x30m连续梁下部结构计算书.doc

广青公路二期(洛水至红白镇段)工程 蓥华大桥330m连续梁 下部结构计算书1. 工程概况桥梁上部为330m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（CJJ1193）；城市桥梁设计荷载标准（CJJ7798）；公路工程技术标准（JTGB01-2003）；公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）；公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）；公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）；公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）；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（m01.2105kN/m4，K水平2.4106kN/m，K弯曲1.1107kN.m/rad）。根据桥梁结构受力特点，其计算模型见下图。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0.1811.042549.7kN/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1375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。主梁预应力钢束布置图 钢束1输入信息钢束2输入信息钢束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）415516-50.550.5-98.549.2511.4弯矩（kN.m）-1115-4421360-1360600-300314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）452516-50.550.5-98.549.2511.4弯矩（kN.m）825559-10001000-103.551.75242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）41358-17.7517.75-9547.512.6弯矩（kN.m）1395603-18151815-705352.5262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）46058-17.7517.75-9547.512.6弯矩（kN.m）-1075-6821225-1225197.5-98.75194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 -5590 4693 -5034 4519 -4642213235320.142左墩底4758 3273 4791 3160 4764 3085 构造配筋35320.089右墩顶502968794623615244505701323235320.179右墩底4860 -3889 4906 -3684 4873 -3595 构造配筋35320.104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/Civil 2006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m021.2105kN/m4，Cz7.5106kN/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。330m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/T B02-01-2008），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：其中 式中：Tg特征周期(s)； T结构自振周期(s)；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地震作用加速度反应谱E2地震作用加速度反应谱4.3 E1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3532左墩底4546221755853207构造配筋构造配筋3532右墩顶4245305149153134构造配筋构造配筋3532右墩底4625211452982338构造配筋构造配筋3532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。4.4 E2地震验算4.4.1 E2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y为：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-位移曲线因此墩柱塑性铰区域截面顺桥有效抗弯刚度：7700/（0.002773.250107）=0.0855（m4）墩柱塑性铰区域截面有限刚度系数0.0855/（1.64/64）=0.266墩柱塑性铰区域截面横桥有效抗弯刚度：6125/（0.002773.250107）=0.0680（m4）墩柱塑性铰区域截面有限刚度系数0.0680/（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。4.4.1.3 E2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（Xmax3.0cm）E2地震作用下横桥向位移（Ymax2.5cm）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（u15.3cm）墩柱横桥向荷载位移曲线（u13.3cm）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，dC。场地特征周期Tg0.4S,顺桥向结构自振周期T0.58Tg ,查表6.7.6 c=1；横桥向结构自振周期T0.69Tg。查表6.7.6 c=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)d(cm)u(cm)是否满足顺桥向3.03.015.3满足横桥向2.52.513.3满足4.4.2 E2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： 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： 2894kN4.4.2.3 墩柱斜截面抗剪承载力验算由上述计算可知，墩柱塑性铰区域斜截面抗剪承载力由横桥向控制，其承载力验算见下表。墩柱塑性铰区域斜截面抗剪承载力验算表Vc0（kN）0.0023Vs是否满足备注289421036000.85（210+3600）32392894，满足2根16HRB335钢筋，间距10cm4.4.3 E2地震作用桩基强度验算E2地震作用下，桩基内力按规范6.8.5条及其条文说明计算，由上述计算可知，桩基配筋由横向弯矩控制。E2地震作用下桩基最大内力E2地震作用下，桩基承载力验算见下表。桩基配筋验算表组合内力计算配筋实际配筋N（kN）M（kN.m）46861019856325632桩基箍筋加密区采用2根16HRB335钢筋，间距为10cm，对应桩基斜截面抗剪承载力可满足规范要求。