帽子坡大桥结构计算书.docx
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帽子坡大桥结构计算书
帽子坡大桥结构计算书
1、项目概况
1.1技术标准
汽车荷载：
公路-I级
人群荷载：
桥面宽度：
2.5（人行道及栏杆）+1.5（非机动车道）+11.25（行车道）+1.5（双黄线）+11.25（行车道）+1.5（非机动车道）+2.5m（人行道及栏杆），全宽32m；双向六车道。
桥头引道：
城市主干路II级，计算行车速度50km/h；
设计使用寿命：
100年；
地震作用：
地震动峰值加速度小于0.05g，抗震设防措施等级为7级。
1.2施工方案
主梁采用满堂支架和大钢管支架现浇，达到设计强度和弹模后按照设计张拉次序进行张拉。
2、计算采用的技术规范及软件
（1）公路工程技术标准（JTGB01-2003）
（2）公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）
（3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）
（4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）
采用Midascivil2010进行结构分析，并用桥梁博士3.2.0进行验算。
3、计算采用的基本资料
（1）箱梁按部分预应力混凝土A类构件设计，桥墩按钢筋混凝土偏压构件计算。
该桥为城市桥梁，属重要大桥，安全等级为I级。
（2）梯度温度按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）表4.3.10-3条取值。
桥面为10cm沥青混凝土铺装时梯度温度的分布如图1。
A、竖向日照正温差B、竖向日照反温差
图1梯度温度（尺寸单位：
mm）
（3）收缩、徐变、箱梁有效宽度按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）公式计算。
（4）荷载工况组合说明：
荷载工况均按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）进行组合，主要组合如下。
承载力极限状态组合：
1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.84人群+0.84梯度温度+0.84制动力+0.5基础变位
1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98梯度温度+0.5基础变位
1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98制动力+0.5基础变位
1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+1.12人群+0.5基础变位
正常使用极限状态短期效应组合：
1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0人群+0.8梯度温度+1.0制动力+1.0基础变位
1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0人群
正常使用极限状态长期效应组合：
1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车+0.4人群+0.8梯度温度+1.0制动力+1.0基础变位
1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车+0.4人群
短暂状况构件应力计算按标准值组合。
以上仅为主要组合，各控制断面最不利组合由以上各荷载相互组合值确定。
4、计算图式及计算荷载
4.1计算图式
图2midas计算模型
采用Midascivil2010对全桥进行全过程空间静力仿真分析，并用桥梁博士V3.2.0进行平面计算，箱梁按部分预应力混凝土A类构件设计，桥墩按钢筋混凝土偏压构件计算。
全桥共116个单元，125个节点。
计算中考虑的荷载及作用包括：
结构自重、基础变位、预应力荷载、温度梯度、活载、汽车制动力、二期恒载。
4.2混凝土及钢筋参数
表1混凝土材料参数
强度等级
弹性模量（MPa）
容重（kN/m3）
线膨胀系数
标准值
设计值
fck（MPa）
ftk（MPa）
fcd（MPa）
ftd（MPa）
C50
34500
26.5
1.00E-05
32.4
2.65
22.4
1.83
表注：
表中标准值、设计值栏分别列出混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度。
表2普通钢筋材料参数
普通钢筋
弹性模量（MPa）
容重（kN/m3）
fsk（MPa）
fsd（MPa）
f'sd（MPa）
HRB335
200000
78.5
335
280
280
表注：
fsk、fsd、f'sd分别为抗拉强度标准值、抗拉强度设计值、抗压强度设计值。
表3预应力钢束材料参数
类型
弹性模量（MPa）
容重（kN/m3）
线膨胀系数
fpk（MPa）
fpd（MPa）
f'pd（MPa）
钢绞线1×7
195000
78.5
1.20E-05
1860
1260
390
表注：
fpk为抗拉强度标准值；fpd为抗拉强度设计值；f'pd为抗压强度设计值。
4.3二期恒载
桥面系（含人行道纵梁、人行道板、人行道栏杆、桥面铺装）按81kN/m计算，合力作用点偏离路线中线外侧0.73m。
4.4制动力
本桥为双向三车道，汽车制动力按主桥范围内的一行汽车车队10%计算，为386kN。
4.5基础变位
桥台处基础变位按5mm考虑，中墩按10mm考虑。
5、计算结果
5.1主梁计算结果
5.1.1持久状况承载能力极限状态计算
（1）箱梁抗弯承载力验算
表4列出了较不利的几个单元，其余未列出的单元均满足规范要求。
表4箱梁抗弯承载力验算
单元
位置
最大/最小
roMd（kN*m）
R（kN*m）
截面强度系数
ξ=R/roMd
受压区高度
最小配筋率
9
J[10]
最大
31195
44893
1.439
满足
满足
10
J[11]
最大
32951
45157
1.370
满足
满足
10
I[10]
最大
31195
44893
1.439
满足
满足
11
J[12]
最大
34059
45301
1.330
满足
满足
11
I[11]
最大
32951
45157
1.370
满足
满足
12
J[13]
最大
34523
45480
1.317
满足
满足
12
I[12]
最大
34059
45301
1.330
满足
满足
13
I[13]
最大
34524
45480
1.317
满足
满足
13
J[14]
最大
34348
45569
1.327
满足
满足
14
I[14]
最大
34348
45569
1.327
满足
满足
14
J[15]
最大
33536
44789
1.336
满足
满足
15
J[16]
最大
32092
40053
1.248
满足
满足
15
I[15]
最大
33536
44789
1.336
满足
满足
16
J[17]
最大
30019
37369
1.245
满足
满足
16
I[16]
最大
32092
40050
1.248
满足
满足
17
J[18]
最大
27319
31134
1.140
满足
满足
17
I[17]
最大
30019
37367
1.245
满足
满足
18
I[18]
最大
27319
31129
1.139
满足
满足
18
J[19]
最大
24017
29422
1.225
满足
满足
19
I[19]
最大
24017
29419
1.225
满足
满足
19
J[20]
最大
20663
28725
1.390
满足
满足
20
I[20]
最大
20663
28724
1.390
满足
满足
32
J[33]
最小
-136792
194141
1.419
满足
满足
33
I[33]
最小
-136792
194141
1.419
满足
满足
43
J[44]
最大
28792
42781
1.486
满足
满足
45
J[46]
最大
42693
57933
1.357
满足
满足
46
J[47]
最大
48913
63066
1.289
满足
满足
46
I[46]
最大
42693
57937
1.357
满足
满足
48
J[49]
最大
59913
88622
1.479
满足
满足
49
J[50]
最大
64799
87914
1.357
满足
满足
49
I[49]
最大
59913
88622
1.479
满足
满足
52
J[53]
最大
76175
108747
1.428
满足
满足
53
J[54]
最大
78839
107338
1.361
满足
满足
53
I[53]
最大
76175
108747
1.428
满足
满足
54
J[55]
最大
81060
106212
1.310
满足
满足
54
I[54]
最大
78839
107338
1.361
满足
满足
55
J[56]
最大
82753
105368
1.273
满足
满足
55
I[55]
最大
81060
106212
1.310
满足
满足
56
J[57]
最大
83882
104805
1.249
满足
满足
56
I[56]
最大
82753
105368
1.273
满足
满足
57
J[58]
最大
84447
104523
1.238
满足
满足
57
I[57]
最大
83882
104805
1.249
满足
满足
58
J[59]
最大
84517
104487
1.236
满足
满足
58
I[58]
最大
84447
104523
1.238
满足
满足
表注：
ro为重要性系数，取ro=1.1；Md为弯矩组合设计值；R为抗弯承载力设计值，
即满足规范要求。
表4所列表明，箱梁承载力、受压区高度及最小配筋率均满足规范要求。
（2）箱梁抗剪承载力验算
表5箱梁抗剪承载力验算
单元
位置
最大/最小
验算
roVd（kN）
R（kN）
截面强度系数
ξ=R/roVd
截面验算
2
I[2]
最小
OK
-7635
10284
1.347
OK
2
J[3]
最小
OK
-7031
9938
1.413
OK
3
I[3]
最小
OK
-7031
9938
1.413
OK
20
J[21]
最大
OK
7260
10540
1.452
OK
24
J[25]
最大
OK
9679
13766
1.422
OK
27
J[28]
最大
OK
11547
15108
1.308
OK
28
J[29]
最大
OK
12181
15720
1.290
OK
28
I[28]
最大
OK
11545
15231
1.319
OK
29
J[30]
最大
OK
12822
15872
1.238
OK
29
I[29]
最大
OK
12179
15844
1.301
OK
31
J[32]
最大
OK
14723
17099
1.161
OK
31
I[31]
最大
OK
13597
17583
1.293
OK
32
I[32]
最大
OK
14723
17099
1.161
OK
33
J[34]
最小
OK
-16510
17102
1.036
OK
34
I[34]
最小
OK
-16510
17102
1.036
OK
34
J[35]
最小
OK
-15395
18049
1.172
OK
36
I[36]
最小
OK
-14631
17020
1.163
OK
36
J[37]
最小
OK
-14003
17320
1.237
OK
37
I[37]
最小
OK
-14005
17196
1.228
OK
37
J[38]
最小
OK
-13382
16572
1.238
OK
38
I[38]
最小
OK
-13384
16449
1.229
OK
38
J[39]
最小
OK
-12767
18270
1.431
OK
39
I[39]
最小
OK
-12769
18148
1.421
OK
41
I[41]
最小
OK
-11555
14100
1.220
OK
41
J[42]
最小
OK
-10955
13558
1.238
OK
42
I[42]
最小
OK
-10956
13473
1.230
OK
42
J[43]
最小
OK
-10360
14810
1.430
OK
43
J[44]
最小
NG
-9769
13670
1.399
NG
43
I[43]
最小
OK
-10361
14726
1.421
OK
45
J[46]
最小
OK
-8599
11228
1.306
OK
45
I[45]
最小
OK
-9183
12371
1.347
OK
46
J[47]
最小
OK
-8020
10110
1.261
OK
表注：
Vd为剪力组合设计值，R为抗剪承载力设计值，
即满足规范要求。
“截面验算”指箱梁是否满足JTGD62-2004规范式（5.2.9）。
表5列出了较不利的几个单元，其余未列出的单元均满足规范要求。
表中数据表明，箱梁斜截面抗剪承载力及截面验算均满足规范要求。
5.1.2持久状况正常使用极限状态计算
（1）箱梁正截面抗裂验算
按规范JTGD62-2004第6.3.1-1条，A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下应满足：
；
在荷载长期效应组合下：
表6短期效应作用下箱梁正截面抗裂验算
单元
位置
上缘（Mpa）
下缘（Mpa）
左上缘（Mpa）
左下缘（Mpa）
右上缘（Mpa）
右下缘（Mpa）
10
J[11]
0.528
4.697
2.698
4.728
0.479
4.667
11
J[12]
0.425
4.797
2.620
4.824
0.378
4.769
11
I[11]
0.521
4.701
2.695
4.731
0.469
4.671
12
J[13]
0.275
4.942
2.509
4.967
0.229
4.918
12
I[12]
0.416
4.801
2.616
4.829
0.365
4.774
13
J[14]
3.843
5.038
1.285
5.058
-0.053
5.016
13
I[13]
3.940
4.942
1.360
4.965
0.039
4.916
14
I[14]
3.867
5.027
1.295
5.046
-0.030
5.004
14
J[15]
3.890
4.970
1.292
4.986
-0.002
4.951
15
I[15]
3.915
4.958
1.303
4.973
0.023
4.938
15
J[16]
0.265
4.847
2.438
4.862
2.177
4.833
16
I[16]
0.251
4.853
2.431
4.868
2.163
4.840
16
J[17]
7.895
0.386
3.898
0.399
4.013
0.373
17
J[18]
8.267
-0.101
4.153
-0.090
4.390
-0.109
17
I[17]
7.925
0.370
3.912
0.383
4.041
0.357
18
J[19]
8.392
-0.307
4.248
-0.298
4.520
-0.311
18
I[18]
8.298
-0.118
4.168
-0.107
4.421
-0.126
19
I[19]
8.424
-0.323
4.264
-0.314
4.552
-0.328
19
J[20]
8.216
-0.168
4.137
-0.162
4.348
-0.169
20
I[20]
8.248
-0.183
4.154
-0.177
4.381
-0.185
20
J[21]
7.837
0.198
3.881
0.200
3.973
0.198
31
J[32]
0.250
4.272
2.172
4.268
0.255
4.276
32
J[33]
-0.211
4.760
1.800
4.755
-0.204
4.765
32
I[32]
0.250
4.272
2.172
4.268
0.255
4.276
33
I[33]
-0.211
4.760
1.819
4.768
-0.223
4.752
33
J[34]
0.312
4.199
2.239
4.207
0.301
4.191
34
I[34]
0.312
4.199
2.239
4.207
0.301
4.191
41
J[42]
8.368
0.361
4.395
0.353
4.523
0.375
42
J[43]
8.635
0.029
4.566
0.023
4.791
0.044
42
I[42]
8.335
0.374
4.379
0.366
4.490
0.388
43
J[44]
8.705
-0.119
4.584
-0.125
4.862
-0.103
43
I[43]
8.602
0.044
4.550
0.037
4.758
0.059
46
J[47]
8.505
0.449
4.427
0.444
4.654
0.458
表注：
表中拉应力为负，压应力为正；表中各项应力均为
。
表7长期效应作用下箱梁正截面抗裂验算
单元
位置
上缘（Mpa）
下缘（Mpa）
左上缘（Mpa）
左下缘（Mpa）
右上缘（Mpa）
右下缘（Mpa）
3
J[4]
2.394
2.035
2.390
2.077
2.334
1.994
4
I[4]
2.394
2.032
2.389
2.074
2.333
1.990
16
J[17]
3.994
1.972
3.691
1.985
3.979
1.962
17
J[18]
4.338
1.515
3.919
1.526
4.330
1.510
17
I[17]
3.993
1.972
3.691
1.984
3.978
1.962
18
J[19]
4.449
1.322
3.993
1.331
4.446
1.321
18
I[18]
4.338
1.515
3.918
1.526
4.329
1.510
19
I[19]
4.449
1.323
3.993
1.331
4.446
1.322
19
J[20]
4.269
1.460
3.869
1.465
4.270
1.462
20
I[20]
4.269
1.461
3.869
1.466
4.270
1.462
20
J[21]
3.895
1.812
3.604
1.813
3.899
1.816
42
J[43]
4.481
1.836
4.123
1.828
4.503
1.853
43
J[44]
4.484
1.769
4.103
1.760
4.508
1.787
43
I[43]
4.481
1.835
4.123
1.827
4.503
1.852
表注：
表中拉应力为负，压应力为正；表中各项应力均为
。
表6、表7列出了最不利截面的法向拉应力，表中数据表明箱梁短期效应、长期效应作用下，箱梁法向拉应力满足规范要求。
（2）箱梁斜截面抗裂验算
A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，现场浇筑构件，主拉应力应满足：
表8箱梁斜截面抗裂验算
单元
位置
最大主拉应力（MPa）
容许值（MPa）
15
J[16]
-0.674
-1.325
16
J[17]
-0.933
-1.325
16
I[16]
-0.699
-1.325
17
I[17]
-0.958
-1.325
17
J[18]
-0.735
-1.325
18
I[18]
-0.764
-1.325
20
J[21]
-0.561
-1.325
29
J[30]
-0.567
-1.325
29
I[29]
-0.516
-1.325
31
J[32]
-0.746
-1.325
31
I[31]
-0.716
-1.325
32
J[33]
-0.891
-1.325
32
I[32]
-0.746
-1.325
33
J[34]
-0.976
-1.325
34
I[34]
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