淮河入江水道大橋施工監(jiān)控計(jì)算書

1、 淮河入江水道特大橋施工監(jiān)控計(jì) 算 書 江蘇省交通科學(xué)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(xiàng)、公路工程交通工程專項(xiàng)、水運(yùn)工程材料類甲級、水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)類甲級試驗(yàn)檢測資質(zhì)及江蘇省建設(shè)工程質(zhì)量檢測資質(zhì)，通過江蘇省計(jì)量認(rèn)證、國家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可及檢查機(jī)構(gòu)認(rèn)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(yàn)檢測服務(wù)。地址：江蘇省南京市水西門大街223號 郵編：210017；江寧區(qū)科學(xué)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(jì)算內(nèi)容11.1 計(jì)算參數(shù)11.1.1 材料參數(shù)11

2、.1.2 荷載參數(shù)21.2 計(jì)算模型及假定31.3 施工階段計(jì)算工況劃分3第二章 計(jì)算結(jié)果及分析12.1 主梁檢算12.2 主梁預(yù)拱度計(jì)算52.3 施工階段預(yù)計(jì)位移狀態(tài)9第三章 結(jié)論1第一章 計(jì)算內(nèi)容1.1 計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)是對橋梁結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行正確計(jì)算的前提條件。通常情況下，選擇構(gòu)件所用材料的彈模、構(gòu)件自重、施工荷載、結(jié)構(gòu)溫度場和施工周期等作為計(jì)算參數(shù)。計(jì)算參數(shù)包括幾何參數(shù)、材料參數(shù)等確定橋梁計(jì)算結(jié)果的一系列參數(shù)。施工計(jì)劃階段的計(jì)算參數(shù)以設(shè)計(jì)圖及相應(yīng)的設(shè)計(jì)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(jìn)行預(yù)測，并提供施工需要的初始參數(shù)、目標(biāo)線形及基本控制要求。本橋的幾何參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)

3、圖紙輸入，并在計(jì)算軟件中自行形成，其余計(jì)算參數(shù)基本取值如下。在預(yù)測階段，為進(jìn)行參數(shù)分析，在基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，對部分參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)變化對線形的影響分析計(jì)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(xué)性能指標(biāo)見表1-1。表1-1 C50混凝土主要力學(xué)性能指標(biāo)力學(xué)性能指標(biāo)C50混凝土彈性模量E（MPa）3.45e4軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度（MPa）32.4抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度（MPa）2.65軸心設(shè)計(jì)強(qiáng)度（MPa）22.4抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度（MPa）1.83容重（kN/m3）26熱膨脹系數(shù)（1/）0.000012) 預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋的主要力學(xué)性能指標(biāo)和計(jì)算參數(shù)見表1-2及表1-3。表1-2 預(yù)應(yīng)

4、力鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)表力學(xué)性能指標(biāo)鋼絞線預(yù)應(yīng)力粗鋼筋彈性模量E（MPa）1.95e52.0e5抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度（MPa）1860785表1-3 預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算參數(shù)表主要參數(shù)縱向預(yù)應(yīng)力束豎向預(yù)應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(yàn)確定。二期恒載：按56.5kN/m計(jì)。2) 活載設(shè)計(jì)活載：公路I級。借鑒AASHTO關(guān)于箱梁計(jì)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(jì)算時(shí)，橫向增大系數(shù)為30.781.152.691，汽車沖擊按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004計(jì)算；3) 附加荷載結(jié)構(gòu)運(yùn)營階段計(jì)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(shí)掛籃、模板等臨時(shí)荷載按450kN計(jì)，作用點(diǎn)距懸臂最前端0.5m。5) 收縮、徐變收縮、徐變按各自的計(jì)算周期考慮，收

6、縮徐變參數(shù)按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D62-2004徐變計(jì)算模式取值。 1.2 計(jì)算模型及假定采用空間桿系單元建立結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算模型，縱向計(jì)算模型見圖1-1。計(jì)算采用以下假定。1) 計(jì)算按單幅橋進(jìn)行；2) 主梁為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，不考慮普通鋼筋參與結(jié)構(gòu)受力；全橋共60個(gè)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(jì)算模型立面圖1.3 施工階段計(jì)算工況劃分根據(jù)相關(guān)施工組織設(shè)計(jì)，施工中以每節(jié)段施工確定計(jì)算工況。另外，其施工周期是計(jì)算收縮、徐變的直接參數(shù)，故應(yīng)考慮。施工階段計(jì)算工況劃分見表1-

7、4。表1-4 施工階段計(jì)算工況劃分工況編號施工內(nèi)容持續(xù)時(shí)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(shí)邊跨現(xiàn)澆段施工20天11邊跨合攏準(zhǔn)備3天12邊跨合攏7天13張拉邊跨合攏束3天14體系轉(zhuǎn)換，中跨合攏準(zhǔn)備3天15中跨合攏7天16張拉中跨合攏預(yù)應(yīng)力束3天17二期鋪裝20天18收縮徐變10年3650天第二章 計(jì)算結(jié)果及分析

8、根據(jù)前面建立的計(jì)算模型和確定的計(jì)算參數(shù)，結(jié)合施工工況，進(jìn)行正裝迭代計(jì)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(yīng)力為10.9MPa，最大拉應(yīng)力為-1.3MPa。公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范第7.2.8條要求預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工階段最大壓應(yīng)力小于0.70.732.40.920.4MPa（砼強(qiáng)度達(dá)到抗壓強(qiáng)度的90%后張拉），最大拉應(yīng)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(yīng)方向規(guī)定如下：軸力：使單元受壓為正，受拉為負(fù)剪力：由單元底緣向頂緣方向?yàn)檎粗疄樨?fù)彎矩：使單元底緣受拉為正，上緣受拉為負(fù)（平面）彎矩：符合右手法

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

10、 橋面鋪裝10年后下緣正應(yīng)力圖2-9 荷載組合1上緣正應(yīng)力圖2-10 荷載組合1下緣正應(yīng)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(yīng)內(nèi)力圖（彎矩）圖2-15 荷載組合1內(nèi)力包絡(luò)圖（彎矩）2.2 主梁預(yù)拱度計(jì)算 主梁梁頂立模標(biāo)高的確定梁段立模標(biāo)高設(shè)置原則：H施H0-fsfmfgH施主梁梁頂立模標(biāo)高；H0主梁梁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，即成橋狀態(tài)設(shè)計(jì)線形；fs從梁段安裝到成橋狀態(tài)累計(jì)位移，向下為負(fù)；fm主梁的活載預(yù)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(shè)計(jì)

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(yàn)來獲得。根據(jù)前面的分析和計(jì)算結(jié)果，得出本橋各節(jié)點(diǎn)梁頂?shù)牧⒛?biāo)高。 施工預(yù)拱度理論計(jì)算結(jié)果主梁預(yù)拱度計(jì)算結(jié)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(jì)豎向位移圖圖2-18 主梁施工預(yù)拱度主梁預(yù)拱度設(shè)置見表2-1，通過現(xiàn)場的掛籃壓載試驗(yàn)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(biāo)高節(jié)點(diǎn)里程樁號（m）預(yù)拱度(mm)掛籃變形值(mm)立模標(biāo)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(yù)計(jì)位移狀態(tài)懸臂施工階段部分工況計(jì)算節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)位移狀態(tài)計(jì)算結(jié)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(yù)計(jì)位移狀態(tài)圖2-20 5#塊施工完成預(yù)計(jì)位移狀態(tài)圖2-21 7#塊施工完成預(yù)計(jì)位移狀態(tài)圖2-22 9#塊施工完成預(yù)計(jì)位移狀態(tài)（最大位移-10mm）圖2-23 邊跨合攏后預(yù)計(jì)位移狀態(tài)（最大位移-4mm）圖2-24 張拉邊跨合攏鋼束后預(yù)計(jì)位移狀態(tài)（最大位移4.5mm）圖2-25 體系轉(zhuǎn)換中跨合攏準(zhǔn)備預(yù)計(jì)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(yù)計(jì)位移狀態(tài)（最大位移33mm

15、）圖2-27 二期鋪裝后預(yù)計(jì)位移狀態(tài)（最大位移-8.2mm）圖2-28 收縮徐變10年后預(yù)計(jì)位移狀態(tài)（最大位移-5.3mm）成橋后各工況計(jì)算節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)位移狀態(tài)計(jì)算結(jié)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(yù)拱度） 圖2-30 鋪裝前主梁位移狀態(tài)（考慮預(yù)拱度） 圖2-31 鋪裝后主梁位移狀態(tài)（未考慮預(yù)拱度）圖2-32 鋪裝后主梁位移狀態(tài)（考慮預(yù)拱度）圖2-33 成橋10年后主梁位移狀態(tài)（考慮預(yù)拱度）成橋后各工況計(jì)算節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)位移狀態(tài)計(jì)算結(jié)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(yù)拱度）圖2-35 成橋后各工況主梁位移狀態(tài)比較（考慮預(yù)拱度）第三章 結(jié)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