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朝阳市黄河路大桥工程施工图复核报告大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司二○○七年三月1第一章概述一、工程概况朝阳市黄河路大桥全长508.32m，桥梁跨径布置为引桥（28m+28m+32.16m）+主桥（73m+180m+73m）+引桥（32.16m+28m+28m），其中主桥为73m+180m+73m的混凝土自锚式悬索桥，主桥两侧为两联3×28m预应力混凝土连续箱梁桥。二、技术标准1.道路等级：城市主干道；2.设计荷载：城市—A级，人群荷载：4.0kN；3.计算行车速度：60km/h；4.桥梁宽度：主桥：2.5m人行道+2.5m（锚索区）+3m非机动车道+2×3.5m机动车道+0.5m中央分割带+2×3.5m+3m+2.5m+2.5m=31.5m；引桥：2.5m人行道+3m非机动车道+2×3.5m机动车道+0.5m中央分割带+2×3.5m+3m+2.5m=25.5m；5.设计洪水频率：1/100；6.地震基本烈度：场地地震基本烈度为Ⅶ度，按Ⅷ度设防。三、设计复核的依据1.《朝阳市黄河路大桥工程施工图设计》（送审稿），北京建达道桥咨询有限公司，2007年1月；2.《朝阳市黄河路大桥岩土工程勘察报告》，朝阳鑫诚工程勘察有限公司，2006年12月；3.《城市道路设计规范》（CJJ37－90）；4.《城市桥梁设计准则》（CJJ69－93）；5.《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77－98）；6.《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）；27.《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；8.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004；9.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；10.《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85；11.《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89；12.《沥青路面设计规范》（JTJ014－97）；四、设计复核的原则本设计复核是在充分理解设计意图的基础上，坚持公正、客观、科学的原则，按照“设计合理、技术先进、安全可靠”的方针对设计文件进行复核。主要针对总体布局、主要结构、计算结论以及施工方案进行咨询，并通过咨询进一步优化和完善设计。3第二章主桥复核计算一、设计复核计算介绍1.主要材料及特性（1）主梁：C55混凝土，E=3.55×104Mpa，容重26kN/m3；（2）索塔：C50混凝土，E=3.45×104Mpa，容重25kN/m3；（3）墩台、承台、桩基：C30混凝土，E=3.00×104Mpa，容重25kN/m3；（4）主缆、吊索：破断强度为1670Mpa钢丝，E=2.0×105Mpa，容重78.5kN/m3；（5）预应力筋：破断强度为1860Mpa钢绞线，E=1.95×105Mpa，容重78.5kN/m3。2.计算荷载（1）永久荷载结构自重：主缆计入防护层重量，吊索计入防护层、锚具、索夹重量，主梁分箱梁自重和二期恒载；混凝土收缩、徐变：按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定计算；基础沉降：主墩不沉降，边墩摩擦桩按瞬时沉降5mm计算；预应力：按照规范考虑相应损失。（2）活载汽车荷载：城市—A级，取偏载系数为1.1，按照《城市桥梁设计荷载标准》计算得冲击系数为1.13，按四车道计算时多车道折减系数为0.67，按六车道计算时多车道折减系数为0.55。人群荷载：局部计算取4.0kN/m2，纵向整体计算取2.5kN/m2。非机动车：纵向计算取3.5kN/m2（仅当采用四车道时计算）本计算复核对分别按不计非机动车荷载和计算非机动荷载两种情况进行。（3）其他可变荷载体系温差：升温20℃，降温-25℃（由设计单位提供）；4索梁温差：±15℃；塔身日照温差：±5℃；桥面日照温差：按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）规定取值；风荷载：基本风速按31.6m/s计算（由设计单位提供）；汽车制动力：按《城市桥梁设计荷载标准》规定取值。3.荷载组合及容许应力荷载组合按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定进行。（1）持久状况的应力验算组合：1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+1.0基础变位+1.0汽车(计冲击)+1.0人群＋1.0非机动车（仅当采用四车道时计算）+1.0温度（含体系温差、索梁温差、桥面日照温差和索塔日照温差）+1.0汽车制动力；上述系数中当混凝土收缩、徐变和基础变位有利时取0.0；按照本组合验算，受压区混凝土最大压应力应小于0.5倍混凝土抗压拉强度标准值fck。,并按本组合对主缆、吊索、索夹等受力安全系数进行验算。（2）抗裂验算组合：短期效应组合：1.0自重+1.0预应力+1.0砼收缩徐变+1.0基础变位+0.7汽车(不计冲击)+1.0人群＋1.0非机动车（仅当采用四车道时计算）＋0.8（桥面日照温差＋索塔日照温差）+1.0（体系温差＋索梁温差）+1.0汽车制动力；上述系数中当砼收缩徐变和基础变位有利时取0.0；在短期效应组合下，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）要求：对于全预应力混凝土构件，正截面的受拉边缘不允许出现拉应力；A类预应力混凝土构件，正截面的受拉边缘混凝土拉应力应小于0.7倍混凝土抗拉强度标准值ftk，并按本组合对裂缝宽度进行验算。并且6.1.2条规定“跨径大于100m桥梁的主要受力构架，不宜进行部分预应力混凝土设计。”，本桥长期效应组合抗裂验算不控制设计。（3）承载能力极限状态设计组合5对于按普通钢筋混凝土设计的构件采用规范规定的基本组合验算承载力；对于全桥结构采用规范规定的偶然组合验算地震作用下的承载能力。4.计算模型主桥结构整体静力分析采用平面杆系有限元模型，结构整体动力分析采用空间杆系有限元模型，模型中的单元包括主梁、索塔、主缆、吊索、桥墩、承台、桩基、支座、索鞍等，同时利用弹簧单元考虑了桩侧土的约束影响。主梁端部主缆锚固区、索塔横梁等局部应力分析采用三维实体有限元模型。计算软件主要采用Ansys和MidasCivil以及我单位自编的结构分析软件。二、主梁复核1.主梁持久状况的纵向应力验算按照持久状况应力验算组合，主梁混凝土应力见图2.1.1和图2.1.2，应力图中压应力为正，拉应力为负，应力以Mpa为单位。计算得主梁最大压应力为16.71Mpa，小于允许压应力0.5×35.5＝17.75Mpa。图2.1.1不考虑混凝土收缩徐变时主梁应力6图2.1.2考虑混凝土收缩徐变时主梁应力2.主梁纵向受力抗裂验算按照短期效应组合抗裂验算时，主梁混凝土应力见图2.2.1和图2.2.2，应力图中压应力为正，拉应力为负，应力以Mpa为单位。主梁出现拉应力的范围仅在索塔附近10m范围内，最大拉应力为1.56Mpa，不满足全预应力混凝土构件设计要求，但满足A类预应力混凝土构件拉应力小于0.7×2.74＝1.918Mpa的要求。建议索塔附近增加预应力筋，使主梁设计为全预应力混凝土构件。图2.2.1不考虑混凝土收缩徐变时主梁应力7图2.2.2考虑混凝土收缩徐变时主梁应力3.主梁变形验算混凝土收缩徐变产生的主跨主梁跨中向下挠度为148mm，汽车产生的变形幅度为101mm，建议设置预拱度。另外，主梁由于弹性压缩和混凝土收缩徐变产生的长度变化将影响主缆的成桥线形，建议设计文件给出主梁的预伸长，保证主缆成桥线形满足设计要求。4．主梁横隔梁受力计算4.1横隔梁分类及验算说明主桥为带挑梁的单箱4室预应力混凝土连续箱梁桥，桥梁总宽为31.5米，双向四车道＋非机动车道＋人行道。横向计算按实际可摆放6车道计算。主梁采用C50混凝土，预应力钢筋采用Φj15.24，标准强度Rby=1860Mpa的低松弛钢绞线。顶底板横向通长钢筋为HRB335的Φ28钢筋，箍筋筋为HRB335的Φ16钢筋。根据设计文件，本桥主桥箱梁横隔梁共分四类，第一类为2～12、17～48、53～63号横梁，第二类为14～15、50～51号横梁，第三类为1、64号横梁，第四类为13、16、49、52号横梁，相应横梁号参见施工图中《主桥主梁一般构造图》。横隔梁的应力验算分两种工况：工况一为预应力张拉锚固时，此时梁上无二期恒载，预应力筋无二期损失；工况二验算正常使用状态的应力。84.1.1持久状况的承载能力极限状态验算组合：1.2自重++1.4汽车，汽车的冲击系数采用1.3。按受弯构件验算横梁的承载能力极限状态组合的弯矩设计值、剪力设计值和极限弯矩值、极限剪力值。4.1.2持久状况的应力验算组合：1.0自重+1.0预应力+1.0汽车，汽车的冲击系数采用1.3。按照本组合验算，混凝土压应力σc≤0.5fck=0.5*32.4=16.2Mpa4.1.3抗裂验算组合：短期效应组合：1.0自重+1.0预应力+0.7汽车(不计冲击)。在短期效应组合下，“规范”要求：按A类预应力混凝土构件计算，混凝土拉应力：σt≤0.7ftk=0.7*2.65=1.85Mpa本工程长期效应组合抗裂验算不控制设计，所以本文不再给出长期效应组合下的计算结果。4.2第一类横隔梁验算横梁立面图计算模型见图2.4.2.1，断面尺寸见图2.4.2.2和图2.4.2.3。图2.4.2.1横隔梁立面图图2.4.2.2A-A截面图2.4.2.3B-B截面94.2.1承载能力极限状态验算图2.4.2.4为正截面抗弯极限承载力包络图，图2.4.2.5为斜截面抗剪极限承载力包络图。图中分别给出了按承载能力极限状态组合的弯矩设计值、剪力设计值和极限弯矩值、极限剪力值。从图中可以看出，所有截面的极限承载力均满足规范要求。4.2.2正常使用阶段的应力验算图2.4.2.6分别给出了截面上下缘混凝土的压应力的验算结果，从图中可以看出，混凝土的压应力满足规范要求，均小于0.5ftk。4.2.3抗裂验算图2.4.2.7给出了短期效应组合下主梁截面上下缘混凝土拉应力的验算结果，从图中可以看出，短期效应组合下，截面混凝土拉应力满足“规范”要求。长期效应组合的拉应力验算不控制设计，所以本文没有给出长期效应组合下的混凝土拉应力计算结果。4.2.4结论第一类横隔梁受力满足“规范”要求。-13945-139452053920539-13945-13945-409-4091380413804-409-409图1：正截面抗弯极限承载力验算图2.4.2.4正截面抗弯极限承载力包络图4948-49484948-4025230-23072274-230图2：斜截面抗剪极限承载力验算图2.4.2.5斜截面抗剪极限承载力包络图104.55.14.4ck0.5f=16.2Mpack0.5f=16.2Mpa(b)截面下缘(a)截面上缘图3：使用阶段砼压应力计算结果图2.4.2.6使用阶段砼压应力计算结果4.50.65.1-0.33.7-0.3tk0.7f=1.85Mpatk0.7f=1.85Mpa(a)截面上缘图7：作用短期效应组合下的抗裂验算(正应力)(b)截面下缘图2.4.2.7作用短期效应组合下的抗裂验算(正应力)4.3第二类横隔梁验算横梁立面图计算模型见图2.4.3.1，断面尺寸见图2.4.3.2和图2.4.3.3。11图2.4.3.1横隔梁立面图图2.4.3.2A-A截面图2.4.3.3B-B截面4.3.1承载能力极限状态验算图2.4.3.4为正截面抗弯极限承载力包络图，图2.4.3.5为斜截面抗剪极限承载力包络图。图中分别给出了按承载能力极限状态组合的弯矩设计值、剪力设计值和极限弯矩值、极限剪力值。从图中可以看出，所有截面的极限承载力均满足规范要求。4.3.2正常使用阶段的应力验算图2.4.3.6分别给出了截面上下缘混凝土的压应力的验算结果。从图中可以看出，混凝土的压应力满足规范要求，均小于0.5ftk。4.3.3抗裂验算图2.4.3.7给出了短期效应组合下主梁截面上下缘混凝土拉应力的验算结果，从图中可以看出，短期效应组合下，截面混凝土拉应力满足“规范”要求。长期效应组合的拉应力验算不控制设计，所以本