肖家沟水库桥梁工程施工图设计桥梁计算书

肖家沟水库桥梁工程施工图设计桥梁计算书计算软件名称：肖家沟水库桥梁工程施工图设计桥梁计算书工程编号：工程规模：城市支路，中型1、概述本项目桥位西侧为已建成恒福路东原湖山樾段，距离桥位处约15米；桥位东侧为已建成恒福路恒大山水城段，距离桥位处约50m。肖家沟水库桥梁工程西侧起点接已建成恒福路东原湖山樾段，东侧终点接已建成恒福路恒大山水城段，全线长约116.313m，采用城市支路标准，设计车速20km/h，标准路幅为双向2车道，标准宽度12.0m，主要包括桥梁一座，桥梁总长度约72.5m。根据道路设计桥梁位于里程桩号K0+007.5~K0+080范围内，全桥共一联，布跨为20m+23.5m+20m，桥梁全长72.5m，桥面宽度12.0m，上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁；下部结构采用柱式墩，墩台采用桩基础。2、设计采用规范《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362—2018）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363—2019）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）（2019年版）《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）3、主要技术标准（1）设计荷载：汽车荷载：城—B级，人群荷载：4.1kPa；（2）道路等级：支路，计算行车速度：20公里/小时；（3）地震基本设防烈度：6度构造设防；（4）桥梁设计基准期：100年；（5）桥梁设计使用年限：100年；（6）设计安全等级：一级，结构重要性系数1.1；（7）桥面宽度：2.5m（人行道）+7.0m（车行道）+2.5m（人行道）=12.0m；（8）纵坡、横坡纵坡：i=3.2％，i=3.0％，i=4.622％的纵坡上，凹型竖曲线半径R=410m、R=3470m；横坡：车行道双向1.5%，无超高，人行道单向2.0%。（9）设计洪水频率：1/100；（10）通航等级：不通航；（11）护栏防撞等级：A级；（12）耐久性设计环境类别：Ⅰ类。4、主要材料4.1、混凝土箱梁采用C50砼，其轴心抗压设计强度fcd=22.4MPa，轴心抗拉设计强度ftd=1.83MPa，弹性模量Ec=3.45×104MPa。桥墩、桩基采用C30砼，其轴心抗压设计强度fcd=13.8MPa，轴心抗拉设计强度ftd=1.39MPa，弹性模量Ec=3.0×104MPa。4.2、钢筋设计采用钢筋为HPB300和HRB400，钢筋必须符合国家标准的有关规定。钢筋抗拉、抗压设计强度为：HPB300fsd=fsd'=250Mpa，HRB400fsd=fsd'=330Mpa。5、结构计算综述5.1、电算程序本工程设计箱型结构采用电算程序计算，采用电算程序为MidasCivil2019。5.2、计算模型设计对桥梁做整体计算，计算采用Midas/Civil2019对全桥建立空间有限元单梁模型，根据设计图纸中的结构布置、结构尺寸将全桥结构划分为70个单元。均按照梁单元考虑计算。边界条件的模拟通过刚性连接与支撑节点约束，支撑节点采用节点弹性支撑。其计算模型如下图所示。计算模型5.3、主要设计计算参数（1）最大跨径：23.5m；（2）荷载标准：汽车荷载：城市—B级；人群荷载：4.1kPa；铺装二期恒载：2.4kPa；人行道（双侧）：49.4kN/m；外挂装饰：Fmax=17.5kN/m，Fmin=12.5kN/m；（3）C50混凝土：弹性模量：Ec=3.45×104Mpa，fcd=22.4Mpa，ftd=1.83Mpa；钢筋砼容重：γ=26kN/m3；（4）钢绞线：弹性模量：Ep=1.95×105Mpa，fpk=1860MPa，fpd=1860MPa；（5）HRB400钢筋：Es=2.00×105Mpa，fsd=330MPa，fsd’=330MPa；（4）系统温度：系统升温20℃，系统降温-20℃；（5）日照正温差：T1=14℃，T2=5.5℃；（6）日照负温差：T1=—7℃，T2=—2.75℃。6、结构计算6.1、上部结构计算6.1.1、持久状况承载能力极限状态1）正截面抗弯验算持久状况正截面抗弯验算包络图按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；2）斜截面抗剪验算持久状况斜截面抗剪验算包络图按照《桥规》第5.1.2-1条EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.2.13条进行抗剪截面验算，满足规范要求；3）正截面抗压验算持久状况正截面抗压验算包络图按照《桥规》第5.1.2-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；4）抗扭验算持久状况抗扭验算(扭矩)包络图持久状况抗扭验算(剪力)包络图按照《桥规》第5.1.2-1条公式EQγ\s\do4(0)S≤R验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值≤构件承载力设计值，满足规范要求；按照《桥规》第5.5.3条进行截面验算，满足规范要求；6.1.2、持久状况正常使用极限状态1）正截面抗裂验算全预应力混凝土构件，在作用（荷载）频遇效应组合下，应符合下列条件：预制构件：σst-0.85σpc≤0分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件：σst-0.80σpc≤0A类预应力混凝土构件，在作用（荷载）频遇效应组合下，应符合下列条件：σst-σpc≤0.7ftkA类预应力混凝土构件，在作用（荷载）准永久效应组合下，应符合下列条件：σlt-σpc≤0B类预应力混凝土构件，在结构自重作用下控制截面受拉边缘不得消压：σt-σpc≤0使用阶段正截面抗裂验算(频遇)包络图按照《桥规》第6.3.1-3条公式EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)≤0.7f\s\do4(tk)验算：顶缘EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)=1.294MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)=0.197MPa(拉应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；使用阶段正截面抗裂验算(准永久)包络图按照《桥规》第6.3.1-4条公式EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)≤0验算：顶缘EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)=0.000MPa(压应力)>0.000MPa(拉应力)，不满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)=0.000MPa(压应力)>0.000MPa(拉应力)，不满足规范要求；2）斜截面抗裂验算对于全预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.6ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.4ftkA类预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.7ftkB类预应力混凝土构件，应符合下列条件：预制构件：σtp≤0.7ftk现场浇筑（包括预制拼装）构件：σtp≤0.5ftk使用阶段斜截面抗裂验算包络图按照《桥规》第6.3.1-6条公式EQσ\s\do4(tp)≤0.5f\s\do4(tk)验算：EQσ\s\do4(tp)=1.294MPa(拉应力)≤EQ0.5f\s\do4(tk)=1.325MPa(拉应力)，满足规范要求；6.1.3、持久状况应力验算1）正截面压应力验算按《桥规》第7.1.5-1条公式，荷载取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数。受压区混凝土的最大压应力：未开裂构件：σkc+σpc≤0.5fck允许开裂构件：σcc≤0.5fck使用阶段正截面压应力验算(顶)包络图使用阶段正截面压应力验算(底)包络图按照《桥规》第7.1.5-1条公式EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)≤0.5f\s\do4(ck)验算：顶缘EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)=8.394MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(kc)+σ\s\do4(pc)=3.283MPa≤EQ0.5f\s\do4(ck)=16.200MPa，满足规范要求；2）斜截面主压应力验算按《桥规》第7.1.6条公式，混凝土的主压应力应符合下式规定：σcp≤0.6fck；使用阶段斜截面主压应力包络图按照《桥规》第7.1.6-1条公式验算：EQσ\s\do4(cp)=8.362MPa≤EQ0.60f\s\do4(ck)=19.440MPa，满足规范要求；6.1.4、预应力钢筋拉应力验算按《桥规》7.1.5-2条公式、第7.1.5-3条公式、第7.1.5-4条公式，荷载取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数。受拉区预应力钢筋的最大拉应力：1）对体内预应力钢绞线、钢丝未开裂构件：σpe+σp≤0.65fpk允许开裂构件：σpo+σp≤0.65fpk2）对体外预应力钢绞线：σpe,ex≤0.60fpk3）对预应力螺纹钢筋未开裂构件：σpe+σp≤0.75fpk允许开裂构件:σpo+σp≤0.75fpk按照《桥规》第7.1.5-2条公式EQσ\s\do4(pe)+σ\s\do4(p)≤0.65EQf\s\do4(pk),钢绞线1860验算：EQσ\s\do4(pe)+σ\s\do4(p)=1172.668MPa≤EQf\s\do4(pk)=1209.000MPa，满足规范要求；6.1.5、短暂状况应力验算1）法向压应力验算按《桥规》第7.2.8条，截面边缘混凝土的法向压应力应符合下式规定：σtcc≤0.7fck’施工阶段法向压应力验算(顶)包络图施工阶段法向压应力验算(底)包络图按照《桥规》第7.2.8条公式EQσ\s\do4(tcc)≤0.7f\s\do4(ck)’验算：顶缘EQσ\s\do4(tcc)=4.294MPa≤EQ0.7f\s\do4(ck)’=18.760MPa，满足规范要求；底缘EQσ\s\do4(tcc)=5.575MPa≤EQ0.7f\s\do4(ck)’=18.760MPa，满足规范要求；6.1.6、主要结论经过以上计算分析，桥梁强度、刚度、稳定性均满足规范要求。6.2、下部结构计算6.2.1、桥墩验算取最不利2号桥墩进行验算。1）墩身验算荷载信息:荷载类型:轴力(KN)剪力(KN)弯矩(KN-m)其它14.22e+0390.0765------------------------------------------------------------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4.73e+030.04.73e+030.04.73e+030.0剪力1010.01010.01010.0弯矩8570.08570.08570.0------------------------------------------------------------（1）承载能力极限状态强度验算结果：最大轴力强度验算截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=4.73e+03KN,Qj=101KN,Mj=857KN-m截面抗力:NR=1.64e+04KN>=Nj=4.73e+03KN(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=0.0KN-m截面抗力:MR=7.95e+03KN-m>=Mj=0.0KN-m(满足)最大弯矩强度验算截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=4.73e+03KN,Qj=101KN,Mj=857KN-m截面抗力:NR=1.64e+04KN>=Nj=4.73e+03KN(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=0.0KN-m截面抗力:MR=7.95e+03KN-m>=Mj=0.0KN-m(满足)------------------------------------------------------------（2）正常使用极限状态抗裂性验算:上缘:长期荷载弯矩:M=0.0KN-m全部使用荷载弯矩:Mo=0.0KN-m长期荷载裂缝宽度:d_f=0.0mm容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm上缘抗裂性验算满足下缘:长期荷载弯矩:M=765KN-m全部使用荷载弯矩:Mo=765KN-m长期荷载裂缝宽度:d_f=0.0mm容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm下缘抗裂性验算满足------------------------------------------------------------2）桩身验算荷载信息:荷载类型:轴力(KN)剪力(KN)弯矩(KN-m)其它14.67e+0390.0765------------------------------------------------------------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5.23e+030.05.23e+030.05.23e+030.0剪力1010.01010.01010.0弯矩8570.08570.08570.0------------------------------------------------------------（1）承载能力极限状态强度验算结果:最大轴力强度验算截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=5.23e+03KN,Qj=101KN,Mj=857KN-m截面抗力:NR=3.8e+04KN>=Nj=5.23e+03KN(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=0.0KN-m截面抗力:MR=0.0KN-m>=Mj=0.0KN-m(满足)最大弯矩强度验算截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=5.23e+03KN,Qj=101KN,Mj=857KN-m截面抗力:NR=3.8e+04KN>=Nj=5.23e+03KN(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=0.0KN-m截面抗力:MR=0.0KN-m>=Mj=0.0KN-m(满足)------------------------------------------------------------（2）正常使用极限状态抗裂性验算:上缘:长期荷载弯矩:M=0.0KN-m全部使用荷载弯矩:Mo=0.0KN-m长期荷载裂缝宽度:d_f=0.0mm容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm上缘抗裂性验算满足下缘:长期荷载弯矩:M=765KN-m全部使用荷载弯矩:Mo=765KN-m长期荷载裂缝宽度:d_f=0.0mm容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm下缘抗裂性验算满足------------------------------------------------------------3）单桩容许承载力验算桩类型:嵌岩桩桩截面周长:6.280m,桩截面面积:3.140m*m岩石特征:抗压强度Ra=4000.00KPa,桩嵌入岩石深度h=6.000m,系数C1=0.300,C2=0.024------------------------------------------------------------计算结果:容许承载力:[P]=7385.3KN>6056KN，满足要求。------------------------------------------------------------6.2.2、桥台验算取最不利3号桥台进行验算。1）多排弹性桩验算h=5.000m,lo=0.000malfa=0.333,m=5000.000,Co=2137500.000,Ao=1.130m*m,EA=27129600.000KN,EI=2441664.000KN-m*m外力P=20457.000KN,H=2160.000KN,M=12953.000KN-m基底嵌入岩石层桩排信息:桩排号 桩坐标 桩数1 2.150 42 -2.150 4alfa_h=1.665<=2.5,应按刚性基础计算,本计算结果仅供分析使用,不能作为最终设计计算结果!------------------------------------------------------------承台刚度信息:承台单位竖向位移时,桩顶竖向反力合计=1.337e+007KN承台单位水平位移时,桩顶水平反力合计=2.054e+006KN承台单位水平位移时,桩顶反弯矩合计=-4.877e+006KN-m承台单位转角时,桩柱顶反弯矩合计=7.769e+007KN-m承台位移计算结果:承台竖向位移=0.0015m,水平位移=0.0017m,转角位移=0.0003弧度各单桩桩顶内力及地面处的内力列表桩号 X坐标 N Q M Mo Qo1 2.1 3540.2 270.0 -494.6 -494.6 270.02 -2.1 1574.0 270.0 -494.6 -494.6 270.0单桩效应输出地面处桩柱弯矩:Mo=-494.6KN-m,剪力Ho=270.0KN桩柱顶弯矩:Ma=-494.6KN-m地面处桩柱变位:水平位移=0.0017m,转角=-0.0003弧度桩柱底弯矩:Mh=707.9KN-m坐标 位移 弯矩 剪力 土应力0.00 0.0017 -494.6 270.0 0.0-0.25 0.0016 -427.2 269.4 2.0-0.50 0.0015 -360.0 267.9 3.9-0.75 0.0014 -293.3 265.5 5.4-1.00 0.0013 -227.3 262.5 6.7-1.25 0.0012 -162.0 258.9 7.8-1.50 0.0011 -97.7 254.9 8.5-1.75 0.0010 -34.6 250.5 8.9-2.00 0.0009 27.4 246.1 9.0-2.25 0.0008 88.3 241.7 8.8-2.50 0.0007 148.2 237.4 8.4-2.75 0.0006 207.1 233.3 7.7-3.00 0.0005 265.1 229.6 6.9-3.25 0.0004 322.0 226.5 5.9-3.50 0.0003 378.2 223.8 4.8-3.75 0.0002 433.9 221.7 3.7-4.00 0.0001 489.1 220.1 2.6-4.25 0.0001 543.7 219.0 1.6-4.50 0.0000 596.5 218.5 0.7-4.75 0.0000 652.9 218.3 0.2-5.00 0.0000 707.9 218.3 0.0------------------------------------------------------------2）桩身验算荷载信息:荷载类型:轴力(KN)剪力(KN)弯矩(KN-m)其它13.54e+03270495------------------------------------------------------------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3.96e+030.03.96e+030.03.96e+030.0剪力3020.03020.03020.0弯矩5540.05540.05540.0------------------------------------------------------------（1）承载能力极限状态强度验算结果:最大轴力强度验算截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=3.96e+03KN,Qj=302KN,Mj=