(整理)3x30m连续梁下部结构计算书.

精品文档精品文档广青公路二期(洛水至红白镇段)工程蓥华大桥3×30m连续梁下部结构计算书1.工程概况桥梁上部为3×30m跨预应力混凝土连续梁，主梁总宽度为12m，梁高为1.6m。主梁采用单箱双室断面，其中主梁悬臂长2.0m，标准断面箱室顶板厚0.22m，底板厚0.2m，腹板厚0.45m，中支点及边支点断面箱室顶板厚0.37m，底板厚0.32m，腹板厚0.65m，两断面间设长2.5m的渐变段。混凝土主梁采用C50混凝土现场浇注，封端采用C45混凝土。主梁中墩采用两根直径1.6m圆柱，下接直径1.8m桩基，左侧中墩高7m，右侧墩柱高8.5m。主梁边墩采用盖梁+直径1.6m双柱中墩，下接直径1.8m桩基形式；中、边墩横桥向中心距均为5.6m。主梁边支点采用普通板式橡胶支座，中墩与主梁固结。2.设计规范《城市桥梁设计准则》（CJJ11—93）；《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77—98）；《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004））；《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）；《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）；《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）；3.静力计算3.1计算模型由于主梁支撑中心与其中心线斜正交，且主梁平面基本为直线，因此建立平面杆系模型计算结构的内力及变形。桥梁内力及位移的计算均采用桥梁博士3.0有限元程序进行，其中边支点仅采用竖向支撑，中墩底部采用弹性支撑，其支撑刚度根据m法计算（m0＝1.2×105kN/m4，K水平＝2.4×106kN/m，K弯曲＝1.1×107kN.m/rad）。根据桥梁结构受力特点，其计算模型见下图。精品文档精品文档主梁计算模型3.2计算荷载3.2.1结构自重及二期恒载盖梁结构自重：混凝土容重按26kN/m3计；二期恒载：桥面铺装0.18×11.04×25＝49.7kN/m；防撞护栏及挂板等每侧6.5kN/m二期恒载合计：62.7kN/m。3.2.2汽车活载：汽车活载：采用公路Ⅰ级车道荷载，按3车道布载汽车冲击：正弯矩区0.273；负弯矩区0.37；偏载系数：1.15；车道折减系数：0.8。3.2.3其它荷载体系温差：+30℃；－30℃；桥面日照温差：+14℃；-7℃（按规范模式加载）；基础沉降：各墩柱取5mm；混凝土收缩、徐变：按规范计算3.3主梁预应力钢束设置预应力钢束采用13×7φ5高强低松弛预应力钢铰线，其标准强度为1860MPa，张拉控制应力为1302MPa。主梁共布置三排钢束，每排布置6束。预应力钢束的整体布置见下图。精品文档精品文档主梁预应力钢束布置图钢束1输入信息钢束2输入信息精品文档精品文档钢束3输入信息3.4墩柱计算结果中墩采用C40混凝土现浇，按普通钢筋混凝土构件设计。各工况下，墩柱受力情况见下表。左中墩墩顶内力统计表项目恒载+预应力收缩、徐变系统温度温度梯度制动力升温降温正温差负温差轴力（kN）415516-50.550.5-98.549.25±11.4弯矩（kN.m）-1115-4421360-1360600-300±314项目支点沉降汽车活载\123正温差负温差Mmin\轴力（kN）66-175138-98.549.25580\弯矩（kN.m）-384143.5505600-300-1305\精品文档精品文档左中墩墩底内力统计表项目恒载+预应力收缩、徐变系统温度温度梯度制动力升温降温正温差负温差轴力（kN）452516-50.550.5-98.549.25±11.4弯矩（kN.m）825559-10001000-103.551.75±242项目支点沉降汽车活载1234MmaxMmin\轴力（kN）66-175138-28.888.5675\弯矩（kN.m）-71.5-24723187.5248-219\右中墩墩顶内力统计表项目恒载+预应力收缩、徐变系统温度温度梯度制动力升温降温正温差负温差轴力（kN）41358-17.7517.75-9547.5±12.6弯矩（kN.m）1395603-18151815-705352.5±262项目支点沉降汽车活载1234MmaxMmin\轴力（kN）-30.75138-172.565575462.5\弯矩（kN.m）290.5-610-1324511505-1310\右中墩墩底内力统计表项目恒载+预应力收缩、徐变系统温度温度梯度制动力升温降温正温差负温差轴力（kN）46058-17.7517.75-9547.5±12.6弯矩（kN.m）-1075-6821225-1225197.5-98.75±194精品文档精品文档项目支点沉降汽车活载1234MmaxMmin\轴力（kN）-30.65138-172.565364111\弯矩（kN.m）-111.5-107.5221.5-2.455222-297\中墩各控制截面配筋验算见下表：中墩控制截面配筋验算表控制截面基本组合（kN，kN.m）短期组合（kN，kN.m）长期组合（kN，kN.m）计算配筋实际配筋计算裂缝NMNMNM左墩顶5076-55904693-50344519-464221φ3235φ320.142左墩底475832734791316047643085构造配筋35φ320.089右墩顶50296879462361524450570132φ3235φ320.179右墩底4860-38894906-36844873-3595构造配筋35φ320.104说明：墩柱斜截面抗剪强度由地震偶然组合（E2）控制，故此处不进行验算。从上表可以看出，墩柱配筋满足规范要求。4.结构抗震验算4.1计算模型建立空间杆系模型，采用Midas/Civil2006软件进行抗震相关计算分析。其中主梁、横梁、墩柱、桩基、系梁均采用空间梁单元模拟，为简化计算，主梁边支撑仅考虑板式橡胶支座刚度，不再考虑边墩盖梁、墩柱、桩基与支座的刚度耦合。利用节点弹性支撑模拟桩—土相互作用，其顺桥向、横桥向及竖向约束刚度采用m法计算（其中m0＝2×1.2×105kN/m4，Cz＝7.5×106kN/m2）。计算模型见下图。结构地震响应通过加速度反应谱分析得到，其中模态组合采用CQC法。墩柱屈服弯矩、极限承载力及顺桥向横桥向容许位移通过静力弹塑性分析得到，其中采用FEMA铰模拟墩柱塑性铰特性。精品文档精品文档3×30m连续梁计算模型4.2计算参数根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008），本桥抗震设防类别按B类考虑。根据蓥华大桥地质勘察报告，桥址处场地抗震设防烈度为Ⅶ度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40S。设防目标：E1地震作用下，一般不受损坏或不需修复可继续使用；E2地震作用下，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可维持应急交通使用。根据抗震规范6.1.3，本桥为规则桥梁；根据抗震规范表6.1.4，本桥E1、E2作用均可采用SM/MM分析计算方法。当抗震分析采用多振型反应谱法，水平设计加速度反应谱S由下式（规范5.2.1）确定：maxmaxmax(5.50.45)0.10.1(/)gggSTTsSSsTTSTTTT其中max2.25isdSCCCA式中：Tg—特征周期(s)；T—结构自振周期(s)；精品文档精品文档maxS—水平设计加速度反应谱最大值；Ci—抗震重要性系数；Cs—场地系数；Cd—阻尼调整系数；A—水平向设计基本地震加速度峰值。反应谱拟合的相关参数见下表：反应谱拟合相关参数表项目TgCiCsCdAE1地震0.40.431.01.00.15gE2地震0.41.31.01.00.15gE1地震水平设计加速度反映谱00.050.10.150.20.010.040.080.120.190.260.330.41.11.82.53.23.94.65.366.77.48.18.89.5结构自振周期（S）水平设计加速度（g）E1地震作用加速度反应谱E2地震水平设计加速度反应谱00.10.20.30.40.50.010.040.080.120.190.260.330.41.11.82.53.23.94.65.366.77.48.18.89.5结构自振周期（S）水平设计加速度（g）E2地震作用加速度反应谱精品文档精品文档4.3E1地震验算地震偶然荷载作用下（E1）结构内力见下图。地震偶然荷载作用下（E1）顺桥向最不利弯矩对应轴力地震偶然荷载作用下（E1）顺桥向最不利弯矩精品文档精品文档地震偶然荷载作用下（E1）横桥向最不利弯矩对应轴力地震偶然荷载作用下（E1）横桥向最不利弯矩地震偶然荷载组合（E1）下中墩各控制截面配筋验算见下表：中墩控制截面配筋验算表控制截面顺桥向组合内力（kN，kN.m）横桥向组合内力（kN，kN.m）计算配筋实际配筋NMNM顺桥向横桥向左墩顶4244324952804216构造配筋构造配筋35φ32左墩底4546221755853207构造配筋构造配筋35φ32右墩顶4245305149153134构造配筋构造配筋35φ32右墩底4625211452982338构造配筋构造配筋35φ32说明：墩柱斜截面抗剪强度由地震偶然组合（E2）控制，故此处不进行验算。从上表可以看出，墩柱配筋满足规范要求。4.4E2地震验算精品文档精品文档4.4.1E2地震作用下墩柱容许位移验算4.4.1.1墩柱有效抗弯刚度计算由公式（B.0.1-2），墩柱截面屈服曲率φy为：00277.06.1002.0213.2213.2Dyy通过弹塑性分析得到铰的基本铰属性，计算墩柱截面顺桥向及横桥向屈服弯矩My。墩柱截面顺桥向弯矩-位移曲线墩柱截面横桥向弯矩-位移曲线精品文档精品文档因此墩柱塑性铰区域截面顺桥有效抗弯刚度：cyEφyeffMI＝7700/（0.00277×3.250×107）=0.0855（m4）墩柱塑性铰区域截面有限刚度系数＝0.0855/（π×1.64/64）=0.266墩柱塑性铰区域截面横桥有效抗弯刚度：cyEφyeffMI＝6125/（0.00277×3.250×107）=0.0680（m4）墩柱塑性铰区域截面有限刚度系数＝0.0680/（π×1.64/64）=0.211。4.4.1.2墩柱等效塑性铰长度计算根据上式，左墩柱等效塑性铰长度为0.5m，右墩柱等效塑性铰长度为0.6m。4.4.1.3E2作用下位移计算在E2地震作用下，墩柱顺桥向及横桥向最大位移见下图。E2地震作用下顺桥向位移（δXmax＝3.0cm）精品文档精品文档E2地震作用下横桥向位移（δYmax＝2.5cm）4.4.1.4墩柱容许位移计算根据规范7.4.8条建立弹塑性分析模型计算墩柱顺桥向及横桥向容许位移。墩柱顺桥向荷载位移曲线（△u＝15.3cm）精品文档精品文档墩柱横桥向荷载位移曲线（△u＝13.3cm）4.4.1.5墩柱容许位移验算E2地震作用下，墩顶的顺桥向和横桥向水平位移按抗震规范第6.7.6条计算，△d＝Cδ。场地特征周期Tg＝0.4S,顺桥向结构自振周期T＝0.58Tg,查表6.7.6c=1；横桥向结构自振周期T＝0.69Tg。查表6.7.6c=1E2地震作用下墩顶位移验算表（规范7.4.6条）方向E2作用墩顶位移(cm)Δd(cm)Δu(cm)是否满足顺桥向3.03.015.3满足横桥向2.52.513.3满足4.4.2E2地震作用墩柱斜截面抗剪承载力验算4.4.2.1墩柱顺桥向剪力设计值精品文档精品文档墩顶、底顺桥向潜在塑性区域极限弯矩图因此，顺桥向墩柱塑性铰区域抗剪承载力设计值：5.8876590412.100nszcxzccHMMV＝2514kN4.4.2.2墩柱横桥向剪力设计值墩顶、底横桥向潜在塑性区域极限弯矩图因此，横桥向墩柱塑性铰区域抗剪承载力设计值：5.810198103012.100