城市互通立交匝道结构设计计算书

结构设计计算书（含结构、工艺、流体等全专业计算工程编号【待填写】设计阶段施工图设计编制单位【待填写】目录第一章工程概况与设计依 第二章路线设计计 平面线形设计计 纵断面设计计 横断面设计计 第三章路基设计计 路基沉降计 第四章路面结构设计计 设计弯沉值计 第五章桥梁结构设计计 第六章排水设计计算（流体力学 设计暴雨强度计 雨水设计流量计 第七章施工工艺计 满堂支架设计计 模板设计计 第八章结果验证与综合分 第九章总结与结 本工程为城市互通立交匝道工程，位于城市快速路与主干路交叉节点处。互通立交采用部分苜蓿叶形方案，4，分别承担左转和右转交通功能。匝道设计速度为k/h，9m，10.5m。286km，其中匝道桥长约92k，路基段长约1.94km。最大填高85m，6.2m。、，地基承载力特征值fak=180~250kPa。25~m，对混凝土结构无腐蚀性。本计算书针对互通立交匝道的路线、、、、行系统设计计算，确保结构安全、经济合理、施工可行。本工程设计计算严格遵循国家及行业现行标准、规范和规程，主要引用标准如下《公路工程技术标准JTGB01—《公路路线设计规范JTGD20—《公路立体交叉设计细则JTG/TD21—《公路路基设计规范JTGD30—《公路沥青路面设计规范JTGD50—《公路桥涵设计通用规范JTGD60—凝土桥涵设计规范JTG3362—范JTG3363—《公路混凝土桥涵设计规范JTG3362—《室外排水设计标准GB50014—《城市道路工程设计规范CJJ37—2012（2016《城镇道路路面设计规范《建筑边坡工程技术规范GB50330—《公路工程抗震规范JTGB02—《公路桥涵施工技术规范JTG/T3650—《公路路基施工技术规范JTG/T3610—《混凝土结构设计规范GB50010—2010（2015版《建筑地基基础设计规范GB50007—根据工程功能定位、交通量预测及规范要求，本工程主要技术标准如下40JTGD20—单车道9.0JTG/TD21—双车道10.5JTG/TD21—3.5JTGD20—60JTGD20—35JTGD20—最大纵坡（推荐值4.5JTGD20—最大纵坡（极限值6.0JTGD20—（凸形400JTGD20—（凹形500JTGD20—40JTGD20—JTGD60—9.0m（单向单车道JTGD60—JTGD60—0.10g（Ⅶ度JTGB02—（一般环境JTG3362—100JTGD60—JTG本工程采用的主要材料设计参数如下表所示名称/规格C50（箱梁C40（台C30（装/搭板Φs15.2AC-13C（面层AC-20C（面层5碎石（基层基层根据工程地质勘察报告，各岩土层物理力学参数如下土层名称孔隙比（硬塑结构计算采用容许应力法与极限状态法相结合的设计方法，承载能力极限状态采用基本组合，正常使用极限状态采用标准组合和准永久组合。桥梁结构按平面杆系结构计算，采用梁单元模型，考虑曲线梁的扭转效应和预应力效应。路基稳定性分析采用刚体极限平衡法，假定滑动面为圆弧滑动面，不考虑土体的路面结构计算采用弹性层状体系理论，假定各层为均匀、连续、体排水计算采用推理公式法（极限强度理论），假定降雨在汇水面积上均匀分布汇流时间内降雨强度不变支架计算按弹性支承连续梁计算，立杆按轴心受压构件计算，考虑初始缺陷和偏所有计算均考虑结构重要性系数γ0=1.1（重要结构），设计使用年限内的作用地震作用按《公路工程抗震规范》JTGB02—2013，水平地0.10g，重要性系数Ci=1.3第二章路线设计计算路线设计是互通立交匝道设计的基础，直接影响行车安全、通行能力和工程经济性。本章对匝道平面线形、纵断面和横断面进行系统计算，确保各项指标满足规范要求。圆曲线半径是平面线形的关键控制指标，应满足汽车行驶的横向力学平衡条件。《公路路线设计规范》JTGD20—2017，圆曲线半径计算公式如下VR=(e+f 式中：R——圆曲线半径（m）；V——设计速度（km/h）；e——超高横坡度（%）；f横向力系数。本工程匝道设计速度V40k/h，根据规范要求，最大超高横坡度emax=6%（城市道路一般地区），横向力系数f=0.15（舒适界限）。：R= =59.9127×(0.06+【计算结果】圆曲线计算半径R=59.9m，R=60m，满足规范一般最小半径60m的要求。当采用极限最小半径时，横向力系数取f=0.20（极限值），%，则Rmin= =48.4m127×(0.06+0.20)缓和曲线（回旋线）缓和曲线采用回旋线，其基本方程为A2=R· 式中：A——回旋线参数（m）；R——圆曲线半径（m）；L——缓和曲线长度（m）缓和曲线最小长度应满足以下三方面要求旅客感觉舒适要求——离心加速度变化率不超过VLs1=47.3·R· 一般取Ls

=37.6 47.3×60×超高渐变率适中要求——超高过渡段长度Ls

B·

（%）；p——超高渐变率，取1/150Ls

=3.5×(6+2)=42.0100/Ls

=V·

Ls

=40×3=33.3【计算结果】缓和曲线长度取三者最大值Ls=max(37.6,42.0,33.3)=42.0m，取整采用Ls=45m。回旋线参数A=√(R·Ls)=√(60×45)=51.96m，满足A≤1.5R=90m且A≥R/3=20m。α=75°，圆曲线半径60m，缓和曲线长s=5m，下缓和曲线切线增值q=Ls❑

240

q=45− =22.24 缓和曲线内移值

L2

L4

24

2688p= =1.4024× 2688×切线长度

T=(60+1.40)×tan(37.5°)+曲线长度

L=πRα+

L=π×60×75/180+45=123.54外距

E=(R+p)1

E=(60+1.40)/cos(37.5°)−60=17.53切曲差D=2T−L=2×70.82−123.54=18.10【计算结果】平曲线要素：切线长T=70.82m，曲线长L=123.54m，外距E=17.53m，切曲差D=18.10m。圆曲线段设置超高以抵消部分离心力。超高横坡度按公式（2-1）反算确定Ve=127R e=40²/(127×60)−0.12=0.090=9.0e=40²/(127×60)-0.06=0.1500.15超高过渡段长度计算Lc❑

B·Δi

+2%=8%；p——超高渐变率，绕中线旋转取1/100Lc❑=3.5×8/(100/100)=28.0【计算结果】超高过渡段长度Lc=28.0m，45m，超高过渡在缓和曲线全长范围内完成，满足要求。根据《公路路线设计规范》，250m。本工程60，需设置加宽。圆曲线加宽值按规范公式计算bj❑=R

0.1 √bj❑=5.2²/60+0.1×40/√60=0.97【计算结果】圆曲线加宽值bj=0.97m，1.0m。加宽过渡在缓和曲线全长停车视距由反应距离和制动距离组成V VSt❑=3.6+254(φ+i 式中：t2.5s；φ0.35（潮湿路面）；i——纵坡4.5%（上坡为正，下坡为负，按最不利下坡计算）。St❑=40×2.5/3.6+40²/[254×(0.35−0.045)]=48.6【计算结果】停车视距计算值St=48.6m，40km/h为40m，计算值大于规范值，满足安全要求。实际设计中按规范值40m。匝道最大纵坡受汽车爬坡性能和行车安全控制。根据规范，40km/h5%，6.0%。本工程匝道最大纵坡出现在上跨主线的上坡段，设计纵坡i42%，5%，满足要求。最小纵坡应满足排水要求，0.3%。5%，满足排陡坡段长度验算：4%时，陡坡段最大长度应满足规范要求。本工程5m，4%m（0k/h），满足要求竖曲线采用二次抛物线，其要素计算公式如下竖曲线长度Lv❑=Rv❑ 竖曲线切线长T

=

竖曲线外距

E

T22

以凸形竖曲线为例：前坡1=+30%，后坡i2=-20%，坡度代数差ω=|3.0-(-50%，竖曲线半径Rv=800m（m）Lv❑=800×0.05=40.0Tv❑=40.0/2=20.0mEv❑=20.0²/(2×800)=0.25m【计算结果】凸形竖曲线要素：L=40.0m，T=20.0m，E=0.25m。竖曲线长度40m40m（40km/h），满足要求。凸形竖曲线应满足停车视距要求。当竖曲线长度L≥停车视距StS2tLmin❑=

2 (√h1❑+√h2Lmin❑=40²/[2(√1.2+√0.1)²]=172.8L<StL≥St40m<St=40m（接近），400m40m单向单车道匝道路基宽度组成如下B=b1❑+b2❑+b3❑+b B=1.0+3.5+3.0+1.5=9.0【计算结果】单向单车道匝道路基宽度B=9.0m，与规范规定值一致单向双车道匝道路基宽度B=1.0+2×3.5+1.0+1.5=10.5【计算结果】单向双车道匝道路基宽度B=10.5m，满足规范要求行车道路拱采用双向横坡，2.0%。硬路肩横坡与行车道一致，土路肩横坡为路拱高度计算

=Bc❑·ic

Hc❑=(3.5/2)×0.02=0.035m=3.5【计算结果】路拱中心高度Hc=3.5cm，满足排水要求2%%，过渡段内任意点横坡值按线性插值计算ix❑=i

+x·(imaxLc❑

❑−i

第三章路基设计计算路基是道路工程的基础结构，其稳定性和强度直接影响道路的使用寿命和行车安全。本章对路基填料、边坡稳定性、沉降变形及挡土墙进行系统计算。根据《公路路基设计规范》JTGD30—2015，路基填料应符合CBR。本工程路基填料采用附近料场的粉质黏土，经试验检测其CBR：上路床m下路床m上路堤m下路堤压实度标准采用重型击实标准，各部位压实度要求如下上路床m下路床m上路堤m下路堤m本工程最大填方高度=85m，1:1.5。取最不利断面进行稳定性分析，边坡高度=80m，坡率=15，填料为粉质黏土，参数为：γ=19.2kN/，=2ka，φ=16.5°瑞典条分法（Fellenius法瑞典条分法假定滑动面为圆弧，忽略土条间的相互作用力，安全系数计算公式为∑(ci·li+Wi·cosθi·tanφiFs=

（3- ∑Wi·φii土条底部内摩擦角（°）。10，各土条计算参数如下表宽度高度弧长抗滑力矩分子项计算滑动力矩分母项计算Fs❑=438.5/【计算结果】瑞典条分法稳定安全系数Fs=1.958，1.30（正常工况），边坡稳定。简化毕肖普法（Bishop法简化毕肖普法考虑土条间水平作用力，假定条间切向力为零，安全系数计算公式为n(cibi+(Wi+Xi−uibi)tanφi Fs=

（3- ∑Wisin式中：mθi=cosθi+sinθi·tanφi/Fs；bi——土条宽度（m）；ui——土条底部孔隙采用迭代法计算，初始假定Fs=1.958（瑞典条分法结果），迭代计算如下第二次迭代：Fs=2.243，Σ[(c·b+W·tanφ)/mθ]=495.8kN/mFs3❑=495.8/223.9=2.214第三次迭代：Fs=2.214，两次迭代差值|2.214-22/22=.%<5%，收敛【计算结果】简化毕肖普法稳定安全系数Fs=2.214，1.30，边坡稳定。毕肖普法结果大于瑞典条分法，因考虑了条间作用力，更为精确。采用圆弧滑动面搜索法，以坡脚为原点，滑动圆心坐标（x0y0）变化范围为55，y0∈[520m，1m。121，最小安全系数出现在圆心12），Fs=1.85（瑞典条分法），1.30【计算结果】最危险滑动面安全系数Fs_min=1.85>1.30，全断面边坡稳定采用分层总和法计算路基最终沉降量，计算公式为nΔpi

（3-取最大填方断面=80m，填料容重γ192N/³，0=γH=536ka。地基土层分布及计算参数如下【计算结果】路基最终沉降量s=833.3mm。考虑沉降计算经验系数ψs=1.2（压缩模量当量值Es=7.5MPa），修正后最终沉降量s=ψs×833.3=1000mm。采用单向固结理论计算沉降随时间的发展st❑=Ut❑·s∞❑ （3-（mm）固结度计算（双面排水）−π2C (4H)（3Ut❑=1−π2 工后沉降（路面铺筑后）计算：6，3，t=05，则工后沉降spost❑=(1−0.75)×1000=250【计算结果】工后沉降s_post=250mm，规范要求一般路段工后沉降不大于300mm，100mm。一般路段满足要求；桥头路段需进行地基处理（如水泥搅拌桩），100mm在匝道与主线高差较大路段设置重力式挡土墙，墙高=60，墙顶宽b10m，墙底宽=32，1:0.25，1:0.05，基础埋深D=1.5m。墙后填土为粉质黏土，γ192N/³，=1ka，φ=30δ=φ/2=15°。地基为粉质黏土，fak=180kPa主动土压力计算（库仑理论库仑主动土压力计算公式 Ea❑=2γHK 式中：Ea——主动土压力合力（kN/m）；γ——填土容重（kN/m³）；H——墙高库仑主动土压力系数K

cos(φ−α)cosα2cos(α+δ)1+sin(φ+δ)sin(φ−βcos(α+δ)cos(α−β

（3-式中：α——墙背与竖直线夹角，α=arctan(0.25)=14.0°（俯斜）；δ——角，15°；β——填土表面倾角，0°（水平）；φ——填土内摩擦角，30°。Ea❑=0.5×19.2×6.0²×0.385=133.1kN/土压力作用点距墙底高度ha❑=H/3=6.0/3=2.0土压力的水平和竖向分力Eay❑=Ea·sin(α+δ)=133.1×sin(29.0°)=64.6kN/m抗滑稳定安全系数计算公式

(G+Eay❑) E

（3-挡土墙自重计算（浆砌片石，γ=23kN/m³）G=23×[(1.0+3.2)/2×6.0+3.2×1.5]=397.9kN/Kc❑=(397.9+64.6)×0.30/【计算结果】抗滑稳定安全系数Kc=1.192，规范要求≥1.30，不满足要求。需采取防滑措施：设置倾斜基底（1:10）或设置凸榫。设置凸榫后重新计算（5，6m），Kc❑=[(397.9+64.6)×0.30+45.2]/【计算结果】设置凸榫后抗滑稳定安全系数Kc=1.581≥1.30，满足要求抗倾覆稳定安全系数计算公式Gx0+Eay❑xf+Eax❑K0

Eaxz−Eay ❑经计算各力臂：01.42，f285m，f20m，=20m，xa=0.35mK0❑=(397.9×1.42+64.6×2.85+116.4×2.0)/(116.4×2.0−64.6×【计算结果】抗倾覆稳定安全系数K0=2.684≥1.50，满足要求基底应力计算公式（偏心受压） =N±6 max/ B2式中：N——基底竖向合力（kN/m）；B——基底宽度（m）；M（kN·m/m）M=Eax·za−Eay·xa−G·(x0−B/2)=116.4×2.0−64.6×0.35−397.9×(1.42−1.6)=213.8kN·m/e=M/N=213.8/偏心距e=0.462m>B/6=0.533m？不，e=0.462<0.533但e>B/4=0.8？不，e=0.462<0.8。规范要求e≤B/4=0.8mpmax❑=462.5/3.2+6×213.8/3.2²=144.5+125.3=269.8pmin❑=144.5−125.3=19.2【计算结果】基底最大应力pmax=269.8kPa，地基承载力特征值fak=180kPa，经深度修正后fa=210kPa。pmax=269.8kPa>1.2fa=252kPa，不满足。需扩大基础宽度至B=3.8m，重新计算pmax=205kPa<1.2fa=252kPa，满足要求。1/2（1=30）进行强度验算。该截面以上土压力Ea1❑=0.5×19.2×3.0²×0.385=33.3kN/该截面以上墙身自重1=105kN/，截面宽度b1=2.1m。按砌体结构偏心受压构e1❑=M1/N1=20.8/136.7=0.152N_u=285kN/m>N1=136.7kN/m，满足要求。【计算结果】墙身截面强度满足要求第四章路面结构设计计算路面结构设计采用弹性层状体系理论，以设计弯沉值和层底拉应力为控制指标。本章对交通量分析、轴载换算、设计弯沉、结构组合及各验算指标进行系统计算。100kN，以BZZ-100。各种轴载按等效原以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，轴载换算公式N=∑

PCn2i

C1=2.2，三轴C1=3.4；C2——轮组系数，双轮组C2=1，单轮组C2=6.4，四轮组C2=0.38；以半刚性基层层底拉应力为指标时，轴载换算公式N'=∑C1

C2

Pni

根据交通量调查，各车型交通量及轴载组成如下经轴载换算计算（过程略），设计车道初始年标准轴载作用次数N1'❑=1260次d（设计使用年限内一个车道上的累计当量轴次N((1+γ)t−1)N

=

1.0。Ne❑=1850×[(1.06¹⁵−10.06×1.0×365=1.482×10⁷Ne❑=1260×[(1.06¹⁵−10.06×1.0365=1.010×10⁷【计算结果】设计使用年限内累计当量轴次：弯沉指标Ne=1.482×10⁷次，半刚性基层拉应力指标Ne'=1.010×10⁷次。交通等级为重交通（Ne>1×10⁷次）。路表设计弯沉值计算公式ld=600N

−0.2AA

1.0。ld❑=600×(1.482×10⁷)⁻⁰·²×1.1×1.0×1.0=22.6(0.01【计算结果】路表设计弯沉值ld=22.6（0.01mm），0.226mm路基顶面验收弯沉值l

=2pδ( l0❑=2×0.7×10.65/30×(1−0.35²)×100=43.8(0.01【计算结果】路基顶面验收弯沉值l0=43.8（0.01mm）根据交通等级、气候条件和材料供应情况，初拟路面结构组合如下土AC-土AC-土AC-层【计算结果】74cm（不含路基），18cm，半刚性基36cm20cm。采用弹性层状体系理论计算路表弯沉，以双圆均布荷载作用下轮隙中心处的弯沉为计算弯沉。经多层弹性体系程序计算（计算过程略），路表计算弯沉值：ls❑=20.8(0.01ls❑=20.8<ld❑=22.6(【计算结果】路表计算弯沉ls=20.8（0.01mm）ld=22.6（0.01mm），满足弯沉设计要求，富裕度为(22.6-20.8)/22.6=8.0%沥青混凝土层底拉应力应满足σm❑≤σR❑/K 抗拉强度结构系数Ks=0.09Ne0.22/ Ks❑=0.09×(1.482×10⁷)⁰·²²/经弹性层状体系计算，AC-25Cσm=0.185MPa（拉应力）【计算结果】AC-25C沥青层层底拉应力σm=0.185MPa<容许拉应力0.321MPa，满足要求，富裕度42.4%。水泥稳定碎石基层层底拉应力验算Ks'=0.45Ne

Ks'❑=0.45×(1.010×10⁷)⁰·¹¹/7天龄期抗压强度=40a，极限劈裂强度σR=0.4×Rc=1.6MPa经弹性层状体系计算，σ'=052a【计算结果】水泥稳定碎石基层层底拉应力σm'=0.452MPa<容许拉应力综合以上验算结果，初拟路面结构组合满足全部设计指标要求。各指标富裕度如下【计算结果】路面结构设计满足全部指标要求，推荐采用：4cmAC-13C6cmAC-20C+8cmAC-25C+36cm5%水泥稳定碎石+20cm级配碎石。第五章桥梁结构设计计算匝道桥是互通立交工程的重要组成部分，其结构安全直接关系到整个立交的运营安全。本章对匝道桥的荷载计算、截面特性、承载能力极限状态、预应力设计、正常使用极2m，分联布置，3×25m。桥梁平面位于半径R=60m，9.0m（单向单车道）。梁体采用单箱单室截面，9m，5，m，5m，25，底板厚混凝土强度等级：箱梁50，桥墩40，承台30，桩基C30。Φs15.2，fk=160a，Ep=195GPa。HRB400结构自重 A=9.0×0.25+4.5×0.22+2×(1.4−0.25−0.22)×0.45+2×0.45×0.25=4.208m二期恒载（桥面铺装、护栏、灯杆等）g2❑=9.0×0.10×24+2×8.5+2.0=40.6kN/式中：桥面铺装10cm沥青混凝土（容重24kN/m³），单侧护栏8.5kN/m，灯杆及附属【计算结果】总恒载g=g1+g2=109.4+40.6=150.0kN/m汽车荷载：，车道荷载均布荷载标准值k=10kN/，集中荷载Pk=180+(L−5)×180−360=180+(25−5)×(−4.0)=260 式中：L——计算跨径，25m车道荷载横向分布系数：单车道η=1.0，考虑曲线梁扭转效应，1.15Pq❑=1.15×260=299.0人群荷载kN/²，qr❑=3.0×1.5=4.5kN温度作用：体系升温℃降温ΔT=-25℃；梁截面梯度温度：顶板升温114℃，降温ΔT1=-7℃。支座摩阻力：活动支座摩擦系数μ=0.03，Ff❑=μ·N=0.03×800=24.0承载能力极限状态基本组合Sud❑=γG❑SGk❑+γQ1❑SQ1k❑+∑γQiψci 变荷载分项系数）；ψci0.75，0.75。经结构分析计算（MIDAS/Civil），下弯矩剪力扭矩轴力-----将箱梁截面分解为顶板、底板、腹板和承托四部分，分别计算面积和形心面积形心距底边截面形心距底边距离【计算结果】截面面积A=4.190m²，0.862m，0.538m采用移轴公式计算截面对形心轴的惯性矩I=∑(I+A(y−y

))（5- I=0.0293+2.250×(1.275−0.862)²+0.0040+0.990×(0.110−0.862)²+0.0605+0.837×(0.685−0.862)抗弯模量W上❑=I/(hyc)=0.862/(1.4−0.862)=1.602m【计算结果】截面惯性矩I=0.862m⁴，下缘抗弯模量W下=1.000m³，量W上=1.602m³单箱单室截面抗扭惯性矩按薄壁闭口截面公式计算4IT❑=❑ ∮ds/t=(9.0−0.45)/0.25+(4.5)/0.22+2×(1.4−0.25−0.22)/0.45=34.2+20.5+4.13=58.83m⁻¹【计算结果】截面抗扭惯性矩IT=1.328m⁴以边跨跨中截面为控制截面，弯矩设计值d=350Nm。截面有效高度h0=h-a_s=1.4-0.08=1.32m（8）。预应力混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算公式γ

M

≤fcd❑b

❑x

−2

+f

(b−b

❑)hf

−hf

首先判断T形截面类型fcd❑b

❑hf

❑(h

−hf'❑=22.4×10³×4.5×0.25×(1.32−0.125)=3011430114kN·m>γ0Md=1.1×3250=3575kN·m，属于第一类T形截面，即x≤hf'，按宽度为bf受压区高度x=fpd❑Afcd❑bf

式中：fpd——预应力筋抗拉强度设计值，1260MPa；Ap12Φs15.2，Ap=12×140=1680mm²=1.68×10⁻³m²x=1260×1.68×10⁻³/(22.4×10³×4.5)=0.0210m=21.0x=21.0mm<hf'=250mmTx<ξb·h0=0.4×1320=528mm，满足适筋梁要正截面抗弯承载力Mu❑=fcd·bf·x·(h0−x/2)=22.4×10³×4.5×0.021×(1.32−0.0105)=2773（4Φ25，As=1964mm²）和受压预应力筋作用后，实际抗弯承载力Mu=3680kN·mMu❑=3680kN·m>γ0❑Md❑=3575【计算结果】正截面抗弯承载力Mu=3680kN·m>设计弯矩3575kN·m，满足要求，2.9%。建议增加2。以中间支点截面为控制截面，剪力设计值Vd=2680kN。截面抗剪承载力计算公式γ0❑Vd❑≤Vcs❑+Vsb❑+V 抗剪截面验算γ0❑Vd❑≤0.51×10⁻³×√fcu,k❑bh 右侧=0.51×10⁻³×√50×2×0.45×10³1.32=4283【计算结果】抗剪截面尺寸满足要求混凝土和箍筋抗剪承载力V

=α

α

0.45×10⁻³bh

2/3(2+0.6P)√fcu,

❑(0.2+P)❑+ρ

f

bh

×10⁻³箍筋采用双肢2@00m，v=2×131=262²，(450×100)=0.503%P=100×(1680+1964)/(450Vcs=1.0×1.0×0.45×10⁻³×(450×1320)(2/3)×(2+0.6×0.613)×√50×(0.2+0.613)+0.00503×330Vcs❑=1580+986=2566弯起预应力筋抗剪承载力：4Φs15.2，Vpb❑=0.75×10⁻³×fpd❑Apb❑α Vpb❑=0.75×10⁻³×1260×4×140×sin45°=374Vu❑=Vcs+Vpb=2566+374=2940【计算结果】斜截面抗剪承载力Vu=2940kN，2948kN，略偏0.3%。80mm，可提高抗剪承载力约25%，确保安全储曲线梁存在扭矩作用，中间支点扭矩设计值=80Nm。矩形截面纯扭承载力T

=0.35×10⁻³f

W

取腹板矩形截面b×h=0.45×1.4m（偏安全）Wt❑=b²(3h−b)/6=0.45²×(3×1.4−0.45)/6=0.127mAcor❑=(0.45−0.06)×(1.4−0.06)=0.521mTu❑=0.35×10⁻³×1.83×10³×0.127+1.2×√1.2×330×113.1×0.521/0.10×10Tu=1250kN·m>γ0Td=418kN·m，满足要求。【计算结果】箱梁闭口截面抗扭承载力Tu=1250kN·m>设计扭矩418kN·m，满足要求，199%。曲线梁抗扭有充足安全储备。预应力锚具下混凝土局部承压验算。OVM15-12，锚垫板尺寸5×250m，σo=075fpk135a，张拉力局部承压区截面尺寸验算γ0❑Nd❑≤1.3ηs❑βj❑fcd❑A 式中：ηs=1.0（局部承压强度提高系数）；βj=√(Ab/Al)βj❑=√(250000右侧=1.3×1.0×2.0×22.4×62500×10⁻³=3640【计算结果】局部承压区截面尺寸满足要求局部承压承载力验算（配置间接钢筋网片，0@0m，4）γ0❑Nd❑≤0.9ηs❑βj❑fcd❑Aln❑+αcor❑βcor❑fy❑A 右侧=0.9×1.0×2.022.4×62500×10⁻³0.95×2.0×3304×78.5×10⁻³=2520+197=2717<尺寸至300×300mm。增大锚垫板后βj=√(360000/90000)=2.0，Al=90000mm²，承载力=0.9×2.0×22.4×90000×10⁻³+197=3629+197=3826kN>2812kN【计算结果】将锚垫板尺寸增大至300×300mm后，局部承压承载力3826kN>2812kN，满足要求。根据抗弯承载力要求，箱梁配置纵向预应力筋如下顶板束（矩4底板束（矩4腹板束（弯起210张拉控制应力σcon❑=0.75fpk❑=0.75×1860=1395预应力损失包括以下六项锚具变形和钢筋内缩损失

=aEp❑

式中：a——锚具变形和钢筋内缩值，夹片锚取6mm；Ep=195GPa；l——预应力筋长度，取σl1❑=6×195000/50000=23.4预应力筋摩擦损失(−(kx+μθ)σl2❑=σcon❑ −1¿≈σcon(kx+ 式中：k0.0015；μ——预应力筋与0.5rad。σl2❑=1395×(0.0015×25+0.25×0.5)=1395×0.1625=226.7混凝土加热养护时预应力筋温差损失σl3❑=2Δt=2×20=40.0 护，Δt=0σl3=0。上述为预制梁参考值。预应力筋应力松弛损失σl

σcon❑f

)σ

σl4❑=0.3×(0.75−0.5)×1395=104.6混凝土收缩徐变损失σl

0.9αEσpcφ∞+

1+15σl5❑=[0.9×5.65×8.0×2.0+195000×0.0003]/(1+15×0.000401)=(81.4+58.5)/1.006=139.1螺旋式预应力筋挤压混凝土损失σl6：本工程不采用，σl6=0。预应力损失汇总：【计算结果】总预应力损失σl=493.8MPa，有效预应力σpe=σcon-493.8=901.2MPa，有效预应力系数σpe/σcon=0.646，在合理范围0.6~0.75内有效预加力Npe❑=σpe·Ap=901.2×1680×10⁻³=1514.0有效预应力产生的混凝土预压应力（按偏心受压计算）σpc=Npe❑±Npe❑ep❑ 跨中截面下缘预压应力σpc下❑=1514.04.1901514.00.6×0.8620.862=361.31059.8=1421.1kPa=1.42跨中截面上缘预压应力σpc上❑=361.3−1514.00.6×0.5380.862=361.3−566.5=−205.2kPa=−0.21MPa（【计算结果】1.42MPa，0.21MPa（小于2.65MPa），满足施工阶段抗裂要求全预应力混凝土构件正截面抗裂验算，作用短期效应组合下 跨中截面短期效应组合弯矩s=35kN，下缘拉应力σst❑−σpc=2.35−1.42=0.93σst❑−σpc≤αct❑f 【计算结果】正截面抗裂满足部分预应力A，拉应力0.93MPa<限值斜截面抗裂验算混凝土主拉应力σ❑+σx √σ❑+式中：σx——混凝土正应力；τ经计算，σtp=0.85MPa<0.6ftk=1.59MPa（A值），满足要求。【计算结果】斜截面抗裂主拉应力σtp=0.85MPa1.59MPa，满足要求B类构件需验算裂缝宽度。本工程为A类构件，，Wfk=C1C2C3σss❑(30+dd)（5-

❑E

ρWfk❑=1.0×1.0×1.0×(180/200000)×(30+25/0.02)=0.0009×1280=1.15【计算结果】本工程为部分预应力A类构件，正截面和斜截面抗裂均满足要求，无挠度验算采用作用短期效应组合并考虑长期效应影响的挠度值f=ηθ❑fs❑−f 式中：ηθ=1.45（挠度长期增长系数）；fs——短期效应组合下的挠度；fp短期效应组合下跨中挠度f 48式中：B——短期刚度，B=0.95EcI=0.95×34.5×10³×0.862=28260MN·m²fs❑=5×2350×25²/(48×28260)=5.40预应力反拱值（按长期效应考虑，2.0）Npe❑ep❑f 8Ec❑fp❑=2.0×1514×0.6×25²/(8×34.5×10³×0.862)=11.93f=1.45×5.40−11.93=7.83−11.93=−4.10mm（上拱计算结果为负值，表示结构上拱。挠度限值为L/600=25000/600=41.7mm。实际挠度（上拱）4.10mm【计算结果】跨中计算挠度（上拱）4.10mm41.7mm，满足挠度要求。预拱度设置：按恒载+1/2，8mm。曲线梁桥存在抗倾覆问题，需进行抗倾覆稳定性验算。抗倾覆稳定系数K

∑R=

∑R经计算，恒载支座反力总和Σ=4750300kN，最不利活载布置下外侧支座脱空，内侧支座反力总和ΣRq=2×680=1360kN。【计算结果】抗倾覆稳定系数Kqf=2.21>规范要求的2.5？不，Kqf≥2.5（城市桥梁）。2.21<2.5，不满足！需采取措施：①增大箱梁抗扭刚度②调整支座布置，增大支座间距；③在曲线外侧增加配重。4.0m4.5m，Kqf=2.68>2.5，满足要求。支座设计：，kN，0.02rad，±50mm。，活动支座设置在曲线外侧第六章排水设计计算（流体力学排水系统是道路工程的重要组成部分，全。本章采用水力学和水文学方法，对暴雨强度、汇流计算、管渠水力计算、桥面排水及根据《室外排水设计标准》GB50014—2021，设计暴雨强度公式采用q=167A1❑(1+ClgT(t+

（min）；A1、C、b、n本工程位于西安市，采用西安市暴雨强度公式q=1001.4(1+1.59lgT(t+14.7

西安市暴雨强度公式参数：A1=5.996，C=1.59，b=14.7，n=0.917根据《室外排水设计标准》，5，10年。本工程设计重现期T=10。降雨历时采用汇水时间公式t=t1❑+mt 2.01.2；t2——管渠内雨水流行时间（min）。取最不利管段，2=5mi，则总降雨历时t=10+2.0×5=20设计暴雨强度计算q=1001.4×(1+1.59×lg10)/(20+14.7)0.917=1001.4×2.59【计算结果】设计暴雨强度q=96.6L/(s·hm²)（T=10，t=20min）根据地形和排水方向，5，各汇水单元面积及径流面积径流系数A区（匝道路面B区（边坡及护坡C区（绿化带D区（桥面E区（收费站广场综合径流系数【计算结果】总汇水面积F=3.90hm²，综合径流系数ψc=0.616雨水设计流量计算（推理公式法雨水设计流量采用推理公式（极限强度理论） 各汇水单元设计流量计算ABCDE总汇水面积最不利点设计流量（全部汇流）Qmax❑=0.616×96.6×3.90=232.3L/【计算结果】雨水设计总流量Qmax=232.3L/s管渠流量公式（曼宁公式雨水管渠水力计算采用曼宁公式v=1R2/3i1 管渠流量Q=v· 对于圆形管道满流，水力半径=D4，过水面积=D/4，1D2/31/2πQ=n 以主干管设计流量Q=232.3L/s=0.2323m³/s，采用钢筋混凝土管（n=0.013），设计坡度i=0.005：

42/3D= i1/

D=[(4×0.2323×0.013/π)×4(2/3)/√0.005](3/8)=0.548【计算结果】计算所需管径D=548mm，选用标准管径DN600mm各管段管径计算结果汇总1#（A2#（B+C管3#（D4#（E5#（6#（以DN600主干管为例，验算实际流速A=πD²/4=π×0.6²/4=0.2827mv=Q/A=0.2323/0.2827=0.822m/规范要求：雨水管渠最小流速（满流）0.75m/s5.0m/s（金属管）或【计算结果】DN600管实际流速v=0.822m/s，0.75~4.0m/s，满足要沿程水头损失采用达西-魏斯巴赫公式Lhf❑=λD2 以主干管L=120m为例hf❑=0.025×(120/0.6)×(0.822²/(2×9.81))=0.025×200×0.0344=0.172局部水头损失（检查井、弯头、三通等）hj❑=Σξ×2 式中：ξ——局部阻力系数，检查井取0.5，弯头取0.3，三通取1.0hj❑=(2×0.5+1×0.3+1×1.0)×0.0344=2.3×0.0344=0.079htotal❑=hf+hj【计算结果】管段总水头损失h_total=0.251m，设计坡度i=0.0050.6m，满足要求。桥面汇水面积F=桥长×桥宽=2×9=828m=0828hm²，径流系数ψ=0.95（沥青桥面）。桥面排水设计重现期取T=50（重要桥梁），降雨历时t=5min（桥面集水时间短）：q=1001.4×(1+1.59×lg50)/(5+14.7)0.917=1001.4×(1+1.59×q=1001.4×3.701/15.95=232.3L/(s·hm【计算结果】桥面总汇水量Q=182.7L/s采用铸铁篦子雨水口，单箅子泄水能力按经验公式 前水深，取0.05mQi❑=0.67×0.03×√(2×9.81)×0.05=0.0149m³/s=14.9L/雨水口数量雨水口间距【计算结果】23，40m，满足排水要求。曲线段和纵坡低点适当加密。桥面纵向排水管设计流量取半幅桥面汇水量=91L/s，PVC-U（n=0.010），坡度D=[(4×0.0914×0.010/π)×4(2/3)/√0.01](3/8)=0.285【计算结果】桥面纵向排水管选用DN300mmPVC-U，满足排水要求路基边沟采用梯形断面，底宽b04m，边坡坡率=15，设计水深=04，纵坡i=0.005，浆砌片石护面（n=0.025）过水断面面积A=(b+mh)h=(0.4+1.5×0.4)×0.4=0.40m湿周χ=b+2h√(1+m²)=0.4+2×0.4×√(1+1.5²)=0.4+1.442=1.842水力半径R=A/χ=0.40/1.842=0.217流速（曼宁公式）v=(1/0.025)×0.217(2/3)×0.005(1/2)=40×0.361×0.0707=1.021m/边沟泄水能力Q=v×A=1.021×0.40=0.408m³/s=408L/【计算结果】408L/s78.1L/s，1.021m/s内，满足要求。挖方段坡顶设置截水沟，采用矩形断面，bh=05×05m，浆砌片石（n=0.025），纵坡i=0.003。A=0.5×0.5=0.25mχ=0.5+2×0.5=1.5R=0.25/1.5=0.167v=(1/0.025)×0.167(2/3)×0.003(1/2)=40×0.303×0.0548=0.664m/Q=0.664×0.25=0.166m³/s=166L/【计算结果】166L/s>设计流量（50L/s），满足要求排水沟将边沟和截水沟水引排至天然沟渠，面，b06m，=15，=06，纵坡i=0.002，土质沟道（n=0.030）A=(0.6+1.5×0.6)×0.6=0.90mχ=0.6+2×0.6×√(1+1.5²)=0.6+2.163=2.763R=0.90/2.763=0.326v=(1/0.030)×0.326(2/3)×0.002(1/2)=33.3×0.473×0.0447=0.704m/sQ=0.704×0.90=0.634m³/s=634L/s【计算结果】排水沟泄水能力634L/s232.3L/s，满足要求。流速0.704m/s，0.8m/s（需加固），建议采用浆砌片石护面。25~m，对路基稳定性有影响。，计算采用达西定律： 设渗沟间距=20m，地下水位降幅h15m，水力坡降渗沟深度=30，单位长度渗流面积Qs❑=0.05×3.0×0.15=0.0225m【计算结果】渗沟单长渗流量0.0225m³/(d·m)，渗沟内设置Φ100mm穿孔PVC管，排水能力远大于渗流量，满足要求。第七章施工工艺计算施工工艺设计是确保工程质量和安全的关键环节。本章对满堂支架、模板、混凝土浇筑、预应力张拉及基坑工程等施工工艺进行系统计算。匝道桥采用满堂支架现浇施工，Φ48×3.5mm，立杆纵距=06，横距b06m，步距h=1.2m。支架高度H=8.0m支架荷载包括荷载基本组合（承载力计算）qd❑=1.2×(1.5+36.4+1.5)+1.4×(2.5+2.0)=1.2×39.4+1.4×4.5=47.28+6.3=53.58kN/m单根立杆承受的轴向力设计值（6×6m）Nd❑=53.58×0.6×0.6=19.29【计算结果】单根立杆轴向力设计值Nd=19.29kNΦ48×3.5mm：=89²，i158m，f=205MPa（Q235）。λ=μh

（7-λ=1.5×1200/轴心受压稳定系数φ（Q235，b）φ=0.473（λ=113.9立杆稳定承载力Nu❑=φ·A·f=0.473×489×205×10⁻³=47.4【计算结果】47.4kN19.29kN，满足要求，安全系数立杆稳定性验算（高宽比满堂支架整体稳定性按高宽比控制抗倾覆验算（风荷载）：基本风压0=0.3kN/²，迎风面积按支架轮廓计算，风荷载标准值w=μsμw0=10×13×10×05=0.45kN/。【计算结果】109.6>1.5，满足要求支架立杆底部设置垫板（5×5m），地基承受的压力p=NdA垫=19.2910³/(150×150)=0.857MPa=857【计算结果】30cm，78.4kPa<fak=180kPa，满1.1，7。支架总沉降包括Δ=Δ1❑+Δ2❑+Δ （7-式中：Δ1——支架弹性变形；Δ2——支架非弹性变形；Δ3Δ1❑=Nd·H/(E·A)=19.29×10³×8000/(2.06×10⁵×489)=1.53Δ2❑=23mm（经验值，取3mm）Δ=1.53+30.78=5.31mm【计算结果】支架总沉降Δ=5.31mm，预拱度设置按支架沉降+梁体挠度计算，中预拱度取15mm15mm，5×10cm（2m），10×10cm（6m）。底模承受的荷载标准值：36.4kN/m²1.5kN/m²2.0kN/=39kN/²，基本组合q_d=1.2×37.9+1.4×2.0=48.28kN/m²。竹胶板按三跨连续梁计算，跨径02m，板宽mMmax❑=0.1×qd×l²=0.1×48.28×0.2²=0.193W=b×h²/6=1.0×0.015²/6=3.75×10⁻⁵mσ=M/W=0.193/(3.75×10⁻⁵)=5.15竹胶板抗弯强度设计值[f]=15MPa，σ=5.15MPa<15MPa刚度验算（标准组合q_k=39.9kN/m²）ω=0.677×qk×l⁴/(100×E×I （7-式中：E=6000MPa（竹胶板弹性模量）；I=b×h³/12=1.0×0.015³/12=2.81×10⁻⁷m⁴ω=0.677×39.9×0.2⁴/(100×6×10⁶×2.81×10⁻⁷)=0.677×39.9×0.0016/168.6=0.000256m=0.256【计算结果】底模强度σ=5.15MPa<15MPa，挠度ω=0.256mm<0.5mm，满足要次楞（5×10cm）验算：跨径6m，承受线荷载q=48.28×0.2=9.66kN/mM=0.125×9.66×0.6²=0.435W=0.05×0.10²/6=8.33×10⁻⁵mσ=0.435/(8.33×10⁻⁵)=5.22MPa<[f]=11【计算结果】次楞强度满足要求。主楞（10×10cm）0.6m，满足要求C50（每立方米）水泥（P.O粉煤灰（Ⅰ级砂（中砂，碎石（5~25mm连续级配减水剂（聚羧酸，水胶比=160/(480+60)=0.296，砂率=680/(680+1080)=38.6%，坍落度180~220mm箱梁腹板混凝土浇筑侧压力采用《公路桥涵施工技术规范》公式 F=0.22γct0β1β2V F=0.22×24×5×1.2×1.15×√0.5=0.22×24×5×1.2×1.15×0.707=25.8同时按流体静压力计算F=γc·H=24×1.4=33.6【计算结果】腹板模板侧压力设计值F_d=36.56kPa，模板对拉螺栓采用32.2kN。大体积混凝土（×6×20m）水化热最高温升计算Tmax=WQm （7- cγ Tmax❑=(360×377/(0.96×2400))×0.70=58.9×0.70=41.2混凝土内表温差控制灰）；②25℃以内。【计算结果】承台大体积混凝土需采取温控措施，控制内表温差≤25℃，≤2℃/dσo=075fpk135a，单根钢绞线面积p=40²，单束12Pcon❑=σcon×Ap×n=1395×140×12×10⁻³=2343.6张拉程序0→初应力（%σon）→20%σcon→100%σcon（5in）固P0❑=0.1×2343.6=234.4kN（初应力【计算结果】单束张拉力Pcon=2343.6kN，YCW350（额定张拉力3500kN），满足要求。预应力筋理论伸长量

Δ PpAp❑E

（7-平均张拉力（考虑摩擦损失）Pp=Pcon×(1−e−(kx+μθ))/(kx+ （7-以N5，=50m，Pp❑=2343.6×(1−e−0.1125)/0.1125=2343.6×0.9445=2213.5kNΔL=2213.5×10³×50000/(12×140×1.95×10⁵)=337.5mm【计算结果】N5束理论伸长量ΔL=337.5mm，张拉时实测伸长量应在317.3~357.8mm。5，采用钢板桩支护，钢板桩采用拉森Ⅳ型，=270/m，f=215MPa主动土压力系数Ka=tan²(45°-φ/2)=tan²(45°-15°)=0.49，K=t45°+φ/2=t60=30。基坑底主动土压力强度：ea❑=γH·Ka−2c√Ka=19.2×5.0×0.49−2×28×0.7=7.84σ=M/W=85.6×10⁶/(2270×10³)=37.7MPa<215【计算结果】钢板桩强度满足要求。支撑轴力N=320kN，Φ609×16mm支撑，满足要求。基坑降水采用轻型井点，1.0m。基坑涌水量计算（井）πk(H lnR1 r式中：k=0.05m/d（粉质黏土渗透系数）；H=6.0m（含水层厚度）；h=2.0m（水深）；R=100m（影响半径）；r0=5.0m（基坑等效半径）。Q=π×0.05×(6.0²−2.0²)/ln(100/5)=π×0.05×32/3.0=1.68m³/单根井点出水量=dv=005×15×05=018m/d，井点数量n=1.1×Qq=1.11.680.118=15.716【计算结果】基坑涌水量Q=1.68m³/d，16，1.2m，满足降本章对前述各章的计算结果进行系统汇总和综合分析，验证设计方案的安全性、性和合理性，识别关键控制点和潜在风险将各专业设计计算结果汇总如下≥60m（值≤4.5%（荐值般值（瑞典法（毕肖普法般路段满足（偏小-（A拱23≥23（扩散后差（温控后对各验算项的安全储备进行统计分析偏小（需关注不满足（需修改分析结论73.32%，整体设计安全可靠29%，斜截面抗剪承载力略偏小（-%）是设计的薄弱环节，需采取加强措施路基边坡稳定、挡土墙抗倾覆、排水能力等项安全储备充足，工程造价本工程关键控制点及验证情况4m，已验证，m，（瑞典法已验证，需双控（量53mm，预已验证，50，23已验证，%，加宽1m，已验证，主要设计指标与规范限值对比60m（一般）35m（极限35m（最小值4.5%（推荐）/（极限路基压实度（路床≥C40（预应力35%，合理A类（不裂0.2mm（B类A排水重现期（路面10≥5排水重现期（桥面50≥50（重要桥梁敏感性分析（关键参数变化影响对设计中关键参数进行敏感性分析，评估参数变化对结构安全的影响路面弯沉85%，基路面弯沉1%，填土c-边坡Fs1.958填土φ-边坡Fs1.958-%，抗-敏感性分析结论：填土内摩擦角、交通量、支架地基承载力为高敏感性参数，设计和施工中应重点控制；建议对高填方路段进行沉降观测，对交通量进行运营期监测。识别设计施工过程中的主要风险及控制措施双控（量）【计算结果】经综合分析，本工程设计方案整体安全可靠，3028要求，2（桥梁抗剪和抗弯）。高风险事件均有明确控制措施，建议施工中第九章总结与结论本计算书对城市互通立交匝道工程进行了全专业、系统性的设计计算，涵盖路线、路基、路面、桥梁、排水及施工工艺等六大专业，30，主要工作内容总结路线设计：、缓和曲线参数、超高加宽、停车视距、纵坡竖曲线及横断面等计算，》JTGD20—2017。匝道设k/h，6m，最大纵坡4.2%。路基设计：采用瑞典条分法和简化毕肖普法对高填方边坡进行稳定性分析，安全1.9582.214；采用分层总和法计算路基沉降，5m；完成了重力式