1、123省道雙牌石至貍橋段固城大橋施工圖設計咨詢報告西安立德公路工程咨詢有限公司 -第二章 85m鋼管混凝土拱結構驗算、主要材料（一）混凝土1、主拱肋鋼管內灌C40微膨脹混凝土，核算時按C40混凝土計。抗壓彈性模量 Ec=32500MPa容重Y =24kN / m3標準抗壓強度fck=26.8MPa標準抗拉強度ftk=2.4 MPa線膨脹系數a =0.000012、主橋系桿和橫梁采用 C50混凝土，核算時按C50號混凝土計。抗壓彈性模量 Ec=34500MPa容重Y =26kN / m3標準抗壓強度fck=32.4MPa標準抗拉強度ftk=2.65 MPa線膨脹系數a =0.000013、行車道

2、板、現澆層和拱橋墩帽梁采用C40混凝土。核算時按C40混凝土計。抗壓彈性模量 Ec=32500MPa容重Y =26kN / m3標準抗壓強度fck=26.8MPa標準抗拉強度ftk=2.4 MPa線膨脹系數a =0.000014、防撞護欄和搭板采用 C30混凝土，核算時按 C30混凝土計。抗壓彈性模量 Ec=30000MPa容重Y =26kN / m3標準抗壓強度fck=20.1MPa標準抗拉強度ftk=2.01 MPa線膨脹系數a =0.00001（二）普通鋼筋及鋼材普通鋼筋采用R235光圓鋼筋和HRB335螺紋鋼筋.拱肋及風撐鋼管采用 Q345C鋼材，所采用的板材符合 GB1591 94標

3、準的規定。彈性模量Eg=200000MPa泊松比u =0.3容重Y =78.5kN / m3抗拉、抗壓、抗彎設計強度 f=310 MPa線膨脹系數a =0.000012抗剪設計強度fv=180MPa（三）預應力鋼材1、拱橋系桿、橫梁采用符合ASTM A416 97a 標準的 S15.24mm低松弛鋼絞線，標準強度 fpk=1860MPa，松弛率2.5%，彈性模量 Ep =195000 MPa。2、拱橋吊桿采用P7mm高強鋼絲，標準強度 fpk=1670MPa ,松弛率2.5%。二、整體驗算（一）橫向分布系數計算圖1活載荷橫向分布系數采用空間有限元法計算（見圖1）。空間計算建模詳見后節。按照公路

4、-I級車輛荷載，在橋面上偏靠一側布置，計 算出各拱肋分擔的荷載效應，進而得出汽車荷載的橫向分布系數。兩列汽車時，兩片拱肋分別承擔總荷載效應的64.5%和35.5% ,橫向分布系數為2河645=129。三列汽車時，兩片拱肋分別承擔總荷載效應的55.65%和44.35% ,橫向分布系數為3X)78X)5565=1302。故檢算中汽車橫向分布系數取值為1.302。（二）計算模型縱向靜力計算按平面桿系進行結構分析，采用公路橋梁結構設計 系統GQJS V9.2程序。按施工順序進行結構離散，拱肋由鋼管單元和混凝土單元（鋼管單元和混凝土單元共用節點）組成，吊桿采用索單元，系桿由預應力混凝土單元組成。共劃分為

5、72個節點，240個單元，其中1-38為系桿單元，39-72為鋼管拱單元，73-106為下管內的砼單元，107-140為腹腔內的砼單元，141-174為上管內的砼單元，其余為吊索單元和支承單元。結構離散圖見圖2。（三）計算荷載和主要參數1、活載公路-I級;橋面梯度溫差 T1=14 C , T2=55 C,A=300mm ;體系均勻升溫25C，體系均勻降溫25C。2、恒載結構的自重和二期恒載均按單幅橋寬的一半計入。3、內力組合組合1:恒載+公路-1組合2:恒載+公路-1級+梯度溫差組合3:恒載+公路-1級+體系升溫組合4:恒載+公路-1級+體系降溫組合5:恒載+公路-1級+梯度溫差+體系升、降溫

6、123省道雙牌石至貍橋段固城大橋施工圖設計咨詢報告西安立德公路工程咨詢有限公司 ooN 2 $n4 -)T2匚-d.2P4?xb D d36123省道雙牌石至貍橋段固城大橋施工圖設計咨詢報告西安立德公路工程咨詢有限公司 -（四）施工階段根據設計文件中的施工階段及次序劃分，并按照主橋上部結構在施工全過程的受力和體系轉換特點，共劃分為18個階段，逐階段計算并累加后得到成橋內力和其他荷載效應。階段1:系桿和部分橫梁在支架上澆筑完成，系桿第1批力筋張拉。階段2 :鋼管拱架設完畢并落架。階段3:下管混凝土灌畢，但未形成強度。階段4:下管混凝土形成強度，腹腔混凝土灌畢，但未形成強度。階段5:腹腔混凝土形成

7、強度，上管混凝土灌畢，但未形成強度。階段6:上管混凝土形成強度，吊桿安裝并初次張拉。階段7:其余橫梁完成，系桿第 2批力筋張拉，系桿落架。階段8:行車道板安裝完成，系桿第 3批力筋張拉。階段9:5#吊桿第2次張拉。階段10:8#吊桿第2次張拉。階段11:3#吊桿第2次張拉。階段12:7#吊桿第2次張拉。階段13:2#吊桿第2次張拉。階段14:4#吊桿第2次張拉。階段15:6#吊桿第2次張拉。階段16:1#吊桿第2次張拉。階段17:橋面二期恒載施加完畢。階段18:營運階段。（五）施工階段的計算結果及結論1、各施工階段拱肋的應力計算結果表明，在整個施工過程中，拱肋鋼管最大應力為111 Mpa（第1

8、8階段，拱腳處壓應力），在混凝土灌注過程中，拱肋鋼管拱腳 處最大應力不大于 40 MPa，符合公路橋涵鋼結構和木結構設計規范（JTJ025 86）中第1.2.5條的要求。各施工階段鋼管拱肋應力圖見圖3。第2階段應力S.70幾二stit第3階段應力21掘二0TS-rVF?KTTi-i第4階段第5階段第6階段應力63.4( 18263544526169T867第7階段第12階段應力68.04幾二1826446169T8第15階段應力0 463.3118263544526169T8第16階段應力18264461T8第仃階段應力0 495.7018263544526169T8第18階段應力K0 182

9、63544526169T8圖3各施工階段鋼管拱肋的應力圖單位：MPa瑟二S7蠱二瑟二S7蠱二672、各施工階段系桿的應力計算結果表明在整個施工過程中，系桿正截面混凝土最大壓應力4。(JTG為12.5 MPa （發生在第16階段，桿端截面上緣處），并且不出現拉應力，符合公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范D62-2004）第7.2.8條的規定。各施工階段系桿應力圖見圖第1階段第2階段第3階段第4階段第5階段第6階段第7階段第8階段第9階段第10階段第11階段第12階段第13階段第14階段第15階段第16階段1、吊桿的內力計算結果表明，各吊桿的安全系數均大于3,符合規范的要求。使用階段最不利的

10、短吊桿(1#)，預留的安全儲備較大。在活載作用下吊桿的安全系數，長吊桿大于4短吊桿大于5。因此吊桿設計是合理的。表-2吊桿的內力和安全系數位置單元 號節點號恒載 (KN )恒載+汽車 (KN )安全 系數1#1915-595.6780-673.79005.219141-596.3520-674.47005.22#1927-782.4880-917.17003.819243-783.6570-918.34003.83#1939-777.5000-941.62003.719345-779.0950-943.21003.74#19411-989.1410-1165.82003.219447-991.

11、0910-1167.77003.25#19513-685.7600-868.61004.019549-687.9940-870.84004.06#19615-1007.9110-1173.24003.019651-1010.3590-1175.69003.07#19717-850.1700-1036.61003.419753-852.7590-1039.20003.48#19819-755.5300-942.41003.719855-758.1900-945.07003.72、系桿及拱肋強度驗算(1)系桿經計算預應力混凝土系桿各正截面的強度均符合公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG

12、 D62-2004 )第5.4.2條規定。(2)拱肋目前鋼管混凝土構件的強度計算，橋規中無相應規定，而CECS28:90 , JCJ01-89等規程中的公式只適用于圓管直柱，對于啞鈴，對拱肋的型斷面的拱肋并不適用。因此按照圬工橋涵設計規范 拱腳、L/4、3L/8、拱頂等控制截面作了驗算，結果是各截面的偏心距 不大于0.2m，強度符合要求。由于這是偏于保守的計算方法，可以認 為拱肋的強度是滿足要求的。3、橋面撓度驗算汽車活載產生的最大撓度僅為-1.91 cm (位于L/4處)，撓度值考 慮撓度長期增長系數后仍遠小于規范容許值，說明結構在面內的剛度 良好。4、使用階段系桿、拱肋應力驗算計算結果表明

13、:(1)各荷載組合下，鋼管拱肋的組合應力均小于200MPa,符合公路橋涵鋼結構和木結構設計規范(JTJ025 86)中第1.2.5條的要求。(2)最不利荷載組合下，系桿砼最大壓應力16.5 MPa,略超過公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)第7.1.5條規定的容許值16.2MPa，建議適當降低系桿預應力鋼束的 錨下張拉控制應力，以期降低系桿內的應力水平，防止系桿產生縱向 裂縫。(3)各荷載組合下，系桿砼正截面均未出現拉應力，系桿正截面抗裂驗算滿足規范要求。組合1最大應力:0- max = 12 MPa應力fl上鑲一 下掾一組合1最小應力:0- min = 3.2 MPa組合2最大應力:0- max = 16.1 MPa組合2最小應力:0- min = 2.4 MPa(T max = 11.8 MPa組合3最大應力:0- min = 2.9 MPa組合3最小應力:0-