淮河入江水道大橋施工監(jiān)控計算書

1、 淮河入江水道特大橋施工監(jiān)控計 算 書 江蘇省交通科學研究院股份有限公司本公司具有公路工程綜合甲級、公路工程橋梁隧道工程專項、公路工程交通工程專項、水運工程材料類甲級、水運工程結構類甲級試驗檢測資質(zhì)及江蘇省建設工程質(zhì)量檢測資質(zhì)，通過江蘇省計量認證、國家實驗室認可及檢查機構認可，具有向社會提供公證數(shù)據(jù)的資格。主要從事道路、橋梁、隧道、巖土、交通工程、交通環(huán)保等專業(yè)的試驗檢測服務。地址：江蘇省南京市水西門大街223號 郵編：210017；江寧區(qū)科學園誠信大道2200號（省交科院江寧基地） 郵編：211112。網(wǎng)址： 二一年七月一日 目 錄第一章 計算內(nèi)容11.1 計算參數(shù)11.1.1 材料參數(shù)11

2、.1.2 荷載參數(shù)21.2 計算模型及假定31.3 施工階段計算工況劃分3第二章 計算結果及分析12.1 主梁檢算12.2 主梁預拱度計算52.3 施工階段預計位移狀態(tài)9第三章 結論1第一章 計算內(nèi)容1.1 計算參數(shù)計算參數(shù)是對橋梁結構行為進行正確計算的前提條件。通常情況下，選擇構件所用材料的彈模、構件自重、施工荷載、結構溫度場和施工周期等作為計算參數(shù)。計算參數(shù)包括幾何參數(shù)、材料參數(shù)等確定橋梁計算結果的一系列參數(shù)。施工計劃階段的計算參數(shù)以設計圖及相應的設計規(guī)范作為基本依據(jù)，對橋梁在施工各階段的線形、內(nèi)力及施工參數(shù)進行預測，并提供施工需要的初始參數(shù)、目標線形及基本控制要求。本橋的幾何參數(shù)根據(jù)設計

3、圖紙輸入，并在計算軟件中自行形成，其余計算參數(shù)基本取值如下。在預測階段，為進行參數(shù)分析，在基本參數(shù)的基礎上，對部分參數(shù)進行了參數(shù)變化對線形的影響分析計算。 材料參數(shù)1) 混凝土主梁：C50混凝土C50混凝土，其主要力學性能指標見表1-1。表1-1 C50混凝土主要力學性能指標力學性能指標C50混凝土彈性模量E（MPa）3.45e4軸心抗壓標準強度（MPa）32.4抗拉標準強度（MPa）2.65軸心設計強度（MPa）22.4抗拉設計強度（MPa）1.83容重（kN/m3）26熱膨脹系數(shù)（1/）0.000012) 預應力鋼筋預應力鋼筋的主要力學性能指標和計算參數(shù)見表1-2及表1-3。表1-2 預應

4、力鋼筋力學性能指標表力學性能指標鋼絞線預應力粗鋼筋彈性模量E（MPa）1.95e52.0e5抗拉標準強度（MPa）1860785表1-3 預應力鋼筋計算參數(shù)表主要參數(shù)縱向預應力束豎向預應力筋型號9-15.24 11-15.24 15-15.24 12-15.2417-15.244-JL32精軋螺紋鋼彈性模量(MPa)1.951052.0105錨下控制應力(MPa)1339.2667.3松弛比0.0250.05孔道偏差系數(shù)0.00150.0015孔道摩阻系數(shù)0.200.20單端錨具變形及鋼絲回縮量(mm)621.1.2 荷載參數(shù)1) 恒載結構自重：混凝土容重基本容重取為26.0kN/m3。在施工

5、控制階段，混凝土容重需要通過試驗確定。二期恒載：按56.5kN/m計。2) 活載設計活載：公路I級。借鑒AASHTO關于箱梁計算的方法，考慮箱梁偏載系數(shù)1.15，縱向未作折減，按3車道計算時，橫向增大系數(shù)為30.781.152.691，汽車沖擊按公路橋涵設計通用規(guī)范JTG D60-2004計算；3) 附加荷載結構運營階段計算考慮的附加荷載按如下考慮。體系升、降溫度：25.0；豎向梯度溫度：T1=14.0，T2=5.2；墩臺不均勻沉降：邊墩和主墩均為10mm。4) 施工荷載懸臂施工時掛籃、模板等臨時荷載按450kN計，作用點距懸臂最前端0.5m。5) 收縮、徐變收縮、徐變按各自的計算周期考慮，收

6、縮徐變參數(shù)按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTG D62-2004徐變計算模式取值。 1.2 計算模型及假定采用空間桿系單元建立結構縱向計算模型，縱向計算模型見圖1-1。計算采用以下假定。1) 計算按單幅橋進行；2) 主梁為全預應力構件，不考慮普通鋼筋參與結構受力；全橋共60個單元。模型的邊界條件采用與施工過程一致，由于缺少支座剛度的資料，故模型中均不考慮彈性邊界條件，所有位移邊界條件均為剛性約束。圖1-1 計算模型立面圖1.3 施工階段計算工況劃分根據(jù)相關施工組織設計，施工中以每節(jié)段施工確定計算工況。另外，其施工周期是計算收縮、徐變的直接參數(shù)，故應考慮。施工階段計算工況劃分見表1-

7、4。表1-4 施工階段計算工況劃分工況編號施工內(nèi)容持續(xù)時間1托架澆注0節(jié)段混凝土 20天2掛籃安裝，澆筑1節(jié)段混凝土7天3掛籃前移，澆筑2節(jié)段混凝土7天4掛籃前移，澆筑3節(jié)段混凝土7天5掛籃前移，澆筑4節(jié)段混凝土7天6掛籃前移，澆筑5節(jié)段混凝土7天7掛籃前移，澆筑6節(jié)段混凝土7天8掛籃前移，澆筑7節(jié)段混凝土7天9掛籃前移，澆筑8節(jié)段混凝土7天10掛籃前移，澆筑9節(jié)段混凝土，同時邊跨現(xiàn)澆段施工20天11邊跨合攏準備3天12邊跨合攏7天13張拉邊跨合攏束3天14體系轉換，中跨合攏準備3天15中跨合攏7天16張拉中跨合攏預應力束3天17二期鋪裝20天18收縮徐變10年3650天第二章 計算結果及分析

8、根據(jù)前面建立的計算模型和確定的計算參數(shù)，結合施工工況，進行正裝迭代計算，得到各工況下的位移和內(nèi)力。2.1 主梁檢算施工階段主梁正截面最大壓應力為10.9MPa，最大拉應力為-1.3MPa。公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范第7.2.8條要求預應力構件施工階段最大壓應力小于0.70.732.40.920.4MPa（砼強度達到抗壓強度的90%后張拉），最大拉應力小于0.700.702.650.91.67MPa。主梁在施工階段的受力滿足規(guī)范要求。效應方向規(guī)定如下：軸力：使單元受壓為正，受拉為負剪力：由單元底緣向頂緣方向為正，反之為負彎矩：使單元底緣受拉為正，上緣受拉為負（平面）彎矩：符合右手法

9、則，與總體坐標系一致為正，反之為負（空間）位移：與總體坐標系一致為正，反之為負正應力（法向應力）：壓應力為正，拉應力為負；剪應力：由截面底緣向頂緣方向為正，反之為負；主應力：正表示壓，負表示拉；強度：受彎構件的強度為MR，單位KN-m，其它構件強度為NR；結構支承反力：與總體坐標系一致為正，反之為負；1) 主梁主要施工階段截面正應力見圖2-1圖2-16。圖2-1 施工階段截面上、下緣最大正應力圖2-2 施工階段截面上、下緣最小正應力圖2-3 橋面鋪裝前上緣正應力圖2-4 橋面鋪裝前下緣正應力圖2-5 橋面鋪裝后上緣正應力圖2-6 橋面鋪裝后下緣正應力圖2-7 橋面鋪裝10年后上緣正應力圖2-8

10、 橋面鋪裝10年后下緣正應力圖2-9 荷載組合1上緣正應力圖2-10 荷載組合1下緣正應力2) 主梁主要施工階段內(nèi)力見圖2-11圖2-15。圖2-11 橋面鋪裝后彎矩圖圖2-12 橋面鋪裝后軸力圖圖2-13 橋面鋪裝后剪力圖圖2-14 荷載組合1最大抗力與對應內(nèi)力圖（彎矩）圖2-15 荷載組合1內(nèi)力包絡圖（彎矩）2.2 主梁預拱度計算 主梁梁頂立模標高的確定梁段立模標高設置原則：H施H0-fsfmfgH施主梁梁頂立模標高；H0主梁梁頂設計標高，即成橋狀態(tài)設計線形；fs從梁段安裝到成橋狀態(tài)累計位移，向下為負；fm主梁的活載預拱度，本橋考慮活載最大位移的1/2；fg掛籃變形產(chǎn)生的撓度。成橋狀態(tài)設計

11、線形為考慮10年收縮徐變后的成橋線形，掛籃變形產(chǎn)生的撓度通過掛籃加載試驗來獲得。根據(jù)前面的分析和計算結果，得出本橋各節(jié)點梁頂?shù)牧⒛烁摺?施工預拱度理論計算結果主梁預拱度計算結果見圖2-18。圖2-16 活載下的最小豎向位移圖圖2-17 施工階段累計豎向位移圖圖2-18 主梁施工預拱度主梁預拱度設置見表2-1，通過現(xiàn)場的掛籃壓載試驗確定掛籃的壓載變形值確定掛籃變形值，最終確定立模變高。表2-1 主梁立模標高節(jié)點里程樁號（m）預拱度(mm)掛籃變形值(mm)立模標高（m）10.00.0 20.65.0 31.27.0 44.210.0 57.060.0 69.059.5 713.057.4 81

12、7.055.2 921.052.9 1025.050.3 1129.047.6 1232.544.9 1336.041.9 1439.538.4 1543.034.1 1644.831.4 1746.328.4 1848.020.0 1949.828.4 2051.331.4 2153.034.1 2256.538.4 2360.041.9 2463.544.9 2567.047.6 2671.050.3 2775.052.9 2879.055.2 2983.057.4 3087.059.5 3188.060.0 3289.059.5 3393.057.4 3497.055.2 35101.0

13、52.9 36105.050.3 37109.047.6 38112.544.9 39116.041.9 40119.538.4 41123.034.1 42124.831.4 43126.328.4 44128.020.0 45129.828.4 46131.331.4 47133.034.1 48136.538.4 49140.041.9 50143.544.9 51147.047.6 52151.050.3 53155.052.9 54159.055.2 55163.057.4 56167.059.5 57169.060.0 58171.810.0 59174.87.0 60175.45

14、.0 61176.00.0 2.3 施工階段預計位移狀態(tài)懸臂施工階段部分工況計算節(jié)點預計位移狀態(tài)計算結果見圖2-19圖2-28。位移狀態(tài)圖中所示數(shù)值為施工過程中主梁最大位移量。圖2-19 3#塊施工完成預計位移狀態(tài)圖2-20 5#塊施工完成預計位移狀態(tài)圖2-21 7#塊施工完成預計位移狀態(tài)圖2-22 9#塊施工完成預計位移狀態(tài)（最大位移-10mm）圖2-23 邊跨合攏后預計位移狀態(tài)（最大位移-4mm）圖2-24 張拉邊跨合攏鋼束后預計位移狀態(tài)（最大位移4.5mm）圖2-25 體系轉換中跨合攏準備預計位移狀態(tài)（最大位移-26mm）圖2-26 中跨合攏并張拉合攏鋼束后預計位移狀態(tài)（最大位移33mm

15、）圖2-27 二期鋪裝后預計位移狀態(tài)（最大位移-8.2mm）圖2-28 收縮徐變10年后預計位移狀態(tài)（最大位移-5.3mm）成橋后各工況計算節(jié)點預計位移狀態(tài)計算結果見圖2-29圖2-35。 圖2-29 鋪裝前主梁位移狀態(tài)（未考慮預拱度） 圖2-30 鋪裝前主梁位移狀態(tài)（考慮預拱度） 圖2-31 鋪裝后主梁位移狀態(tài)（未考慮預拱度）圖2-32 鋪裝后主梁位移狀態(tài)（考慮預拱度）圖2-33 成橋10年后主梁位移狀態(tài)（考慮預拱度）成橋后各工況計算節(jié)點預計位移狀態(tài)計算結果比較見圖2-34圖2-35。圖2-34 成橋后各工況主梁位移狀態(tài)比較（未考慮預拱度）圖2-35 成橋后各工況主梁位移狀態(tài)比較（考慮預拱度）第三章 結論1) 主要截面內(nèi)力值主要截面內(nèi)力值見表3-1。表3-1 主要截面內(nèi)力值工況0號塊端截面主跨跨中截面軸向 (kN)彎矩(kN*m)軸向 (kN)彎矩(kN*m)鋪裝完成后103801202539800-128010年后9990671037900-2200承載力組合0-1280000786