秋成西路2号桥结构计算书

林同棪国际（中国）工程咨询有限公司绵阳二环路西半环二期工程结构计算书 空港新城秋成西路道路工程施工图设计结构计算书秋成西路2号桥上、下部结构秋成西路2号桥结构计算书目录第1章工程概况 页/共41页工程概况工程概况桥梁分左右幅布置，采用预应力混凝土连续梁桥，梁高2.2m，桥跨布置为2*40m，桥梁起点桩号K1+358.288，终点桩号K1+358.288，全桥长90m。桥面宽度：3.0(人行道)+11.0(车行道)+2.0(中分带)+11.0(车行道)+3.0（人行道）=30.0m平面布置图立面布置图横断面布置图结构计算依据2.1主要规范标准《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61—2005）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2—2008）《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》（GB1499.1－2008）《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》（GB1499.2－2007）《钢筋混凝土用钢第3部分:钢筋焊接网》（GB1499.3－2010）《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476—2008）2.2主要技术标准道路等级：城市主干路车行道数：双向六车道设计车速：50km/h荷载等级：城-A级，人群荷载安装《城市桥梁设计规范》计算取值桥面宽度：单幅：3.0m(人行道)+11.0m(车行道)+0.55m(防撞护栏)＝14.55m桥面横坡：车行道双向1.5%，人行道单向2%桥面纵坡：桥梁纵坡为4.4%~-2.2%整体温度：整体升温25℃、降温25℃梯度温度：桥面铺装为9cm的沥青混凝土面层，竖向日照正温差按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJD60-2004)表4.3.10-3插值计算，即取值T1＝15.2℃，T2＝5.74℃管线荷载：单侧不大于10kN/m（单侧管线合计，实际管线荷载不得大于此值）抗震设计标准：拟建工程区域地震基本烈度为6度，抗震措施为7度，抗震设计方法为B类设计基准期：100年设计安全等级：一级场地环境类型：Ⅱ类设计环境类别：I类2.3主要材料及计算参数（1）混凝土预应力混凝土主梁均采用C50混凝土，桥墩采用C40混凝土，桥台承台、桥台桩基和桥墩桩基采用C30混凝土，桥台台身采用C25素混凝土。本桥使用的各种混凝土，应进行严格的质量控制和检测。在进行混凝土配合比设计时，必须按设计要求考虑大桥使用年限条件下的混凝土耐久性，混凝土强度、弹性模量等参数及混凝土中最大水胶比、单位体积凝胶材料用量、最大氯离子含量、最大三氧化硫含量和最大碱含量等参数均应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）和《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）等其他相关规范的规定。大体积混凝土中加入替代水泥用量8%的膨胀剂，膨胀剂要求是大厂、回转窑生产，膨胀剂根据试验及厂方提供的参考数据综合分析后确定，并保存依据资料。（2）普通钢筋HPB300钢筋：抗拉设计强度fsd＝250MPa，标准强度fsk＝300Mpa，弹性模量Es＝2.1×105Mpa。HRB400钢筋：抗拉设计强度fsd＝330MPa，标准强度fsk＝400Mpa，弹性模量Es＝2.0×105Mpa。（3）预应力预应力钢绞线采用高强度低松弛（Ⅱ级松弛）七股型钢绞线，其应符合图纸要求及《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）的有关规定。预应力锚具的结构型式及规格应符合图纸要求。锚具应具有可靠的锚固性能和足够的承载能力，锚具产品的检验应按相关规定进行。预应力管道采用与锚具对应的塑料波纹管道，并采用真空辅助压浆工艺，以保证压浆质量，提高预应力钢束的耐久性。预应力管道压浆材料采用性能稳定、强度等级为C50的压浆料，必须保证压浆饱满密实。压浆料材料、性能、工艺技术质量和质量标准需满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)的相关规定。a.抗拉强度：1860MPab.弹性模量：1.95×105Mpac.钢绞线的公称直径：Φs15.2mmd.钢绞线公称面积：140mm2e.预应力波纹管摩阻系数：0.17f.预应力波纹管管道局部偏差系数：0.0015预应力钢绞线锚具a.锚具内缩量：6mm。b.锚口摩阻损失：2.5％。2.4计算荷载取值2.4.1永久作用结构自重：钢筋混凝土26kN/m3；沥青混凝土24kN/m3；钢材78.5kN/m3；填土20kN/m3；（1）一期自重：实际结构建立计算模型，由程序自动计算；（2）二期自重：沥青铺装：0.09×11×24＝23.8kN/m混凝土铺装：0.08×11×26=22.8kN/m人行道（单侧）：25kN/m防撞护栏（单侧）：5kN/m管线（单侧）：5kN/m合计：81.6kN/m2.4.2可变作用（1）汽车荷载效应根据《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)10.0.2条取值。车道荷载采用城—A级，汽车荷载作用下的有限元分析按车道荷载方式加载，采用影响线加载方式。汽车冲击系数按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)4.3.2条取值。（2）汽车制动力荷载采用165kN或者10%车道荷载，并取两者中的较大值，但不包括冲击力；（3）梯度温度作用桥面铺装采用17cm等厚铺装，双层铺装结构。基层为8cm厚C40钢筋混凝土整平层，面层为9cm沥青混凝土。竖向日照正温差按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)表4.3.10-3差值计算，即取值T1＝15.2℃，T2＝5.74℃；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。（4）整体升、降温计算考虑结构整体升温25℃、降温25℃计算。整体计算模型3.1上部结构计算分析3.1.1计算软件主梁纵向计算均采用MidasCivil2015(V8.3.2)进行计算和自编程序进行验算。内力方向：支承弹簧单元以受拉为正；梁单元的竖向弯矩以使单元下缘受拉为正，轴力以拉力为正；应力符号：正应力以受拉为正；位移符号：程序采用右手定则决定的坐标系，位移以与坐标轴方向一致为正。3.1.2计算模型桥梁上部结构采用预应力混凝土连续梁。梁高2.2m，分两幅布置，主梁采用斜腹式单箱双室截面，标准段单幅箱梁顶宽14.35m，底宽9.55m。翼缘板宽1.9m，端部厚度为20cm，在根部加厚至45cm。主梁标准段顶板厚25cm，底板厚22cm，腹板厚50cm，为增强支点处抗剪能力在支承处距实心段4.0m范围内，腹板由50cm加厚至80cm；顶板由25cm加厚至45cm；底板由22cm加厚至42cm。模型共41个节点，34个单元。计算模型对应实际中施工分段情况，模型中共分2个施工阶段：1、施工下部结构、上部结构，张拉预应力；施工桥面系；2、收缩徐变。

上部结构验算主梁结构验算成桥阶段恒载主梁内力图成桥阶段主梁恒载弯矩图(单位:kN.m)成桥阶段主梁恒载剪力图(单位:kN)活载作用下主梁内力图车辆荷载作用主梁弯矩包络图(单位:kN.m)车辆荷载作用主梁剪力包络图(单位:kN)施工阶段法向压应力验算荷载组合：恒载+预应力，截面上下缘的应力包络图如下：施工阶段上缘法向应力图(单位：MPa)施工阶段下缘法向应力图(单位：MPa)施工阶段应力验算结果：连续箱梁在施工过程中全截面受压，最大压应力为-8.7MPa，满足规范要求。使用阶段正截面抗裂验算（1）短期荷载组合下，截面上下缘的包络应力图如下：短期荷载组合上缘法向应力包络图(单位：MPa)短期荷载组合下下缘法向应力包络图(单位：MPa)使用阶段梁段抗裂验算结果：梁全部截面受压，满足规范的要求。（2）长期荷载组合下，截面上下缘的包络应力图如下：长期荷载组合下上缘法向应力包络图(单位：MPa)长期荷载组合下下缘法向应力包络图(单位：MPa)使用阶段长期荷载组合抗裂验算结果：主梁全部截面受压，满足规范的要求。使用阶段斜截面抗裂验算以下给出短期组合工况下，截面主拉应力的应力包络图。斜截面主拉应力图(单位：MPa)使用阶段短期荷载组合斜截面抗裂验算结果：主梁最大主拉应力为0.9MPa，满足规范。使用阶段正截面压应力验算以下给出标准组合工况下，截面上下缘的应力包络图。正截面上缘法向应力包络图(单位：MPa)正截面下缘法向应力包络图(单位：MPa)使用阶段应力荷载组合压应力验算结果：最大压应力为-12.1MPa，满足规范。使用阶段斜截面主压应力验算以下给出荷载标准组合工况下，截面主压应力的包络应力图。主压应力图(单位：MPa)使用阶段应力荷载组合主压应力验算结果：主梁最大主压应力为-12.1MPa，满足规范。受拉区预应力钢束拉应力验算左右幅箱梁受拉区预应力钢束拉应力验算钢束验算Sig_DL

(N/mm^2)Sig_LL

(N/mm^2)Sig_ADL

(N/mm^2)Sig_ALL

(N/mm^2)T1OK1211.97061166.788513951209T2OK1200.96781159.016113951209T3OK1194.92651151.652513951209注：钢束:钢束名称验算:验算结果(OK/NG)Sig_DL:施工阶段预应力钢筋应力Sig_LL:使用阶段预应力钢筋应力Sig_ADL:施工阶段容许应力Sig_ALL:使用阶段容许应力受拉区预应力钢筋的拉应力满足规范要求。使用阶段正截面抗弯验算以下给出承载能力组合工况下，各截面的弯矩包络图。承载能力组合下主梁弯矩包络图(单位:kN.m)以下给出各单元截面正截面抗弯验算结果。箱梁使用阶段正截面抗弯验算包络图(单位:kN.m)使用阶段斜截面抗剪验算以下给出承载能力组合工况下，各截面的剪力包络图gh承载能力组合下，主梁剪力包络图(单位:kN)以下给出各单元截面斜截面抗剪验算结果。箱梁使用阶段斜截面抗剪验算包络图(单位:kN.m)主梁挠度验算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004第6.5.3条的相关规定，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响，在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。主梁在消除结构自重产生的长期挠度值见下表：挠度验算位置消除结构自重后结构挠度(mm)允许值(mm)是否满足预加力产生的反拱值(mm)短期荷载产生的挠度值(mm)是否设预拱度(mm)跨中11.066.66是22.511.8否注：结构变形以向下为正，向上为负。横梁受力验算上部结构支反力标准组合下各支座支反力如下图：根据标准组合支反力选取支座类型如下：端横梁验算横梁内力汇总表(单位:kN.m)工况弯矩Max（kN*m）剪力（kN）基本组合长期组合短期组合基本组合5130.03412.03725.03828.01.正截面抗弯承载能力验算：2.正截面裂缝宽度验算：斜截面抗剪承载力验算：中横梁验算横梁内力汇总表(单位:kN.m)工况弯矩（kN*m）剪力（kN）基本组合长期组合短期组合基本组合10468.07020.07540.07812.01.正截面抗弯承载能力验算：2.正截面裂缝宽度验算：3.斜截面抗剪承载力验算：桥墩计算桥墩验算制动力按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）第4.3.6条规定，一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力取车道荷载标准在加载长度上计算的总重力的10%并不得小于165kN；3车道桥制动T=2.34*165/2KN=193,支座摩阻力为f=0.03*8417/2=137KN。取制动力进行计算。桥墩内力表工况轴力弯矩MAXMINMAX基本组合10944.01158长期组合7862.01158短期组合8515.011581.承载能力验算2.裂缝验算桥墩桩基验算桩基内力表工况轴力弯矩MAXMINMAX基本组合12129.03088长期组合8190.03088短期组合8843.03088标准组合11033.01.承载力验算用户输入截面半径r1100mm纵向钢筋直径d25mm纵向钢筋根数50纵向钢筋所在圆周半径rs930mm混凝土抗压强度设计值fcd13.4MPa钢筋抗拉强度设计值fsd330MPa钢筋抗压强度设计值fsd'330MPa构件计算长度l010.000m轴力设计值Nd12129kN弯矩设计值Md3088kNm桥梁结构重要性系数γ01.1普通钢筋的弹性模量Es200000MPa混凝土极限压应变εcu0.0033计算过程参数求解系数A,B,C,D截面有效高度h02030mm设定相对受压区高度ξ0.870截面面积3801327mm2按设定ξ计算偏心距267.36mm纵向钢筋总面积As24543.7mm2实际计算偏心距270.73mm纵向钢筋配筋率ρ0.00646设定ξ正确纵向钢筋所在圆周半径rs与圆截面半径之比g0.85正截面抗压承载力计算系数A2.3342轴向力Nd的偏心距e0254.6mmB0.5191长细比l0/i18.2C1.9236偏心矩增大系数η1.063D0.9121荷载偏心率对截面曲率影响系数ζ10.54构件长细比对截面曲率影响系数ζ21.0计算结果抗压承载能力5.3.9-142806.4kNβ0.8满足θc1.9736弧度抗弯承载能力5.3.9-211444.6kNmθsc1.4164弧度满足θst3.1416弧度2.裂缝验算用户输入截面半径r1100mm纵向钢筋直径d25mm纵向钢筋根数50混凝土保护层厚度C70mm构件计算长度l010m混凝土强度等级fcu,k30MPa钢筋弹性模量Es2.00E+05MPa钢筋表面形状系数C11按作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向力Ns8843kN按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩Ms3088kNm按作用（或荷载）长期效应组合计算的轴向力Nl8190kN计算过程参数截面面积3801327mm2截面净高h02117.5mm纵向钢筋总面积24543.7mm2截面配筋率ρ0.006计算结果作用（或荷载）长期效应影响系数C21.463允许最大裂缝宽度0.20mm轴向力Ns的偏心距e0349.20mm使用阶段的偏心矩增大系数ηs1.0计算最大裂缝宽度Wfk-0.012mm截面受拉区最外缘钢筋应力σss-62.35MPa可不必验算裂缝满足规范3.地基承载力验算用户输入桩基直径d2.2m端阻发挥系数c10.5岩层的层数m1岩层的侧阻发挥系数c2ic210c220.04c230.04桩嵌入各岩层部分的厚度hih10mh20mh37m桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值frkifrk10kPafrk20kPafrk35000kPa土层的层数n1土层的侧阻力标准值qikq1k15kPaq2k0kPaq3k0kPa各土层的厚度lil12.5ml20ml30m覆盖层土的侧阻发挥系数ζs0.8单桩轴向受压承载力设计值P11033.0kN计算过程参数桩端截面面积Ap3.8m2各土层或各岩层部分桩身周长u6.9m计算结果单桩轴向受压承载力容许值[Ra]19283kN承载能力是否满足满足桥台验算A0桥台验算桥台桥台采用重力式桥台+群桩基础。1、台后水平土压力计算根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2015第4.2.3条的相关规定，当土层特性无变化但有汽车荷载作用时，作用在桥台后的主动土压力在时按下式计算：式中，——计算土压力标准值(kN)；——土的重力密度(kN/m3)；B——桥台计算宽度(m)；H——计算土层高度(m)；——土的内摩擦角；——台背与竖直面夹角；——填土表面与水平线夹角；——台背与填土间摩擦角，可取；h——汽车荷载等代均布土层厚度取h=1m；l0——破坏棱体长度，l0=Htanθ计算参数取值如下：kN/m3；，=0；；；B=29.8m；H=9m。可以求得：；；h=1m。从而可以求得作用在桥台后的主动土压力：E=6369kN。同时可以求得作用点（相对于基础底）C=3.3。2、支座摩阻力计算根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2004第4.3.11条的相关规定，支座摩阻力标准值可按下式计算：式中——作用于活动支座上由上部结构重力产生的效应；——支座的摩擦系数，取0.03；可以求得桥台支座传递的上部结构重力产生的支座摩阻力为：F=0.03×8050=241.5KN,作用点距基础底为5m。3、桥台结构自身重量桥台自重可直接通过体积与容重相乘求得。基本组合：项目力值对承台底中心的力臂对承台底中心的弯矩单位KNmKN.m上部竖向力21120.02.2647731.2台帽自重930.82.232075.7台身17076.0117076.0台后砂卵石自重11486.0-1.9-21823.4台后水平土压力6369.03.321017.7摩阻力241.551207.5承台重量8125.000.0对承台底中心的弯矩对承台底中心的竖向力之和对承台底中心的水平力之和KN.mKNKN67284.758737.86610.5长期组合：项目力值对承台底中心的力臂对承台底中心的弯矩单位KNmKN.m上部竖向力14586.02.2632964.4台帽自重930.82.232075.7台身17076.0117076.0台后砂卵石自重11486.0-1.9-21823.4台后水平土压力6369.03.321017.7摩阻力241.551207.5承台重量8125.000.0对承台底中心的弯矩对承台底中心的竖向力之和对承台底中心的水平力之和KN.mKNKN52517.852203.86610.5短期组合：项目力值对承台底中心的力臂对承台底中心的弯矩单位KNmKN.m上部竖向力15960.02.2636069.6台帽自重930.82.23台身17076.01台后砂卵石自重11486.0-1.9台后水平土压力6369.03.321017.7摩阻力241.551207.5承台重量8125.000.0对承台底中心的弯矩对承台底中心的竖向力之和对承台底中心的水平力之和KN.mKNKN58294.853577.86610.5标准组合：项目力值对承台底中心的力臂对承台底中心的弯矩单位KNmKN.m上部竖向力17250.02.2638985.0台帽自重930.82.232075.7台身17076.0117076.0台后砂卵石自重11486.0-1.9-21823.4台后水平土压力6369.03.321017.7摩阻力241.551207.5承台重量8125.000.0对承台底中心的弯矩对承台底中心的竖向力之和对承台底中心的水平力之和KN.mKNKN58538.554867.86610.5通过以上表格计算得到基本、长、短期承台底中心的内力表，然后建立群桩MIDAS模型，验算桩基。桩基内力表工况轴力弯矩MAXMINMAX长期组合637614151878短期组合662513401857标准组合671214141856基本组合7758153518251.承载力验算用户输入截面半径r750mm纵向钢筋直径d25mm纵向钢筋根数38纵向钢筋所在圆周半径rs670mm混凝土抗压强度设计值fcd13.4MPa钢筋抗拉强度设计值fsd330MPa钢筋抗压强度设计值fsd'330MPa构件计算长度l013.000m轴力设计值Nd7758kN弯矩设计值Md1825kNm桥梁结构重要性系数γ01.1普通钢筋的弹性模量Es200000MPa混凝土极限压应变εcu0.0033计算过程参数求解系数A,B,C,D截面有效高度h01420mm设定相对受压区高度ξ0.760截面面积1767146mm2按设定ξ计算偏心距287.09mm纵向钢筋总面积As18653.2mm2实际计算偏心距284.55mm纵向钢筋配筋率ρ0.01056设定ξ正确纵向钢筋所在圆周半径rs与圆截面半径之比g0.89正截面抗压承载力计算系数A1.9994轴向力Nd的偏心距e0235.2mmB0.6206长细比l0/i34.7C1.4274偏心矩增大系数η1.210D1.2351荷载偏心率对截面曲率影响系数ζ10.65构件长细比对截面曲率影响系数ζ21.0计算结果抗压承载能力5.3.9-117867.5kNβ0.8满足θc1.7885弧度抗弯承载能力5.3.9-25129.6kNmθsc1.2988弧度满足θst3.1416弧度2.裂缝验算用户输入截面半径r750mm纵向钢筋直径d25mm纵向钢筋根数38混凝土保护层厚度C70mm构件计算长度l013m混凝土强度等级fcu,k30MPa钢筋弹性模量Es2.00E+05MPa钢筋表面形状系数C11按作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向力Ns1340kN按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩Ms1857kNm按作用（或荷载）长期效应组合计算的轴向力Nl1415kN计算过程参数截面面积1767146mm2截面净高h01417.5mm纵向钢筋总面积18653.2mm2截面配筋率ρ0.011计算结果作用（或荷载）长期效应影响系数C21.528允许最大裂缝宽度0.20mm轴向力Ns的偏心距e01385.82mm使用阶段的偏心矩增大系数ηs1.0计算最大裂缝宽度Wfk0.131mm截面受拉区最外缘钢筋应力σss95.98MPa需要验算裂缝满足规范3．地基承载力验算用户输入桩基直径d1.5m端阻发挥系数c10.5岩层的层数m1岩层的侧阻发挥系数c2ic210c220.04c230.04桩嵌入各岩层部分的厚度hih10mh20mh34.5m桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值frkifrk10kPafrk20kPafrk35000kPa土层的层数n1土层的侧阻力标准值qikq1k0kPaq2k0kPaq3k0kPa各土层的厚度lil10ml20ml30m覆盖层土的侧阻发挥系数ζs0.8单桩轴向受压承载力设计值P6712kN计算过程参数桩端截面面积Ap1.8m2各土层或各岩层部分桩身周长u4.7m计算结果单桩轴向受压承载力容许值[Ra]8659kN承载能力是否满足满足A2桥台验算A2桥台采用重力桥台接扩大基础。1、台后水平土压力计算根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2015第4.2.3条的相关规定，当土层特性无变化但有汽车荷载作用时，作用在桥台后的主动土压力在时按下式计算：式中，——计算土压力标准值(kN)；——土的重力密度(kN/m3)；B——桥台计算宽度(m)；H——计算土层高度(m)；——土的内摩擦角；——台背与竖直面夹角；——填土表面与水平线夹角；——台背与填土间摩擦角，可取；h——汽车荷载等代均布土层厚度取h=1m；l0——破坏棱体长度，l0=Htanθ计算