连续刚构大桥施工图上部结构设计计算书.doc
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1、.(100+180+100)m连续刚构大桥施工图上部结构设计计算书计 算 者:复 核 者: *公司 设计者: 复核者: 第 1 页 共 21 页1.概述本计算为*大桥主桥上部结构纵向计算,上部结构为(100+180+100)m连续刚构。按全预应力控制计算。内容包含持久状况承载能力极限状态计算、持久状况正常使用极限状态计算、持久状况和短暂状况构件应力计算、静力抗风稳定性计算。2计算依据、标准和规范2.1主要技术标准1、公路等级:城市道路,左右线分修2、桥面宽度:单线16m3、荷载等级:城市-A级,人群3.0kN/m24、设计时速:30km/h5、设计洪水频率:1/3006、设计水位:H1/300
2、307.56m7、设计基本风速:V1024.3m/s8、地震动峰值加速度:0.05g(对应地震基本烈度VI度)9、通航等级:-(2)级;通航船舶等级:100t;2.2 计算依据、标准和规范1、公路工程技术标准(JTG B01-2003)2、公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)4、公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)5、公路桥梁抗风设计规范(JTG/T D60-01-2004)6、梁桥手册(下册)2011年4月第二版 人民交通出版社2.3 计算理论和计算方法构件纵向计算均按空间杆系理论,采用桥梁
3、博士v3.2进行计算。1) 将计算对象作为平面梁划分单元作出构件离散图(见附图),全桥共划分152个节点和149个单元;2) 根据连续刚构的实际施工过程和施工方案划分施工阶段根据施工总体安排,共划分77个施工阶段和1个使用阶段。箱梁施工阶段采用13天为一施工周期其中张拉预应力时混凝土龄期为5天。具体施工阶段划分为:阶段1:完成桩基、承台、墩身施工;阶段2:绑扎0#块钢筋,托架浇注0#块混凝土;阶段3:张拉0#块预应力;阶段4:安装挂篮;阶段5:绑扎1#梁段钢筋;阶段6:浇注1#梁段混凝土;阶段7:张拉1#梁段预应力;阶段8: 移动挂篮;阶段9:绑扎2#梁段钢筋;阶段10:浇注2#梁段混凝土;阶
4、段11:张拉2#梁段预应力;阶段12阶段64:移动挂篮,绑扎钢筋及浇注3#20#梁段混凝土,张拉3#20#梁段预应力;选择合适时宜采用托架浇筑端头现浇段;阶段65:施加顶推力;阶段66:绑扎中跨合龙段钢筋及边跨现浇段钢筋;阶段67:浇筑中跨合龙段及边跨现浇段混凝土;阶段68:张拉中跨合龙段预应力;阶段69:在中跨区域采用水箱或其它压重措施进行压重;阶段70:移动挂篮,绑扎钢筋;阶段71:浇注21#梁段混凝土;阶段72:张拉21#梁段预应力;阶段73:移动挂篮,绑扎钢筋,施工边跨合拢段临时刚性连接;阶段74:浇注边跨合拢段混凝土;阶段75:张拉边跨合拢段钢束;阶段76:拆除挂篮及中跨压重;阶段7
5、7:施工防撞墙、桥面铺装等二期荷载和附属设施,全桥施工完成。阶段78:成桥10年。3) 进行荷载组合,求得构件在施工阶段和使用阶段时的应力、内力和位移;4) 根据规范规定的各项容许指标,验算构件是否满足规范规定的各项要求。2.4 计算软件名称及版本 主桥整体计算采用桥梁博士v3.2进行计算,施工稳定性计算及动力特性计算采用MIDAS Civil V7.8软件。3. 计算模型及参数3.1 计算参数选取主要材料及设计参数根据设计文件及规范取值,见表-1。主要材料及参数 表-1材料项 目参 数备 注C60混凝土抗压强度标准值38.5Mpa抗拉强度标准值2.85Mpa抗压强度设计值26.5Mpa抗拉强
6、度设计值1.96Mpa弹性模量Ec36000Mpa混凝土特性参数计算材料容重26kN/m3线膨胀系数1.0E-5桥梁所处地区相对湿度0.75低松弛钢绞线(15.2)抗拉强度标准值1860Mpa控制张拉应力0.75、0.731395、1358Mpa弹性模量1.95E5Mpa松弛率0.3钢绞线锚具及波纹管钢束管道摩阻系数0.17钢束管道偏差系数0.0015普通锚具单端变形及回缩值0.006m低回缩锚具单端变形及回缩值0.001m3.2 计算采用的基本资料1)箱梁按全预应力混凝土构件设计,该桥为城市重要桥梁,安全等级为I级。2)收缩、徐变按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-
7、2004)公式计算。3)合龙温度取1521,根据当地气象资料显示,多年平均气温16.9,最低月平均气温5.7,最高月平均气温29.3。计算时按均匀升降温25控制。4)主梁梯度温度按照公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)表4.3.10-3条取值,桥墩不计梯度温度。本桥采用10cm厚沥青混凝土铺装,按规范参数取值。梯度升温:按箱梁上、下缘梯度温度145.50考虑。梯度降温:按箱梁上、下缘梯度温度-7-2.750考虑。5)根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)4.3.2:,冲击系数取值为。6)边界条件及土侧弹性刚度计算本桥建模时同时考虑桩基、承台、墩身及梁体,计算分析时考虑
8、将墩与梁体固接,伸缩缝端采用双点支撑以模拟实际支座受力;同时主墩桩基按实际尺寸及间距建模,考虑桩土效应,以准确模拟桥墩刚度。桩侧土弹性刚度按根据公路桥涵地基及基础规范JTJD63-2007附录P计算。以下为10号主墩土弹性刚度计算过程:桩计算宽度式中:d桩径;各桩柱间相互影响系数;桩形状换算系数,对于圆形桩的计算步骤如下:A、桩柱计算埋入深度h1B、与作用力平行的一排桩桩数n有关的系数,当n=3时,;当n=4时,。C、的计算。横向桩间净距故: 由此得:纵向桩间净距故: 由此得:各结点处的集中弹簧支撑刚度K为:式中:表示结点相邻两单元的长度和之一半; 表示地基土对桩柱侧面的地基系数,其中土层m值
9、参照公路桥涵地基及基础规范JTJD63-2007附录P 表P.0.2-1取值;hi为各桩基节点位置入土深度。11号主墩桩基计算宽度参照上述公式计算,不再赘述。3.3 荷载取值及荷载组合1) 荷载取值 一期恒载为梁部自重(包括隔板及齿板重)。混凝土容重取26kN/m3,箱梁按实际断面计取重量。 二期恒载包括10cm厚沥青铺装一道防撞墙+单边人行道,见表-2。 箱梁二期恒载 表-2桥梁宽度16米防撞墙 二期恒载(kN/m)18=8.0人行道20沥青混凝土桥面铺装 二期恒载(kN/m)130.12431.2合 计 (kN/m)59.2取60 汽车荷载(1)汽车竖向荷载采用公路I级荷载, 汽车竖向荷载
10、的横向分布系数见表-3(未计入冲击系数)。活载横向分布系数 表-3 桥宽(米)横向布置车列数横向折减系数汽车偏载系数汽车横向分布系数1630.781.252.925(2)汽车纵向制动力荷载根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)4.3.6-1计算,一个车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按本规范第4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算,但公路I级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN。计算得单车道制动力为435kN,3车道折减系数为0.78。 基础变位:隔墩支座沉降1.0cm, 不考虑横桥向基础不均匀沉降。 挂篮重量:取0.45倍最大节段重,即1250
11、kN(包括施工机具和施工人员) ,按集中荷载加载于梁端前沿50cm处。 人行活载:人行道宽2.5m,取3.5kN/m2。 最大悬臂状态的施工荷载:本桥主桥上部箱梁采用悬臂浇筑法施工,最大悬臂施工长度为89m,计算时,从最不利受力图式出发,对最大悬臂状态的施工荷载作如下考虑(不考虑挂篮坠落,施工单位应采取压重和后锚等多种措施来确保挂篮不会坠落)。(1)箱梁自重不均匀假设梁体自重不均匀,一侧取1.04梁重,另一侧取0.96梁重。(2)动力系数不均匀挂篮及其它施工机具的自重差,一端采用1.2,另一端采用0.8。同时考虑最不利情况,单侧挂篮脱落。(3)梁段施工不同步最后一悬臂浇筑梁段不同步施工,一端空
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