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1、 庆元城东大桥计算书第一部分：主桥部分一 、工程概况庆元城东大桥是跨越庆元松源溪的一座大桥，桥址处现状河面宽约100米.桥梁采用20+80+20米的中承式钢管混凝土拱桥，拱肋拱轴线为二次抛物线y=(4f/L2)X(L-X)，主跨拱肋矢跨比f/L=1/4，采用钢管砼结构。边跨拱肋采用1/7。采用钢筋混凝土结构。主拱肋截面为带倒圆角矩型，拱肋1.6m(高)x0.8m(宽)，壁厚=20mm的钢板焊接组成，内灌C40为膨胀砼；。桥面以上全桥共设3道一字式横撑，钢管截面为90cm，壁厚=10mm，桥面下主墩两侧各设1道K撑。桥面吊杆横梁采用普通钢筋砼梁，肋间横梁采用钢结构箱梁，梁高为1.1米。桥面板选用
2、30cm厚的实心板，桥面吊杆为737高强平行钢丝外加2层PE防护，吊杆间距为5.5米，吊杆两端采用冷铸墩头锚锚固，张拉端设于拱肋上。桥面铺装层结构为8cm钢纤维防水砼+5cm沥青砼。桥台为重力式结构结合钻孔灌注桩基础，桥墩采用重力式桥墩结合钻孔灌注桩基础。二、技术标准2.1、设计行车速度：30km/h。2.2、设计荷载：公路级，人群荷载4.0kN/。2.3、桥面宽度：行车道宽9.0米，两侧各设2.5米宽人行道（不包括拱肋宽度和栏杆），全宽14.5米。2.4、水位标准：50年一遇洪水位为359.02米；控制景观水位为354.9米；桥下无航净空要求。2.5、桥梁坡度：桥面纵坡：双向1.05%，竖曲
3、线半径R=4000m， E=0.22m，T=42m；横坡：车行道双向1.5%，人行道单向1.5%。2.6、地震烈度： 地震基本烈度度。三、设计规范1、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） 2、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004） 3、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）4、公路桥梁抗震设计细则（JTG B02-01-2008）5、钢管混凝土设计与施工规程（CECS28:90）6、矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS 159:2004）7、钢管混凝土结构技术规程(DBJ 13-51-2003)8、公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JT
4、J025-86）9、公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000）10、钢结构设计规范GB50017-2003四、设计参数1、混凝土a.拱肋钢管内灌注C40混凝土b.吊杆、拱上横梁、边拱肋C30混凝土c.桥道板、现浇接缝C30混凝土d.现浇接缝C30混凝土e.桥面铺装C40防水混凝土f.拱座及拱上立柱、台帽C30混凝土g.桩基础C25水下混凝土H.桥台台身/承台C25混凝土混凝土的材料特性包括：标准强度、设计强度、弹性模量、剪切模量、线膨胀系数、容重等按有关规范取用。2、钢材：系杆预应力钢绞线为s15.20低松弛预应力钢铰线，标准抗拉极限强度为1860MPa，钢绞线采用GB/T5224-20
5、03技术标准。拱肋、钢横梁截面采用Q345c钢。吊杆采用fpk1670MPa的高强钢丝。钢材主要指标一览表钢筋种类抗拉设计强度抗压设计强度标准强度弹性模量R235195195235HRB335280280335Strand186012603901860Wire1670114041016702.05Q3452102103452.06 五、设计荷载取值1、恒载上部结构自重，混凝土容重取26KN/m3；拱肋钢材容重取78.5KN/m3。桥面铺装钢筋混凝土容重取25KN/m3。沥青混凝土铺装容重取24KN/ m3，栏杆按5KN/m计算。2、计算荷载：汽车荷载按公路-级，双向2车道计算。3、温度力体系整
6、体升温20；体系整体降温25六、计算概述主桥总体静力计算分别采用“MIDAS/CIVIL程序”及“桥梁博士程序”计算。按桥梁施工流程划分结构计算阶段，根据荷载组合要求的内容进行内力、应力、极限承载力计算，验算结构在运营阶段应力、极限承载力及整体刚度是否符合规范要求。主桥计算结果以MIDAS计算结果为主，桥梁博士计算结果为辅，因此报告中主桥验算结果未做特殊说明的部分均为MIDAS计算结果。主桥端、中横梁、桥面板计算等采用桥梁博士V3.03程序进行计算。七、荷载组合说明桥梁博士荷载组合说明如下：承载能力极限组合为组合，即基本组合，按规范JTG D602004第4.1.6条规定。按此组合验算结构的承
7、载能力极限状态的强度。正常使用极限状态内力组合分为三种组合，组合：长期效应组合，按规范JTG D602004第4.1.7条规定；组合：短期效应组合，按规范JTG D602004第4.1.7条规定；组合：标准值组合。MIDAS荷载（作用）直接按照公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)第4.1.4，4.1.5，4.1.6，4.1.7，4.1.8，4.1.9规定进行组合。八、主桥上部结构验算1、主桥MIDAS计算模型如图1所示，全桥计算模型共划分为415个节点和66个桁架单元（吊杆、系杆）和513个梁单元（拱肋、横梁、桥面板等）。计算文件中各种力的单位采用kN，长度单位采用m，应力单位为M
8、Pa。图1.MIDAS计算模型图2、主桥边界条件MIDAS计算模型中，将一个主拱肋、边拱肋交点设置成弹性支座（由群桩等效等到），其余拱脚支座设成滑动支座，滑动方向与设计文件同。九、施工阶段计算1、施工阶段步骤表主桥计算施工阶段划分情况如下表所示：MIDAS计算过程中施工步骤划分表施工步骤号施工步骤名称历时（天）施工结构部位施加荷载（作用）添加边界条件拆除边界条件1搭架浇注边拱肋段、端横梁10边拱自重弹性支撑、滑动支座、部分刚性支撑2主拱钢管10主拱 3主拱灌注混凝土54浇注边拱上立柱、横梁28张拉第一批系杆1600KN 5安装拱上横梁、吊杆横梁3 6安装桥面板、浇注湿接头7张拉第二批系杆160
9、0KN 7二期恒载10 收缩、徐变10年3650注：结构自重在第一个施工阶段添加后，在接下来的施工节段里，程序会自重添加。桥梁博士计算施工顺序与本表同。十、弹性阶段拱肋计算1、主拱肋内力计算主拱肋部分采用钢管混凝土结构，设计采用容许应力法，荷载组合按相应规范要求采用标准值组合。根据计算拱肋以“恒载+汽车荷载+人群+降温工况控制设计”。拱肋组合内力如下图所示：恒载+汽车荷载+人群+降温作用下弯矩（My）包络图（kN-m）恒载+汽车荷载+人群+降温作用下弯矩（FX）包络图（kN-m）其各设计控制点内力如下：拱脚：轴力9140.8KN，弯矩4812.5KNm1/4拱肋：轴力6808.0KN，弯矩26
10、71.0KNm拱顶：轴力6068.0KN，弯矩2820.8KNm2、矩形钢管混凝土拱截面验算拱脚截面：钢管混凝土截面尺寸b0.8m钢管混凝土截面尺寸h1.3m钢管壁厚t0.02m钢管抗弯惯性矩Is0.m4混凝土抗弯惯性矩Ic0.m4桥梁安全等级1一级为1.1，二级为1.0，三级为0.9C40混凝土抗压强度fc=19.1MpaC40混凝土弹性模量Ec32500Mpa钢材抗压强度f=295Mpa钢材弹性模量EsMpa混凝土部分面积Ac0.9431m2钢管面积As0.0776m2混凝土工作承担系数fcAc/(fcAc+fAs)=c=0.拱轴线长度S90.82m拱轴x轴计算长度l0x32.6952m拱
11、轴y轴计算长度l0y40m（x轴按无铰拱为0.36S，y轴计算长度按两段固定梁考虑，偏安全不考虑风撑影响取0.5L）强度验算Nu=Acfc+Asfs40905.21KN设计最大轴力N9140.8KNN/Nu0.1/=1满足Mux=0.5As(h-2t-dn)+bt(t+dn)f12142.602KNm设计最大弯矩Mx4812.5KNmMx/Mu0.1/=1满足dn=(As-2bt)/(b-2t)fc/f+4t0.mN/Nu+(1-c)M/Mu=0.0.215轴心受压相对长细比0y= 0.轴心受压长细比x=l0x/r061.轴心受压长细比y=l0y/r074.r0=0.m轴心受压稳定系数x0.轴
12、心受压稳定系数y0.Nex=Nex/1.168753.33KNNex=Nu*2*Es/(x)2/f75628.663KN1N/x/Nu+(1-c)*Mx/(1-0.8N/Nex)/Mux=0.1/=1满足平面内稳定*Mx/(1-0.8N/Nex)/Mux=0.1/=1满足平面外稳定N/y/Nu+*Mx/Mux=0.1/=1满足1/4拱肋截面：钢管混凝土截面尺寸b0.8m钢管混凝土截面尺寸h1.3m钢管壁厚t0.02m钢管抗弯惯性矩Is0.m4混凝土抗弯惯性矩Ic0.m4桥梁安全等级1一级为1.1，二级为1.0，三级为0.9C40混凝土抗压强度fc=19.1MpaC40混凝土弹性模量Ec32500Mpa钢材抗压强度f=295Mpa钢材弹性模量EsMpa混凝土部分面积Ac0.9431m2钢管面积As0.0776m2混凝土工作承担系数fcAc/(fcAc+fAs)=c=0.拱轴线长度S90.82m拱轴x轴计算长度l0x32.6952m拱轴y轴计算长度l0y40m（x轴按无铰拱为0.36S，y轴计算长度按两段固定梁考虑，偏安全不考虑风撑影响取0.5L）强度验算Nu=Acfc+Asfs40905.21KN设计
