闵浦二桥总体计算书(232m独塔钢桁梁斜拉桥)

闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告主桥平面总体静力计算篇上海市城市建设设计研究院2007年06月闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告1目录1设计技术标准..........................................................22设计规范..............................................................33设计参数..............................................................44计算数据.............................................................115计算结果.............................................................17闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告21、设计技术标准（1）道路等级：越江通道为二级公路；地面道路为城市次干路。（2）设计行车速度：越江通道为60km/h；地面道路为40km/h。（3）设计荷载标准：桥梁公路-I级；轨道荷载标准另见轨道交通技术标准；道路BZZ-100型标准车。（4）主线道路横断面布置：图1.1主线道路横断面布置（5）道路通行净高：越江通道及连接线5m；相交道路4.5m。（6）抗震设防标准：地震动峰值加速度0.1g（基本烈度7度）。采用二水准设防、二阶段设计的抗震方法桥梁结构抗震设防水准设防水平主桥引桥水准I：P1100年超越概率10%（相当于重现期950年）50年超越概率10%（相当于重现期475年）闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告3水准II：P2100年超越概率3%（相当于重现期3283年）50年超越概率3%（相当于重现期1642年）（7）通航标准：主通航孔：3000吨散货轮单向或1000吨散货轮双向和500吨散货轮单向通行（混行），通航净空尺度为169m（最小通航有效宽度）x28m（通航净高）+33m（靠驳宽度）；辅通航孔：500吨散货轮单向通行，通航净空尺度为49m（最小通航有效宽度）x18m（通航净高）+22m（靠驳宽度）；主、辅通航孔之间的间距为19m。（8）设计最高通航水位：4.41m（吴凇零点高程）；最高设计水位取300年一遇高潮位：4.59m（吴凇零点高程）；最低设计水位取300年一遇低潮位：0.43m（吴凇零点高程）。（9）设计风速：桥址处的设计风速smVs/5.2610；当风荷载参与汽车荷载组合时，桥面高度处的设计基准风速smVZ/25；施工状态取10年一遇10m高度处设计风速smV/9.2310。（10）船舶撞击力：顺桥向9800kN，横桥向19600kN。（11）护栏防撞等级：SB级。（12）桥梁结构设计基准期100年。2、设计规范（1）《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283－1999)（2）《地铁设计规范》(GB50157-2003)（3）《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)（4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)（5）《公路斜拉桥设计规范（试行）》(JTJ027-96)（6）《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)（7）《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)（8）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)（9）《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/TD60-01-2004)（10）《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告4（11）《铁路桥梁设计基本规范》(TB10002.1-2005)（12）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)（13）《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)（14）《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.5-2005)（15）《铁路工程抗震设计规范》(TBJ24-89)（16）《城市轨道交通设计规范》上海市地方标准DGJ08-109-20043、设计参数3.1、作用分类主桥公轨两用一体化桥梁设计所采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类，规定于下表：作用分类表序号作用分类作用名称1永久作用G结构自重（包括公路桥面系附属结构自重、下层轨道附属设施自重）2混凝土收缩及徐变作用3预应力作用4基础变位作用5浮力6焊接变形影响7结构安装方式引起最终变形的间接作用8可变作用基本可变作用汽车静荷载9汽车动荷载10汽车离心力11轨道交通列车静荷载12轨道交通列车竖向动荷载13轨道交通列车离心力闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告514Q1轨道交通列车横向摇摆力15轨道交通无缝线路纵向伸缩力16轨道交通无缝线路纵向挠曲力17人群荷载18接触网活荷载19附加可变作用Q2汽车制动力20轨道交通列车制动力或牵引力21温度作用22公路桥面结构支座摩阻力23风荷载24偶然作用E地震作用（罕遇地震）25船舶撞击力27无缝线路断轨力28轨道交通列车脱轨作用3.2、作用说明3.2.1永久作用（1）结构自重一期恒载：混凝土按构件实际截面计入，钢结构按构件实际截面面积计入，钢结构焊缝按主体钢结构重量的1.5%计；预应力混凝土、钢筋混凝土容重γ=26kN/m3；钢材、钢绞线、钢筋和钢丝容重γ=78.5kN/m3；斜拉索按所需钢丝容重为G×(1+10%)(其中10%为防腐材料重量)。二期恒载：上层公路桥面桥面系：沥青混凝土铺装厚度7.5cm，容重γ=23kN/m3；闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告6钢防撞护栏：单侧每延米2.5kN/m；钢中央分隔带：每延米2kN/m；检修道栏杆：单侧每延米1kN/m；则主桥每延米二期恒载=37.5kN/m。下层轨道桥面系：线路设备重（含承轨台、钢轨、扣件等，单线）14kN/m；桥面铺装荷重（单线4.3m宽度桥面）3.2kN/m；附属设施（防噪板、电缆及支架、护栏板、通信、电缆沟槽）单侧荷重21.5kN/m；检修道栏杆：单侧每延米1kN/m。则主桥每延米二期恒载=79.4kN/m。压重荷载：根据负反力大小，在锚跨尾段局部压重。（2）混凝土收缩及徐变作用根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的规定计算。计算基本条件：平均湿度70%；加载龄期，预制梁为28天，现浇构件为3天。（3）预应力作用钢绞线：MPafpkcon139575.0，管道摩阻系数（)001.0,15.0k；拉索力根据计算确定。（4）基础变位作用主墩不均匀沉降按50mm计，过渡墩、辅助墩按20mm计。（5）浮力施工阶段：主桥主墩承台浮力按年平均低潮位计算；运营阶段：主桥主墩承台按300年一遇最低水位计算。3.2.2可变作用（1）汽车静荷载设计荷载：公路-I级（双向4车道）闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告7横向折减系数车道数12345678横向折减系数1.001.000.780.670.600.550.520.50纵向折减系数计算跨径L0（m）纵向折减系数计算跨径L0（m）纵向折减系数150＜L0＜4000.97800≤L0＜10000.94400≤L0＜6000.96L0≥10000.93600≤L0＜8000.95注：①主桥取主跨跨径。（2）汽车动荷载汽车动荷载按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的规定根据结构基频计算。（3）汽车离心力汽车离心力按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的规定计算。（4）轨道交通列车静荷载图3.1列车活载图式注：①列车轻载轴重按70kN计，4节编组；②列车荷载按列车编组数连续加载，在正符号影响线区段内加载时取满载重，负符号影响线区段加载时取轻载轴重。④双线加载为单列车加载的2倍。（5）轨道交通动荷载列车动力系数：主桥根据车桥动力分析确定，并适当留安全系数。（6）轨道交通离心力轨道交通离心力按《地铁设计规范》GB50157-2003的规定计算，V=80km/h。闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告8（7）轨道交通无缝线路纵向力无缝线路的纵向力（伸缩力、挠曲力）根据梁轨共同的原理计算。钢轨温度取值：最高轨温为60℃，最低轨温为-12℃。设计锁定轨温待定。（8）人群荷载人群荷载标准值2.875kN/m2,人行道宽度8m；局部构件验算人群荷载标准值4.0kN/m2。（9）接触网活荷载额定张力14kN。（10）汽车制动力汽车荷载制动力按同向行使的汽车静荷载计算，并按表4-3的规定，以使桥梁墩台产生最不利纵向水平力的加载长度进行纵向折减。一个设计车道上由汽车静荷载产生的制动力标准值按车道荷载在加载长度上计算的总荷载的10%计算，其值不得小于165kN，同向行使双车道的汽车静荷载制动力标准值为一个车道制动力标准的2倍，3车道为2.34倍。计算塔、梁、索时，制动力的着力点在桥面以上1.2m处；计算墩、台时，制动力的着力点在支座底面处。（11）轨道交通列车制动力或牵引力单线轨道上的列车制动力或牵引力标准值按列车静荷载在加载长度上计算的总荷载的15%计算。双线轨道采用一线轨道上的列车制动力或牵引力。计算塔、梁、索时，制动力的着力点在轨顶2m处；计算墩、台时，制动力的着力点在支座底面处。（12）轨道交通列车横向摇摆力图3.2列车横向摇摆力式列车横向摇摆力着力点在轨顶面。（13）温度作用1）体系温差闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告9钢结构最高有效温度标准值48.1℃，最低有效温度标准值-14.7℃，计算合龙温度10℃～20℃，则主桁及斜拉索体系升温标准值为+38.1℃，体系降温标准值为-34.7℃。混凝土结构最高有效温度标准值38.56℃，最低有效温度标准值-6.42℃，计算合龙温度10℃～20℃，则塔结构体系升温标准值为+28.56℃，体系降温标准值为-26.42℃。2）构件温差索与主桁温差±10℃；索与塔温差±15℃；3）温度梯度温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的温度梯度曲线确定，T1=16℃，T2=5.7℃（90mm沥青混凝土铺装）。4）塔柱截面温度梯度塔柱构件温差梯度（在总体计算中计入）xCxxeTxT0)(yCyyeTyT0)(10yxCC1500yxTT℃塔柱截面壁厚温差（局部计算）CseTsT_0_)(12C，100_T℃闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告10（15）风荷载桥址处的设计风速smVs/5.2610；当风荷载参与汽车荷载组合时，桥面高度处的风速smVZ/25；施工阶段取10年重现期下的设计风速。3.2.3偶然作用（1）地震作用地震动峰值加速度0.1g（基本烈度7度）。采用二水准设防、二阶段设计的抗震方法。地震设计反应谱：P2:100年3%0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500123456789周期（T）加速度（*g）P1：100年10%0.000.050.100.150.200.250.300.350123456789周期（T）加速度（*g）（2）船舶撞击力船舶撞击力：顺桥向9800kN，横桥向19600kN。（3）无缝线路断轨力由专题研究确定。（4）列车脱轨荷载1）车辆集中力直接作用于离线路中心两侧2.1m氛围的桥面板最不利位置，集中力为68.25kN。2）列车位于轨道外侧但未坠落桥下时，检算结构的横向稳定性。检算时，荷载（单线）取值27.3kN/m，均匀分布在纵桥向20m范围内。闵浦二桥新建工程施工图设计计算报告114、总体平面计算数据（1）构件截面几何特性1）主桁上层桥面构件截面：面积A=0.742m2。下层桥面构件截面：截面面积A=0.614m2。单根腹杆截面面积A=0.0535m22）塔（单根塔柱，单位：m）截面截面高AIyIx上塔柱标准截面650014.41168.65224.512上塔柱与上横梁交接面650017.53475.40027.491中塔