盘锦新区纬一河二号桥设计_预应力混凝土变截面连续梁桥设计计算书(编辑修改稿)

盘锦新区纬一河二号桥设计_预应力混凝土变截面连续梁桥设计计算书(编辑修改稿)内容摘要：

  ，满足要求。 人行道悬臂板计算结果 （ 1） 桥面 板计算跨径： 2lm。 计算时取 1m宽板条进行计算，计算跨径为 2m，恒活载均通过人行道板支撑墙纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 21 按集中力的形式传递给悬臂板，恒载计算简图如图 45 所示，活载计算简图如图 45所示。 恒载计算简图 活载计算简图 图 45：人行道悬臂板计算简图 （ 2） 计算结果： 恒载弯矩： .M kn m恒。 活载弯矩： .M kn m活 （人群活载不考虑 冲击） 组合弯矩： 1 . 2 1 . 4 = 1 . 2 4 1 . 4 2 1 . 4 6 . 1 2 = 5 8 . 3 .M M M k n m    0 活恒 截面抗弯承载力为 ＞ ,满足规范要求。 （ 3） 裂缝计算结果： 矩形截面钢筋混凝土构件最大裂缝宽度 fkW 可按下列公式计算：    30W 321 dECCC sssfk )(mm 其中0ss hAMss 56 5 . 1 3 0 1 6W 1 . 0 1 . 4 8 1 . 1 5 0 . 0 7 5 m m 0 . 2 0 m m2 1 0 0 . 2 8 1 0 0 . 0 0 6fk        ，满足要求。 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 22 5 下部结构计算 计算参数 荷载 ⑴恒荷载 ⑵预应力 ⑶砼收缩及徐变 ⑷汽车制动力 ⑸汽车荷载（计冲击） ⑹人群荷载 ⑺支座摩阻力（摩阻系数取 ） ⑻温度。 荷载组合 （ 1）承载能力极限状态组合： 1） 边墩轴力： （恒荷载 +预应力） +*汽车 (计冲击 )+*人群荷载 2） 边墩弯矩： *摩阻力弯矩 1） 中墩轴力： （恒荷载 +预应力） +*汽车 (计冲击 )+*人群荷载 2） 中墩弯矩： *制动力 +*不平衡力 上述系数中当自重、预应力为有利时“规范”规定。 （ 2）抗裂验算组合： 短 期效应组合： 恒荷载 + 预加力 + 砼收缩徐变＋ 制动力（边墩为摩阻力）+ 降温＋ 温度梯度＋ 汽车 (不计冲击 )+ 人群荷载 长期效应组合： 恒荷载 + 预加力 + 砼收缩徐变 + 制动力（边墩为摩阻力） + 降温＋ 温度梯度 + 汽车 (不计冲击 )+ 人群荷载 （ 3）偶然组合： 边、中墩轴力： 恒荷载（不考虑竖向地震） 边、中墩弯矩： 地震荷载（ E E2） 按照以上组合验算墩偏心受压极限承载力。 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 23 主桥桥墩、桩的计算 计算模型 桥墩和桥墩位置桩 基计算，静力计算和动力计算采用两种不同的模型，静力计算采用如图 51 所示的墩桩承台的独立空间模型，把主梁纵向整体模型计算的支点内力施加于该模型之上，以简化模型，减少计算时间；动力计算采用如图 51 所示的空间模型，采用反应谱法计算结构地震反应结果。 该模型中主梁，支座，桥墩和桩采用空间梁单元模拟，承台采用厚板单元模拟，桩基利用土弹簧模拟周围圡抗力的影响，土弹簧系数根据土层的性质，厚度，深度，根据《地基基础规范》，利用 m 法来求解。 桥墩与梁体采用弹性连接的刚性连接模拟，墩与承台采用刚性连接主从节点连接模拟，桩顶与 承台底部采用刚性连接，桩底部采用固结模拟。 图 51 静力计算模型 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 24 图 52 动力计算模型 墩的类型：上图之中有两处桥墩位置，每处桥墩位置上有两个墩，分别为 1A 类桥墩和1B 桥墩，两类桥墩的计算截面如图所示； 1A桥墩截面俯视图 1A桥墩截面侧视图 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 25 2B 桥墩截面俯视图 2B 桥墩的侧面图如同一号桥墩，图中长度单位为厘米。 桩的类型：桥墩下设直径 2m 的钻孔灌注桩，桩长 60m，单桩承载力根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（ JTGD632020） ,结合地质勘察报告，单桩承载力允许值。   KNUR qAlq rpint ik 1 1 7 0 921 1   设计计算参数 恒荷载 ：此次设计之中恒荷载包括了结构的自重，二期恒载，节点荷载。 自重： 箱型截面采用 c50 混凝土制作， Midas 软件自行计算； 二期恒载：包括桥面铺装，人行道板的重量，及栏杆等装饰材料。 根据《公路桥涵设计通用规范》，此次设计桥面铺装采用沥青混凝土铺装，容重取 24kN/m3，厚度为十公分，人行道板取 22KN/m3，栏杆 4KN/m3，合计 24+22+4=。 节点荷载：在支座处，由于支座反力较大，箱型梁在此处一般做为实心体，在桥台处长为 米，在中间支座处为 3 米，建立模型时，我们都设计为箱型，因此，把此处混凝土的自重等效为节点荷载。 在桥台处节点荷载为 3=，在中间支座处节点荷载为 =。 预应力荷载 ：如同上部结构设计，采用极限抗拉应力为 1860Mp 的钢绞线，两端同时张拉，使钢绞线的拉应力达到 1935Mp，钢绞线的布置形状如下图： 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 26 混凝土收缩徐变： 将混凝土材料其定义时间依存材料，在定义施工阶段时给其赋予足够的时间，软件将自行计算收缩徐变对结构的影响。 汽车制动力： 根据《公路桥涵设计通用规范》查的，一个设计车道上的由汽车产生的汽车制动力是车道荷载在加载长度上的总重力的 10％，一个车道 上的荷载由均布荷载和集中荷载构成，一级公路的车道均布荷载为 ，均布荷载根据规范取 360kN，该半幅桥梁为同向四车道，根据规范，为一个车道的 倍，则汽车制动力为（ 140+360）10％ =490KN。 汽车荷载和人群荷载： 根据规范，在 Midas 软件中，定义汽车荷载及人群荷载工况，软件将自行计算，只需根据不同需要将其组合而已。 下部主要构件的模拟 （ 1） 支座：支座是将上部结构自重及各种荷载传递到桩基础的主要构件，在下部结构静力计算时，该桥采用刚性连接，给予正 确的约束方式。 在 E2 地震作用下，该支座将会损坏，两侧用弹性橡胶来缓冲地震作用。 （ 2） 桥墩：采用梁单元模拟 （ 3） 承台：采用厚板单元模拟 （ 4） 桩：纬一河二号桥采用的钻孔灌注桩，桩身用 60 份长为一米的梁单元模拟，周围土对桩的水平抗力利用土弹簧模拟，根据地质勘探报告，虽然有多层土质，但我们等效为单一土质， m值取 5000KN/m4。 如图 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 27 主要构件间的连接 （ 1） 支座与梁体的连接：采用弹性连接中的刚性连接。 （ 2） 桥墩与承台的连接：采用主从节点连接。 （ 3） 桩顶与承台连接：采用弹性连接的刚性连接。 （ 4） 桩底：采用一般支撑的全方位固结，包 括（ x,y,z 方向的位移及转动）。 静力计算结果 （ 1） 从模型输出结果查看，在极限承载力组合下 ,找出一个受力最为不利的墩， 其最大的竖向力值（轴力值） Nmax=23754KN 其最小的竖向力值（轴力值） Nmin =16924KN (2) 全桥的只设制一个制动墩，单 墩的水平荷载： 汽车制动力： F= 支座摩阻力： F=21457= 支座摩阻力对制动墩产生的弯矩： M== 汽车制动力与支座摩阻力不同时参与参合运算，计算时取支座摩阻力作为水平荷载参与墩桩承载力运算。 （ 3）墩运算结果 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 28 全桥只有一个制动墩，在下部结构的静力计算中，各墩的竖向力相差无几，但制动墩在顺桥向的弯矩较大，也最为危险，所以取该墩进行承载力和裂缝宽度验算。 结果见下表 表一、 桥墩承载力计算结果 墩号 控制截面 承载能力极限状态组合内力 承载力 结论 最大弯矩 M（ ） 对应的轴力（ KN） 弯矩承载力（ ） 轴力承载力（ KN） 1143号 墩底 1043247 571436 通过 表二、 桥墩的裂缝宽度计算结果 墩号 控制截面 短期效应状态 组合内力 长期效应组合内力 裂缝宽度（ mm） 最大弯矩 M（ ） 对应的轴力（ KN） 弯矩承载力（ ） 轴力承载力（ KN） 1143号 墩底 （ 4） 桩的计算结果 桩顶的最大轴力 Nmax =8672KN11709KN,满足地基基础规范要求，桩顶的最小轴力Nmin =5804KN,对应的弯矩为 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 29 6 承台计算 计算参数 荷载 ⑴ 恒荷载； ⑵ 汽车荷载（计冲击，冲击系数的选取见主梁纵向计算总说明）； ⑶ 人群荷载； ⑷ 地震荷载（承台为能力保护构件，取 E2 地震力）； 荷载组合 荷载组合按《公路桥涵设计通用规范》（ JTG D602020）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ JTG D622020）规定进行。 恒荷载 + 汽车 (计冲击 )+ 人群 恒荷载 + 地震荷载 按照第一个组合做承 台冲切验算，按第二个组合做撑杆系杆、斜截面抗剪、边角桩冲切验算。 主桥桥墩承台 主墩承台根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62— 2020)进行验算，承台外排桩中心距小于承台高，因此按照“撑杆 — 系杆体系”验算。 纬一河 2桥设计计算书（上部结构） 30 致 谢。