铁路桥梁计算报告

1、新建成绵乐客运专线（42+72+42m）仙桥村特大桥监控计算分析报告目 录1 基本情况11.1 结构概况11.2 设计规范11.3 计算荷载参数21.4 结构材料32 主桥结构分析计算42.1 计算程序及结构离散图42.2 计算步骤与计算内容43 计算结果分析53.1 施工阶段恒载挠度及徐变上拱度53.2 静活载挠度63.3 运营阶段正截面混凝土应力63.4 运营阶段抗裂性73.5 截面强度93.6 施工阶段各截面应力103.7 施工预拱度设置10 仙桥村特大桥 监控计算分析报告研究 监控计算分析报告1 基本情况1.1 结构概况仙桥村特大桥位于德阳市旌阳区仙桥村境内，本桥起讫里程为D2K84+

2、336.91D2K87+901.38，中心里程为D2K86+687，设计全桥长为3564.47 m，设计结构型式为33×32+2×24+28×32+1×24+6×32+（42+72+42）连续梁+8×32+2×24+25×32 m简支箱梁，共107墩2台，基础为桩基设计，墩身为圆端形桥墩。其中70#73#墩为跨G108国道连续梁，按双线桥设计，线间距为4.8m，设计速度为250 km/h，设计活载为：ZK活载。桥跨布置为(42+72+42) m预应力混凝土连续梁，位于R=4500 m的平曲线上。主梁采用单箱单室直腹

3、板截面形式，梁高3.4m6.2m，梁底按二次抛物线y=2.8×x2/2825.6×x/286.2(m)（x=028m）变化。箱梁顶宽11.8 m，底宽6.4 m。连续梁顶板厚40 cm，底板厚4475 cm。该连续梁全联共设4道横隔梁。箱梁采用C55耐久混凝土。全桥共分39个梁段，主墩为71#、72#墩， 0号梁段长度12 m，普通梁段长度分成3.0 m、3.5 m及4.0 m，合龙段长2.0 m，边跨现浇直线段长5.65 m，最大悬臂浇筑梁重在2号段，节段长3.5 m，重136.83 t，次重梁段在1号段，节段长3.0 m，重130.98 t；主梁两个边跨直线段采用墩梁式

4、支架施工，其余梁段采用挂篮对称悬臂施工。主墩71#、72#墩的0段长12 m，71、72墩承台轴线与线路斜交35°，承台尺寸均为12.4×12.4×3.0 m，墩身高15.5 m，墩顶尺寸为9.5×5.0 m的圆端形截面。G108国道为双向四车道，既有道路宽24 m（双向），日交通车流量比较大。成绵乐客运专线与G108国道斜交角约为35度。该连续梁建成后，不影响G108国道的交通。该桥的具体构造及详细施工方法见有关施工设计图和施工组织设计。1.2 设计规范计算中主要依据的规范为：(1)铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）(2)铁路桥涵钢筋

5、混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB1002.3-2005）（以下简称“铁规”）(3)新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定(铁建设函2005140号)(4)新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定(铁建设函200747号)(5)高速铁路设计规范(TB10020-2009)(6)铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）（2009版）(7)铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设（2005）157号）1.3 计算荷载参数（1）恒载：考虑结构自重，主梁容重按26.5 kN/m3，二期恒载118 kN/m，横隔板、预应力齿板以集中力的形式施加于相应节点。（2）活载：Z

6、K活载。施工挂篮及施工荷载总重（包括模板）按650 kN计。（3）环境温度：均匀温度变化按全桥均匀升温22、降温20计算；（4）日照温差：按铁路桥规“附录B由于本设计采用平面模型，只考虑沿梁高方向温度变化，按（B.0.2-1）计算。其中a=5，T0=10度。（5）混凝土收缩徐变效应和预应力效应。在施工阶段计入收缩徐变效应，成桥后按1500天延续期计算收缩徐变影响。环境湿度70，混凝土平均加载龄期为6天。根据设计图参数输入主梁预应力的数据，计算中预应力的相关参数参见表1-1。表1-1 预应力钢筋的计算物理参数物理参数取值弹性模量（MPa）195000张拉控制应力（MPa）1209/1302松弛系

7、数0.025摩阻系数0.15管道偏差系数0.0015锚具变形(m)0.006极限强度（MPa）1860（6）支座沉降1，2，3，4分别代表连续梁的4个支座节点。支座沉降按10mm考虑，每个节点分别沉降10mm，程序按照最不利工况组合。（7）冲击系数按TB 10621-2009 高速铁路设计规范(试行)计算。对ZK活载：有：1+=1+（1.44/（L0.5-0.2）-0.18） L加载长度（m），其中L3.61m时按3.61m计；n跨连续梁时取平均跨度乘以下列系数：=2 1.20=3 1.30=4 1.405 1.50当计算L小于最大跨度时，取最大跨度。 （1+）计算值小于1.0时取1.0。1.

8、4 结构材料本桥分析计算中材料按表1-2采用。表1-2 结构材料及力学性能构件材料弹性模量（MPa）重力密度（kN/m3）抗压极限强度fc（MPa）抗拉极限强度fct（MPa）线膨胀系数主梁C55砼3.60×10426.537.03.30.00001纵向预应力钢筋钢绞线1.95×10578.5fpk=1860-0.000012竖向预应力钢筋PSB8302.0×105-fpk=830k=6500.0000122 主桥结构分析计算2.1 计算程序及结构离散图计算程序采用桥梁博士3.03专用程序对结构进行离散，结构由主梁、桥墩、桩基及拉索组成。结构计算简图如图2-1所示

9、。边界条件为：T构悬臂浇筑过程中各支座处模拟为临时固结支座，逐跨合龙后改换为永久支座。图2-1结构计算模型示意图2.2 计算步骤与计算内容主桥上部结构主梁采用悬臂浇筑法施工，在两主墩墩顶浇筑0号块，设置临时支座，然后安装挂篮，对称向两侧悬臂施工；先合龙边跨，再合龙中跨。共划分为36个施工阶段。详见表2-1。作为施工验算，每个梁节段的施工阶段分为如下3步：1）挂篮就位，立模，绑扎钢筋（表中简称为移挂篮）；2）浇筑梁段；3）预应力张拉。悬臂施工完成后，在支架上浇筑边跨梁段，在支架上进行边跨合龙，浇筑中跨合龙段混凝土，全桥合龙，完成桥面系施工。表2-1 计算模型施工阶段划分阶段名称施工阶段号阶段时间

10、结束日期墩顶0梁段支架现浇浇筑砼14040张 拉2242浇筑1梁段上挂篮31557浇筑砼4663张 拉5164浇筑2梁段移挂篮6266浇筑砼7672张 拉8173浇筑3梁段移挂篮9275浇筑砼10681张 拉11182浇筑4梁段移挂篮12284浇筑砼13690张 拉14191接上表阶段名称施工阶段号阶段时间结束日期浇筑5梁段移挂篮15293浇筑砼16699张 拉171100浇筑6梁段移挂篮182102浇筑砼196108张 拉201109浇筑7梁段移挂篮212111浇筑砼226117张 拉231118浇筑8梁段移挂篮242120浇筑砼，边跨现浇砼256126张 拉261127边跨合龙段边跨挂篮前

11、移2 m；中跨右侧挂篮前移2 m，中跨左侧挂篮后退一个梁段275168边跨及中跨合龙口处加水箱配重282170浇筑边跨合龙段砼、放水296176张拉边跨预应力、拆除边跨临时支架305181中跨合拢段浇中跨合龙段、放水316187张拉预应力、拆临时支座325192拆除所有挂篮3310202工后60天3460262二期恒载3515277收缩徐变（1500天）36150017773 计算结果分析每个检算项下增加相应计算结果表格，可以用铁路桥梁的计算报告模板自动生成，但图必须处理后再贴上。3.1 施工阶段恒载挠度及徐变上拱度成桥后（即第36施工阶段，计算收缩徐变）主梁的挠度及徐变上拱度计算结果见图3-

12、1所示。成桥后主梁恒载最大位移为11 mm；最大徐变上拱度为5 mm，设计计算值为6.69 mm，小于规范规定值（2 cm）。图3-1 恒载计算挠度3.2 静活载挠度图3-2表示计算静活载挠度包络图，监控值与设计值基本一致。边跨最大静活载挠度为6 mm<L/1200=35 mm；中跨最大静活载挠度为18.0mm<L/1200=60 mm，满足规范要求。图3-2 活载计算挠度包络图（m）3.3 运营阶段正截面混凝土应力铁规第6.3.10条规定：运营荷载作用下正截面混凝土压应力（扣除全部应力损失后）应符合下列规定：1）主力组合作用时：c0.5 fc=20.0 MPa 2）主力加附加力组

13、合作用时:c0.55 fc=22.0 MPa铁规第6.3.11条规定：运营荷载作用下，正截面混凝土受拉区应力（扣除全部应力损失后）应符合下列规定:1）对不允许出现拉应力的构件ct02）对允许出现拉应力但不允许开裂的构件ct0.7 fct=2.45 MPa图3-3、3-4分别表示结构在主力、主力+附加力作用下的截面上、下缘最大、最小正应力。由图中可知：主力作用下：截面上缘最大应力9.0 MPa，下缘最大应力9.2 MPa，无拉应力；主+附作用下：截面上缘最大应力10.6 MPa，下缘最大应力9.2 MPa，无拉应力。均满足规范要求。图3-3 截面上下缘最大最小正应力（主力，MPa）图3-4 截面

14、上下缘最大最小正应力（主+附，MPa）3.4 运营阶段抗裂性铁规第6.3.9条规范：对不允许出现拉应力的构件，其抗裂性应按下列公式计算：1）正截面（正应力）对于轴心受拉、小偏心受拉或小偏心受压构件:对于受弯、大偏心受拉或大偏心受压构件：式中 计算荷载在截面受拉边缘混凝土中产生的正应力(MPa)；抗裂安全系数，按铁规表6.1.5采用；扣除相应阶段预应力损失后混凝土的预压应力(MPa)；混凝土抗拉极限强度(MPa)；考虑混凝土塑性的修正系数；对所检算的拉应力边缘的换算截面抵抗矩(m3)；换算截面重心轴以下的面积对重心轴的面积矩(m3)。2）斜截面（主应力）=3.3 MPa=22.2 MPa（主+附

15、作用下为0.66 fc）式中 ，按抗裂性计算的主拉、主压应力。图3-5、3-6分别表示在主力和主+附作用下，截面的主应力分布情况。由计算可知，主应力均满足规范要求。支座处出现较大主拉应力为3.2 MPa，此处未考虑墩顶横隔板，同时也未考虑墩顶支点弯矩折减，因此该处计算值比实际值偏大；其余截面主拉应力均较小，满足规范要求。图3-5 运营阶段截面上下缘最大最小主应力（主力，MPa）图3-6 运营阶段截面上下缘最大最小主应力（主+附，MPa）3.5 截面强度图3-73-10分别表示主力、主力+附加力作用下各截面的抗力及其所对应的内力。（注：图中的对应内力均考虑了安全系数，其中主力作用时K=2.2，主力+附加力作用时K=2.0）。由计算可知，各截面强度均满足规范要求。图3-7 截面最大抗力（弯矩）与最大荷载弯矩的比较