淮河入江水道大桥施工监控计算书

1、 淮河入江水道特大桥施工监控计 算 书 江苏省交通科学研究院股份有限公司本公司具有公路工程综合甲级、公路工程桥梁隧道工程专项、公路工程交通工程专项、水运工程材料类甲级、水运工程结构类甲级试验检测资质及江苏省建设工程质量检测资质，通过江苏省计量认证、国家实验室认可及检查机构认可，具有向社会提供公证数据的资格。主要从事道路、桥梁、隧道、岩土、交通工程、交通环保等专业的试验检测服务。地址：江苏省南京市水西门大街223号 邮编：210017；江宁区科学园诚信大道2200号（省交科院江宁基地） 邮编：211112。网址： 二一年七月一日 目 录第一章 计算内容11.1 计算参数11.1.1 材料参数11

2、.1.2 荷载参数21.2 计算模型及假定31.3 施工阶段计算工况划分3第二章 计算结果及分析12.1 主梁检算12.2 主梁预拱度计算52.3 施工阶段预计位移状态9第三章 结论1第一章 计算内容1.1 计算参数计算参数是对桥梁结构行为进行正确计算的前提条件。通常情况下，选择构件所用材料的弹模、构件自重、施工荷载、结构温度场和施工周期等作为计算参数。计算参数包括几何参数、材料参数等确定桥梁计算结果的一系列参数。施工计划阶段的计算参数以设计图及相应的设计规范作为基本依据，对桥梁在施工各阶段的线形、内力及施工参数进行预测，并提供施工需要的初始参数、目标线形及基本控制要求。本桥的几何参数根据设计

3、图纸输入，并在计算软件中自行形成，其余计算参数基本取值如下。在预测阶段，为进行参数分析，在基本参数的基础上，对部分参数进行了参数变化对线形的影响分析计算。 材料参数1) 混凝土主梁：C50混凝土C50混凝土，其主要力学性能指标见表1-1。表1-1 C50混凝土主要力学性能指标力学性能指标C50混凝土弹性模量E（MPa）3.45e4轴心抗压标准强度（MPa）32.4抗拉标准强度（MPa）2.65轴心设计强度（MPa）22.4抗拉设计强度（MPa）1.83容重（kN/m3）26热膨胀系数（1/）0.000012) 预应力钢筋预应力钢筋的主要力学性能指标和计算参数见表1-2及表1-3。表1-2 预应

4、力钢筋力学性能指标表力学性能指标钢绞线预应力粗钢筋弹性模量E（MPa）1.95e52.0e5抗拉标准强度（MPa）1860785表1-3 预应力钢筋计算参数表主要参数纵向预应力束竖向预应力筋型号9-15.24 11-15.24 15-15.24 12-15.2417-15.244-JL32精轧螺纹钢弹性模量(MPa)1.951052.0105锚下控制应力(MPa)1339.2667.3松弛比0.0250.05孔道偏差系数0.00150.0015孔道摩阻系数0.200.20单端锚具变形及钢丝回缩量(mm)621.1.2 荷载参数1) 恒载结构自重：混凝土容重基本容重取为26.0kN/m3。在施工

5、控制阶段，混凝土容重需要通过试验确定。二期恒载：按56.5kN/m计。2) 活载设计活载：公路I级。借鉴AASHTO关于箱梁计算的方法，考虑箱梁偏载系数1.15，纵向未作折减，按3车道计算时，横向增大系数为30.781.152.691，汽车冲击按公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004计算；3) 附加荷载结构运营阶段计算考虑的附加荷载按如下考虑。体系升、降温度：25.0；竖向梯度温度：T1=14.0，T2=5.2；墩台不均匀沉降：边墩和主墩均为10mm。4) 施工荷载悬臂施工时挂篮、模板等临时荷载按450kN计，作用点距悬臂最前端0.5m。5) 收缩、徐变收缩、徐变按各自的计算周期考虑，收

6、缩徐变参数按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004徐变计算模式取值。 1.2 计算模型及假定采用空间杆系单元建立结构纵向计算模型，纵向计算模型见图1-1。计算采用以下假定。1) 计算按单幅桥进行；2) 主梁为全预应力构件，不考虑普通钢筋参与结构受力；全桥共60个单元。模型的边界条件采用与施工过程一致，由于缺少支座刚度的资料，故模型中均不考虑弹性边界条件，所有位移边界条件均为刚性约束。图1-1 计算模型立面图1.3 施工阶段计算工况划分根据相关施工组织设计，施工中以每节段施工确定计算工况。另外，其施工周期是计算收缩、徐变的直接参数，故应考虑。施工阶段计算工况划分见表1-

7、4。表1-4 施工阶段计算工况划分工况编号施工内容持续时间1托架浇注0节段混凝土 20天2挂篮安装，浇筑1节段混凝土7天3挂篮前移，浇筑2节段混凝土7天4挂篮前移，浇筑3节段混凝土7天5挂篮前移，浇筑4节段混凝土7天6挂篮前移，浇筑5节段混凝土7天7挂篮前移，浇筑6节段混凝土7天8挂篮前移，浇筑7节段混凝土7天9挂篮前移，浇筑8节段混凝土7天10挂篮前移，浇筑9节段混凝土，同时边跨现浇段施工20天11边跨合拢准备3天12边跨合拢7天13张拉边跨合拢束3天14体系转换，中跨合拢准备3天15中跨合拢7天16张拉中跨合拢预应力束3天17二期铺装20天18收缩徐变10年3650天第二章 计算结果及分析

8、根据前面建立的计算模型和确定的计算参数，结合施工工况，进行正装迭代计算，得到各工况下的位移和内力。2.1 主梁检算施工阶段主梁正截面最大压应力为10.9MPa，最大拉应力为-1.3MPa。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第7.2.8条要求预应力构件施工阶段最大压应力小于0.70.732.40.920.4MPa（砼强度达到抗压强度的90%后张拉），最大拉应力小于0.700.702.650.91.67MPa。主梁在施工阶段的受力满足规范要求。效应方向规定如下：轴力：使单元受压为正，受拉为负剪力：由单元底缘向顶缘方向为正，反之为负弯矩：使单元底缘受拉为正，上缘受拉为负（平面）弯矩：符合右手法

9、则，与总体坐标系一致为正，反之为负（空间）位移：与总体坐标系一致为正，反之为负正应力（法向应力）：压应力为正，拉应力为负；剪应力：由截面底缘向顶缘方向为正，反之为负；主应力：正表示压，负表示拉；强度：受弯构件的强度为MR，单位KN-m，其它构件强度为NR；结构支承反力：与总体坐标系一致为正，反之为负；1) 主梁主要施工阶段截面正应力见图2-1图2-16。图2-1 施工阶段截面上、下缘最大正应力图2-2 施工阶段截面上、下缘最小正应力图2-3 桥面铺装前上缘正应力图2-4 桥面铺装前下缘正应力图2-5 桥面铺装后上缘正应力图2-6 桥面铺装后下缘正应力图2-7 桥面铺装10年后上缘正应力图2-8

10、 桥面铺装10年后下缘正应力图2-9 荷载组合1上缘正应力图2-10 荷载组合1下缘正应力2) 主梁主要施工阶段内力见图2-11图2-15。图2-11 桥面铺装后弯矩图图2-12 桥面铺装后轴力图图2-13 桥面铺装后剪力图图2-14 荷载组合1最大抗力与对应内力图（弯矩）图2-15 荷载组合1内力包络图（弯矩）2.2 主梁预拱度计算 主梁梁顶立模标高的确定梁段立模标高设置原则：H施H0-fsfmfgH施主梁梁顶立模标高；H0主梁梁顶设计标高，即成桥状态设计线形；fs从梁段安装到成桥状态累计位移，向下为负；fm主梁的活载预拱度，本桥考虑活载最大位移的1/2；fg挂篮变形产生的挠度。成桥状态设计

11、线形为考虑10年收缩徐变后的成桥线形，挂篮变形产生的挠度通过挂篮加载试验来获得。根据前面的分析和计算结果，得出本桥各节点梁顶的立模标高。 施工预拱度理论计算结果主梁预拱度计算结果见图2-18。图2-16 活载下的最小竖向位移图图2-17 施工阶段累计竖向位移图图2-18 主梁施工预拱度主梁预拱度设置见表2-1，通过现场的挂篮压载试验确定挂篮的压载变形值确定挂篮变形值，最终确定立模变高。表2-1 主梁立模标高节点里程桩号（m）预拱度(mm)挂篮变形值(mm)立模标高（m）10.00.0 20.65.0 31.27.0 44.210.0 57.060.0 69.059.5 713.057.4 81

12、7.055.2 921.052.9 1025.050.3 1129.047.6 1232.544.9 1336.041.9 1439.538.4 1543.034.1 1644.831.4 1746.328.4 1848.020.0 1949.828.4 2051.331.4 2153.034.1 2256.538.4 2360.041.9 2463.544.9 2567.047.6 2671.050.3 2775.052.9 2879.055.2 2983.057.4 3087.059.5 3188.060.0 3289.059.5 3393.057.4 3497.055.2 35101.0

13、52.9 36105.050.3 37109.047.6 38112.544.9 39116.041.9 40119.538.4 41123.034.1 42124.831.4 43126.328.4 44128.020.0 45129.828.4 46131.331.4 47133.034.1 48136.538.4 49140.041.9 50143.544.9 51147.047.6 52151.050.3 53155.052.9 54159.055.2 55163.057.4 56167.059.5 57169.060.0 58171.810.0 59174.87.0 60175.45

14、.0 61176.00.0 2.3 施工阶段预计位移状态悬臂施工阶段部分工况计算节点预计位移状态计算结果见图2-19图2-28。位移状态图中所示数值为施工过程中主梁最大位移量。图2-19 3#块施工完成预计位移状态图2-20 5#块施工完成预计位移状态图2-21 7#块施工完成预计位移状态图2-22 9#块施工完成预计位移状态（最大位移-10mm）图2-23 边跨合拢后预计位移状态（最大位移-4mm）图2-24 张拉边跨合拢钢束后预计位移状态（最大位移4.5mm）图2-25 体系转换中跨合拢准备预计位移状态（最大位移-26mm）图2-26 中跨合拢并张拉合拢钢束后预计位移状态（最大位移33mm

15、）图2-27 二期铺装后预计位移状态（最大位移-8.2mm）图2-28 收缩徐变10年后预计位移状态（最大位移-5.3mm）成桥后各工况计算节点预计位移状态计算结果见图2-29图2-35。 图2-29 铺装前主梁位移状态（未考虑预拱度） 图2-30 铺装前主梁位移状态（考虑预拱度） 图2-31 铺装后主梁位移状态（未考虑预拱度）图2-32 铺装后主梁位移状态（考虑预拱度）图2-33 成桥10年后主梁位移状态（考虑预拱度）成桥后各工况计算节点预计位移状态计算结果比较见图2-34图2-35。图2-34 成桥后各工况主梁位移状态比较（未考虑预拱度）图2-35 成桥后各工况主梁位移状态比较（考虑预拱度）第三章 结论1) 主要截面内力值主要截面内力值见表3-1。表3-1 主要截面内力值工况0号块端截面主跨跨中截面轴向 (kN)弯矩(kN*m)轴向 (kN)弯矩(kN*m)铺装完成后103801202539800-128010年后9990671037900-2200承载力组合0-1280000786