求。（c）考虑横向计算各种因素对主应力的影响此时主梁最大主压应力为

22、 17.50mpa 0.6 fck=0.638.5=23.1mpa, 出现在跨中附近上缘。主压应力满足规范要求。最大主拉应力为 1.47mpa,发生在1/4 跨附近。规范规定，在 tp 0.5ftk=1.425mpa 的区段，箍筋间距应计算确定。依据 1/4 跨最大主拉应力计算得到的箍筋间距为 23.8 厘米，图中的箍筋间距满足要求。（d）考虑施工误差（包括箱梁超载 5 ，桥面铺装超载 20 ，所有钢绞线失效 6）和横向各种因素对主应力的影响此时主梁最大主压应力为 17.38mpa 0.6 fck=0.638.5=23.1mpa, 出现在跨中附近上缘。主压应力满足规范要求。最大主拉应力为 1.

23、67mpa,发生在1/4 跨附近。规范规定，在 tp 0.5ftk=1.425mpa 的区段，箍筋间距应计算确定。依据 1/4 跨最大主拉应力计算得到的箍筋间距为 20.6 厘米，图中的箍筋满足要求。但主拉应力偏大。（3 3）主梁极限承载力）主梁极限承载力主梁各截面抵抗正、负弯矩的截面抗力大于最不利荷载组合下的正、负弯矩，能够满足极限承载力要求。跨中断面计算结果如下表所示： 跨中区域断面截面最不利内力及抗力值 表 2-6节点号组合内力极值(kn.m)截面抗力(kn.m)抗力/内力6420341.3 31412.7 1.54 6523131.5 34975.9 1.51 6627670.1 34

24、218.1 1.24 6728559.5 33827.7 1.18 68（跨中断面）28987.0 33809.7 1.17 6928996.5 33827.7 1.17 7028004.7 34218.1 1.22 7123457.2 34975.9 1.49 7220330.4 31412.7 1.55 （4 4）主梁抗裂）主梁抗裂（a）主梁正截面抗裂规范规定：对于全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，分段浇注构件不允许出现拉应力。经计算主梁正截面在短期荷载作用下有最大值0.4mpa（不考虑墩顶附近）拉应力出现，抗裂验算无法满足全预应力混凝土构抗裂验算无法满足全预应力混凝土构件的要求件

25、的要求。（b）主梁斜截面抗裂验算规范规定：对于现浇全预应力混凝土构件，在荷载短期效应组合下tp 0.4ftk=0.42.85=1.14mpa（）不考虑横向计算各种因素对竖向压应力的影响时，主梁最大主拉应力为 0.12mpa,发生在 1/4 跨附近。主梁斜截面抗裂满足规范对全预应力混凝土构件要求。（）考虑横向计算各种因素对竖向压应力的影响时，主梁最大主拉应力为 0.85mpa,发生在 1/4 跨附近。主梁斜截面抗裂满足规范对全预应力混凝土构件要求。（5 5）主梁刚度）主梁刚度荷载短期效应组合下，中跨最大下挠为 38.6m，最大上拱度为 13.4mm，位移绝对值之和为 52.0mm，另外考虑挠度长

26、期增长系数 1.4，得出主梁最大挠度为 72.8mm，小于 l/600=333mm，结构刚度满足规范要求。（6 6）支座反力）支座反力支座规格满足使用要求。但是支座型号偏大。2 2主桥下部主桥下部桥位处有通航要求，但是考虑通航等级较低，船撞力较小，不控制设计，计算中不予考虑。当汽车荷载与风荷载相组合时，计算风速依据风荷载设计规范取为 25m/s 计算。当风荷载不与汽车荷载组合时，风荷载按照高度计算确定。（1 1）墩身强度）墩身强度4、5 号主墩截面形式相同，均为变截面箱形断面墩身。（a）最大悬臂阶段墩顶一侧超重 5，另一侧轻 5，并考虑风荷载作用时 4 号，5 号主墩墩身混凝土最大压应力为 9

27、.61mpa，钢筋最大拉应力为24.4mpa，钢筋最大压应力为 96.1mpa，均小于规范对于钢筋应力及混凝土应力的容许值。主墩墩身是安全的。（b）施工最大悬臂阶段墩顶施加顶推力时 4 号，5 号主墩墩身混凝土最大压应力为 12.51mpa，钢筋最大拉应力为 16.87mpa，钢筋最大压应力为123.1mpa，均小于规范对于钢筋应力及混凝土应力的容许值。主墩墩身是安全的。（c）使用阶段在最不利组合作用下 4 号，5 号主桥主墩在各种荷载组合下主墩墩身混凝土最大压应力为 14.15mpa，钢筋最大拉应力为 118.3mpa，钢筋最大压应力为 140.3mpa，均小于规范对钢筋应力及混凝土应力的容

28、许值。主墩墩身是安全的。（2 2）施工最大悬臂阶段横风不对称加载墩身抗扭验算）施工最大悬臂阶段横风不对称加载墩身抗扭验算施工最大悬臂阶段，考虑横风不对称加载，悬臂一侧风载为 p，另一侧为0.5p，验算此时的墩身抗扭强度是否满足要求。经计算墩身截面满足抗扭构造要求，且不需要进行构件的抗剪扭承载力计算,仅需要按规范的构造要求配置抗扭钢筋即可。（3 3）承台强度）承台强度采用“撑杆-系杆体系”对承台抗弯强度进行验算。（a）顺桥向的验算经计算顺桥方向撑杆在最不利荷载组合（施工偏载+横风+顶推力）作用下的内力设计值为 157720.1kn，撑杆的承载力为 618830.1kn。撑杆抗压承载力满足要求。系

29、杆在最不利荷载组合（施工偏载+横风+顶推力）作用下的内力设计值为 36412.5kn，系杆的抗拉承载力为 70349.0kn。系杆的抗拉承载力满足要求。综上承台的抗弯承载力满足要求。经计算顺桥方向在最不利荷载组合（施工偏载+横风+顶推力）作用下，承台剪力设计值为 157720.1kn，承台的抗剪承载力为 223439.4kn。承台的斜截面抗剪设计满足规范要求。（b）横桥方向的验算经计算横桥方向撑杆在最不利荷载组合（施工偏载+横风+顶推力）作用下的内力设计值为 197150.1kn，撑杆的承载力为 870762.6kn。撑杆抗压承载力满足要求。系杆在最不利荷载组合（施工偏载+横风+顶推力）作用下

30、的内力设计值为 96156.5kn，系杆的抗拉承载力为 99316.2kn。系杆的抗拉承载力满足要求。综上承台的抗弯承载力满足要求。经计算横桥方向在最不利荷载组合（施工偏载+横风+顶推力）作用下，承台剪力设计值为 197150.1kn，承台的抗剪承载力为 316042.3kn。承台的斜截面抗剪设计满足规范要求。（4 4）桩基计算）桩基计算（a）单桩顶反力主墩桩基在各种荷载组合作用下均无负反力出现。（b）桩基强度主墩桩基在荷载组合 1（施工偏载+横风+顶推力）作用下混凝土最大压应力为 8.07mpa w= 13 mpa，钢筋最大拉应力为 61.25mpa g= 185mpa，桩基强度满足要求。主

31、墩桩基在荷载组合 2（恒载+汽车（mmax）+降温+顺制动+横风）及荷载组合 3（恒载+降温+横风）作用下混凝土最大压应力为 5.93mpa 1.25w= 1.2513 mpa=16.25mpa，钢筋无拉应力出现，最大压应力为 41.40mpa1.425mpa 的区段，箍筋的间距可按下列公式计算取 tp1.47mpa 计算 1/4 跨箍筋间距为 23.8 厘米，图中的箍筋间距满足要求。（6）考虑施工误差和横向因素对主应力的影响根据上述公式考虑竖向预应力钢筋、横向各种因素和施工误差（箱梁超方5，桥面铺装超方 20，所有钢绞线失效 6）对竖向应力的影响后，算得主梁最大主拉应力和最大主压应力，结果见

32、下图。图 26 考虑施工误差对竖向应力的影响的主梁最大主拉及相应主压应力图此时主梁最大主压应力为 17.38mpa, 出现在跨中附近上缘。最大主拉应力为 1.67mpa,发生在 1/4 跨附近。规范允许值如下：主压应力：cp17.38 mpa 0.6 fck=0.638.5=23.1mpa主拉应力：在 tp 0.5ftk=0.52.85=1.425mpa 的区段，即按照构造配置箍筋即可；在 tp1.425mpa 的区段，箍筋的间距可按下列公式计算bafstpsvskv取 tp1.67mpa 计算 1/4 跨箍筋间距为 20.6 厘米，图中的箍筋间距满足要求。但主拉应力偏大。运营阶段主梁最大主压

33、应力均能满足规范要求。根据各种情况计算得到的bafstpsvskv主拉应力计算出来的箍筋间距均小于图纸中采用的箍筋间距，满足规范要求。5 5主梁极限承载力主梁极限承载力现根据原结构的实际构造情况进行各截面抗弯极限承载力计算，主梁截面抵抗正、负弯矩的截面抗力及各种组合下最不利弯矩见下图。图 27 主梁极限承载能力校和图（基本组合 1）续图 27 主梁极限承载能力校和图（基本组合 2）续图 27 主梁极限承载能力校和图（基本组合 3）摘取跨中断面最不利内力及相应截面抗力，结果如下表所示， 跨中断面截面最不利内力及抗力值 表 2-6节点号组合内力极值(kn.m)截面抗力(kn.m)抗力/内力6420

34、341.3 31412.7 1.54 6523131.5 34975.9 1.51 6627670.1 34218.1 1.24 6728559.5 33827.7 1.18 6828987.0 33809.7 1.17 6928996.5 33827.7 1.17 7028004.7 34218.1 1.22 7123457.2 34975.9 1.49 7220330.4 31412.7 1.55 由上图及表可以看出，截面抗力均大于最不利弯矩，极限承载力能够满足要求。6 6主梁抗裂验算主梁抗裂验算本桥按全预应力混凝土构件设计。抗裂验算分为作用短期效应组合下正截面和斜截面抗裂验算。（1）主梁

35、正截面抗裂验算规范规定：对于全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，分段浇注构件不允许出现拉应力。本桥主梁在各种荷载效应组合下，主梁各截面正应力见下图。图 2-8 荷载短期效应组合下主梁正截面抗裂验算应力图（基本组合 1）续图 2-8 荷载短期效应组合下主梁正截面抗裂验算应力图（基本组合 2）续图 2-8 荷载短期效应组合下主梁正截面抗裂验算应力图（基本组合 3）从图中可以看出，主梁正截面在短期荷载作用下的最大拉应力为0.4mpa（墩顶范围除外） ，主梁正截面抗裂无法满足规范对全预应力混凝土构主梁正截面抗裂无法满足规范对全预应力混凝土构件要求件要求。（2）主梁斜截面抗裂验算规范规定：对于现浇

36、全预应力混凝土构件，在荷载短期效应组合下tp 0.4ftk=0.42.85=1.14mpa（a）不考虑横向影响的斜截面抗裂验算本桥主梁在短期荷载效应下，计入温度力效应及竖向预应力效应后斜截面抗裂主应力计算结果如下图所示：图 2-9 斜截面抗裂验算主拉应力及相应主压应力（计入竖向预应力）主梁最大主压应力为 16.20mpa, 发生在 1/5 跨附近。最大主拉应力为0.12mpa,发生在 1/4 跨附近。主梁斜截面抗裂满足规范对全预应力混凝土构件要求（b）考虑横向影响的斜截面抗裂验算由于箱梁横向各种因素对于主梁的斜截面抗裂能力有较大的影响，因此计算主拉应力时考虑横向各种因素对竖向压应力的影响，计算

37、时计入了横向活载以及箱内、外 5温差组合下，在箱梁腹板断面产生 0.8mpa 的混凝土名义拉应力，然后根据主应力计算公式算得主梁最大主拉应力和最大主压应力，结果见下图。图 2-10 斜截面抗裂验算主拉应力及相应主压应力（计入竖向预应力且考虑横向影响）主梁最大主压应力为 16.46mpa, 发生在 1/5 跨附近。最大主拉应力为0.85mpa,发生在 1/4 跨附近。主梁斜截面抗裂满足规范对全预应力混凝土构件要求7 7主梁刚度主梁刚度荷载短期效应组合下，中跨最大下挠为 38.6m，最大上拱度为 13.4mm，位移绝对值之和为 52.0mm，另外考虑挠度长期增长系数 1.4，得出主梁最大挠度为 7

38、2.8mm，小于 l/600=333mm，结构刚度满足规范要求。8 8支座反力支座反力表 2-6 是由纵向计算求得的各支座位置处的支承反力，表 2-7 为各墩顶所采用的支座规格。 各墩支座的支反力一览表 表 2-73 号墩6 号墩墩号max（kn）min（kn）max（kn）min（kn）组合 17668.05359.37657.55360.7组合 28633.55359.38648.05360.7组合 37668.04802.07657.54781.2 设计所采用的支座规格一览表（gpz 系列） 表 2-8墩、台号3 号墩6 号墩支座类型gpz8.0（）dxgpz8.0（）dx承载力（kn）

39、2800028000将表 2-6 与表 2-7 的数据对照可知，设计所选用的支座规格均满足使用要求，但是支座型号偏大。9 9墩身强度墩身强度由于墩身是变截面的，报告中取每个墩的墩顶、距离墩顶 1.5 米处的箱形断面，距离墩底 2 米处的箱形断面，墩底四个控制断面进行计算。桥位处有通航要求，但是考虑通航等级较低，船撞力较小，不控制设计，计算中不予考虑。当汽车荷载与风荷载相组合时，计算风速依据风荷载设计规范取为 25m/s 计算。当风荷载不与汽车荷载组合时，风荷载按照高度计算确定。（1）施工最大悬臂阶段墩顶两侧产生不平衡重时桥墩内力计算中假设墩顶一侧超重 5，另一侧轻 5时，并考虑风荷载，荷载组合

40、如下表所示： 施工阶段最不利荷载组合表 表 2-9最不利组合组合内容组合 1恒载（考虑施工误差）+纵风组合 2恒载（考虑施工误差）+横风此时各控制截面的内力见下表。 墩身截面计算内力一览表 表 2-10组合 1组合 2墩号位置n1(kn)m1(kn.m)n2(kn)m2(kn.m)mh(kn.m)墩顶107398.2 -182894.0 107398.2 -177971.4 39904.4 墩顶变截面110811.8 -184776.5 110811.8 -177971.4 50007.2 墩底变截面248676.4 -436592.3 248676.4 -177971.4 764150.5

41、4 号墩墩底256551.5 -442688.3 256551.5 -177971.4 779298.2 墩顶107398.2 182894.0 107398.2 177971.4 39904.4 墩顶变截面110811.8 184776.5 110811.8 177971.4 50009.3 墩底变截面258533.8 463736.4 258533.8 177971.4 825001.2 5 号墩墩底266616.0 470148.4 266616.0 177971.4 840588.0 注：表中符号意义：n1：恒载+纵向风荷载产生的轴力；m1：恒载+纵向风荷载产生的纵向弯矩；n2：恒载产

42、生的轴力；m2：恒载产生的纵向弯矩；mh：风荷载产生的横向弯矩；从上表中摘取最不利内力，进行墩身强度验算。计算结果如下表所示：墩身截面强度验算结果 表 2-11组合 1组合 2墩号位置砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)墩顶2.1221.2-2.8828.6-4.4墩顶变截面3.8738.7-4.4444.4-4号墩墩底变截面6.5365.3-9.2091.5-3.5墩底2.9329.3-5.2852.5-24.4墩顶2.1221.2-2.8828.6-4.4墩顶变截面3.8738.7-4.4444.4-墩底变截面

43、6.7367.3-9.6196.1-5号墩墩底3.0030.0-5.3952.7-11.2从上表可以看出在最大悬臂阶段且墩顶一侧超重 5，另一侧轻 5时，并考虑风荷载作用下 4 号，5 号主墩墩身混凝土最大压应力为 9.61mpa，钢筋最大拉应力为 24.4mpa，钢筋最大压应力为 96.1mpa，均小于规范对于钢筋应力及混凝土应力的容许值。主墩墩身是安全的。（2）施工最大悬臂阶段墩顶施加顶推力时桥墩内力最大悬臂阶段中跨合拢前，在中跨合拢段施加 3500kn 的顶推力，并考虑风荷载作用下的墩身强度计算，荷载组合如下表所示： 施工阶段最不利荷载组合表 表 2-12最不利组合组合内容组合 1恒载（

44、考虑施工误差）+纵风+顶推力组合 2恒载（考虑施工误差）+横风+顶推力此时各控制截面的内力见下表。 墩身截面计算内力一览表 表 2-13组合 1组合 2墩号位置n1(kn)m1(kn.m)n2(kn)m2(kn.m)mh(kn.m)墩顶107976.2 -219647.6 107976.2 -214725.0 39904.4墩顶变截面111389.8 -226780.1 111389.8 -219975.0 50007.2墩底变截面249254.4 -865345.9 249254.4 -606725.0 764150.54 号墩墩底257129.5 -878441.9 257129.5 -6

45、13725.0 779298.2墩顶107976.2 219647.6 107976.2 214725.0 39904.4墩顶变截面111389.8 226780.1 111389.8 219975.0 50009.3墩底变截面259111.8 916990.0 259111.8 631225.0 825001.25 号墩墩底267194.0 930402.0 267194.0 638225.0 840588.0注：表中符号意义：n1：恒载+纵向风荷载产生的轴力；m1：恒载+纵向风荷载产生的纵向弯矩；n2：恒载产生的轴力；m2：恒载产生的纵向弯矩；mh：风荷载产生的横向弯矩；从上表中摘取最不利

46、内力，进行墩身强度验算。计算结果如下表所示：墩身截面强度验算结果 表 2-14组合 1组合 2墩号位置砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)墩顶2.3223.08-3.2232.00-墩顶变截面4.1941.8-4.7647.38-墩底变截面8.6485.62-12.10120.3-4号墩墩底4.4844.54-15.237.6675.96-2.34墩顶2.3223.08-3.2232.00-墩顶变截面4.1941.8-4.7647.38-墩底变截面8.9288.84-12.51123.1-5号墩墩底4.6245.9

47、5-16.877.8676.89-2.41从上表可以此阶段 4 号，5 号主墩墩身混凝土最大压应力为 12.51mpa，钢筋最大拉应力为 16.87mpa，钢筋最大压应力为 123.1mpa，均小于规范对于钢筋应力及混凝土应力的容许值。主墩墩身是安全的。（3）运营阶段荷载组合由于主墩在恒载（包括了混凝土收缩、徐变、主梁预应力） 、温度力、制动力、活载、风荷载等荷载作用下组合较多，本报告没有一一列出，每个断面只摘录出九种最不利组合，最不利组合内容见下表。 最不利荷载组合表 表 2-15墩号最不利组合组合内容组合 1恒+降温+顺制动+活（nmin）+纵风（顺桥向）组合 2恒+降温+顺制动+活（mm

48、ax）+纵风（顺桥向）组合 3恒+降温+顺制动+活（nmin）+纵风（逆桥向）组合 4恒+降温+顺制动+活（mmax）+纵风（逆桥向）组合 5恒+降温+顺制动+活（nmin）+横风组合 6恒+降温+顺制动+活（mmax）+横风组合 7恒+降温+纵风（顺桥向）组合 8恒+降温+纵风（逆桥向）4 号主墩组合 9恒+降温+横风组合 1恒+逆制动+活（mmin）+纵风（顺桥向）组合 2恒+升温+顺制动+活（nmin）+纵风（顺桥向）5 号主墩组合 3恒+逆制动+活（mmin）+纵风（逆桥向）组合 4恒+升温+顺制动+活（nmin）+纵风（逆桥向）组合 5恒+逆制动+活（mmin）+横风组合 6恒+升温

49、+顺制动+活（nmin）+横风组合 7恒+升温+纵风（顺桥向）组合 8恒+升温+纵风（逆桥向）组合 9恒+升温+横风（4）运营阶段计算采用内力根据上述的荷载组合,计算各控制断面的墩身内力见下表。 墩身截面计算内力一览表 表 2-16组合 1组合 2组合 3组合 4墩号截面n(kn)m(kn.m)n(kn)m(kn.m)n(kn)m(kn.m)n(kn)m(kn.m)墩顶118691.7-69426.8 122500.0 79341.7118565.8 -141435.8 122374.27332.8墩顶变截面122105.3-65660.0 125950.4 79463.5121979.4 -

50、134842.9 125824.5 10280.6墩底变截面259969.9151459.5 260295.3 151481.6 259844.0411201.6260169.4 411223.64号墩墩底267845.0154325.9 267845.0 154336.7 267719.1422148.1267719.1 422158.9墩顶121825.6-41626.4 117215.5 87776.0121969.8-97203.8117359.7 32198.6墩顶变截面125239.2-41737.7 120629.1 85496.9125383.5-95275.2120773.4

51、 31959.4墩底变截面271442.2 -254402.0 268351.1 -158697.3 271586.5-16815.6268495.3 78889.15号墩墩底279524.5 -262530.2 276433.3 -164024.1 279668.7-17647.9276577.6 80858.2 墩身截面计算内力一览表 续表 2-16组合 5组合 6墩号截面n(kn)m(kn.m)mh(kn.m)n(kn)m(kn.m) mh(kn.m)墩顶118628.7 -105431.312893.6122437.143337.312893.6墩顶变截面122042.4 -10025

52、1.415340.7125887.444872.115340.7墩底变截面259907.0281330.5277676.8260232.4281352.6 277676.84号墩墩底267782.0288237.0283971.9267782.0288247.8 283971.9墩顶121897.7-69415.112893.6117287.659987.312893.6墩顶变截面125311.3-68506.415340.7120701.258728.215340.7墩底变截面271514.3 -135608.8 299750.2268423.2-39904.1 299750.25号墩墩底2

53、79596.6 -140089.1 306234.3276505.5-41583.0 306234.3 墩身截面计算内力一览表 续表 2-16组合 7组合 8组合 9墩号截面n(kn)m(kn.m)n(kn)m(kn.m)n(kn)m(kn.m)mh(kn.m)墩顶118872.8 -10836.7 121968.0 -196906.1 118713.6 -103871.4 57338.9墩顶变截面122286.4-8917.8259832.6 -188481.1 122127.2 -98699.568219.6墩底变截面260151.0 -72246.5 267707.7 636845.8

54、259991.8 282299.6 1158171.14号墩墩底268026.1 -76410.1 118356.8 654801.2 267866.9 289195.6 1182160.1墩顶117974.5 151181.2 121770.41559.1118165.776370.257338.9墩顶变截面121388.2 146481.2 269492.41159.0121579.373820.168220.4墩底变截面269110.1 -455517.3 277574.6 203652.0 269301.2 -125932.6 1249587.45号墩墩底277192.4 -46898

55、9.9 121968.0 -196906.1 277383.5 -129332.7 1274249.0注：表中符号意义：n：轴力；m：纵向弯矩；mh：横向弯矩；（5）运营阶段墩身强度验算根据上表计算得到的各控制断面的最不利内力，进行墩身强度验算。计算结果如下表所示： 墩身截面强度验算结果 表 2-17组合 1组合 2墩号位置砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)墩顶1.6816.8-1.7717.7-墩顶变截面3.2532.5-3.4334.3-墩底变截面5.3353.3-5.3453.4-4号墩墩底2.1721.7

56、-2.1821.8-墩顶1.5715.7-1.7617.6-墩顶变截面3.1531.5-3.3633.6-墩底变截面5.9559.5-5.4454.4-5号墩墩底2.5025.0-2.2022.0- 墩身截面强度验算结果 续表 2-17组合 3组合 4墩号位置砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)墩顶2.0420.4-1.3413.4-墩顶变截面3.7637.6-2.9329.3-墩底变截面6.6066.0-6.6166.1-4号墩墩底2.9529.5-2.9529.5-墩顶1.8618.6-1.4814.8-墩顶变

57、截面3.5435.4-2.9829.8-墩底变截面4.8248.2-5.0650.6-5号墩墩底1.8118.1-1.9619.6- 墩身截面强度验算结果 续表 2-17组合 5组合 6墩号位置砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)4墩顶1.9919.9-1.7217.2-墩顶变截面3.6936.9-3.3733.7-墩底变截面7.5075.0-7.5075.0-号墩墩底3.7637.6-3.7737.7-墩顶1.8418.4-1.7417.4-墩顶变截面3.5335.3-3.3633.6-墩底变截面6.9269.2

58、-6.4764.7-5号墩墩底3.1131.1-2.5825.8- 墩身截面强度验算结果 续表 2-17组合 7组合 8墩号位置砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)墩顶1.3913.9-2.3623.6-墩顶变截面2.8428.4-7.2872.8-墩底变截面4.9549.5-7.8478.4-4号墩墩底1.9519.5-3.9639.2-58.5墩顶2.0820.81.3813.8-墩顶变截面3.8338.3-6.1361.3-墩底变截面6.8868.8-5.8158.1-5号墩墩底30.630.6-1.3213

59、.2- 墩身截面强度验算结果 续表 2-17组合 9墩号位置砼压应力(mpa)钢筋压应力(mpa)钢筋拉应力(mpa)墩顶2.4324.3-墩顶变截面4.3443.4-墩底变截面14.15140.3-45.34号墩墩底10.0098.9-89.3墩顶2.2822.8-墩顶变截面4.1441.4-墩底变截面13.42130.67.815号墩墩底9.2688.9-118.3从上表可以看出 4 号，5 号主桥主墩在各种荷载组合下主墩墩身混凝土最大压应力为 14.15mpa，钢筋最大拉应力为 118.3mpa，钢筋最大压应力为140.3mpa，均小于规范对钢筋应力及混凝土应力的容许值。主墩墩身是安全的

60、。主墩采用 c40 混凝土，其容许弯曲压应力为 17.5mpa。hrb335 级钢筋容许拉、压应力为 185mpa。结论：主墩墩身强度满足要求。（6）施工最大悬臂阶段横风不对称加载墩身抗扭验算：因为 4、5 号主墩均为变截面，截面越大抗扭承载力越高,所以计算中取截面尺寸最小的墩顶断面进行抗扭强度验算。（a） 检查墩身截面是否满足要求：根据规范公式（5.5.3）验算墩身截面尺寸是否满足要求。 墩身截面抗扭尺寸计算 表 2-18vd(kn)td(kn.mm)tddwtbhv000（kn/mm2）kcuf,31051. 0（kn/mm2）tdf23105 . 0（kn/mm2）5520.9 6832