吴堡黄河特大桥主桥上部计算书-提供马宏

GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥施工图设计上部结构计算报告跨径：L＝75+4×120+75米中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所二○○五年一月●西安GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥施工图设计上部结构计算报告跨径：L＝75+4×120+75米负责人：结构计算：结构复核：中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所二○○五年一月●西安GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所目录一、桥梁概况--------------------------------------------------------------1二、计算标准与规范-----------------------------------------------------1三、计算基本参数--------------------------------------------------------1四、主梁纵桥向结构计算-----------------------------------------------4五、主梁横桥向结构计算------------------------------------------------12六、附件：吴堡黄河特大桥纵桥向计算成果GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所第5页共236页吴堡黄河特大桥（75m+4×120m+75m）变截面刚构-连续组合梁桥上部结构计算报告一、桥梁概况拟建吴堡黄河特大桥位于GZ（35）吴堡至子洲高速公路K1+036.760～K1+791.240，桥位位于黄河干流的吴堡水文站下游约1.1公里处。该桥主桥采用预应力混凝土刚构－连续组合体系方案，跨径组合为75＋4×120＋75=630米。主桥桥墩采用空心薄壁式桥墩，过渡桥墩采用实体桥墩，钻孔灌注桩基础。主桥上部结构为单箱单室截面，箱梁根部梁高6.6米，跨中梁高为3.0米，梁高按二次抛物线变化；顶板宽度为12.0米，其室内厚为28厘米；底板宽度为6.5米，由28～70厘米，按二次抛物线变化；腹板厚度由50～70厘米；翼缘板长2.75m。各梁段细部尺寸详见《主桥箱梁一般构造》等相关设计文件。主桥主体结构计算采用桥梁线性综合程序GQJS8.7进行施工阶段验算和运营阶段的结构验算。二、计算标准与规范1、设计规范与标准1.1《公路工程技术标准》JTGB01-2003；1.2《公路桥涵设计通用规范》JTGD60－2004；1.3《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023－85；1.4《公路工程抗震设计规范》JTJ004－89。2、上部结构计算主要方法2.1根据主梁实际横断面及桥梁布置，将桥梁按空间实用理论简化为平面杆系，主梁简化后结构离散图见附图。2.2主梁计算按实际施工阶段进行模拟，成桥后，上部为（75＋4×120＋75）米共六孔变截面预应力混凝土刚构－连续组合体系梁桥。三、计算基本参数1、技术指标桥宽：0.5（护栏）+10.75（行车道）+0.75（护栏）＝12.0米GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所设计荷载：公路-Ⅰ级。地震荷载：地震动峰值加速度为0.05g2、主要材料a)、预应力系统纵桥向及横桥向预应力材料270级低松弛预应力钢绞线，标准强度Rby＝1860MPa，弹性模量Ey＝1.95x105MPa。竖向预应力钢束采用φ32的冷拉Ⅳ级精轧螺纹钢筋。b)、混凝土：主梁采用50号混凝土。c)、主要材料强度表如下：混凝土材料名称项目符号单位数值混凝土立方体强度RMpa50弹性模量EhMpa3.5e4轴心抗压标准强度RbaMpa35.0抗拉标准强度RblMpa3.0抗压设计强度RaMpa28.5抗拉设计强度RlMpa2.45施工阶段最大正应力0.75Rab’Mpa23.6最小正应力1.15Rlb’Mpa-3.1正常使用阶段组合Ⅰ最大正应力0.5RabMpa17.5最小正应力（纵桥向）0Mpa0最小正应力（横桥向）0.8RlbMpa-2.4最大主拉应力0.8RlbMpa-2.4最大主压应力0.6RabMpa21.0组合Ⅱ或Ⅲ最大正应力0.6RabMpa21.0最小正应力0.9RlbMpa-2.7最大主拉应力0.9RlbMpa-2.7最大主压应力0.65RabMpa22.75GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所预应力钢绞线名称项目符号单位数值预应力钢绞线标准强度RybMpa1860弹性模量EyMpa1.95e5抗拉设计强度RyMpa1488最大控制应力0.75RybMpa1395主要组合0.65RybMpa1209附加组合0.70RybMpa13023、节段划分及施工方法根据箱梁采用挂篮悬臂现浇筑法施工的特点，主桥纵向节段划分如下：0号块节段长（m）中间悬浇节段长（m）边跨支架现浇段（m）边、中跨合拢段长（m）悬浇最大节段重（T）5.05X3.0+5X3.5+6X4.013.72.0126当单T悬浇至最大状态，首先进行两边跨的合拢，张拉边跨底板预应力及合拢段钢束；再进行两次边跨的合拢，张拉次边跨底板预应力；最后合拢中跨并张拉中跨底板预应力钢束，最终形成（75＋4×120＋75）米共六孔一联的变截面预应力混凝土刚构－连续组合体系梁桥4、有关计算参数的选取二期恒载：桥面铺装9cm沥青混凝土+8cm40号调平层混凝土+两侧护栏+过桥管道＝65KN/m活载：公路-Ⅰ级，无人群荷载，半幅桥按3车道计算，横向考虑折减，同时考虑偏载经验增大系数。汽车的横向分配系数：2.8。相对湿度55％徐变系数终值Ψ＝2.0收缩应变终值ε＝2.1x10-3锚下控制张拉力1395MPaGZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所锚具变形与钢束回缩值（一端）△L＝6mm管道摩阻系数（纵桥向）μ＝0.15管道摩阻系数（横桥向）μ＝0.25管道偏差系数κ＝0.00151/m钢束松弛引起的应力损失终值按一次张拉考虑，即σs5＝0.045σk地基及基础不均匀沉降2.0cm桥梁整体升温30℃桥梁整体降温40℃桥面板升温10℃桥面板降温10℃合拢温度10～20℃施工挂篮：挂篮自重及施工临时荷载按800KN计，边、中跨合拢吊架按200KN计。5、施工阶段的划分根据实际施工过程进行施工阶段模拟，主分为61个施工阶段进行验算。四、主梁纵桥向结构计算1、施工阶段各施工阶段计算结果表明，在整个施工过程中，主桥主梁的施工应力控制满足规范要求，基本未出现拉应力：单T悬臂施工过程上缘最大压应力为12.80MPa，下缘最大压应力为11.47Mpa，上缘最小正应力为-0.74Mpa，下缘最小正应力为-0.3Mpa；两边跨合拢时上缘最大正应力为11.0MPa，下缘最大正应力为17.88MPa；两次边跨合拢时上缘最小正应力为1.3MPa，下缘最大正应力为20.09MPa；成桥时箱梁上缘最大正应力为11.8MPa，下缘最大正应力为12.0Mpa；箱梁上缘最小正应力为6.6MPa，下缘最小正应力为5.0Mpa。计算结果表明，本桥结构施工阶段是安全的。2、使用阶段使用阶段主要控制截面的应力情况详见下表，主要荷载组合作用下截面上、下缘正应力包络图见附图GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所使用阶段主要控制截面的正应力（MPa）3号墩顶8.5514.110.3121.3159.5合拢段处10.86.29.83.113.43.79.92.8跨中附近11.6710.33.714.14.710.53.11/4跨附近11.67.48.3313.95.39.51.42号墩顶8.75.213.910.111.22.814.98.9合拢段处10.75.311.43.213.82.013.11.6跨中附近11.76.411.53.414.83.113.21.91/4跨附近11.68.17.7314.55.28.52.21号墩顶8.86.11310.211.23.313.79.5边跨合拢段处7.83.510.23.79.61.810.83.1边跨跨中附近11.65.712.34.014.23.113.42.9边跨支点3.32.99.18.64.11.79.88.4规范容许值17.5-2.417.5-2.421-2.721-2.7截面位置最大最小最大最小最大最小最大最小上缘下缘上缘下缘荷载组合主要荷载组合附加荷载组合3、计算小结验算结果表明，在主要荷载组合及附加组合作用下，主梁上、下缘均未出现拉应力，满足全预应力构件的要求。另：本桥纵向预应力钢束指标55.8Kg/m2GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所附1：支座沉降按1.5m考虑时的应力表使用阶段主要控制截面的正应力（MPa）3号墩顶8.5514.110.311.91.414.79.6合拢段处10.86.29.83.113.43.79.92.8跨中附近11.6710.33.7144.710.53.11/4跨附近11.67.48.3313.85.49.41.62号墩顶8.75.213.910.111.12.914.99.0合拢段处10.75.311.43.213.82.113.11.6跨中附近11.76.411.53.414.73.2132.01/4跨附近11.68.17.7314.45.48.32.31号墩顶8.86.11310.211.23.513.69.6边跨合拢段处7.83.510.23.79.51.910.63.2边跨跨中附近11.65.712.34.014.13.313.13.4边跨支点3.32.99.18.64.11.79.88.4规范容许值17.5-2.417.5-2.421-2.721-2.7截面位置最大最小最大最小最大最小最大最小上缘下缘上缘下缘荷载组合主要荷载组合附加荷载组合GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所第8页共236页结构离散图GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所第9页共236页成桥阶段主桥箱梁应力图荷载组合1（恒载+汽车）下主桥箱梁应力图荷载组合1（恒载+汽车）下主桥箱梁最大正应力图GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所第10页共236页荷载组合2（恒载+汽车+支座沉降1+整体升温30℃+桥面板温差10℃））下主桥箱梁应力图荷载组合2（恒载+汽车+支座沉降1+整体升温30℃+桥面板温差10℃））下主桥箱梁最大正应力图荷载组合3（恒载+汽车+支座沉降1+整体降温40℃+桥面板温差10℃））下主桥箱梁应力图GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所第11页共236页荷载组合3（恒载+汽车+支座沉降1+整体降温40℃+桥面板温差10℃）下主桥箱梁最大应力图荷载组合4（恒载+汽车+支座沉降2+整体升温30℃+桥面板温差10℃）下主桥箱梁应力图荷载组合4（恒载+汽车+支座沉降2+整体升温30℃+桥面板温差10℃）下主桥箱梁最大应力图GZ(35)吴堡至子洲高速公路吴堡黄河特大桥刚构-连续梁桥上部结构计算报告中交第一公路勘察设计研究院桥梁标准化所第12页共236页荷载组合5（恒载+汽车+支座沉降2+整体降温40℃+桥面板温差10℃）下主桥