施工图计算书

计算书项目编号：-053设计阶段：施工图项目名称：军工路道路改建工程6标实施方案调节计算内容：45+61+61+43.834m持续（共页）计算：日期：校对：日期：校核：日期：审核：日期：上海科达市政交通设计院年月日1桥梁概况45m+61m+61m+43.834m持续钢箱曲梁，位于军工路转弯匝道上，设计道路中心线最小平曲线半径95m，设2%的单向坡，桥面布置为防撞墙+机动车道+防撞墙，铺装采用8cm沥青铺装+8cm纤维砼铺装，钢箱采用单箱双室截面，两侧1.8m挑梁，钢箱梁为变宽（9.312m～11.2m～10.344m），在中墩两侧各有10.5m的梁高变化段（2.45m～2.95m）。各墩均采用双支座，边墩支座间距6m，中墩支座间距4m。原则横断面布置2荷载计算2.1钢箱梁自重钢构造自重按550kg/m2估算，550×9.8偏心扭矩550*9.8/1000*9.312*0.0050=0.251kN-m/m550*9.8/1000*11.2*0.1043=6.30kN-m/m550*9.8/1000*10.344*0.0044=0.245kN-m/m钢箱梁自重由程序根据截面自动计算，加劲板件自重则通过自重提高系数计入，自重提高系数取1.472.2铺装8cm沥青砼铺装+8cm钢筋砼铺装(24*0.08+25*0.08)*8.512=33kN/m33*0.0047=0.1551KN-m/m(24*0.08+25*0.08)*10.4=41kN/m41*0.14539=5.96KN-m/m(24*0.08+25*0.08)*9.544=37kN/m37*0.0041=0.1517kN-m/m单元1to11233kN/m~41kN/m0.15551kN-m~5.96kN-m单元113to13041kN/m5.96kN-m/m单元130to15241kN/m~37kN/m5.96kN-m/m~0.1517kN-m/m2.3防撞墙外侧1道钢防撞墙：382*9.8/1000=3.74kN/m内侧1道钢防撞墙，内填0.3m3/m砼382*9.8/1000+0.3*24=11kN/m3.74+11=14.74kN/m(11-3.74)*8.912/2=32.35kN-m/m(11-3.74)*10.8/2=39.204kN-m/m(11-3.74)*9.944/2=36.1kN-m/m2.4温度荷载正温差30度，负温差30度，温度梯度按照规范计取t1=16.4度，t2=5.98度。2.5汽车荷载设计荷载：公路-I级单向2车道验算荷载I：根据《都市桥梁设计准则》取特种平板挂车-300t单向1车道验算荷载II：集卡车列：由公路原则车辆构成，前后轴距10m，全桥满布，单向2车道。冲击系数取0.452.6不均匀沉降隔墩沉降0.02m。3计算成果3.1计算模型纵向计算采用专业有限元计算软件MIDAS，空间梁单元，全桥累计152个单元，163个节点。计算模型截面有效宽度计算，参考日本《道桥示方书》有关规定计算，见下表（单位：m）。位置P1-P2跨中P2墩支点P2-P3跨中P3墩支点P3-P4跨中P4墩支点P4-P5跨中有效宽度顶板9.4558.26810.4458.98411.1719.10611.088底板5.8655.3146.8456.0297.5716.1517.4983.2支反力计算成果列出在各荷载作用下的竖向支反力，见下表（单位：kN）恒载温度梯度整体温度沉降正负升温降温maxminP1外侧680170-851-152-52内侧823114-57-1152-52P2外侧2526392-196-151590-90内侧3454-75437714-14292-293P3外侧27461258-62927-27255-255内侧4294-1101551-2727547-547P4外侧25151123-562-2020390-390内侧4195-148974521-21657-657P5外侧766213-106-1160-60内侧82376-381-175-75公路汽车特300集卡车队公路汽车原则组合maxminmaxminmaxminmaxminmaxminP1外侧1407-2112944-3601484-2412944-3603846184内侧1345-1532799-2201336-1982799-2203788494P2外侧2762-5024389-4413747-6164389-61673971625内侧2736-4384351-2513725-5334351-53384751875P3外侧3061-6854757-6124186-9554757-9559016907内侧3339-6724829-5144790-8594829-859102201786P4外侧3023-7354996-8323899-9574996-9579024606内侧3326-6785051-6794615-7535051-753106481295P5外侧1628-3423367-5851794-3923367-585440714内侧1455-2112994-3281380-2372994-3283969382由表可知，P5墩外侧支座压力储藏局限性，应压重300kN。3.3内力计算成果列出各荷载效应的内力计算成果，见下图（单位：剪力kN；弯矩扭矩kN-m）恒载弯矩（kN-m）恒载扭矩（kN-m）恒载剪力（kN）温度效应弯矩包络（kN-m）温度效应扭矩包络（kN-m）温度效应剪力包络（kN）沉降弯矩包络（kN-m）沉降扭矩包络（kN-m）沉降剪力包络（kN）汽车弯矩包络（kN-m）汽车扭矩包络（kN-m）汽车剪力包络（kN）原则组合弯矩包络（kN-m）原则组合扭矩包络（kN-m）原则组合剪力包络（kN）3.3应力计算成果下列列出原则组合作用下应力计算成果（单位：MPa）。恒载上缘正应力（MPa）恒载下缘正应力（MPa）温度上缘正应力（MPa）温度下缘正应力（MPa）沉降上缘正应力（MPa）沉降下缘正应力（MPa）汽车上缘正应力（MPa）汽车下缘正应力（MPa）原则组合上缘正应力包络（MPa）原则组合下缘正应力包络（MPa）原则组合下剪应力包络（MPa）以上应力计算成果未考虑有效分布宽度，以及桥面板的第二体系应力。根据以往经验，考虑第二体系应力45MPa（具体计算参见桥面板局部应力计算），并考虑有效分布宽度，将桥梁重要断面的内力、应力计算成果列于下表：（剪应力综合考虑竖向力及扭矩效应，横向正应力具体参见横向计算）P1墩支点P1-P2跨中P2墩支点P2-P3跨中P3墩支点P3-P4跨中P4墩支点P4-P5跨中P5墩支点弯矩kN-m047370-6760059500-794006-74000475000扭矩kN-m71003400113008600161501100017300580010400剪力kN535027007200390078003800760037005350纵向正应力Mpa顶板45139-131153-139152-13212845底板0-142117-150126-133116-1220腹板剪应力Mpa614056666368625563横向正应力Mpa顶板99-91-91-9199底板-72444444-72换算应力Mpa顶板152156186191198192193160154底板128159158188172178164155131由计算成果可知，最大剪应力为68MPa，发生在中墩支点截面，不大于规范规定的120MPa，满足规范规定。顶板最大弯曲应力发生在P3墩位置，为拉应力153MPa，底板最大弯曲应力发生在P2-P3跨跨中，为拉应力150MPa，均不大于规范规定的210MPa，满足规范规定；最大换算应力为198MPa，发生在P3墩支点截面，不大于规范规定的1.1*210=230MPa，满足规范规定。3.5位移计算成果将重要荷载作用下的位移计算成果列出。钢梁自重作用下位移（mm）成桥恒载作用下位移（mm）活载作用下向上最大位移（mm）活载作用下向下最大位移（mm）由计算成果可知，恒载作用下最大竖向位移发生在P3-P4跨跨中，为29mm，活载作用下最大竖向位移发生在P2-P3跨跨中，为23+54=77mm<61/600*1000=裸梁状态下的预拱度跨中15mm，成桥状态下的预拱度跨中29+54/2=56mm。3.6支点横隔板计算成果按照下列公式计算局部承压应力及竖向应力：局部承压应力：竖向应力：端支座最大支反力：4407+300=4707kN中墩支座最大支反力：10648+24*1*1*2.95=10719kN端支点横隔板采用16mm厚钢板，支点处设5对尺寸为250×16×1700加劲肋，加劲肋间距400mm，外贴1对尺寸为900×16×1中支点横隔板采用20mm厚钢板，支点处设5对尺寸为400×20×2950加劲肋，加劲肋间距400mm，外贴1对尺寸为1000×20×2950加劲肋；计算成果列于下表：位置端支点中墩支点支座反力Rv（kN)470710719钢材种类Q345Q345加劲肋对数55加劲肋尺寸（mm）250×16×1700400×20×2950加劲肋宽b(mm)250400加劲肋厚t(mm)1620加劲肋长(mm)17002950加劲肋间距bs(mm)400400横隔板厚tw(mm)1620下翼板厚tf(mm)1625支座垫板宽度B(mm)10801080局部承压宽度Beb(mm)11121130等效压杆宽度Bev(mm)25602800加劲肋面积As(mm2)4000080000局部承压应力σb(Mpa)81104.5腹板竖向压应力σ(Mpa)116157.6允许应力[σ](Mpa)200200鉴定okok4桥面板局部应力计算桥面板局部应力计算重要计算第二体系（桥面系）受力，根据圣维南原理取27m节段，底板及节段两侧均固结，箱梁节段采用空间8节点薄壳单元模拟，计算模型以下图所示。计算模型箱梁自重通过程序自动计入，铺装以板单元面外均布荷载考虑，大小为3.92kPa；防撞墙根据布置位置，以带状均布荷载考虑，大小为27.5kPa；汽车荷载考虑车辆荷载（取验算荷载：特-300平板挂车），根据车轮着地面积及轮重，为局部面外均布荷载。汽车布载考虑下列两种方式，计算成果见下图：布载方式1顶板纵向正应力（kPa）布载方式1顶板横向正应力（kPa）布载方式2顶板纵向正应力（kPa）布载方式2顶板横向正应力（kPa）由计算成果可知，顶板纵向最大拉应力为28MPa，最大压应力22MPa；顶板横向最大拉应力40MPa，最大压应力39MPa。两种布载方式下应力分布规律类似：纵向正应力在横隔板和横肋处为拉应力，而在横隔板与横肋之间为压应力；横向正应力在纵向加劲的腹板处为受拉，而在加劲肋腹板之间为受压。5横梁应力计算5.1中横梁应力计算5.1.1荷载中横梁断面中横梁范畴内的荷载按均布荷载加载，其它范畴内荷载以集中力形式在腹板位置加载。集中力分派比例，边腹板：中腹板：边腹板=1：2：1。1）恒载中横梁范畴内：自重均布加载8KN/m（翼缘）、17KN/m（箱室）；铺装均布加载12KN/m；防撞墙加载12KN(外侧)、33KN(内侧)；其它恒载：6709kN，分派到单个腹板上1678KN、3356KN、1678KN。2）其它荷载：其它荷载：958kN，分派到单个腹板上240KN、480KN、240KN。3）温度荷载：整体升降温30；温差根据《通用规范》取.4）汽车荷载：特300，单车道汽车荷载3300kN。5.1.2计算成果1）计算模型2）计算应力原则组合下顶板应力包络图（MPa）原则组合下底板应力包络图（MPa）由计算成果可知，原则组合下顶底板最大正应力：顶板为54MPa的拉应力，21MPa的压应力；底板为52MPa的压应力，11MPa的拉应力。5.2端横梁应力计算5.2.1荷载端横梁断面端横梁范畴内的荷载按均布荷载加载，其它范畴内荷载以集中力形式在腹板位置加载。集中力分派比例，边腹板：中腹板：边腹板=1：2：1。1）恒载端横梁范畴内：自重均布加载7KN/m（翼缘）、14KN/m（箱室）；铺装均布加载10KN