东星中桥计算书 修编

17-永泰县城区三环路中海创园区段道路工程K1+668.0东星中桥桥梁结构计算书设计：复核：审核：中交公路规划设计院有限公司2015年1月目录1.概述-3-2.主要材料-3-3.技术标准及主要规范标准-3-4.上部结构计算书-4-HYPERLINK\l"_Toc383005824"4.120m等截面预应力混凝土现浇简支箱梁纵向计算-4-HYPERLINK\l"_Toc383005830"4.2横梁计算-9-HYPERLINK\l"_Toc383005830"4.3支座计算-13-5.下部结构U形桥台计算书-14-1.概述东星中桥起点桩号：K1+652.0，终点桩号：K1+684.0，全长32米，桥梁与路线交角为0°。本桥平面位于直线上，纵面位于1.7％上坡段和-1.0%的下坡段，竖曲线半径为5000m；桥面横坡为2.0%。桥梁上部结构采用20m等截面预应力混凝土现浇简支箱梁，下部结构采用U型桥台，扩大基础。2.主要材料(1)砼现浇预应力砼箱梁采用C50砼；桥台台帽、台背、侧墙顶、防撞护栏底座、搭板采用C30砼，桥台台身，侧墙、桥台基础C25片石混凝土；现浇砼箱梁桥面铺装：4cm细粒式沥青混凝土（AC－13C7%SBS改性AH-70）粘层PC-3改性乳化沥青+5cm中粒式5%SBS改性沥青混凝土（AC-16C7%SBS改性AH-70）+粘层PC-3改性乳化沥青+两遍DPS防水剂+8cmC40防水混凝土层(2)普通钢筋HRB400钢筋和HPB300钢筋应符合GB1499.2－2007和GB1499.1－2008规定。(3)钢材采用低松弛预应力钢绞线，应符合《预应力砼用钢绞线》（GB/T5224-2003）标准的有关规定，预应力钢绞线标准强度fpk＝1860MPa，公称直径为15.2mm，公称面积139mm2，弹性模量Ep＝1.95×105MPa。现浇箱梁纵向钢束管道采用塑料波纹管，锚具应满足《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2007）的规定及相关行业标准。钢板应符合国标《桥梁用结构钢》GB/T714－2000规定的钢板。3.技术标准及主要规范标准（1）技术标准：1)荷载等级：公路-Ⅰ级；2)抗震等级：设计基本地震加速度值为0.05g，抗震设防烈度为6度。（2）主要规范标准1)、《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011）；2)、《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）；3)、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；4)、《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；5)、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；6)、《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）；7)、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；8)、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；9)、《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003J281-2003）；10)、《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》；11）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；12）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）；13）《《公路工程地质勘察规范》（JTG_C-2011）；14）《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-1-2006）；其他相关规范。4.上部结构计算书上部结构计算采用桥梁博士进行计算。4.120m等截面预应力混凝土现浇简支箱梁纵向计算一、结构模型结构的静力计算分析以平面杆系理论为基础，采用桥梁博士进行结构分析计算。全桥箱梁共划分为22个单元。有限元模型如下图所示：20m简支箱梁计算模型箱梁标准截面二、计算条件及参数说明①恒载砼容重取26kN/m3计，沥青砼容重取24kN/m3计，按实际断面计算重量。二期恒载包括护栏、桥面铺装等，按均布荷载考虑，合计取为78.0kN/m。②活载汽车荷载：公路－Ⅰ级③温度影响力计算桥梁结构因均匀温度作用引起的效应时，箱梁整体升温取20℃，整体降温取25℃；计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，箱梁顶板日照温差按照JTGD60-2004规范中的梯度温度取值,T1=14℃，T2=5.5℃。④基础不均匀沉降本桥不考虑基础沉降。冲击系数：0.334荷载组合承载能力极限状态下结构的强度验算按基本组合进行，正常使用极限状态下的应力验算、抗裂性验算按作用短期效应、长期效应组合进行，结构主压应力计算按照标准值组合进行，结构主拉应力计算按照作用短期效应组合进行。三、承载能力极限状态验算①抗弯验算本结构承载能力极限状态下箱梁弯矩包络图如图所示：图3-1：抗力及抗力对应内力包络图（KN*m）计算结果表明，箱梁各验算截面的极限弯矩抗力均大于设计弯矩，箱梁抗弯承载能力满足要求，结构受力安全。四、正常使用极限状态验算①抗裂验算根据《公路钢筋筋混凝土及及预应力混混凝土桥涵涵设计规范范》（JTGD62--20044）第6.3.2条规定进进行部分预应力力抗裂设计计，根据《公公路钢筋混混凝土及预预应力混凝凝土桥涵设设计规范》（JTGD62-2004）第6.3.1条规定验算抗裂：正截面抗裂1.A类预应应力混凝土土构件，短短暂状况下下：图4-1为短期效效应组合下下混凝土正正截面抗裂裂验算图，从从图中可见见，主梁单单元满足正截面面抗裂要求求。图4-1：短期效效应组合下下混凝土正正截面抗裂裂验算图2.持久状况下：图4-2为长期效效应组合下下混凝土正正截面抗裂裂验算图，从从图中可见见，主梁单单元满足正截面面抗裂要求求。图4-2长期效应应组合下混混凝土正截截面抗裂验验算图斜截面抗裂σtp≤0.5ftk==0.5xx2.655=1.3325Mppa图4-5为结构的的短期效应应组合混凝凝土主拉应应力（）图图，从图中中可见，最最大主拉应应力为1.2771MPPa，主梁斜截截面抗裂满满足规范要要求。图4-3短期效效应组合混混凝土主拉拉应力图（MPa）②预应力钢束标准准值组合应应力验算按照《公路钢筋筋混凝土及及预应力混混凝土桥涵涵设计规范范》（JTGDD62-22004）7.1..5，使用阶阶段预应力力混凝土受受弯构件中中预应力钢钢筋的拉应应力符合下下列规定：：按照《公路钢筋筋混凝土及及预应力混混凝土桥涵涵设计规范范》（JTGDD62-22004）6.2中规定，计计算中钢束束锚固时弹弹性回缩单单侧合计总总变形取66mm，预应力力钢束与管管道壁的摩摩擦系数取取0.15，管道道每米局部部偏差对摩摩擦的影响响系数取0.00015，钢束的的松驰系数数取0.3。预应力钢束按标标准值效应应组合计算算应力如下下。由下表表可见，部部分预应力力钢束均满满足规范要要求。表4-1：预应力力钢筋标准准值效应组组合应力验验算③、持久状况构件的的应力计算算在使用荷载作用用下，持久久状态预应应力混凝土土构件的法法向压应力力容许值为为（扣除全全部预应力力损失）应应符合下列列规定：在使用荷载作用用下，持久久状态下预预应力混凝凝土构件的的主压应力力容许值为为：图4-4持久状况况正常使用用极限状态态主梁正应应力图图4-5持久状况况正常使用用极限状态态主梁主压压应力图由此可见：主梁梁最大正应应力为8.6668MPa，满足规规范要求；主梁梁最大主压压应力为8.6668MPa，满足规规范要求。④、变形计算a挠度验算按短期效应组合合并消除结结构自重产产生的位移移，结构的的位移见图图4-6。图4-6短期期效应组合合并消除结结构自重产产生的位移移图按《公路钢筋混混凝土及预预应力混凝凝土桥涵设设计规范》中中的刚度并并考虑挠度度长期增长长系数（C50为1.4225），跨中中计算的挠挠度为：0.003m÷÷0.955×1.4425=00.00445m≤L/6000=0..03322m，满足《公公路钢筋混混凝土及预预应力混凝凝土桥涵设设计规范》中6.5.3的要求。b预加力引起的反反拱计算及及预拱度的的设置预加力引起的反反拱值见图图4-7。图4-7预加力引引起的反拱拱值在荷载短期效应应组合下，跨跨中的最大大挠度为0.01114m，C50砼的挠度度长期增长长系数为1.4225，故考虑虑荷载长期期效应的影影响下，最最终计算跨跨中的最大大挠度为：：0.01114m÷÷0.955×1.4425＝0.01171m。跨中预预加力产生生的最大反反拱值为0.0009m，预加力力产生的反反拱值长期期增长系数数为2.0，故0.0009m×22.0＝0.0118m＞0.01171m。因为由由预加力产产生的长期期反拱值大大于按荷载载短期效应应组合计算算的长期挠挠度值，可可不设预拱拱度。。⑤、计算结论基于前述计算分分析，对本本桥形成以以下初步结结论：在持久状况承载载能力极限限状态下时时，箱梁各各截面的极极限承载能能力能满足足规范承载载能力要求求。在持久状况短期期效应组合合下，箱梁梁满足正截面面抗裂要求求。在持久状况短期期效应组合合下，箱梁梁斜截面抗抗裂计算结结果满足规规范要求。对持久状况构件件的应力计计算复核表表明，箱梁梁主压应力力、正应力力满足规范范要求。预应力钢束应力力验算满足足规范要求求。挠度验算满足规规范要求。4.2横梁计计算桥面宽17.00m，梁高1.4m，端横梁梁采用普通通钢筋混凝凝土。端横横梁宽度为为1.2m，布置四四个支座，间间距4.055m、4.200m，为普通通钢筋体系系，以下各各项计算，均均按普通钢钢筋混凝土土构件相应应指标控制制。（1）计算内容①持久状况承载能能力极限状状态计算·使用阶段正截面面抗弯极限限承载能力力验算·使用阶阶段斜截面面抗剪极限限承载能力力验算②持久状况正常使使用极限状状态计算抗裂验算·正截面抗裂验算算――作用（或或荷载）短短期效应正正截面混凝凝土裂缝验验算（2）计算方法计算采用平面杆杆系。上部部恒载30％模拟为为均布力；；70％模拟为为集中力，加加载于腹板板中心线位位置。汽车车荷载由纵纵向结构计计算活载反反力计算得得单车道活活载，根据据桥梁博士士软件进行行横向加载载。横梁计算采用桥桥梁博士进进行计算。（3）计算依据及参参数取值①《公路桥涵设计计通用规范范》（JTGD60--20044）及《公公路钢筋砼砼及预应力力砼桥涵设设计规范》（JTGD62-2004）。②主要材料及设计计参数根据据设计文件件及规范取取值，见主主要材料及及参数表。主要材料及参数数表材料项目参数备注C50混凝土抗压设计强度ffcd22.4Mpaa抗拉设计强度fftd1.83Mpaa弹性模量Ec34500Mppa混凝土特性参数计算材料容重2.6t/m33线膨胀系数α1.0E-5其他参数桥梁所处地区相相对湿度0.75桥梁施工初始温温度15℃整体升温温度升温25℃，降温20℃梯度温度T114℃梯度温度T25.5℃（4）结构离散图图4-9端横隔隔梁结构离离散图（单位：m）普通钢筋配筋：：上缘2排(12Φ28)下缘2排(12Φ28)计算结果①持久状况极限状状态抗弯承承载能力验验算（已施施加普通钢钢筋）图4-10：最大大抗力及对对最大抗力力应内力包包络图（KN*m）图4-11：最小小抗力及对对最小抗力力应内力包包络图（KN*m）由上图可见，承承载能力极极限状态下下横梁的正正截面抗弯弯强度满足足要求。③持久状况极限状状态抗剪承承载能力验验算箍筋间距均为110cm，6肢，直径16mm，采用HRB4400钢筋。抗剪计算汇总结结果由计算可知,横横梁的斜截截面抗剪强强度和截面面尺寸验算算均满足规规范要求。④持久状况正常使使用极限状状态计算正截面抗裂验算算·短期效应组合并并考虑长期期效应影响响的横梁截截面上下缘缘裂缝图4-13：横梁梁上下缘裂裂缝宽度（mm）由上图可见，横横梁在正常常使用极限限状态上缘缘、下缘最最大裂缝宽宽度为0.055mm，均小于于规范容许许值（0.155mm），验算算满足要求求。4.3支座计计算①采用桥梁博士纵纵向分析计计算，支点点最大竖向向总反力为为52800kN，横桥向向设置4个支座，按按平均每个个支座分配配13200kN，考虑偏偏载作用，乘乘以1.3的偏载系系数，单个个支座按17166kN计。②采用迈达斯空间间分析计算算，4个支座的的最大竖向向反力分别别为：17155kN、14322kN、14322kN、17155kN，最大值值为17155kN。由上述两个计算算结果可知知，由桥梁梁博士计算算并考虑1.3的偏载系系数所得的的支反力与与采用迈达达斯空间分分析计算所所得的最大大支反力结结果较为接接近，综合合两个计算算结果，本本桥支座采采用公路桥桥梁盆式橡橡胶支座GPZ（2009）2.0SSX±500mm、GPZ（2009）2.0DDX±500m和GPZ((20099)2.00GD三种均满满足承载力力要求。5．下部结构U型型桥台计算算书1、地质资料地基土分为四层层，天然路路面依次向向下为耕植植土、粉质质粘土、砾砾砂、散体体状强风化化英安质凝凝灰熔岩，基基础持力层层为散体状状强风化英英安质凝灰灰熔岩，承承载力基本本容许值为为[fao]=4450kPPa，台内填填土重度γγ=18kkN/m33，内摩擦擦角=355°；0#桥台地下下水位标高高39.6617m，1#桥台地下下水位标高高40.2248m。2、主要材料台帽、侧墙顶及及搭板采用用C30钢筋混凝土土，密度γ=26kN/mm3，台身、基基础及侧墙墙采用C25片石混凝土土，重度γ=24kN/mm3，轴心抗抗压强度标标准值fck==16.77MPa，轴心抗抗拉强度标标准值ftk==1.788MPa，轴心抗抗压强度设设计值fcd==11.55MPa，轴心抗抗拉强度设设计值ftd==1.233MPa。3、设计依据《公路桥涵设计计通用规范范》（JTGD60—200