临浦镇浦阳江大桥设计复核报告.doc

1、.0 复核、审核主要结论 11 计算复核审查依据11.1 主要规范及参考资料21.2基本资料21.3计算复核参数21.3.1材料21.3.2荷载21.3.3计算模型和考虑因素32计算复核结果52.1桥梁上部纵向结构复核52.1.1施工阶段结构受力状态验算52.1.2最不利的三个施工状态62.1.3成桥初期、后期结构受力状态验算82.1.4 使用阶段结构受力状态验算92.1.5内力计算结果152.1.6正截面强度验算162.1.7斜截面强度验算172.1.8刚度验算182.1.9支座反力验算182.2上部结构横向桥面板验算183.上部结构复核计算结论与建议21萧山区临浦镇浦阳江大桥设计复核报告1

2、 计算复核审查依据1.1 主要规范及参考资料（1）交通部公路工程技术标准（JTJ00197）；（2）交通部公路桥涵设计通用规范（JTJ02189）；（3）交通部公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ02385）；（4）交通部公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ02485）；（5）交通部公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）；（6）国家标准钢结构设计规范（GBJ17-88）；（7）中国工程建设标准化协会标准钢管混凝土结构设计与施工（CECS28-90）。1.2基本资料（1）萧山区临浦镇浦阳江大桥 一阶段施工图设计 中国公路工程咨询监理总公司 二四年四月；1.3计算复核参数1

3、.3.1复核范围及内容对萧山区临浦镇浦阳江大桥 一阶段施工图设计设计图纸的计算复核主要包括以下内容：（1）主桥主跨为62.8米和55.0米的下承式钢管预应力混凝土系杆拱桥上部结构；（2）引桥40+50+40m变截面预应力混凝土连续箱梁桥上部结构。1.3.2设计主要技术指标（1）设计荷载：汽车20级、挂车100；（2）桥梁宽度：桥梁全宽24.5m；（3）桥下净空：净46.08.0m；（4）设计洪水频率：1/100；（5）最大纵坡：引桥最大3.571，主桥段无纵坡。（6）桥面横披：行车道1.5双向坡，人行道1反向坡。1.3.3材料1、混凝土（1）50号混凝土系杆、横梁、引桥40+50+40米连续梁

4、上部结构、预应力空心板；标准强度Rab=35.0，Rlb=3.00,弹性模量Eh=3.5E4；（2）40号混凝土行车道板、桥面铺装、混凝土铰缝；标准强度Rab=28.0，Rlb=2.60,弹性模量Eh=3.3E4；（3）沥青混凝土桥面铺装沥青混凝土。2、预应力钢材（1）j15.24预应力钢绞线： 系杆、横梁及40+50+40米连续梁上部结构纵向、横向预应力束；j15.24预应力钢绞线，标准强度Ryb=1860，弹性模量Ey=1.9E5；（2）85-7mm高强钢丝束：系杆拱桥吊杆；吊杆内芯为85-7mm高强钢丝束，标准强度Ryb=1670，弹性模量Ey=2.0E5；（3）锚具：系杆、横梁内预应力

5、钢绞线采用OVM15-12和OVM15-7锚具；吊杆两端采用OVMDM7A-85和OVMDM7B-85锚具；连续梁内预应力钢绞线采用OVM15-15、OVM15-12、OVM15-9和BM15-3锚具（4）预应力孔道采用镀锌波纹管。3、普通钢筋采用级、级钢筋。4、型钢（主塔劲性骨架）拱肋、风撑采用 16Mn钢，其他钢板采用Q235C钢。5、支座：支座采用GPZ()型盆式橡胶支座。1.3.4荷载恒载主体结构用钢材及拉索构件自重计算采用容重；混凝土自重计算采用容重；二期恒载考虑桥面铺装（沥青混凝土、调平铺装层）、附属工程、栏杆等。施工荷载施工荷载按照图纸的施工步骤计算。活载（1）车辆荷载全桥按四车

6、道汽车20级计算，挂车100级验算。（2）计算荷载的横向折减系数按照公路工程技术标准，四车道布载时，折减30。 （3）冲击系数按照公路桥涵设计通用规范第2.3.2条取用。（4）横向分布系数主桥横向分布系数采用杠杆法计算。（5）偏载系数引桥连续梁活载计算考虑偏载系数，汽车1.15，挂车1.15。（6）人群荷载按照3.5KN/M计算。温度影响力体系升温20，体系降温20；引桥连续梁还包括桥面板局部升温5，降温5。基础变位引桥连续梁基础竖向不均匀沉降1.00cm计。荷载组合按照公路桥涵设计通用规范第2.1.2条共组合成以下三种工况：（1）工况一（主力组合）：恒载（一期二期）汽20基础变位；（2）工况

7、二（附加组合）：恒载（一期二期）汽20温度影响力基础变位；（3）工况三（验算组合）：恒载（一期二期）挂100。1.3.3计算模型和考虑因素（1）计算模型本桥为40+50+40m变截面预应力混凝土连续箱梁桥，上部结构的几何模型和计算模型见图1.1和图1.2。图1.1 浦阳江引桥连续梁几何模型图1.2 浦阳江引桥连续梁计算模型（2）施工过程模拟模型的施工部分完全模拟真实的满膛支架浇筑施工过程，模型的施工阶段流程参见表1.1。施工第一阶段考虑主桥2个主墩，在主墩施工完毕后，安装永久支座，并在施工支架上，浇筑墩顶现浇段并张拉预应力筋，本阶段按30天考虑，预应力施加时混凝土的强度应大于80%的设计强度；

8、施工第二阶段考虑分阶段、分块浇注施工，共分4个节段，每个节段长度5.0m。均采用满膛支架浇筑施工，每一块件分为混凝土浇筑、张拉预应力筋两个步骤；施工第三阶段为边跨合拢施工，包括平衡段浇筑和张拉边跨合拢预应力筋等步骤，平衡段混凝土在支架上现浇，预应力施加时混凝土的强度应大于80%的设计强度；施工第四阶段为中跨合拢施工，合拢段长2m，包括浇筑合拢段混凝土，张拉预应力筋步骤，中跨合拢段混凝土在支架上现浇，预应力施加时混凝土的强度应大于80%的设计强度；施工第五阶段为拆除满膛支架；施工第六阶段为桥面铺装工序，施加二期恒载。表 1.1 主桥上部结构施工流程施工阶段各阶段施工内容1安装满膛支架，浇筑墩顶区

9、段块混凝土 2张拉墩顶区段预应力筋3浇筑1号块4张拉1号块预应力筋5浇筑2号块6张拉2号块预应力筋7浇筑3号块8张拉3号块预应力筋9浇筑4号块10张拉4号块预应力筋11浇筑边跨平衡段12张拉边跨合拢预应力筋13浇筑中跨合拢段14张拉中跨合拢预应力筋15拆除满膛支架16桥面铺装工序，施加二期恒载（3）预应力筋作用考虑预应力张拉锚固、压浆和混凝土形成组合截面的过程。预应力损失同步计入，预应力损失计算中，孔道偏差系数K=0.001，管道摩擦系数=0.2，一端锚具回缩=6mm，张拉预应力筋时，混凝土强度为80设计强度。（4）混凝土徐变、收缩影响根据结构施工步骤，按每一节段混凝土加载龄期、构造尺寸和荷载

10、变化过程分别考虑徐变、收缩影响。使用阶段混凝土徐变、收缩影响从施工阶段连续计算求得。2计算复核结果2.1桥梁上部纵向结构复核 浦阳江引桥是40+50+40m变截面预应力混凝土连续箱梁桥，跨中梁高1.6m，支点梁高2.8m，梁底下缘按二次抛物线变化，全宽24.5m，其中悬臂长3.0m，箱室宽18.5m，为单箱多室型式。其断面1.5% 横坡由桥面的铺装层不等高实现，箱梁顶、底板水平，全桥为纵、横双向预应力体系。 主桥上部结构总体分析按施工阶段及使用阶段，分别按规范要求计算：施工阶段按施工步骤及工况逐阶段分析计算和验算；使用阶段考虑了恒载、汽车、挂车、收缩徐变、温度、支座沉降等效应，并按规范要求进行

11、验算。 纵向计算时汽车荷载由四车道控制，考虑偏载系数1.15及四车道折减系数0.7后，一个箱子汽车分布系数为3.22，挂车考虑偏载后分布系数为1.15，人群荷载考虑偏载后分布系数为2.3。2.1.1施工阶段结构受力状态验算连续箱梁施工阶段包络应力见图2.1和图2.2。图2.1 施工阶段上下缘最大应力包络图（Mpa）图2.2 施工阶段上下缘最小应力包络图（Mpa）施工阶段箱梁混凝土包络压应力为2.68MPa15.35MPa，最大压应力发生在两个墩顶附近截面，位置在箱梁上缘；施工阶段箱梁混凝土包络拉应力为0MPa1.0MPa，最大拉应力发生在两个墩顶附近截面，位置在箱梁下缘； 施工阶段应力满足规范

12、要求，施工阶段应力满足规范要求（施工阶段压应力及拉应力容许值分别为和）。2.1.2成桥初期、后期结构受力状态验算箱梁成桥初期阶段即考虑桥面系施工后的阶段，成桥后期阶段即考虑徐变5年后的阶段。成桥初期和后期阶段应力和弯矩见图2.12图2.15。图2.12 成桥初期箱梁上下缘应力图（MPa）图2.13 成桥初期箱梁弯矩图（KN*m）图2.14 成桥后期（5年）箱梁上下缘应力图（MPa）图2.15 成桥后期（5年）箱梁弯矩图（KN*m）成桥初期箱梁混凝土应力为2.68MPa13.96MPa，最大压应力发生在边跨2#块上缘，不出现拉应力；成桥后期箱梁混凝土应力为4.02MPa11.73MPa，最大压应

13、力发生在边跨2#块上缘，不出现拉应力；成桥阶段恒载作用下混凝土应力满足规范要求（恒载作用下混凝土不允许出现拉应力）。2.1.4 使用阶段结构受力状态验算正常使用阶段，活载考虑汽20、挂100和人群荷载的最不利加载；其他可变荷载考虑主桥桥面板40cm范围内，局部温差5，主桥整体结构升、降温 20，支座强迫位移按不均匀沉降1.0cm等。将各种荷载进行三种组合，进行正应力和主应力验算：（1） 组合I：基本可变荷载（汽20、人群荷载）与永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变、基础变位影响力）相组合；组合I工况箱梁上下缘包络正应力和箱梁包络主应力见下图：图2.16 箱梁使用组合I正应力图（MPa）

14、图2.17 箱梁使用组合I主应力图（MPa）在组合I情况下，箱梁混凝土包络正应力为1.18MPa15.84Mpa，最大压应力出现在边跨2、3#块截面上缘，整体无拉应力。混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求（组合I容许压应力值为17.5）。箱梁混凝土包络主应力为-1.72MPa15.84Mpa，最大主压应力出现在边跨2、3#块截面截面，最大主拉应力出现在墩顶截面。混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合I容许主压应力值为21.0，受弯构件容许主拉应力-2.4）。（2） 组合II：基本可变荷载（汽超20、人群荷载）与永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变、基础变位影响力）与其

15、他可变荷载（温度影响力整体升温20、桥面板局部温差5）相组合；组合II工况箱梁上下缘包络正应力和箱梁包络主应力见下图：图2.18 箱梁使用组合II正应力图（MPa）图2.19 箱梁使用组合II主应力图（MPa）在组合II情况下，箱梁混凝土包络正应力为-1.41MPa16.69Mpa，最大压应力出现在边跨2、3#块截面上缘，最大拉应力出现在中跨跨中截面上缘。混凝土的正应力满足预应力混凝土A类构件的要求（组合II容许压应力值为21.0，容许拉应力值为-2.7）。箱梁混凝土包络主应力为-2.04MPa16.69Mpa，最大主压应力出现在边跨2、3#块截面，最大主拉应力出现在墩顶截面。混凝土的主应力满

16、足预应力混凝土受弯构件的要求（组合II容许主压应力值为22.75，受弯构件容许主拉应力-2.70）。（3） 组合III：基本可变荷载（挂100）与永久荷载（结构自重、预应力）相组合；组合III工况箱梁上下缘包络正应力和箱梁包络主应力见下图：图2.20 箱梁使用组合III正应力图（MPa）图2.21 箱梁使用组合III主应力图（MPa）在组合III情况下，箱梁混凝土包络正应力为1.51MPa15.16Mpa，最大压应力出现在边跨2、3#块截面上缘，整体无拉应力。混凝土的正应力满足全预应力混凝土构件的要求（组合III容许压应力值为21.0）。箱梁混凝土包络主应力为-1.92MPa15.16Mpa，

17、最大主压应力出现在边跨边跨2、3#块截面，最大主拉应力出现在边跨支座截面。混凝土的主应力满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合III容许主压应力值为22.75，受弯构件容许主拉应力-2.70）。2.1.5内力计算结果 承载能力极限状态考虑荷载的最不利组合后，组合内力计算结果见图2.30图2.35（弯矩单位：kNm ,剪力单位：kN）。图2.30 箱梁承载能力极限状态组合I弯矩包络图（KN*m）图2.31 箱梁承载能力极限状态组合I剪力包络图（KN）图2.32 箱梁承载能力极限状态组合II弯矩包络图（KN*m）图2.33 箱梁承载能力极限状态组合II剪力包络图（KN）图2.34 箱梁承载能力极限状

18、态组合III弯矩包络图（KN*m）图2.35 箱梁承载能力极限状态组合III剪力包络图（KN）2.1.6正截面强度验算（1）验算位置取正弯矩较大的边跨近跨中截面、中跨跨中截面和负弯矩最大的中墩墩顶截面进行正截面强度验算。（2）截面验算 根据内力计算结果，取最不利的荷载组合进行截面验算，抗力计算时未计入普通筋的作用，只考虑预应力筋的作用，验算结果见下表。箱梁正截面强度验算表（单位：弯矩kN.m） 表2.1 项 目计算截面荷载效应截面抗力是否满足边跨近跨中最大3660072200满 足最小-28200-61000满 足中跨跨中最大4340047600满 足最小-44200-22400不 满 足中墩

19、墩顶最大-29000-320000满 足最小-163000-320000满 足2.1.7斜截面强度验算（1）抗剪上、下限验算斜截面尺寸验算表（单位：kN） 表2.2 项目位置上限下限荷载效应尺寸是否满足距墩顶中心截面1.0m26290678720800满足距墩顶中心截面3.0m24245625918780满足距墩顶中心截面5.5m22151571816360满足现行公路桥梁设计规范对抗剪截面尺寸的验算方法只局限于等高度简支梁，按该方法计算连续箱梁的抗剪上限为，下限为计算结果表明均满足规范要求。（2）强度验算 根据内力计算结果，取最不利组合进行验算： 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

20、JTJ02385第5.2.18条：对于受弯构件，在按使用荷载作用下计算的混凝土主拉应力=1.5（组合）或=1.65（组合或组合）的梁段，箍筋仅按构造要求设置；混凝土主拉应力（组合）或（组合或组合）的梁段，其箍筋间距可按下式计算：箱梁斜截面强度验算表 表2.3 距中支点距离(cm)组合主拉应力最值（MPa）实际（cm）要求（cm）是否满足100300组合1.501025满足组合1.641025满足300边支点组合1.381525满足组合1.461525满足计算结果表明，斜截面极限强度满足规范要求。2.1.8刚度验算根据规范要求，对箱梁的刚度进行验算，结果见下表所示。 跨中截面汽车荷载变形验算表（

21、单位：mm） 表2.4 项目位置跨中容许值是否满足中跨跨中45.983.3满足计算结果表明，箱梁的刚度满足规范要求。2.1.9支座反力验算支座反力计算结果见下表。 箱梁一个支座受力表（单位：KN） 表2.5 墩台号重力汽车挂车组合I组合边墩396061850549805110中墩1640011905751880018900本桥边墩支座采用GPZ（）盆式橡胶支座，型号为GPZ（）30GD、GPZ（）30DX、GPZ（）30SX，其支座承载力为30000kN。 计算结果表明，支座承载力均满足要求。2.2上部结构横向桥面板验算箱梁横向简化成刚性支承的框架图式进行分析。箱梁横向分析时，按纵桥向单位长度

22、箱形框架考虑，进行箱梁桥面板强度验算。截面分别取具有代表性的高度较小的跨中和边墩附近截面（h=2.0m）进行计算，跨中的截面相对于墩顶截面家安全，结构离散计算模型见图2.36所示：图2.36 箱梁截面横向分析结构离散计算模型图恒载包括：箱梁结构自重、桥面铺装、人行道、栏杆活载包括：汽车20级（包括汽车撞击力）、挂车100级；附加荷载包括：整体升、降温20，桥面板升、降温5；将各种荷载进行三种组合，进行桥面板强度验算： （1）组合I：基本可变荷载（汽超20）与永久荷载相组合； （2）组合II：基本可变荷载（汽超20）与永久荷载与其他可变荷载（温度影响力）相组合；（3）组合III：基本可变荷载（挂

23、120）与永久荷载相组合。跨中和近支点截面桥面板组合内力效应见图2.37图2.39所示：图2.37 箱梁跨中和边墩附近截面桥面板承载能力组合I弯矩图图2.38 箱梁跨中和边墩附近截面桥面板承载能力组合II弯矩图图2.39 箱梁跨中和边墩附近截面桥面板承载能力组合III弯矩图注：上图中悬臂板弯矩值未包括汽车撞击力的效应。取最不利验算截面为：a悬臂板根部b梁肋间桥面板。（1）悬臂板根部取承载能力组合II的最不利状态进行验算，计算结果见下表。表中数据表明，悬臂板根部截面强度满足规范要求。 悬臂板根部强度验算表 表2.7位置荷载效应(kN.m)抗力(kN.m)是否满足人行道端-441-627满 足（2

24、）梁肋间桥面板由于梁支点和跨中截面桥面板配筋一致，而根据荷载效应计算结果，梁高较小的跨中截面荷载效应较大，因此取跨中截面桥面板的最不利组合II进行验算，计算结果见下表。梁肋间桥面板强度验算表（单位：弯矩kN.m） 表2.8 项 目计算截面荷载效应截面抗力是否满足梁跨中处梁肋间桥面板跨中正弯矩68.746.4不 满 足跨中负弯矩-48.4-127满 足承托负弯矩-278.1-488满 足承托正弯矩316.3-218不 满 足计算结果表明，箱梁肋间桥面板强度满足要求。3.上部结构复核计算结论与建议上部结构复核计算结论：（1）箱梁施工阶段应力满足规范要求；（2）箱梁使用阶段应力满足规范要求； （3）

25、箱梁承载能力极限状态斜截面强度及配筋满足规范要求；（4）正常使用阶段结构刚度满足规范要求；（5）箱梁支座承载力均满足要求；（6）箱梁承载能力极限状态正截面强度不满足规范要求；（7）箱梁的桥面板强度不满足规范要求。5 62.8m横梁复核计算结果5.1中横梁吊杆横梁之间间距为4.9米，其上作用的荷载包括中横梁的自重、桥面板的重量、铺装、栏杆的重量及汽车、挂车活载。荷载标准为汽20级，挂车100级。计算模型如下图，材料为50号混凝土的预应力混凝土结构，进行正常使用组合、极限承载力组合验算，计算结果见下图及下表：图5.1 62.8m系杆拱的中横梁几何模型5.1.1中横梁使用阶段受力验算正常使用阶段，活

26、载考虑汽20、挂100和人群荷载的最不利加载；将各种荷载进行三种组合，进行正应力和主应力验算：组合I：基本可变荷载（汽20、人群荷载）与永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变）相组合；组合I工况，中横梁上下缘包络正应力和中横梁包络主应力见下图：图2.16 中横梁使用组合I正应力图（MPa）图2.17 中横梁使用组合I主应力图（MPa）在组合I情况下，中横梁凝土包络正应力为11.22MPa33.36Mpa。混凝土的正应力不满足全预应力混凝土构件的要求（组合I容许压应力值为17.5）。箱梁混凝土包络主应力为11.22MPa33.36Mpa。混凝土的主应力不满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合

27、I容许主压应力值为21.0，受弯构件容许主拉应力-2.4）。组合III：基本可变荷载（挂100）与永久荷载（结构自重、预应力）相组合；组合III工况，中横梁上下缘包络正应力和中横梁包络主应力见下图：图2.20 中横梁使用组合III正应力图（MPa）图2.21 中横梁使用组合III主应力图（MPa）在组合III情况下，箱梁混凝土包络正应力为-5.49MPa27.25Mpa。混凝土的正应力不满足全预应力混凝土构件的要求（组合III容许压应力值为21.0）。箱梁混凝土包络主应力为-5.49MPa27.25Mpa。混凝土的主应力不满足预应力混凝土受弯构件的要求（组合III容许主压应力值为22.75，受

28、弯构件容许主拉应力-2.70）。5.1.1使用组合作用下吊杆横梁正应力包络图5.1.2使用组合作用下吊杆横梁正应力包络图使用组合作用下吊杆横梁验算表（单位：应力Mpa） 表5.1.1 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足主截面最大 (压)120.36210满 足主截面最小（拉）-120.36-210满 足使用组合作用下吊杆横梁验算表（单位：应力Mpa） 表5.1.2 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足主截面最大 (压)141.48262.5满 足主截面最小（拉）-141.48-262.5满 足5.2端横梁（横梁2）端横梁上作用的荷载包括矩形钢梁的自重、纵梁重量、桥面板的重量、铺装、栏杆的

29、重量及汽车、挂车活载。荷载标准为汽20级，挂车100级。支撑条件为两端固端，计算结果见下图及下表：5.2.1使用组合作用下端横梁正应力包络图5.2.2使用组合作用下端横梁正应力包络图 使用组合作用下吊杆横梁验算表（单位：应力Mpa） 表5.2.1 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足主截面最大 (压)26.54210满 足主截面最小（拉）-26.07-210满 足 使用组合作用下吊杆横梁验算表（单位：应力Mpa） 表5.2.2 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足主截面最大 (压)31.21262.5满 足主截面最小（拉）-30.68-262.5满 足6 62.8m桥面板复核计算结果根据公

30、路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）关于板的计算有关规定，将本桥的桥面板作为连续单向板计算，其上作用的荷载包括混凝土桥面板的自重、铺装重量及汽车、挂车活载。荷载标准为汽20级，挂车100级。计算模型为单跨跨径4.9m的连续单向板，为40号混凝土的钢筋混凝土结构，进行极限承载力验算，计算结果见下表： 极限承载力组合作用下桥面板计算结果（单位：应力KM.M） 表6.1 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足跨中正弯矩64.6158满 足支点正弯矩-90.6-158满 足极限承载力组合作用下桥面板计算结果（单位：应力KM.M） 表6.2 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足

31、跨中正弯矩60.6158满 足支点正弯矩-84.8-158满 足 6 55.0m桥面板复核计算结果根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）关于板的计算有关规定，将本桥的桥面板作为连续单向板计算，其上作用的荷载包括混凝土桥面板的自重、铺装重量及汽车、挂车活载。荷载标准为汽20级，挂车100级。计算模型为单跨跨径4.6m的连续单向板，为40号混凝土的钢筋混凝土结构，进行极限承载力验算，计算结果见下表： 极限承载力组合作用下桥面板计算结果（单位：应力KM.M） 表6.1 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足跨中正弯矩61.4158满 足支点正弯矩-86.1-158满 足极限承载力组合作用下桥面板计算结果（单位：应力KM.M） 表6.2 项 目计算截面荷载效应容许应力是否满足跨中正弯矩58.8158满 足支点正弯矩-82.3-158满 足 21- -