從化至東莞高速公路第一合同段從化至東莞高速公路第一合同段 沙浦樞紐立交廣惠高速跨線橋左幅第四聯沙浦樞紐立交廣惠高速跨線橋左幅第四聯 連續箱梁驗算報告連續箱梁驗算報告 計算 復核 審核 二 一 年六月 目目 錄錄 1 1 工程概況工程概況 1 1 1 1 概述 1 1 2 主要設計標準 1 1 3 主要材料 2 1 4 結構形式簡述 2 2 2 計算模型及計算參數選取計算模型及計算參數選取 3 3 2 1 計算模型建立 3 2 2 計算荷載 4 2 3 計算工況及驗算內容 6 3 3 上部結構計算上部結構計算 8 8 3 1 計算模型 8 3 2 短暫狀況構件應力驗算 9 3 3 上部結構計算小結 21 4 4 橫梁計算橫梁計算 2222 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 1 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 1 工程概況工程概況 1 1 概述概述 本聯為跨徑組合為 3 25 m的連續箱梁 上部結構采用連續箱梁 梁高等高為1 6m 懸臂寬度2 3m 橋面橫坡通過箱梁整體旋 轉形成 箱梁頂 底板始終保持平行 邊腹板保持2 75 1的斜率不變 箱梁頂寬16 25m 采用單箱雙室 本橋預應力砼連續箱梁按照 部分預應力混凝土A類構件設計 下部結構采用板式橋墩 支座采用盆式支座 1 2 主要設計標準主要設計標準 1 設計荷載 公路 I 級 2 橋面寬度 橋寬 16 25 米 4 橫坡 2 5 地震加速度為 0 05g 對應地震基本烈度 度 6 環境類別 類環境 7 安全等級 一級 SA05 5 1 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 2 1 3 主要材料主要材料 1 混凝土 現澆箱梁采用 C50 砼 護欄采用 C30 砼 具體以細部圖紙為準 2 鋼筋 鋼筋應符合 GB13013 1991 和 GB1499 1998 的規定 凡鋼筋直徑 12mm 者 均采用 HRB335 鋼筋 凡鋼筋直徑 12mm 者 均采 用熱軋 R235 鋼筋 3 鋼絞線 鋼絞線采用 GB T5224 2003 標準生產的低松弛高強度鋼絞線 單根鋼絞線直徑 15 20mm 公稱面積 140mm2 標準強度 1860MPa 彈性模量 1 95 105MPa 1 4 結構形式簡述結構形式簡述 本聯組合跨徑為 3 25 m 上部結構均采用預應力混凝土斜腹板連續箱梁 梁高 1 6 米 箱梁頂寬 16 25m 箱梁為單箱雙室 箱梁 主梁采用 C50 混凝土 預應力均采用低松弛高強鋼絞線 公稱直徑 15 20mm 標準強度 fpk 1860MPa 施工分為三個階段 第一施工階段為澆筑第三跨箱梁 一端張拉 N1 N4 鋼束 第二施工階段為澆筑第二跨箱梁 單端張拉 N5 N8 鋼束 第三施工階段為 澆筑第一跨箱梁 單端張拉 N9 N12 鋼束 其中 N1 N5 N9 鋼束采用 15 股鋼絞線 其余鋼束采用 16 股鋼絞線 配相應的夾片錨具 每道腹板上配四排鋼束 具體鋼束布置詳見設計圖紙 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 3 2 計算模型及計算參數選取計算模型及計算參數選取 2 1 計算模型計算模型建立建立 本橋箱梁為等高 等寬箱梁 采用單梁模型 縱梁沿順橋向每 1 5m 2 5m 一個單元 在腹板漸變段處采用變截面 本次設計計 算采用 MIDAS Civil2006 結構分析軟件 圖 1 箱梁縱梁單元劃分圖 跨中截面腹板加厚段截面 圖 2 箱梁縱梁單元劃分示意圖 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 4 圖 3 箱梁消隱模型圖 2 2 計算荷載計算荷載 2 2 1 一期恒載一期恒載 預應力混凝土 鋼筋混凝土容重 26kN m3 鋼絞線 鋼筋容重 78 5kN m3 2 2 2 二期恒載二期恒載 防撞墻荷載加在邊縱梁上 防撞墻的每延米自重為 12 1kN m 瀝青混 凝土鋪裝厚度 10cm 容重 24kN m3 根據每根縱梁頂 面寬度 按梯形荷在縱梁上載加載橋面鋪裝荷載 2 2 3 基礎不均勻沉降基礎不均勻沉降 本次計算按照各橋墩沉降 0 5cm 計 取最不利組合 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 5 2 2 4 溫度作用溫度作用 1 體系溫差 結構整體溫度變化按橋位處最高和最低溫度確定 按照規范規定 本地區屬于溫熱地區 計算最高溫度為 34 計算最低溫度 為 3 考慮到實際溫度大于計算溫度 本次驗算按照升降溫 20 考慮 體系溫差只對縱梁設置 2 溫度梯度 主梁結構溫度梯度按 公路橋涵設計通用規范 JTGD60 2004 的溫度梯度曲線確定 溫度梯度只對縱梁設置 2 2 5 活載活載 公路 I 級 按 4 車道偏載布置車道荷載 偏載系數取 1 15 沖擊系數 總體計算按 公路橋涵設計通用規范 JTGD60 2004 第 4 3 2 條計算 2 2 6 收縮徐變收縮徐變 采用 橋規 附錄 F 算法 其中主梁構件理論厚度程序自動計算 環境相對濕度 85 開始收縮的齡期為 3 天 受載齡期 5 天 考慮 3650 天 10 年 的混凝土收縮 徐變影響力 2 2 7 預應力效應預應力效應 按照施工圖所確定的鋼束位置及束數進行輸入 采用塑料波紋管成型 有關預應力損失按照規范規定進行 2 2 8 施工過程模擬施工過程模擬 本次計算按照施工圖所確定的施工順序進行 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 6 2 3 計算工況及驗算內容計算工況及驗算內容 2 3 1 計算工況計算工況 本橋主體結構設計基準期為 100 年 結構安全等級為一級 采用以可靠度理論為基礎的極限狀態設計方法 按分項系數的設計表達式進行設計 考慮以下三種設計狀況及其相應的極限狀態設計 持久狀況 橋梁建成后承受結構自重 車輛荷載等持續時間很長的狀況 該狀況作承載能力極限狀態和正常使用極限狀態設計 短暫狀況 橋梁施工過程中承受臨時性作用 或荷載 的狀況 該狀況作承載能力極限狀態設計 必要時才作正常使用極限狀態 設計 偶然狀況 橋梁使用過程中偶然出現的如罕遇地震 船舶撞擊等的狀況 該狀況僅作承載能力極限狀態設計 2 3 2 作用組合及控制要求作用組合及控制要求 2 3 2 1 持久狀況持久狀況 1 承載能力極限狀態 基本組合 1 1 1 2 恒載 1 2 預應力 1 0 收縮徐變 0 5 基礎變位 1 4 汽車 含汽車沖擊力 0 8 1 4 溫度影響 2 正常使用極限狀態 長期效應組合 恒載 預應力 基礎變位 收縮徐變 0 4 汽車 不含沖擊力 0 8 溫度影響 當長期效應組合用于裂縫驗算時 只計恒載 預應力和汽車荷載 短期效應組合 恒載 預應力 基礎變位 收縮徐變 0 7 汽車 不含沖擊力 0 8 溫度影響 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 7 標準值效應組合 恒載 預應力 基礎變位 收縮徐變 汽車 不含沖擊力 溫度影響 2 3 2 2 短暫狀況短暫狀況 恒載 預應力 基礎變位 收縮徐變 施工荷載 短暫狀況不考慮溫度 2 3 2 3 主梁抗裂性驗算主梁抗裂性驗算 本次施工圖設計計算按部分預應力混凝土 A 類構件計算 2 3 2 4 主梁變形主梁變形 按照規范 JTG D60 2004 第 6 5 3 條規定進行 結構長期撓度值控制在 L 600 以內 2 3 3 驗算指標驗算指標 正常使用極限狀態短期狀況構件應力驗算按照規范 JTG D62 2004 第 7 2 1 條規定進行 施工荷載均采用標準值 組合時不考慮荷 載組合系數 驗算時需滿足規范 JTG D62 2004 第 7 2 8 條 壓應力 拉應力 的有關規定 正常使用極限狀態持久狀況標準值效應組合驗算按照規范 JTG D62 2004 第 7 1 1 條規定進行 所有參與應力組合的各種荷載的分 項組合系數都為 1 0 驗算時需滿足規范 JTG D62 2004 第 7 1 5 條 正壓應力 7 1 6 條 主壓應力 的有關規定 正常使用極限狀態持久狀況抗裂驗算按照規范 JTG D62 2004 第 6 3 條規定進行 驗算短期效應組合下正應力 主拉應力 長期效 應組合下正應力滿足規范要求 承載能力極限狀態基本組合驗算按照規范 JTG D62 2004 第 5 1 5 條和 5 2 條的規定進行 按此組合驗算結構的承載能力極限狀態 的強度 要求結構內力小于結構抗力 活載下主梁撓度驗算按照規范 JTG D62 2004 第 6 5 2 條和 6 5 3 條的規定進行 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 8 3 上部結構計算上部結構計算 3 1 計算模型計算模型 全橋共分為 50 個單元 59 個節點 邊界條件的自由度約束均設計圖紙設置 即單向支座約束 Z 軸和 X Y 軸其中一個自由度 釋放旋轉自由度 雙向支座約束 Z 軸 自由度 釋放旋轉自由度 固定支座約束 X Y Z 軸自由度 釋放旋轉自由度 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 9 3 2 短暫狀況構件應力驗算短暫狀況構件應力驗算 圖 4 短暫狀況最大正應力圖 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 10 圖 5 短暫狀況最小正應力圖 短暫狀況下縱梁最大壓應力 5 457MPa 0 7 0 8 fck 18 144MPa 主梁最大正應力仍為負 即短暫階段全梁未出現拉應力 預拉 區縱向鋼筋配置率不小于 0 2 容易滿足 滿足規范要求 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 11 3 2 2 持久狀況標準值組合構件應力驗算持久狀況標準值組合構件應力驗算 圖 6 荷載標準值組合作用混凝土的最大壓應力 單位 MPa 壓應力符號為負 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 12 圖 7 荷載標準值組合作用混凝土的最大主壓應力 單位 MPa 壓應力符號為負 持久狀況下主梁最大壓應力 9 007MPa 0 5 fck 16 2MPa 滿足規范要求 持久狀況下主梁最大主壓應力 9 009MPa 0 6 fck 19 44MPa 滿足規范要求 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 13 受拉區預應力鋼筋的最大拉應力 查看 PSC 驗算結果 鋼束驗算 Sig DL N mm 2 Sig LL N mm 2 Sig ADL N mm 2 Sig ALL N mm 2 1 1NG1238 9181214 06813951209 1 2OK1211 7651202 96913951209 1 3NG1223 2391210 80213951209 1 4OK1144 2091162 74613951209 2 1NG1238 9181217 00813951209 2 2OK1216 3191202 54313951209 2 3OK1222 0641202 78613951209 2 4OK1147 7071159 72313951209 3 1NG1267 9531241 84613951209 3 2NG1292 781235 32213951209 3 3NG1301 9971249 24113951209 3 4NG1334 2091259 78913951209 受拉區鋼筋最大主拉應力 1259 79MPa 1 05 1209 1269 45MPa 能夠滿足規范要求 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 14 3 2 3 持久狀況構件抗裂驗算持久狀況構件抗裂驗算 圖 8 荷載短期效應作用下結構最大正拉應力 單位 MPa 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 15 圖 9 荷載短期效應作用下結構最大主拉應力 MPa 在作用 或荷載 短期效應組合下主梁最大正應力為 1 1670 5ftk 1 325MPa 出現在橫梁出 此處為實心截面 計算失真 斜 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 16 截面抗裂滿足規范要求 圖 10 荷載長期效應作用下結構最大正應力 在作用 或荷載 長期效應組合下主梁全梁受壓 端部模擬失真 滿足規范要求部分預應力混凝土 A 類構件要求 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 17 3 2 4 持久狀況承載能力極限狀態持久狀況承載能力極限狀態驗算驗算 1 基本組合下彎矩包羅圖 圖 11 基本荷載效應組合縱梁彎矩包絡圖 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 18 圖 12 基本荷載效應組合縱梁豎向剪力包絡圖 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 19 圖 14 彎矩承載力包絡圖 由以上結果可以知 在荷載基本組合下 縱梁的最大正彎矩為 37396 1KN m 最大負彎矩為 25359 6KN m 經計算跨中抗力為 廣惠高速跨線橋左幅第四聯連續箱梁驗算報告 廣東省公路勘察規劃設計院 北京交科公路勘察設計研究院 20 51155 1KN m 支點抗力為 51155 1KN m 均大于最大內力 在荷載基本組合下 縱梁的最大豎向剪力為 7810 5KN 加厚段及支點處腹板厚度 0 6m 腹板高 1 6m 箍筋采用直徑 16mmHRB335 鋼筋 雙肢 間距 0 1m 經計算支點抗剪承載力為 8916KN 大于最大內力 跨中處腹板厚度 0 4m 腹板高 1 6m 箍 筋采用直徑 16mmHRB335 鋼筋 雙肢 間距 0 15m 經計算抗剪承載力為 7644KN 大于跨中計算