【《某匝道桥-连续组合钢箱梁桥设计》20000字】

单元荷载位置轴向(kN)剪力-z(kN)扭矩(kN*m)弯矩-y(kN*m)1频遇27(最小)1/2节段-15733.132.48-472.149942.162频遇27(最小)1/2节段-15754.2-2298.91-654.0710415.683频遇27(最小)1/2节段-15771-2132.42-623.5611541.434频遇27(最小)1/2节段-15789.4-1966.45-593.5612538.525频遇27(最小)1/2节段-15800.6-1801.18-564.0713325.566频遇27(最小)1/2节段-15818-1636.55-535.0813966.437频遇27(最小)1/2节段-15822.6-1472.67-509.4114476.48频遇27(最小)1/2节段-15854.8-1309.44-503.1514862.049频遇27(最小)1/2节段-15866.3-1147.05-497.7315114.9110频遇27(最小)1/2节段-15886-985.31-493.1615239.9811频遇27(最小)1/2节段-15906.7-824.26-489.4315234.6112频遇27(最小)1/2节段-15920.9-664.12-486.5415101.6213频遇27(最小)1/2节段-15944-504.97-484.514836.214频遇27(最小)1/2节段-15967.2-346.53-483.3114441.3315频遇27(最小)1/2节段-15997.1-188.89-482.9613926.316频遇27(最小)1/2节段-15007.25507.94-4589456.2217频遇27(最小)1/2节段-15475.4-5326.31-459.438601.9618频遇27(最小)1/2节段-14854.55970.44-461.567536.8719频遇27(最小)1/2节段-16087.1727.15-488.783286.9820频遇27(最小)1/2节段-16191.51035.79-491.921746.2221频遇27(最小)1/2节段-16184.21344.02-495.67-106.322频遇27(最小)1/2节段-16155.31651.35-500.03-2240.2923频遇27(最小)1/2节段-16192.1-4216.5-475.1-1499.0924频遇27(最小)1/2节段-14127.77922.74-484.03-4089.7125频遇27(最小)1/2节段-16167.32402.8-516.73-10082.426频遇27(最小)1/2节段-16159.62707.01-524.07-13187.6327频遇27(最小)1/2节段-16137.13010.83-545.92-16585.4728频遇27(最小)1/2节段-16162.63313.69-567.7-20256.7129频遇27(最小)1/2节段-16763.3-3592.25-549.37-20757.6430频遇27(最小)1/2节段-1287510155.23-553.03-24954.6331频遇27(最小)1/2节段-16160.64059.87-632.3-32905.9832频遇27(最小)1/2节段-16159.24360.59-653.5-37677.833频遇27(最小)1/2节段-16130.14661.24-674.56-42795.2934频遇27(最小)1/2节段-161214958.38-695.49-48241.8135频遇27(最小)1/2节段-16075.25402.24-716.35-54083.9536频遇27(最小)1/2节段-15451.25585.22-732.47-50374.5837频遇27(最小)1/2节段-15454-5632.88-795.74-50616.2238频遇27(最小)1/2节段-16017.6-5433.82-781.5-55018.1639频遇27(最小)1/2节段-12325.1-11843.26-654.98-46396.8540频遇27(最小)1/2节段-16140.7-4540.67-744.58-36125.7641频遇27(最小)1/2节段-16491.83170.73-672.28-37519.9242频遇27(最小)1/2节段-12929.7-10804.86-620.51-33435.0843频遇27(最小)1/2节段-16030.1-4000.05-685.53-24652.2444频遇27(最小)1/2节段-15992.9-3870.59-664.54-21346.7945频遇27(最小)1/2节段-15953.8-3740.79-643.36-18171.746频遇27(最小)1/2节段-15910.7-3608.96-621.98-15138.1147频遇27(最小)1/2节段-16037.42914.73-563.06-16628.1548频遇27(最小)1/2节段-13732.5-9031.94-531.55-13831.8149频遇27(最小)1/2节段-15821.9-3056.34-560.55-7052.7650频遇27(最小)1/2节段-15786.1-2926.68-549.77-4708.7251频遇27(最小)1/2节段-15764.3-2801.64-543.67-2559.152频遇27(最小)1/2节段-15718.6-2673.41-538.13-526.5853频遇27(最小)1/2节段-15612.53173.24-499.96-2430.5554频遇27(最小)1/2节段-14193.9-7604.59-497.31-662.9755频遇27(最小)1/2节段-15625.5-2110.64-524.744674.456频遇27(最小)1/2节段-15600.2-1977.93-521.376125.2657频遇27(最小)1/2节段-15573.3-1845.33-518.627458.9458频遇27(最小)1/2节段-15540.2-1702.12-516.498567.1459频遇27(最小)1/2节段-15513.4-1548.33-514.999546.960频遇27(最小)1/2节段-15490.1-1394.87-514.110406.0961频遇27(最小)1/2节段-15475.8-1241.71-513.8311128.9762频遇27(最小)1/2节段-15497.3-1089.01-514.1811664.3863频遇27(最小)1/2节段-15522.6-936.54-515.1612062.4664频遇27(最小)1/2节段-15543.3-784.49-516.7512326.7465频遇27(最小)1/2节段-15552.8-632.93-518.9612459.9466频遇27(最小)1/2节段-15571.1-481.83-521.7912469.1667频遇27(最小)1/2节段-14723.75084.17-492.948626.5568频遇27(最小)1/2节段-15603.6-28.34-528.885295.0569频遇27(最小)1/2节段-15647.7277.47-533.274566.2670频遇27(最小)1/2节段-15656.3582.17-538.123544.5971频遇27(最小)1/2节段-15387.7-4765.35-512.335193.1572频遇27(最小)1/2节段-142446539.55-516.513686.2673频遇27(最小)1/2节段-15742.61328-555.52-998.3374频遇27(最小)1/2节段-15768.71630.37-566.26-3011.5875频遇27(最小)1/2节段-15824.11932.32-585.98-5368.4276频遇27(最小)1/2节段-15875.72233.04-605.74-8046.3177频遇27(最小)1/2节段-16175.6-3967.88-583.14-7792.8378频遇27(最小)1/2节段-13452.68671.41-592.19-10983.7379频遇27(最小)1/2节段-15941.82961.74-665.27-17691.0580频遇27(最小)1/2节段-16019.33260.92-684.79-21446.3381频遇27(最小)1/2节段-16019.73559.61-704.2-25521.8682频遇27(最小)1/2节段-16007.73849.35-723.51-29923.5883频遇27(最小)1/2节段-16904.3-3698.23-675.77-30999.4384频遇27(最小)1/2节段-12152.711019.79-678.84-35882.1685频遇27(最小)1/2节段-16094.44537.36-780.61-44881.2386频遇27(最小)1/2节段-16025.84980.67-799.6-50698.0187频遇27(最小)1/2节段-15484.95163.51-814.46-46955.5488频遇27(最小)1/2节段-15477.6-5334.33-725.37-47324.7889频遇27(最小)1/2节段-16080-5133.36-710.07-52143.4190频遇27(最小)1/2节段-12465-11617.03-596.61-44037.7991频遇27(最小)1/2节段-16271.2-4227.76-670.03-34220.8192频遇27(最小)1/2节段-16285.7-4096.58-647.86-30619.2893频遇27(最小)1/2节段-16281-3963.12-625.47-27164.6994频遇27(最小)1/2节段-16290.1-3830.06-602.86-23855.1395频遇27(最小)1/2节段-164403323.27-536.32-2565596频遇27(最小)1/2节段-13747.9-9793.31-509.86-22575.197频遇27(最小)1/2节段-16315.4-3269.95-537.44-15006.1998频遇27(最小)1/2节段-16343.4-3136.15-518.21-12382.7799频遇27(最小)1/2节段-16351.8-3002.45-511.73-9875.35100频遇27(最小)1/2节段-16321.6-2868.33-505.89-7506.47101频遇27(最小)1/2节段-16208.93408.28-466.5-9421.18102频遇27(最小)1/2节段-14521-8215.69-467.33-7267.83103频遇27(最小)1/2节段-16226.9-2318.58-492.16-1242104频遇27(最小)1/2节段-16189.1-2184.04-488.89566.9105频遇27(最小)1/2节段-16164.5-2049.26-486.382264.4106频遇27(最小)1/2节段-16125.2-1914.22-484.643859.66107频遇27(最小)1/2节段-15735.43926.21-454.031506.8108频遇27(最小)1/2节段-14883.5-6952.9-456.72824.83109频遇27(最小)1/2节段-16044.9-1335-483.667745.56110频遇27(最小)1/2节段-16025.2-1177.76-484.768729.18111频遇27(最小)1/2节段-16010.3-1020.71-486.649579.69112频遇27(最小)1/2节段-15967.8-863.7-489.3210303.11113频遇27(最小)1/2节段-15946.9-706.78-492.7810895.89114频遇27(最小)1/2节段-15928.8-550.17-497.0211360.72115频遇27(最小)1/2节段-15909.5-393.92-502.0611692.42116频遇27(最小)1/2节段-15885-237.88-507.8811897.09117频遇27(最小)1/2节段-15860.7-82.05-519.7811970.77118频遇27(最小)1/2节段-15833.373.29-547.2611916.88119频遇27(最小)1/2节段-15815.8216.91-575.2111729.26120频遇27(最小)1/2节段-15794348.49-603.6311378.91121频遇27(最小)1/2节段-15768.4479.57-632.5310849.47122频遇27(最小)1/2节段-15757.1609.96-661.910191.54123频遇27(最小)1/2节段-15737.4-641.04-472.149942.97图3.8-3按短期效应组合弯矩My包络图3.9本章小结根据桥梁设计的基本资料，确定桥跨尺寸以及主要材料；建立Midas有限元模型；对主梁进行恒载和活载内力计算，以及温度作用下的主梁内力效应；在此基础上进行承载能力极限状态下和正常使用极限状态下的效应组合，并绘制出相应的弯矩图和剪力图。

4主梁验算4.1计算模型荷载组合图4.1-SEQ图\*ARABIC1模型表4.1-1荷载工况表序号工况名称描述1沉降SM2恒荷载DL3收缩二次SS4收缩一次SP5徐变二次CS6钢束一次TP7钢束二次TS8徐变一次CP9车辆荷载M10疲劳1(FL)M111疲劳2(FL)M212整体升温T13温度梯度升温TPG14温度梯度降温TPG115整体降温T14.2承载能力极限状态验算4.2.1承载能力抗弯验算图4.2-1短暂状况抗弯验算（钢梁）包络图图4.2-2短暂状况抗弯验算（混凝土板）包络图钢梁：叠合前施工阶段：σ=γ0[Nd/Aeff+(My+Ndez)/Wy,eff+(Mz+Ndey)/Wz,eff]≤fd（4-1）叠合后施工阶段：EQγ0σ=\a(Ⅱ,∑,i=Ⅰ)Md,i/Weff,i≤f（4-2）=-60.990MPa≤f=260.000MPa，满足规范要求；混凝土桥面板：叠合后施工阶段：EQγ0σ=\a(Ⅱ,∑,i=Ⅰ)Md,i/Weff,i≤f（4-3）=-4.870MPa≤f=22.400MPa，满足规范要求；4.2.2持久状况纵向抗剪验算图4.2-3持久状况纵向抗剪验算包络图Vld≤VlRd（4-4）验算安全系数最小的位置，a-a抗剪界面Vld2=0.000N≤VlRda=2278.758N，b-b抗剪界面Vld1=0.000N≤VlRdi=2278.758N，满足规范要求；4.2.3短暂状况整体稳定验算图4.2-4短暂状况整体稳定验算包络图Md/Mb,Rd≤1.0（4-5）验算安全系数最小的位置，Md=6.209Mpa≤Mb,Rd=260.000Mpa，满足规范要求；4.2.4持久状况整体稳定验算图4.2-5持久状况整体稳定验算包络图Md/Mb,Rd≤1.0（4-6）验算安全系数最小的位置，Md=0.000Mpa≤Mb,Rd=260.000Mpa，满足规范要求；4.2.5腹板最小厚度验算图4.2-6腹板最小厚度验算包络图tmin≤tw（4-7）验算安全系数最小的位置，tmin=8.146mm≤tw=30.000mm，满足规范要求;4.2.6腹板加劲肋验算图4.2-7腹板加劲肋验算包络图Il≥Iln=ξlhwtw3（4-8）验算安全系数最小的位置，Il=173307296.000mm4≥Iln=ξlhwtw3=99017016.000mm4，满足规范要求;4.3正常使用极限状态验算4.3.1混凝土正截面抗裂验算图4.3-1混凝土板正截面抗裂验算（频遇）包络图EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)≤0.7f\s\do4(tk)EQσ\s\do4(st)-σ\s\do4(pc)=-23.000MPa(压应力)≤EQ0.7f\s\do4(tk)=1.855MPa(拉应力)，满足规范要求；图4.3-2混凝土板正截面抗裂验算（准永久）包络图EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)≤0EQσ\s\do4(lt)-σ\s\do4(pc)=-13.848MPa(压应力)≤0.000MPa(拉应力)，满足规范要求；4.4本章小结根据施工步骤，进行Midas模型荷载组合计算。对承载能力极限状态验算，包括承载能力抗弯、持久状况纵向抗剪、短暂状况整体稳定、持久状况整体稳定、腹板最小厚度及腹板加劲肋验算，满足规范要求；对正常使用极限状态验算，满足规范要求。

5下部结构计算（手算）5.1设计资料1.设计标准及上部构造桥面净宽：8m+2×0.5m=9m；跨径：35m+50m+35m=120m；上部构造：组合钢箱梁。2.材料钢筋：盖梁主筋为HRB335，其他均为R235钢筋；混凝土：墩柱为C50，灌注桩为C30。3.计算方法：容许应力法5.2支座的设计5.2.1橡胶支座的选用采用板式橡胶支座适用温度为-40℃~60℃（环境温度-38.1℃~36.4℃），硬度取60。5.2.2支座反力支座反力标准值为，，其结构自重引起的支座反力标准值为，公路Ⅰ级荷载引起的支座反力标准值为895.2kN，主梁的计算温差。5.2.3支座平面尺寸的确定面积计算：故初步选定平面尺寸为：a=800mm（顺桥向），b=900mm，，中间层橡胶片厚度t=20mm。（1）平面形状系数S（2）抗压弹性模量（3）验算橡胶支座的承压强度，满足规范要求。5.2.4确定支座的厚度1．温差引起的水平位移：2．一个设计车道上公路Ⅰ级车道荷载总重为：，则其制动力标准值为885×10％=88.5kN<90kN，故取总制动力为90kN参与计算，作用于一个支座上的制动力。3．橡胶片总厚度：不计制动力：计入制动力：同时应满足：则橡胶片总厚度：且小于16cm（合格）4．支座总厚：5.2.5支座偏转情况的验算1．平均压缩变形：满足，即0.398cm≤0.427cm，合格。2．梁端转角：由和可得：（5-1）公路Ⅰ级荷载作用下的跨中挠度，所以得：3．验算偏转：，验算合格。5.2.6验算支座的抗滑稳定性1．温度变化引起的水平力：2．橡胶支座与梁底或与墩底顶面间不发生相对滑动，则应满足1）1313.01kN>396.148kN（合格）2）（合格）所以本设计选用的支座型号为GJZ800×900×81。5.3墩柱计算5.3.1恒载计算1）中跨上部构造恒载：6837.4kN2）盖梁自重：636kN3）墩柱自重：4）承台自重：5）桩身每米自重：5.3.2活载计算1）水平方向：制动力与温度影响力总和为：H=588.45kN2）垂直方向：公路I级荷载：单孔单列：双孔单列：5.3.3墩柱配筋设计2）活载内力计算公路I级荷载，双孔布载产生的支点反力最大，单孔布载产生的偏心弯矩最大。 （1）最大最小垂直力计算表见下表。表5.3-1垂直力计算表荷载情况(1+μ)×B汽车-Ⅰ级双孔，单列367.58851252.52158.06双孔，双列735177025054316.12（2）相应于最大最小垂直力时的弯矩计算见下表。表5.3-2相应最大最小垂直力时的弯矩计算荷载情况墩底弯矩/KNm6H/20.3()×（1+μ）公路Ⅰ级双孔单列367.5885182.00双孔双列7351770364.00制动力90270温度影响力498.451495.35（3）最大弯矩计算见下表。表5.3-3最大弯矩计算荷载情况公路Ⅰ级制动力温度影响力单孔单列单孔双列90498.45008851770垂直力（1+μ）×（）1037.492074.97墩底弯矩6H/22701495.20.3()×（1+μ）311.85622.49内力组合见下表。表5.3-4内力组合表截面位置内力名称A柱底截面1上部恒载6837.42墩帽自重6363墩柱自重381.514公路-Ⅰ级双孔单列2158.06182.005公路-Ⅰ级双孔双列4316.12364.006公路-Ⅰ级单孔单列8851037.497公路-Ⅰ级单孔双列17702074.978温度影响力498.451495.359制动力90270101+2+3+4+8+910012.97588.451947.35111+2+3+5+8+912171.03588.452129.35121+2+3+6+8+98739.91588.452802.84131+2+3+7+8+99624.91588.453840.32141+2+3+410012.97182.00151+2+3+512171.03364.00161+2+3+69739.911037.49171+2+3+79624.912047.97 4）墩柱强度验算（1）a.恒载+双孔双列汽车荷载+制动力+温度影响力：=112171.03KN，=2129.35KNmb.恒载+单孔双列汽车荷载+制动力+温度影响力：=9624.91KN，=3840.82KNmc.恒载+双孔双列汽车荷载：=12171.03KN，=364.00KNm（2）墩柱配筋设计墩柱采用C30混凝土，主筋采用HRB400钢筋，并取主筋保护层厚度c=60mm，则：，圆形截面：假定按墩柱一端固定，一端自由计算。则有：对，，取取对=9624.91KN，=3840.82KNm，故取,故取对=12171.03KN，=364.00KNm，取，取利用公式：（5-2）(5-3)按上两式进行计算，结果见表5.3-55.3-5配筋系数表η和ABCDρ1.1310.1751.49080.66510.50211.78560.012312536.1612171.031.031.0990.3991.04900.5982-0.19031.90810.00599817.419624.911.022.3120.0302.09260.59821.59381.14960.002218013.1212171.031.485.3.4墩身裂缝计算(mm)（5-4）（5-5）对组合：恒载+单孔双列汽车荷载+温度力+制动力，，，，故取。取44根φ32钢筋，则则，满足要求。5.4桩基的设计按m法计算。恒载+单孔双列汽车荷载+温度影响力+制动力：＝9624.91KN；=588.45KN；=3840.32KNm。5.4.1桩长估算（1）按允许应力法进行承台底垂直荷载的组合：恒载+双孔双列汽车荷载：=12171.03KN（2）桩长估算：作用于每根桩顶的竖向力为：表5.4-1承台底内力组合表内力荷载名称1恒载8980.912公路-Ⅰ级双孔，单列2158.061823公路-Ⅰ级双孔，双列4316.123644公路-Ⅰ级单孔，单列8851037.495公路-Ⅰ级单孔，双列17702074.976温度影响力498.451495.357制动力90270.081+211138.9718291+313297.03364101+49865.911037.49111+510750.912074.97121+2+6+711138.97588.451947.35131+3+6+713297.03588.452129.35141+4+6+79865.91588.452802.84151+5+6+710750.91588.453840.32 桩的容许承载力按下式计算：，式中（5-6）（5-7）由=，，，，所以（5-8）有偏安全桩长取。5.4.2桩基强度验算（1）顺桥向,故取（2）桩的变形系数则（5-9），5.4.3桩顶内力分配，按照弹性桩进行计算。a.值的计算（5-10），，，，土的内摩擦角，可得,故取，有，所以，，所以，，b.计算承台发生位移时引起的基桩反力c.计算承台底位移a，c，β＝9624.91KN；=588.45KN；=3840.32KNm-d.计算外力作用下各桩顶内力轴向力：水平力：弯矩：校核得所以得桩顶内力为：；；5.4.4最大冲刷线以下深度处截面上的弯矩以及桩侧水平应力a.求：（5-11）值计算见表5.4-2。表5.4-2值计算表z286.49959.5800.3883501.0000959.58959.580.20.7766990.1970.99856.43853957.66081014.0990.41.1650490.3770.986108.0067946.14591054.1530.61.5533980.5290.959151.5532920.23721071.790.81.9417480.6460.913185.0725876.09651061.1691.02.3300970.7230.851207.1323816.60261023.7351.22.7184470.7620.774218.3054742.7149961.02031.43.1067960.7650.687219.1649659.2315878.39631.63.4951460.7370.594211.1431569.9905781.13371.83.8834950.6850.499196.2457478.8304675.07612.04.2718450.6140.407175.9049390.5491566.45392.24.6601940.5320.320152.4127307.0656459.47832.45.0485440.4430.243126.9151233.1779360.0932.65.8252430.3550.175101.704167.9265269.63053.06.7961170.1930.07655.2925772.92808128.22073.50.388350.0510.01414.6109913.4341228.04511b.求（5-12）值的计算见表5.4-3。5.4-3值计算表31.660106.044/KN/m²00.38835000000.20.7766990.4240.25813.4238427.3593540.783190.41.1650490.7210.40022.8268642.417665.244460.61.5533980.9020.45028.5573247.719876.277120.81.9417480.9790.43030.9951445.5989276.594061.02.3300970.9700.36130.710238.2818868.992081.22.7184470.8950.26328.335727.8895756.225271.43.1067960.7720.15124.4415216.0126440.454161.63.4951460.6210.03919.660864.13571623.796581.83.8834950.457-0.06414.46862-6.786827.6818042.04.2718450.2940.1519.30804-16.0126-6.70462.24.6601940.142-0.2194.49572-23.2236-18.72792.45.0485440.008-0.2650.25328-28.1017-27.84842.65.825243-0.104-0.290-3.29264-30.7528-34.04543.06.796117-0.262-0.284-8.29492-30.1165-38.41143.50.38835-0.367-0.199-11.6192-21.1028-32.7225.4.5桩截面强度验算由表5.3-2可知，桩截面最大弯矩发生在Z=1.53m处，对此处桩截面的强度进行验算。该截面处桩的内力为：，C30混凝土有：HRB400钢筋：取，对于多排桩，因为，所以，故。当,时，根据公式：（5-13）进行桩基配筋设计，计算见表5.4-4。表5.4-4配筋系数表/mmεABCDρ/KN/KN2580.541.29960.64830.19411.87440.00248192.744156.701.975.4.6桩顶水平位移验算a．桩在最大冲刷线处的水平位移和转角(，)的计算（5-14）当，Z=0时，通过查表可得到：，故符合m法计算要求。（5-15）查表可得：，有b．墩顶纵向水平位移验算有，（5-16）其中则墩顶纵向水平位移：水平位移容许值；满足要求。5.5本章小结选择板式橡胶支座，计算支座反力，在此基础上确定支座的平面尺寸及厚度，根据暂定的尺寸验算支座的偏转情况及抗滑稳定性，满足要求，确定支座尺寸；桥墩进行恒载和活载计算，然后对配筋及裂缝进行计算；桩基础先估计桩身长度，根据受力情况对桩基强度进行验算，满足规范要求。

结论本次设计为哈市西三环跨洪湖匝道桥-连续组合钢箱梁桥。通过对基本资料分析，方案对比，选择35m+50m+35m=120m的三跨连续组合钢箱梁桥。主体上设计了桥梁的跨径布置及主要材料；其次是桥梁的总体布置及构件主要尺寸，对结构尺寸和桥跨布置形式初步取值，为之后的计算和验算提供依据。应用Midas对主梁建模及内力分析，然后对主梁进行验算，判定尺寸拟定比较合理，上部设计符合要求。对下部结构设计，选择板式橡胶支座，对支座的尺寸进行设计并进行验算