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1、第 1 页一、 工程概况上部结构采用预应力混凝土变截面连续箱梁，为双幅结构。单幅箱梁采用单箱单室截面，箱梁顶板宽 11.99m，底板宽为 6.99 米，箱梁顶板设置 1.5%的横坡。边跨端部及中跨跨中梁高均为 2.0m（以梁体中心线为准） ，箱梁根部梁高为 4.0 米，梁高从 2.0m 到箱梁根部按 1.5 次抛物线规律变化；边跨端部及中跨跨中底板厚度为 0.25 米，箱梁悬臂根部底板厚度为 0.6 米，箱梁底板厚度从 2.0m 到悬臂根部按 1.5 次抛物线规律变化。箱梁腹板在 3.5m 长度内由 0.45米直线变化至 0.6 米。桥台采用重力式 U 型桥台，桥台与道路中心线正交布置。桥台扩
2、大基础应嵌入中风化岩面不少于 0.5m，同时应满足基底持力层抗压承载力要求，桩基础应嵌入中风化岩层长度不小与 2.5倍桩径，桥台台身采用 C25 片石混凝土浇筑，台帽混凝土采用 C30 钢筋混凝土。台后的填料采用压实度不小于 96%的砂卵石，回填时应预设隔水层或排水盲沟。桥墩均采用钢筋混凝土八棱形截面，基础采用桩基接承台。桥墩墩身截面为3.52.0m，截面四角对应切除 7050cm 倒角。墩顶设盖梁，桥墩盖梁尺寸为 6.99m(长)2.4m(宽)2.6m(高)，承台尺寸为 8.4m(长)3.4m(宽)2.5m。每个承台接两根直径 2.0m的桩基。所有的桩基础均采用嵌岩桩，用人工挖孔成桩。桩基础
3、应嵌入完整的中风化岩面不少于 3倍桩径，并要求嵌岩岩石襟边宽度大于 3.0m，同时应满足基底持力层岩石抗压强度要求。桥型布置见图 1 桥型立面布置图。图 1 桥型立面布置图二、主要技术标准2.1. 设计车速：30km/h。2.2. 设计荷载：汽车荷载：公路I 级。 第 2 页人群荷载：3.5 KN/m 2 。2.3. 结构设计安全等级：一级（桥梁结构重要性系数 0 =1.1） 。2.4.桥梁宽度：4.5m(人行道)+7.25m(车行道)+0.5m(中分带)+7.25m(车行道)+ 4.5m(人行道)=24.0m。2.5. 纵坡、横坡：桥面纵坡：0.4。桥面横坡：车行道为 1.5%双向横坡，人行
4、道为双向 2横坡。三、设计规范3.1.城市桥梁设计准则 （CJJ1193） 。3.2.公路桥涵设计通用规范 （JTG D602004） 。3.3.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004） 。3.4.公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D632007） 。3.5.公路圬工桥涵设计规范 （JTG D61-2005） 。3.6.公路桥梁抗震设计细则 （JTG/T B02-01-2008） 。四、主要材料及计算参数4.1 混凝土、C50 混凝土（用于主梁及桥墩盖梁）弹性模量：3.4510 4 Mpa，剪变模量：1.3810 4 Mpa轴心抗压强度设计值：f cd=22.4
5、 Mpa，轴心抗拉强度设计值：f td=1.83 Mpa泊松比：0.2，线膨胀系数: 1.010 -5/C容重：=26.0 KN/m 3 、C40 混凝土（用于桥墩）弹性模量：3.2510 4 Mpa，剪变模量：1.3010 4 Mpa轴心抗压强度设计值：f cd=18.4 Mpa，轴心抗拉强度设计值：f td=1.65 Mpa泊松比：0.2，线膨胀系数: 1.010 -5/C容重：=25.0 KN/m 3 、C30 混凝土（用于承台及桩基础）弹性模量：3.010 4 Mpa，剪切模量：1.2010 4 Mpa轴心抗压强度设计值：f cd=13.8 Mpa，轴心抗拉强度设计值：f td=1.3
6、9 Mpa第 3 页泊桑比：0.2，线膨胀系数: 1.010 -5/C容重：=25.0 KN/m 3 、C25 片石混凝土（用于桥台）弹性模量：2.8010 4 Mpa，剪切模量：1.1210 4 Mpa轴心抗压强度设计值 fcd=9.78 Mpa，弯曲抗拉强度设计值 ftmd=0.92 Mpa，直接抗剪强度设计值 fvd=1.85 Mpa泊桑比：0.2，线膨胀系数: 1.010 -5/C容重：=24.0 KN/m 3 、桥面沥青混凝土铺装 =24.0 KN/m 34.2 普通钢筋、HPB235 钢筋：抗拉设计强度 fsd195 MPa，标准强度 fsk235 Mpa，弹性模量Es2.110
7、5 Mpa。、HRB335 钢筋：抗拉设计强度 fsd280 MPa，标准强度 fsk335 Mpa，弹性模量Es2.010 5 Mpa。4.3 预应力钢材、预应力钢绞线、波纹管采用符合预应力混凝土用钢绞线 （GB/T 5224-2003）中规定的预应力钢绞线。a.标准抗拉强度： 1860 MPab.弹性模量： 1.9510 5 Mpac.钢绞线的公称直径： s15.2mmd.钢绞线公称面积：139mm 2e.预应力波纹管摩阻系数：0.15f.预应力波纹管管道局部偏差系数：0.0015、预应力钢绞线锚具a.锚具内缩量：6mm。b.锚口摩阻损失：2.5。五、结构计算分析5.1 结构分析5.1.1
8、 计算软件上部结构纵向计算采用 MIDAS(2010 版)程序进行，横向计算采用桥梁博士(V3.00)（正式版）程序进行，横梁计算采用上部结构计算所得出反力，用桥梁博士(V3.00)（正式版）程序进行计算；下部结构采用手工计算。第 4 页5.1.2 结构整体模型概况计算模型共有节点 82 个，单元 81 个。主桥各部位边界条件，根据结构实际情况进行模拟,支座采用约束释放的点支撑；主桥结构纵向静力计算分析以平面杆系理论为基础，采用MIDAS(2010 版) 进行结构分析。结构离散图见图 2 整体静力计算结构离散图。图 2 整体静力计算结构离散图5.2上部结构整体计算现浇预应力混凝土主梁按全预应力
9、混凝土构件设计，因主梁采用支架现浇施工，主梁仅验算成桥后的运营阶段。横向计算取运营阶段纵向桥长 1m 梁段，按照支撑设在腹板底端的横向框架为结构模型，采用平面杆系理论进行计算。5.3下部结构计算下部结构根据上部结构支反力计算结果进行计算。六、成桥阶段荷载分项及计算参数6.1 永久作用效应6.1.1 一期荷载结构自重：预应力混凝土及钢筋混凝土主梁 26kN/m3；钢筋混凝土 25kN/m3；沥青混凝土 24 kN/ m3；钢材 78.5kN/ m3；主梁各个构件均按实际重量加载。6.1.2 二期恒载（详见下表）:取纵向桥长 1m 的荷载，计算如下4.5m 人行道+ 人行道栏杆+9cm 桥面铺装+
10、给水管位置 项目 体积(m3)重量(kN)4.5m 人行道 人行道系 1.21 30.25人行道栏杆 人行道栏杆 3.87.5m 宽车行道桥面铺装9cm 沥青混凝土 0.675 16.2第 5 页给水管 给水管 8.63二期荷载合计(kN/m) 58.96.1.3 混凝土收缩及徐变作用按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）取值；计算中分别考虑成桥阶段、使用 10 年时的收缩徐变对结构的影响并指导设计。6.2 可变荷载效应6.2.1 汽车荷载效应 车道荷载车道荷载：公路I 级车道荷载的均布荷载标准值为 qk=10.5kN/m；60m 主跨集中荷载标准值按规范取
11、为 Pk360KN,其它跨径按规范规定直线内差取得。计算剪力效应时，集中荷载标准值 Pk应乘以 1.2 的系数。 冲击系数：车道荷载冲击系数根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)第4.3.2 条取值计算。6.2.2 人群荷载整体计算人群荷载标准值：3.54.3=15.05kN/m(人行道宽度 4.5m)。6.2.3 整体温度作用按结构整体升温 25、降温 25计算。6.2.4 梯度温度作用本桥铺装为 9cm 沥青混凝土，按公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2004）表 4.3.10-3内插计算得：正温差梯度,桥面板表面最高温度 T=15.2,离箱顶 10cm 取 T=5.74
12、，离箱顶40cm 取 T=0；负温差梯度,竖向日照反温差为正温差乘以-0.5，即箱顶取 T=7.6,离箱顶 10cm 取 T=2.87，离箱顶 40cm 取 T=0。见下图 3 竖向梯度温度取值图 3 竖向梯度温度取值6.2.5 汽车制动力采用 165kN 或者 10%车道荷载，并取两者中的较大值，但不包括冲击力；以两条车道第 6 页为准，制动力为一个车道的 2 倍。七、主梁主要计算分析结果7.1 运营阶段主梁承载能力极限状态分析结果1、主梁内力及相应抗力弯矩包络图持久状况承载能力极限状态验算取荷载组合，主梁的内力及相应抗力见下图 4：图 4 主梁内力及相应抗力弯矩包络图 (单位: KN-m)
13、由以上图表可知，主梁弯矩抗力均大于相应包络图内力，抗弯承载力满足要求。2、主梁剪力及相应抗力包络图持久状况承载能力极限状态验算取荷载组合，主梁的剪力及相应抗力见图 5：图 5 主梁剪力及相应抗力包络图 (单位: KN)由以上图表可知，主梁剪力抗力均大于相应包络剪力，抗剪承载力满足要求。7.1.3 运营阶段主梁正常使用极限状态分析结果第 7 页1、抗裂验算根据规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004）第 6.3 条抗裂验算的规定，正截面抗裂需满足在荷载短期效应组合下，混凝土抗裂验算边缘法向拉应力不大于 0.8 倍预应力在抗裂验算边缘产生的压应力；斜截面抗裂验算需满足
14、混凝土主拉应力不大于 0.4 倍混凝土抗拉强度标准值。在短期效应组合作用下，主梁的上、下缘最小正应力为 1.202MPa，为压应力，可知正截面抗裂验算满足要求。主梁的最大主拉应力为 0.77MPa，规范规定的限值为：0.42.651.06 MPa，可知斜截面抗裂验算满足要求。2、应力验算根据规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004）第 7.1 条应力验算的规定，正截面混凝土最大压应力不大于 0.5 倍混凝土抗压强度标准值，预应力钢铰线的最大拉应力不大于 0.65 倍的钢铰线抗拉强度标准值。斜截面混凝土的主压应力不大于 0.6倍的混凝土抗压强度标准值。验算荷载为均为
15、荷载标准值组合，详细结果见下表在标准值效应组合作用下，主梁的上、下缘最大正应力为 14.4MPa，规范规定的限值为：0.532.416.2MPa，可知正截面压应力验算满足要求。主梁的最大主压应力为 14.4MPa，规范规定的限值为：0.632.419.4 MPa，可知斜截面主压应力验算满足要求。3、钢束应力验算根据规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004）第 7.1 条应力验算的规定，预应力钢铰线的沿程最大拉应力不大于 0.65 倍的钢铰线抗拉强度标准值，即钢铰线沿程最大拉应力不大于 0.6518601209 MPa。钢铰线沿程最大拉应力均小于 1209MPa，拉
16、应力验算满足要求。4、主梁挠度验算按规范规定，主梁挠度应为荷载短期效应组合作用下的长期挠度，挠度长期增长系数按直线内差取为 1.425，荷载短期效应组合作用下主梁三跨最大挠度分别为(此挠度已消除结构自重产生的挠度):9.3mm、18.4mm、9.32mm，乘以挠度长期增长系数后结构分别为：第 8 页13.3mm、26.2mm、13.3mm，与跨径比值分别为：1/3018、1/2288、1/3012，满足规范规定的1/300 及 1/600 的要求。7.1.4 运营阶段主梁横向框架计算分析结果1、结构离散图取 1m 长的梁段进行分析，横向框架静力计算以平面杆系理论为基础，采用桥梁博士进行结构分析。结构离散见图 12：图 12 横向静力计算结构离散图2、计算参数(1)预应力混凝土重
