淮河大桥桥面板计算书

淮河大桥桥面板验算报告1工程概况1.1概述淮南市淮河大桥是一座公铁两用特大桥，自1982年建成通车以来，随着地方交通运输业的发展，过桥车流量有很大的提高，而且淮南市作为一个煤炭出产基地，在公路运输中出现了大量的超重车辆；同时随着桥梁使用年限的增长，结构材料的老化和使用功能的退化问题也逐渐突显出来。主桥行车道板原设计为2.7x3.6m或1.4x3.6m预制板，以螺栓连接于钢纵梁上，其后现浇40〜50cm湿接缝，形成长约32m、宽11.7m的整块行车道板。根据《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99-2003)，通过对淮河大桥公路桥详细检查，由于主桥行车道板病害较严重，该桥最终评定为“不合格级”，主桥行车道板主要存在的病害有：(1)主桥行车道板底出现多条横向裂缝，缝宽0.10mm〜0.50mm，部分裂缝贯通;(2)湿接缝处混凝土挤压破损，脱落；(3)伸缩缝处主桥行车道板大面积挤压破坏，局部呈蜂窝状。1.2主要设计标准(1)设计荷载：公路一I级；(2)检算依据1)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，简称“公桥规”；2《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004），简称〃公预规”1.3主要材料（1）混凝土主桥行车道板强度差异较大，其强度推定值在30.1MPa~53.8MPa之间，共检测35构件，其中24个小于设计C40要求；因此混凝土取用C30混凝土。（2）钢筋钢筋：主筋采用HRB335钢筋，相关材料参数见表3-2（1）混凝土力学指标混凝土力学指标表 表3-1项目fcd（Mpa）扁（MPa）弹性模量Ec（MPa）C3011.741.0430000（2）钢筋力学指标钢筋力学指标表 表3-2项目HRB235fk（MPa）195弹性模量Es（MPa）200000项目HRB335fsk（MPa）335fsd（MPa）280fsd’（MPa）280弹性模量£、（MPa）2000005、截面尺寸主桥面板及钢纵梁截面类型如图3-1所示:

.J1?:■JX ,f1ttisjj5/? }jj.v? j..rm j.rrn图3-1主桥面板剖面图其中钢纵梁截面特征值如图3-2所示:教循单应面积?.WOOOe+OD3Apy4.000000e+003As5.000000e+003Ixx5.709333e+005ITlITVMIw3.550000e+005ITlITVMXn.9.070000e+006ininyGyp7.500000e+001iTimcym7.500000e+001iTimCzp2.5DOOOOe+OOZiTimCzm2.5DOOOOe+OOZiTimQvb8.545800S+004iTim^2Qzb2.fil2500e+003iTim^2Peri:O1.560000e+003iTimPeri:IO.OOOOOOe+OOOiTimCenteny7.500000e+001iTimCentenz2.5DOOOOe+OOZiTimYl-7.500000e+001iTimzl2.5DOOOOe+OOZiTimvz7.5000006+001iTimz22.5000006+002iTim捋7.5000006+001iTimz3-2.5000006+002iTimW-7.5000006+001iTimz4-2.5000006+002iTim图3-2钢纵梁截面特征值2计算依据及计算参数选取2.1计算模型选取根据主桥桥面板布置形式，假定主桁架及横梁刚度极大的情况下取其中连续32m板进行计算。计算模型采用梁单元模拟钢纵梁与板单元模拟桥面板形成空间体系，采用桥梁结构分析程序MIDAS/Civil2006来计算。2.2计算荷载2.2.1恒载钢纵梁断面面积按构件实际截面计入；主桥面板按照实际厚度计入；钢筋混凝土容重Y=26kN/m3；钢筋容重Y=78.5kN/m3。2.2.2温度作用1） 体系温差结构整体温度变化按桥位处最高和最低温度确定，按照规范规定，本地区属于温热地区。考虑到实际温度大于计算温度，本次验算按照升降温25C考虑。2） 温度梯度主梁结构温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的温度梯度曲线确定。2.2.3活载公路-I级，按2车道考虑。冲击系数，总体计算按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004第4.3.2条计算。2.2.4收缩徐变假设为野外一般条件，混凝土龄期按照28天考虑，成桥后考虑十年徐变影响；计算方法按照规范规定公式进行。2.3计算工况及验算内容2.3.1计算I况1） 承载能力极限状态基本组合：1.0x［（1.2x恒载+1.0X收缩徐变）+1.4X汽车（含汽车冲击力）］2） 正常使用极限状态长期效应组合：恒载+收缩徐变+0.4X汽车（不含冲击力）+0.8X温度影响短期效应组合：恒载+收缩徐变+0.7X汽车（不含冲击力）+0.8X温度影响2.3.2验算内容从现场检测发现，主桥行车道板底出现多条横向裂缝；因此，对结构进行承载能力极限状态正截面抗弯强度验算，按照规范JTGD60-2004第5.1.5条规定进行；并正常使用极限状态短期荷载效应组合并考虑长期荷载效应影响下计算裂缝宽度验算，按照规范JTGD62-2004第6.4.1~6.4.3条规定进行；按照规范JTGD60-2004第6.5.3条规定进行结构挠度验算，结构长期挠度值需控制在L/600以内。3主桥面板结构计算根据主桥桥面板布置形式，取其中连续32m板进行计算。3.1计算模型采用MIDAS/Civil2006建立计算模型如下：图3.3计算几何模型图3.4计算模型消隐图全桥共分为1050个单元，667个节点。边界条件按照设计图纸分别模拟。

3.2计算结果分析3.2.1钢纵梁及主桥面板整体挠度计算计算模型采用梁单元模拟钢纵梁与板单元模拟桥面板形成空间体系，进行整体挠度验算。按照规范JTGD60-2004第6.5.3条进行计算，受弯构件按照荷载短期效应组合下结构变形图如图3.5所示。BJ07D1IMX137J7TDE*-OD3iA^2»7*rQQ3”MSSc-WJS524aT4*-0034J3B&2««]33.3J23P*-OJ32.M]41T«-O]3/二8金—003“±041704工忐*卫Aoaq■q.1m三#:nj.ysam!HTM■宜Y：Y：-DJ37Z:D-ZJfl图3.5短期效应组合下结构变形图取短期效应组合下结构变形最大的左2#纵梁进行挠度验算，现列出左2#纵梁在短期效应组合下、在自重下及在消除自重下的结构位移表。（如表3-3）

各种工况下左2#纵梁的结构位移表 表3-3节点荷载短期效应组合自重消除自重后挠度DZ(mm)DZ(mm)DZ(mm)331组合（最小）-5.057888-0.295125-4.762763332组合（最小）-1.69288-0.168933-1.523947333组合（最小）-7.912683-0.893129-7.019554334组合（最小）-5.819391-0.818045-5.001346335组合（最小）-7.304075-0.992505-6.31157336组合（最小）-4.538614-0.543586-3.995028337组合（最小）-1.692702-0.16871-1.523992338组合（最小）-3.510031-0.145487-3.364544339组合（最小）-5.058234-0.295497-4.762737340组合（最小）-3.605074-0.221043-3.384031341组合（最小）-1.376524-0.059582-1.316942342组合（最小）-3.604627-0.220814-3.383813343组合（最小）-5.108319-0.333469-4.77485344组合（最小）-3.509968-0.145172-3.364796345组合（最小）-1.302507-0.000939-1.301568346组合（最小）-4.539347-0.544155-3.995192347组合（最小）-6.740707-0.868616-5.872091348组合（最小）-5.831289-0.818214-5.013075349组合（最小）-3.072167-0.442058-2.630109350组合（最小）-3.169044-0.48136-2.687684351组合（最小）-6.96089-0.944664-6.016226352组合（最小）-1.3103720.002697-1.313069353组合（最小）-5.156292-0.351803-4.804489354组合（最小）-1.39296-0.062354-1.330606355组合（最小）-5.103008-0.309687-4.793321356组合（最小）-1.752494-0.1833-1.569194357组合（最小）-7.563734-1.079527-6.484207358组合（最小）-6.018611-0.891073-5.127538359组合（最小）-7.548078-1.081335-6.466743360组合（最小）-4.690807-0.590999-4.099808361组合（最小）-1.751232-0.183597-1.567635362组合（最小）-3.535144-0.14864-3.386504363组合（最小）-5.101432-0.309213-4.792219364组合（最小）-3.640191-0.232624-3.407567365组合（最小）-1.392733-0.062234-1.330499366组合（最小）-3.64092-0.232908-3.408012367组合（最小）-5.157518-0.352215-4.805303368组合（最小）-3.536632-0.14905-3.387582369组合（最小）-1.3113080.00248-1.313788370组合（最小）-4.693878-0.590168-4.10371

371 组合（最小） -6.967958 -0.943294 -6.024664372组合（最小）-6.035554-0.889382-5.146172373组合（最小）-3.183584-0.48034-2.703244374组合（最小）-2.570545-0.486389-2.084156375组合（最小）-5.607958-0.955615-4.652343376组合（最小）-0.9602290.005319-0.965548377组合（最小）-3.795482-0.346846-3.448636378组合（最小）-1.046045-0.061686-0.984359379组合（最小）-3.741948-0.303834-3.438114380组合（最小）-1.437648-0.186015-1.251633381组合（最小）-6.068296-1.091111-4.977185382组合（最小）-4.852825-0.900664-3.952161383组合（最小）-6.060162-1.093311-4.966851384组合（最小）-3.812788-0.598415-3.214373385组合（最小）-1.435628-0.186492-1.249136386组合（最小）-2.588784-0.143348-2.445436387组合（最小）-3.740215-0.303037-3.437178388组合（最小）-2.698412-0.229738-2.468674389组合（最小）-1.045721-0.061483-0.984238390组合（最小）-2.699292-0.230222-2.46907391组合（最小）-3.796876-0.347543-3.449333392组合（最小）-2.590325-0.14403-2.446295393组合（最小）-0.9610560.004964-0.96602394组合（最小）-3.818434-0.597146-3.221288395组合（最小）-5.616494-0.953681-4.662813396组合（最小）-4.857308-0.898866-3.958442由表3-3，左2#纵梁的最大长期挠度值w=7.912mm,此处自重作用下挠度值为w二0.893mm。W=w-w=7.912-0.893=7.02mm最大竖向挠度x长期增长系数=wx%=7.02x1.6=12.23mm<L/600=13.33mm通过挠度的计算表明该桥的长期挠度值符合规范要求，但计算挠度很接近规范限制，结构刚度（特别是钢纵梁）偏小。2:D.2S92:D.2S93.2.2承载能力极限状态下主梁正截面抗弯强度验算从现场检测发现，钢纵梁与主桥面板在螺栓连接处存在大量横向贯穿裂缝，钢纵梁与主桥面板的连接已不再可靠，考虑两者之间为只受压单元连接进行内力分析。通过挠度计算分析提取结果，进一步验算主桥面板在强制位移下的正截面抗弯强度。按照规范JTGD60-2004第5.1.5条和第5.2.1条规定进行承载能力极限状态下主梁正截面抗弯强度验算。1）最不利组合下主桥面板弯矩内力图~PLATEFCR'ZE：L.2753ISv-i4DL9.21-HJe+OM5.677»2t：+OM2.1?943«+4DD□.□OMOw-rfiDd0.472614+000l^DlDDa-i-Da]12S474B-i-Da]2JA1507B-I-Da]MAXI69S-MIN:S72H片IS=：«*■』£MH：H^-m.i'rn3q：DT/iaj^lD图3.6最不利组合下弯矩内力图如图3-6所示，最不利组合下主桥面板最大弯矩出现在1#、4#跨对应的左2#和右2#板跨中；其中最大弯矩m「26.2"M。通过桥梁博士进行截面设计验算（结果见附表3-4）。TOC\o"1-5"\h\z桥梁博士进行截面设计验算 表3-4截面高度： 0.15m构件计算长度：0.0m荷载信息： 一荷载类型： 轴力（KN） 剪力（KN） 弯矩（KN-m）结构重力 0.0 0.0 26.2汽车冲击系数： 1.2计算信息：钢筋混凝土截面承载能力极限状态荷载组合I计算结果：荷载组合结果:内力最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力0.00.00.00.00.00.0剪力0.00.00.00.00.00.0弯矩26.226.226.226.231.426.2承载能力极限状态荷载组合1强度验算结果:最大轴力强度验算截面受力性质：下拉受弯内力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=26.2KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=26.2KN-m（不满足） 最小配筋面积Agmin=4.89e-04m**2<实际配筋面积Ag=1.26e-03m**2（满足）最小轴力强度验算截面受力性质：下拉受弯内力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=26.2KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=26.2KN-m（不满足）最小配筋面积Agmin=4.89e-04m**2<实际配筋面积Ag=1.26e-03m**2（满足）最大弯矩强度验算截面受力性质：下拉受弯内力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=31.4KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=31.4KN-m（不满足）最小配筋面积Agmin=4.89e-04m**2<实际配筋面积Ag=1.26e-03m**2（满足）最小弯矩强度验算截面受力性质：下拉受弯内力描述:Nj=0.0KN,Qj=0.0KN,Mj=26.2KN-m截面抗力:MR=23.5KN-m<Mj=26.2KN-m（不满足）最小配筋面积Agmin=4.89e-04m**2<实际配筋面积Ag=1.26e-03m**2（满足）

下面对表3-4中计算进行复核。已知在跨中，受拉钢筋9010的面积为706.8mm2，受压钢筋8010的面积为628.3mm2fsd=195MPa，由钢筋布置h0=150-40=110mm1)求受压区高度x(1)求受压区高度x(单位：mm)fA195x706.8c6x=—sd―s= =6.2VEh=62.8fb11.74x1900b02)正截面抗弯承载力(x\=fbx(h0--J+f"A(hMuM一ucd, ( 6.2、-a')=11.74x1900x6.2x110—二"2J+195x628.3x70=23.4KN•MsdS0sM=26.2KN•M>Mu=23.4KN•M。因此，承载能力极限状态下主桥面板抗弯不满足规范要求3.2.3正常使用极限状态最大裂缝宽度计算1)最大裂缝宽度验算考虑到板底多处出现露筋及钢筋锈蚀，并参考检测报告，按《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004)表3.5.2-2“推荐的桥梁各部件权重及综合评定方法”及表3.5.2-3〃桥梁技术状况评定标准”评定桥梁的技术状况，对钢筋的检算面积按0.9倍的设计面积折减取值。根据JTGD62-2004第6.4.1~6.4.3条，按近似矩形钢筋混凝土构件计(30(30+1.3d)8E^0.28E^0.28+10p)取1.6•/1)c1—考虑钢筋表面形状的系数，c1荷载短期效应组合弯矩计算值为：M=Mg+*xM1+%2xM2=21.3kN・m荷载长期效应组合弯矩计算值为：

M[=Mg+甲21xM1+甲22xM2=17.7kN・m系数。=1+0.5M=1+0.5x177=1.422M 21.32)匕一考虑钢筋表面形状的系数，取1.02)3)4)5){—与构件受力性质有关的系数，由于该桥为受弯构件，所以取1.0；d—纵向钢筋的直径，d3)4)5)P一纵向受拉钢筋配筋率；A706.8x0.9P=―l= =0.022bh1920x110

06)。ss-6)(MPa)；21.3M

5= 21.3M

5= sss0.87hA 0.87x110x706.8x0.9E一钢筋弹性模量(MPa),2.0x105MPa=389.9MPass7)s将各项代入公式得:389.9W广1.0x1.42389.9W广1.0x1.42x1.0x2010x=0.222mm10.28+10x0.022j由以上结果可以知，在正常使用极限状态下，最大裂缝为0.222mm，不满足规范JTGD62-2004第6.4.2条的要求。5计算小结通过主桥面板的详细验算，可以得出如下结论:1、正截面抗弯承载力验算：m=