上跨東7路橋結構靜力計算書

上跨東7路橋結構靜力計算上跨東7路橋施工圖設計跨徑：45+50+45m結構靜力計算書目錄TOC\o"2-2"\f\u\t"標題1,1,標題3,3"64031．工程概況 1247732．主要規(guī)范、技術標準及材料 1152112.1主要規(guī)范 1305642.2技術標準 1314032.3采用材料 2149613．結構靜力計算 242893.1上部結構縱向檢算 2137233.1.1計算概述 2219223.1.2縱向靜力分析 3307153.1.3主梁縱向各項內力 6161483.1.4主梁縱向各項驗算 11325243.1.5結論 14246493.2上部結構橫梁計算 14302893.2.1計算模式 14285253.2.2材料信息 15228363.2.3A3端橫梁計算 15185594.下部結構計算 18125214.1下部V型墩計算 18246324.1.1P1橋墩一般構造 18139114.1.2墩底、承臺底及樁身最不利截面內力 18283554.1.3墩身驗算 2182774.1.5樁基驗算 2365444.2樁長計算 27268104.2.1單樁樁頂反力 27237044.2.2樁長計算 27263925.結論 311．工程概況全橋共1聯，為整幅幅橋，孔跨布置為：45+50+45m；上部結構采用預應力砼連續(xù)箱梁；下部結構A0橋臺采用重力式U臺，A3橋臺采用樁柱臺，橋墩采用V型薄壁墩，墩臺均采用樁基礎。2．主要規(guī)范、技術標準及材料2.1主要規(guī)范（1）《城市橋梁設計規(guī)范》（2019年版）（CJJ11—2011）（2）《城市橋梁抗震設計規(guī)范》（CJJ166-2011）（3）《城市橋梁工程施工與質量驗收規(guī)范》（CJJ2-2008）（4）《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60—2015）（5）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）（6）《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG3363—2019）（7）《公路橋梁抗震設計規(guī)范》(JTG/T2231-01-2020)（8）《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650-2020）（9）《公路圬工橋涵設計規(guī)范》（JTGD61—2005）(10)《城市橋梁抗震設計規(guī)范》（CJJ166-2011）2.2技術標準（1） 道路等級：城市次干路；（2） 設計車速：40km/h；（3） 荷載等級：城-A級，人群荷載按照《城市橋梁設計規(guī)范》(CJJ11-2011)第10.0.5條計算取值。（4） 橋下凈空：大于4.5m（5） 整體溫度：混凝土結構整體升溫19℃、降溫23℃。（6） 梯度溫度：橋面鋪裝為10cm的瀝青混凝土鋪裝層，豎向日照正溫差按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD60—2015)表4.3.12-3，取T1＝15℃，T2＝5.5℃；豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5。（7） 抗震設計標準：擬建工程區(qū)域地震基本烈度為6度，抗震措施為7度，抗震設計方法為B類（8） 設計使用年限：100年（9） 設計安全等級：一級（10） 設計環(huán)境類別：Ⅰ類2.3采用材料(1)混凝土梁體：箱梁采用C50混凝土；橋面鋪裝采用瀝青混凝土。下部：橋墩墩柱及支座墊石采用C40混凝土，橋臺臺帽采用C30混凝土，橋臺臺身采用C30混凝土，承臺、樁基采用C35混凝土。(2)普通鋼筋設計采用HPB300、HRB400鋼筋。HPB300鋼筋材料和連接應滿足《鋼筋混凝土用鋼第1部分:熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1－2017）的規(guī)定；HRB400鋼筋材料和連接應滿足《鋼筋混凝土用鋼第2部分:熱軋帶肋鋼筋》(GB1499.2－2018)的要求。除特別說明外直徑≥22mm的鋼筋采用機械連接，接頭連接等級為I級，連接區(qū)段內的接頭率不大于50%，并滿足《鋼筋機械連接技術規(guī)程》（JGJ107—2010）要求。(3)預應力鋼絞線預應力鋼絞線采用低松弛預應力鋼絞線，鋼絞線公稱直徑15.2mm，鋼絞線面積Ay=140mm2。標準強度fpk=1860MPa，Ep=1.95×105MPa，采用后張法預應力錨固體系。其技術指標應符合《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2014）標準的有關規(guī)定。管道成孔采用塑料波紋管。3．結構靜力計算3.1上部結構縱向檢算3.1.1計算概述本項目橋梁跨徑布置為（45+50+45m），主梁為（31.5+26+24+26+31.5m）預應力現澆連續(xù)箱梁，橋墩采用薄壁V型墩。主梁為單箱雙室箱梁截面，箱梁梁高2.0m，箱梁頂板橋面寬度14.24~10.65m；標準面兩側懸臂板長各1.5m，懸臂板端部厚0.20m，根部厚0.45m。頂板厚度0.25m，支點處加厚至0.45m；底板厚度0.22m，支點處加厚至0.42m；腹板厚度50cm～90cm。主梁按A類構件設計。標準橫斷面見下圖：3.1.2縱向靜力分析3.1.2.1、計算內容（1）持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算a、正截面強度計算b、斜截面強度計算按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）第5.1.2條規(guī)定的承載能力極限狀態(tài)進行內力組合。 要求：γ0Md＋γpMp≤Mud 其中：γ0－結構重要性系數，本橋取γ0＝1.1 γp－預應力分項系數Mp－預應力引起的次效應Md－作用（或效應）組合設計值，按《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）第4.1.5條規(guī)定的承載能力極限狀態(tài)進行內力組合。（2）持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算a、正截面抗裂驗算b、斜截面抗裂驗算本橋按A類預應力混凝土現場澆筑構件進行設計，主要控制指標如下表：頻遇效應組合準永久效應組合標準組合正常使用極限狀態(tài)計算混凝土正截面拉應力σst－σpc≤0.7ftk=-1.855Mpaσlt－σpc≤0Mpa混凝土主拉應力σtp≤0.5ftk=-1.325Mpa持久狀況應力計算混凝土正截面壓應力σcc≤0.5fck=16.2Mpa混凝土主壓應力σcp≤0.6fck=19.44Mpa預應力鋼筋拉應力σpe+σp≤0.65fpk=1209Mpa（3）持久狀況構件的應力計算a、持久狀況混凝土的正截面壓應力計算b、持久狀況混凝土主壓應力計算（4）反力3.1.2.2、主要計算參數(1)一期恒載主梁混凝土自重：容重按26kN/m3考慮(2)二期恒載a、鋪裝層:4cm厚橡膠瀝青AR-SMA13+6cm厚密級配中粒式改性瀝青砼AC-20C，容重取24kN/m3。b、人行道c、人行道欄桿及防撞護欄(3）活載汽車荷載城-A級，人群荷載根據CJJ11-2011(2019年版)計算取值；活載橫向分布系數在多車道折減的基礎上乘1.15的偏載系數。（4）溫度整體升溫19℃，整體降溫23℃；梯度升溫:T1=14℃,T2=5.5℃，梯度降溫為梯度升溫的-0.5倍。（5）混凝土收縮徐變環(huán)境條件按野外一般條件計算，相對濕度取80%。（6）支點不均勻沉降按1.0cm計算。3.1.2.3、荷載組合根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）的要求，如表所示，由程序自動組合所有荷載工況：承載能力極限狀態(tài)組合：結構重力＋城市-A級+混凝土收縮、徐變＋溫差+基礎變位正常使用極限狀態(tài)組合：作用頻遇效應組合：結構重力＋城市-A級+混凝土收縮、徐變＋溫度梯度+支點沉降作用準永久效應組合：結構重力＋城市-A級+混凝土收縮、徐變作用效應標準組合：結構重力＋城市-A級+混凝土收縮、徐變＋溫度梯度+支點沉降。3.1.2.4、主要材料①混凝土：采用C50混凝土，主要技術指標見下表：標號抗壓強度標準值fck(Mpa)抗拉強度標準值ftk(Mpa)彈性模型(Mpa)泊松比C5032.42.653.45E+040.2②預應力材料：采用縱向預應力體系，縱向預應力采用低松弛高強鋼絞線，產品符合《預應力混凝土用鋼絞線》（GB∕T5224-2014）標準。標準強度fpk(Mpa)彈性模量Ep(Mpa)公稱直徑(mm)公稱截面積(mm2)18601.95E+0515.2140③普通鋼筋：型號彈性模量Es(Mpa)抗拉強度設計值fsd(Mpa)抗壓強度設計值fsd＇(Mpa)HRB4002.00E+053303303.1.2.5、結構離散圖采用MIDASCIVIL2020建立縱向模型，全橋共離散成234個單元，259個節(jié)點，模型如下圖所示：圖3.1結構模型圖3.2結構預應力3.1.3主梁縱向各項內力3.1.3.1施工階段內力圖3.3安裝主梁階段自重作用彎矩（knM）圖3.4安裝主梁階段合計作用彎矩（knM）圖3.5二恒階段合計作用彎矩（knM）圖3.6徐變階段合計作用彎矩（knM）圖3.7安裝主梁階段自重作用剪力（kn）3.1.3.2使用階段內力圖3.8整體升溫作用彎矩（knM）圖3.9整體降溫作用彎矩（knM）圖3.10正梯度溫度作用彎矩（knM）圖3.11負梯度溫度作用彎矩（knM）圖3.12沉降荷載作用最大彎矩（knM）圖3.13沉降荷載作用最小彎矩（knM）圖3.14汽車荷載作用最大彎矩（knM）圖3.15汽車荷載作用最小彎矩（knM）圖3.16人群荷載作用最大彎矩（knM）圖3.17汽車荷載作用最小彎矩（knM）圖3.18基本組合作用最大彎矩（knM）圖3.19基本組合作用最小彎矩（knM）圖3.20基本組合作用最大剪力（kn）圖3.21基本組合作用最小剪力（kn）3.1.3.3支座反力圖3.22標準組合作用最大反力（kn）圖3.23標準組合作用最小反力（kn）3.1.4主梁縱向各項驗算3.1.4.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算（1）正截面抗彎強度驗算按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）第5.2.2條規(guī)定的正截面抗彎承載力進行強度驗算。在承載能力極限狀態(tài)下，預應力不作為荷載，而作為結構抗力的一部分。持久狀態(tài)基本組合下，構件正截面抗彎承載力抗力及其對應內力如下圖所示：圖3.24抗力及其對應內力由圖可知，各截面的抗彎承載力均大于各截面的彎矩組合設計值，因此，抗彎承載力滿足要求。(2)斜截面抗剪強度驗算持久狀態(tài)基本組合下，構件斜截面抗剪承載力抗力及其對應內力如下圖所示：圖3.25抗剪承載力抗力及其對應內力由上圖可知，截面抗剪均大于剪力組合設計值，因此，抗剪承載力滿足要求。3.1.4.2持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算(1)頻遇作用效應組合下正截面抗裂驗算圖3.26頻遇組合截面上緣應力圖圖3.27頻遇組合截面下緣應力圖由圖可知，頻遇組合下，上緣出現0.9MPa拉應力、下緣均未出現拉應力，滿足規(guī)范要求。(2)作用準永久效應組合下正截面抗裂驗算圖3.28準永久組合截面上緣應力圖圖3.29準永久組合截面下緣應力圖由圖可知，準永久組合下，截面上下緣均未出現拉應力，滿足規(guī)范要求。(3)作用頻遇效應組合下斜截面抗裂驗算圖3.30頻遇組合截面主拉應力圖由圖可知，頻遇組合下，截面最大主拉應力0.9MPa（拉應力）<1.325MPa，滿足規(guī)范要求。3.1.4.3持久狀況構件的應力計算（1）正截面混凝土壓應力驗算圖3.31正截面上緣最大壓應力圖圖3.32正截面下緣最大壓應力圖由圖可知，持久狀況正截面上緣最大壓應力10.7MPa<16.2MPa；正截面下緣最大壓應力11.0MPa<16.2MPa，滿足規(guī)范要求。（2）斜截面混凝土主壓應力驗算圖3.33最大主壓應力圖由圖可知，持久狀況斜截面最大主壓應力為11.1MPa<19.44MPa，滿足規(guī)范要求。3.1.4.4預應力筋最大拉應力驗算按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）7.1.5第2條，允許開裂構件應滿足：σpo+σp≤0.65fpk=1209Mpa計算結果如下：從上表可知，預應力筋最大拉應力滿足規(guī)范要求。3.1.5結論綜上所述，結構縱向受力各項指標均能滿足規(guī)范的要求。3.2上部結構橫梁計算3.2.1計算模式（1）荷載結構所受恒載：自重，二期恒載；活載：車道荷載（按剪力效應計）；附加力：考慮縱向計算溫度及沉降支反力。（2）結構計算模式：恒載：恒載的80%以集中力的形式作用于各腹板中心，根據剪力效應進行分配；恒載的20%以分布力的形式作用于橋面全寬?；钶d：以車道荷載的形式作用于橫向有效區(qū)域內。3.2.2材料信息①混凝土：采用C50混凝土，主要技術指標見下表：標號抗壓強度標準值fck(Mpa)抗拉強度標準值ftk(Mpa)彈性模型(Mpa)泊松比C5032.42.653.45E+040.2②普通鋼筋：型號彈性模量Es(Mpa)抗拉強度設計值fsd(Mpa)抗壓強度設計值fsd＇(Mpa)HRB4002.00E+053303303.2.3A3端橫梁計算3.2.3.1構造及配筋本項目共計2道端橫梁、4道中橫梁，其中A0端橫梁支座中心線位于腹板范圍內，不進行計算，中橫梁位置為墩梁固結，且橋墩寬度與橫梁長度相符，不進行計算，本項目橫梁僅對A3橫梁進行計算。A3端橫梁按普通鋼筋混凝土構件設計。頂層鋼筋采用兩層16φ28@10cm鋼筋，底層鋼筋采用兩層16φ28@10cm鋼筋，箍筋采用10肢φ16鋼筋，間距10cm。梁截面尺寸如下：圖3.34梁截面尺寸及模型圖3.2.3.2荷載計算（1）恒載總恒載（KN）87501總恒載80%（KN）7000腹板數6單個腹板豎向力（KN）1166.72總恒載20%（KN）1750橋寬（m）21.3橫梁均布力（KN/m）82.2（2）活載單車道活載反力（不計沖擊系數）q=804kN。3.2.3.3計算結果①持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算結果見下圖：圖3.35最大、最小彎矩及對應抗力圖圖3.36最大、最小剪力及對應抗力圖由上圖可知，抗彎強度及抗剪強度均能滿足規(guī)范要求。②正常使用極限狀態(tài)頂板裂縫寬度驗算圖3.37截面上緣和下緣裂縫圖（單位：mm）由上圖可知，頻遇組合下，端橫梁最大裂縫為0.06mm，計算裂縫寬度容許值不超過0.2mm，各截面均滿足規(guī)范要求。

4.下部結構計算4.1下部V型墩計算對比下部結構構造信息及受力情況，兩橋墩受力接近，選取最不利受力的P1墩下部結構進行計算。墩柱及樁基按照偏心受壓構件進行設計，本項目墩柱縱向寬度已超過樁基中心，未進行承臺驗算。4.1.1P1橋墩一般構造圖4.1橋墩一般構造4.1.2墩底、承臺底及樁身最不利截面內力圖4.2橋墩基本組合作用最大彎矩圖（KN.M）圖4.3橋墩頻遇組合作用最大彎矩圖（KN.M）圖4.4橋墩標準組合作用最大彎矩圖（KN.M）圖4.5橋墩準永久組合作用最大彎矩圖（KN.M）圖4.6橋墩基本組合作用最大軸力圖（KN）圖4.7橋墩頻遇組合作用最大軸力圖（KN）圖4.8橋墩標準組合作用最大軸力圖（KN）圖4.9橋墩準永久組合作用最大軸力圖（KN）表4.1墩身