坪山大道二期(西山立交)结构设计计算书.docx

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1、坪山大道（西山立交）结构设计计算书工程编号:2016sz-0152设 计：校 对：审核：日期：2019年08月设计单位：重庆市设计院一、计算资料坪山大道（西山立交）主线1号桥左幅混凝土箱梁桥共计6联，标准桥面布置:金凤隧道工程金凤桥梁共计5联桥，标准桥面布置：0.5m （防撞栏杆）+12m （车行道）+0. 5m （防撞栏杆），各联桥跨布置及桥梁形式如下：（1）第一联桥（0#3#轴）：3X35m,等截面连续预应力混凝土现浇箱梁，单箱双室截面，梁高1.9m；（2）第二联桥（3#7#轴）：3X35+30H1,等截面连续预应力混凝土现浇箱梁,单箱双室截面，梁高1.9m；（3）第四联桥（10#13#轴

2、）：30+2X40m,等截面连续预应力混凝土现浇箱梁,单箱双室截面，梁高2. 2m；（5）第五联桥（13#16#轴）：30+40+30m,等截面连续预应力混凝土现浇箱梁,单箱双室截面，梁高2.2叫（6）第六联桥（16#19#轴）：30+34.38+27%等截面连续预应力混凝土现浇箱梁，单箱双室截面，梁高1.9m；（7）第七联桥（19#21#轴）：30+40%等截面连续预应力混凝土现浇箱梁，单箱双室截面，梁高2.2m；桥梁上部结构混凝土梁均按部分预应力A类构件设计。1 .计算荷载：公路7级/城市一A级，人群4.0KN/nf汽车活载按3列车队布置，车道横向折减系数0. 78,另考虑活载的不均匀性,

3、计入偏载系数L 2,合计3X0. 78X1.2=2.8。2 .材料性能参数（1）混凝土 C50弹性模量：3. 45X104 MPa 容重：26. OkN/m3线膨胀系数：1.0X10 5泊松比：0.2强度标准值：fck=32. 4MPa； ftk=2. 65 MPa强度设计值:fcd = 22. 4MPa； ftd= 1.83 MPa（2）预应力钢绞线采用1义7标准型-15.2-1860-11-68/丁 5224T995钢绞线抗拉标准强度:fpk=1860Mpa,抗拉设计强度:fpd=1260Mpa弹性模量1.95X 105 Mpa容重:78. 5kN/m3线膨胀系数：L 2X10-5,泊松比

4、：0.3张拉控制应力：o con=0. 72fpk （WO. 75fpk） =0. 72X1860=1339 Mpa管道摩阻系数：口 =0.25局部偏差系数：k =0. 0015锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值合计：12mm （两端张拉）松弛系数：1=0. 3（低松弛）（3）普通钢筋纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为抗拉标准强度:fsk=400Mpa,抗拉设计强度:fpk=360Mpa弹性模量2. OX IO, Mpa箍筋及构造钢筋采用HPB300钢筋，其强度指标为抗拉标准强度:fsk=300Mpa,抗拉设计强度:fpk=270Mpa弹性模量2. 1 X 105 Mpa3 .计算

5、依据(1)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)(2)公路工程技术标准(JTG B01-2014)(3)城市桥梁设计规范(CJJ 11-2011)(4)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)(6)钢结构设计标准(GB 50017-2017)4 .计算软件“桥梁博士” 3. 1.0桥梁分析软件计算。均采用平面杆系单元分析。二、结构计算相关参数1 .恒荷载(1) 一期恒载：由软件自动计算(2)桥面系自重心(二期恒载)桥面铺装现浇箱梁：80mmSMA沥青混凝土铺装层+80mm整体胫浇层0. 08 X 24+0. 08 X 26=3. 92KN/m2 o防撞栏杆单

6、侧:8. OKN/mo混凝土收缩徐变：考虑10年(3650天)2 .活荷载2.1 汽车冲击系数计算汽车冲击力系数参考公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)第4. 3. 2条,应该按照结构基本频率计算。当 f14Hz 时，口 =0. 0517671nf-0. 0157u =0. 45简支梁桥可按下列公式进行计算结构基频f(IIz)：连续梁桥可按下列公式进行计算结构基频f(Hz)：= G/g其中：L 一结构的计算跨径(m)； E一结构材料的弹性模量算/KE。. 45X10。N/m2Ic一结构跨中截面的截面惯性矩(一)；吮一结构跨中处的单位长度质量(kg/m)；各桥梁冲击系数取值如下：桥号

7、L(m)1c (m1)A正弯矩自振频率（Hz）正弯矩对应的冲击系数负弯矩自振频率（Hz）负弯矩对应的冲击系数第一联桥（3X35）354.058. 1811.080.4119.250.51第二联桥（3X35+30）354.058. 1811.080.4119. 250. 51第四联桥（30+2X40）405.838. 639.910. 3917.210. 49第五联桥（30+40+30）405.838. 639.910. 3917.210. 49第六联桥(30+34. 38+27)34.384.058. 1811.080.4119. 250. 51第七联桥（30+40）405.838. 639.

8、910. 3917.210. 493.温度荷载根据连续梁的特点，本次计算考虑梯度温度的影响及均匀温差的影响，参照公路桥涵设计通用规范（JGJD60-2015）第4.3.10条取值，如下图所示（反温差为正温差乘以-0. 5）；考虑整体升温25,降温25计算。混凝土梁温度梯度计算简图16. 4 C5.5 C钢箱梁温度梯度计算简图14C4.荷载组合组合一：承载能力极限状态基本组合（1）永久作用效应对结构承载力有利时L2D+L2PS+L 4M （判别组合）+1.4X0. 8TPG （判别组合）（2）永久作用效应对结构承载力不利时1.0D+1.0PS+1.4M （判别组合）+1.4X0. 8TPG （判

9、别组合）组合二：正常使用极限状态频遇值组合1.0D+1.0PS+0. 7/（l+u）M （判别组合）+0. 8TPG （判别组合）组合三：正常使用极限状态准永久组合L0D+L0PS+0.4/（l+u）M （判别组合）+0. 8TPG （判别组合）组合四：正常使用极限状态标准值组合L0D+L0PS+L0M （判别组合）+1.0TPG （判别组合）注：D-恒载；PS 一预应力；M-汽车荷载（已计入冲击系数）；TPG一梯度温度效应（包括顶板升温201和顶板降温-20t） ； P-汽车冲击系数。三、主线1号桥左幅第一联计算3.1 ,结构计算简图桥跨布置为：3X35m,等截面预应力混凝土现浇箱梁，单箱双

10、室截面，梁高1.9m。主梁划分成104个单元，截面配筋18束17615.2,均按A类构件计算，计算简图如下所示：结构计算简图3. 2模拟支点信息施工阶段支点节点水平刚性竖向刚性转动刚性一、 二、三、四2010一、二、三、四36110一、二、三、四70010一、二、三、四104010注：1表示具有刚性约束，。表示不具有约束3. 3.施工阶段模拟施工阶段号施工内容时间（天）现浇箱梁30张拉预应力30一桥面铺装30四收缩徐变36503.4.计算结果3. 4. 1.正常使用极限状态应力验算公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG3362-2018）（以下简称公预规）第7. 1.5条：未开裂构件

11、使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力，应符合下列规定：受压区混凝土的最大压应力。kc+。ptWO. 5fck = 0. 5X32. 4 = 16. 2 MPa （C50）公预规第6. 3条规范：正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算,并应符合下列规定：A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）频遇值效应组合下0 st 0 pcO. 7ftk=0. 7X-2. 65 = -l. 855MPa （C50）但在荷载准永久效应组合下 。It。pcWO公预规第7. 1.6条规范：使用阶段预应力混凝土受弯构件斜截面混凝土的主压应力，在标准值组合下应符合下列规定：。cpWO. 6fck=0.

12、 6X32. 4=19. 44 MPa (C50)公预规第6. 3条规范：斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算，并应符合下列规定：A类预应力混凝土构件，在作用(或荷载)频遇值效应组合下分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件。tpWO. 5ftk=0. 5X-2. 65=-l. 33MPa (C50)公预规第7. 1.5条：使用阶段受拉区预应力钢绞线的拉应力，应符合下列规定：未开裂构件 。pe+。pW0. 65fpk = 0. 65 X 1860=1209 MPa荷载组合据公路桥涵通用规范4. 1.6、4.1.7条进行，验算结果如下。L1频遇值效应组合计算结果1.2准永久效应组合计算结果第

13、一联准永久效应组合计算结果准永久组合下截面法向拉应力最小0. 6 Mpa0 Mpao1.3标准值组合计算结果1.4主压及主拉应力验算第一联主应力计算结果截面上缘为主压应力（标准组合），最大11.9MPaW19.44Mpa,下缘为主拉应力（频遇值组合），最小-0.827. 33 Mpa。1.5钢束最大拉应力验算钢束号最大应力（Mpa）容许最大应力（Mpa）1-1.07E+03-1.21E+032-1.12E+03-1.21E+033-1.16E+03-1.21E+03可知各单元截面的法向应力、主应力及钢束的最大应力均满足规范关于A类预应力混凝土的要求。3. 4. 2.承载能力极限状态正截面强度验

14、算第一联最大抗力及对应内力图边跨跨中截面最大弯矩=62101 KN - m,截面抗力二75563 KN - m,中跨跨中截面最大弯矩=55033 KN m,截面抗力二75563 KN m,墩顶截面最大弯矩二-42684KN - m,截面抗力二-73316KN m,可知正截面强度满足规范要求。2.2斜截面强度验算斜截面强度验算，截面抗剪钢筋按9e12100、12e16100考虑。斜截面验算见下表。XV箍筋V弯起V预应力总抗力设计剪力VR/Vd满足尺寸0最大剪力000000是是0最小剪力-11126.700-11126. 7-1834.66. 065是是1最大剪力917402236. 811410.86126.31.863是是1最小剪力917402236. 8