典型桥涵计算书

中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-1-一、工程概况吴江市地处杭嘉湖平原中部，全境无山地丘陵，地势低洼，自东北向西南缓缓向下倾斜，地面高程在2.20～5.20米之间。境内湖泊星罗棋布，河港纵横交错。东北部为平田圩区，田面高程4.00米左右，在常水年汛期高水位之上，河港溇浜，湖荡较多较大；中部为半高田圩区，田面高程3.70米左右，比东北部低、比西南部高，在汛期平均水位之上、高水位之下；西南部为低田圩区，田面高程在3.50米以下，在汛期平均水位以下；沿太湖一带为湖田圩区，田面高程2.50米左右，常年在外河水位以下，大部分为清代以来围垦湖滩沼泽而成。本工程范围内沟浜较多，水系纵横交错，水系发达，沿线需跨越多条现状及规划河道。本项目典型中小桥上部结构采用先张法预应力混凝土空心板（10m跨径），空心板中板宽1m，边板宽1m，边板悬臂根据具体桥宽调节，但不超过50cm。10m跨先张法预应力混凝土空心板高500mm。桥梁下部结构为柱式墩，薄壁桥台，基桩采用直径100cm钻孔灌注桩。二、技术标准：1.设计标准：（1）.汽车荷载等级：城—A级；人群荷载：按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）选用。（2）.设计洪水频率：1/100。（3）.结构设计安全等级：一级；γ0=1.1。（4）.地震动峰值加速度：0.05g，地震设防烈度为6度。（5）.环境类别：I类。（6）.设计宽度：上下行分离，单幅桥梁断面布置为：0.3m（栏杆）+4.0m（人行道）+3.5m（非机动车道）+2.5m（机非隔离带）+12.0m（机动车道）+0.5m（防撞护栏）=22.8m，桥梁全宽2x22.8m。2.设计规范：（1）.《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（2）.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）（3）.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）（4）.《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）（5）.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）（6）.《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）（7）.《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）其它相关国家及部颁标准和有关规定三、上部结构主要材料性能主梁采用C50预应力混凝土。中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-2-表1主要材料性能及结构安全验算限值表（A类应力混凝土构件）名称项目符号单位数值混凝土强度等级CMPaC50弹性模量EcMPa3.45e4轴心抗压强度标准值fckMPa32.4轴心抗拉强度标准值ftkMPa2.65轴心抗压强度设计值fcdMPa22.4轴心抗拉强度设计值ftdMPa1.83短暂状况最大压应力0.70fckMPa22.68最大拉应力0.70ftkMPa1.855抗裂验算短期效应组合拉应力tkpcstf7.0MPa1.855主拉应力（预制构件）0.7ftkMPa1.855主拉应力（现浇构件）0.5ftkMPa1.325长期效应组合最大拉应力0pcltMPa0持久状况最大压应力0.5fckMPa16.2最大压应力0.6fckMPa19.44预应力钢绞线抗拉强度标准标准值fpkMPa1860弹性模量EpMPa1.95e5抗拉强度标准设计值fpdMPa1260最大控制应力0.73fpkMPa1357.8正常使用阶段未开裂构件0.65fpkMPa1209允许开裂构件0.65fpkMPa1209四、有关计算参数的选取中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-3-1、构造尺寸拟定预制空心板桥桥面铺装：10cm沥青混凝土+10cmC50钢筋混凝土外侧30cm人行道栏杆，内侧50m防撞墙式护栏。2、设计荷载：汽车荷载按“城-A级”。汽车活载加载时按城-A级车辆荷载加载，横向折减系数按桥梁设计通用规范取值。汽车荷载冲击系系数按0.3取用。3、温度变化按四种情况：（1）体系升温20℃（2）体系降温20℃（3）竖向日照正温差：T1=14℃,T2=5.5℃,A=300mm；（4）竖向日照反温差：T1=-7℃,T2=-2.75℃,A=300mm；4、预应力体系1）锚下控制张拉力1395MPa五、上部结构验算内容一)、横向分布计算跨中和四分点的横向分布系数按铰接板法计算，支点按扛杆法计算荷载横向分布系数。支点到四分点间按直线内插法求得。横向分布系数计算结果:支点处杠杆法计算得到横向分布系数梁号人群满人11.1241.12421.0001.00031.0001.00040.8741.00050.1201.00060.0001.00070.0001.000中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-4-80.0000.494支点处汽车最不利横向分布系数为0.5跨中和四分点处刚性横梁法计算得到横向分布系数梁号汽车人群满人10.0081.1651.26020.0410.9751.10730.0750.7841.00440.1080.5940.95950.1500.4040.91460.2000.2190.87270.2500.1310.92980.2990.0941.041二）1、成桥状态下考虑结构上可能同时出现的作用（结构重力、预加力、混凝土收缩徐变作用、汽车荷载、温度作用等）分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行了作用效应组合，取最不利效应组合对结构的强度、刚度和应力进行了验算。。2、荷载组合：计算中考虑了以下四种组合1）承载能力组合I：基本组合2）荷载组合I：作用长期效应组合3）荷载组合II：作用短期效应组合4）荷载组合III：标准组合（适用于构件主压应力验算）六、结构验算结果：6.1.1结构离散采用桥梁博士V3.03软件进行平面杆系结构进行总体静力计算。将单跨结构离散成21个节点20个单元，所有单元均为梁单元。结构离散模型见下图图1-1所示。图6.1-1结构离散图中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-5-6.1.2施工阶段划分按照拟定的施工方案合理划分施工阶段，分步计算，本方案施工阶段划分见下表1-2所示：表6.1-1施工阶段划分一览表序号阶段描述备注1安装预制板梁2进行桥面系施工二期恒载3通车运营10年，主要收缩徐变完成成桥6.1.3中板结果汇总1、持久状况承载能力极限状态计算计算结果如下图所示：（注：红线表示抗力，黑线表示抗力所对应的内力）图6.1-2最大抗力及其对应内力（单位：kN·m）图6.1-3最小抗力及其对应内力（单位：kN·m）经计算，结构在持久状况最大抗力时未计入箱梁截面普通钢筋的抗力即满足承载能力要求，且有一定的储备。结构满足承载能力极限状态设计要求。2、持久状况正常使用极限状态计算计算结果如下图所示（注：红线表示上缘应力，黑线表示下缘应力）：图6.1-4短期效应组合上、下缘最小正应力(单位：MPa)中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-6-图6.1-5短期效应组合最大主拉应力(单位：MPa)图6.1-6长期效应组合上、下缘最小正应力(单位：MPa)经计算，结构在短期效应组合状况下，上下缘具有良好的应力储备，最大拉应力-0.32Pa；最大主拉应力出现在支点附近，为-1.05MPa，满足了规范限值(1.855MPa)。结构在长期效应组合状况下，上、下缘均具有良好的应力储备，最小压应力为0.2MPa,未出现拉应力。由以上计算结果看，结构在短期效应组合状况时上、下缘应力均满足规范要求且有一定的储备。3、持久状况的预应力混凝土构件应力计算计算结果如下图所示：图6.1-7标准值组合最大主压应力(单位：MPa)中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-7-图6.1-8标准组合作用下上、下缘最大正应力(单位：MPa)经计算，结构在持久状况下，上、下缘最大主压应力为5.0MPa，满足规范要求且有一定的储备，设计合理。4、挠度验算在成桥状态下，主梁挠度计算结果见下图：图6.1-9最大悬臂状态最大挠度(单位：m)在成桥作用下，主梁最大竖向挠度出现在中跨跨中处，为0.01m。主挠度长期增长系数ηθ=1.43(根据主梁混凝土采用C50混凝土计算得到)。主梁最大挠度值δmax=1.43×0.01=0.0143m主梁最大挠度容许值[δ]＝L/600＝10/600=0.0167mδmax[δ]，满足规范要求，结构具有足够的刚度。七、下部计算材料1.地形、地貌沿线场地多位于鱼塘内。地面标高一般为1.90～3.47m（1985国家高程基准）。地貌单元属第四系冲湖积平原。2.场地地基土构成及特征据勘探揭露，在地表下55.30m深度范围内地基土除填土外，其余均为第四系滨海、河口、河泛、河湖相沉积物。主要由一般黏性土及粉性土组成。沿线各土层分布特征及性质简述如下：①填土：杂色，包括素填土和杂填土，素填土主要由粘性土组成，含植物根系、少量有机质等，结构松散，土质不均匀。全线分布，厚度为0.40～3.10m。②粉质黏土：灰黄色～灰色，软塑～流塑，中等压缩性。无摇振反应，中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-8-稍有光泽，干强度和韧性中等，工程性质一般偏差。厚度为2.10m，层顶埋深为0.40m，层顶标高为1.92m，局部分布。③淤泥质粉质粘土：灰色，流塑状，含少量腐殖质，无摇震反应，稍有光泽，干强度和韧性中等，工程性质差，局部为淤泥质粉质粘土。有分布时厚度为2.30～14.80m，层顶埋深为0.40～3.20m，层顶标高为-1.25～2.47m，全场分布。④-1黏土：灰黄色，可塑，中等压缩性。无摇振反应，有光泽，干强度和韧性高，工程性质较好。有分布时厚度为1.30～3.80m，层顶埋深为5.30～9.20m，层顶标高为-6.72～-2.63m，仅部分孔揭露。④-2粉质黏土：灰色～灰黄色，可塑，中等压缩性。无摇振反应，稍有光泽，干强度和韧性中等，局部夹粉土，工程性质一般。有分布时厚度为1.20～4.00m，层顶埋深为5.00～16.50m，层顶标高为-14.60～-3.68m，仅部分孔揭露。⑤粉质黏土：灰色，软塑，中等压缩性。无摇振反应，稍有光泽，干强度和韧性中等，工程性质一般偏差。有分布时厚度为3.00～8.10m，层顶埋深为9.00～20.10m，层顶标高为-18.14～-7.68m，仅部分孔揭露。⑤A粉土:灰色，稍密～中密，湿。摇振反应迅速，无光泽反应，干强度和韧性低。含云母，夹少量粉质粘土薄层，工程性质一般.有分布时厚度为2.00～5.00m，层顶埋深为9.80～12.00m，层顶标高为-10.53～-6.460m，该层为透镜体，仅部分孔揭露⑥-1粘土：暗绿色、灰黄色，可塑～硬塑，中等偏低压缩性。无摇振反应，有光泽，干强度和韧性高。含氧化铁斑点，土质较均匀，工程性质良好。厚度为2.70～10.00m，层顶埋深为16.50-26.10m，层顶标高为-24.20～-13.03m，桥梁区域揭露。⑥-2粉质粘土：灰黄色，可塑，中等压缩性。无摇振反应，稍有光泽，干强度和韧性中等。含氧化铁锈斑，夹少量粉土薄层，土质尚均匀，工程性中山路南延（云龙路～南刘路）、友谊路（花园路～南北快速路）道路及景观绿化工程典型桥涵计算书中交第一公路勘察设计研究院有限公司-9-质较好。厚度为1.50～4.10m，层顶埋深为20.60～27.00m，层顶标高为-25.0