潜山大桥咨询报告最后出版报告.docx
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1、编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第46页 共47页目 录第一章 概述1一、工程概况1二、咨询依据及内容1三、主要规范和技术标准2第二章 结构计算分析3一、主桥整体计算3二、主桥基础验算9三、挂孔及引桥空心板验算11四、引桥桥墩及基础验算14第三章 图纸部分意见16一、设计说明16二、图纸部分16第四章 结论及建议19一、总体评价19二、主要结论19三、建议19第五章 附表21一、主桥现浇箱梁及斜腿验算结果21二、挂孔及引桥20m空心板边板计算结果34三、挂孔及引桥20m空心板中板计算结果39第一章 概述受湖北省国营西大垸农场的委托,中交第二公路勘察设计研究院有
2、限公司承担“潜江市总干渠关山大桥施工图设计咨询”任务。本桥由林同炎李国豪土建咨询有限公司负责设计,并于2008年1月提供了施工图设计文件,地质勘探依据为2005年5月17日湖北建科岩土工程有限责任公司提供的湖北省潜江市总干渠关山大桥两阶段施工图设计工程地质综合勘察报告。本册文件为该桥施工图设计的咨询报告。一、工程概况潜江市总干渠关山大桥位于潜江市西大垸农场管理区境内、关山分场和田阳分场西侧、总干渠K36+900处,桥梁与河道交角90。北接北排路,南接总干渠南堤张金至西大垸堤顶公路。桥梁所跨总干渠属潜江市内荆河人工渠道,河道顺直,水流平缓,河床断面规整,有通航要求。桥位处覆盖层较厚,主要为砂砾,
3、地质条件比较简单。新桥属潜江市“渡改桥”项目,它的建成将对方便当地群众生产、生活需要,改善潜江市西南偏远地区交通落后面貌,促进当地经济发展有着重要意义。主桥为预应力箱梁、V型墩,跨中挂孔为20m预应力空心板梁,边跨也采用20m预应力空心板梁。全桥由20m+33.06m+49.82m+33.06m+20m共5跨组成,全长为161.94m。主跨下构为由两斜腿构成的V型墩、腿座、承台及桩基;边跨下构为桩柱式墩;桥台为肋板台配桩基础,桥型总体布置图详见图1-1。图1-1 桥型总体布置图二、咨询依据及内容1、咨询依据:(1)潜江市总干渠关山大桥施工图设计咨询合同书;(2)潜江市总干渠关山大桥施工图设计文
4、件(林同炎李国豪土建咨询有限公司 2008年1月);(3)湖北省潜江市总干渠关山大桥两阶段施工图设计工程地质综合勘察报告(湖北建科岩土工程有限责任公司 2005年5月17日)2、咨询内容(1)桥型及孔跨布置情况;(2)航道的通航要求;(3)文件编制深度;(4)结构的应力、强度、刚度、耐久性以及构造细节等。三、主要规范和技术标准1、主要规范(1)公路工程技术标准(JTG B012003)(2)公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)(4)公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D632007)(5)公路工程抗震设计规范(J
5、TJ 00489)(6)公路圬工桥涵设计规范(JTG D612005)(7)公路桥涵施工技术规范(JTJ0412000)(8)公路工程基本建设项目设计文件编制办法(交公路发2007358号)2、技术标准(1)设计荷载:公路II级,人群3.5KN/;(2)桥梁宽度:12m(净9+21. 5m(人行道));(3)坡 度:桥面纵坡3.5%,桥面横坡1.0%;(4)竖 曲 线:R=3000米,变坡点在桥中点处;(5)抗震等级:地震动峰值加速度0.05g,对应烈度度;(6)通航要求:V级航道。第二章 结构计算分析一、主桥整体计算1、计算原理主桥上构采用平面杆系有限元进行计算,全桥共划分162单元。其中1
6、-72为主梁单元,7386、139162单元为空心板挂孔单元。87138单元为斜腿及底座单元。全桥分10个施工阶段进行验算。结构离散图见图2-1,具体施工阶段见表2-1。图2-1 结构离散图表2-1 各施工阶段工况表施工阶段工况12#、3#墩底座施工2支架斜腿施工3支架立模箱梁混凝土浇筑4拆支架,箱梁预应力张拉5边跨空心板吊装6边跨加载验算7中跨空心板吊装8中跨布载验算,加施工活载,均布荷载-7.9KN/m9桥面系施工,二期恒载集度-34.4KN/m10收缩徐变,时间3650d牛腿采用如下计算原理进行计算:图2-2示出挂梁牛腿的受力图式(悬臂端牛腿的受力情况也一样)。由牛腿受力特性可知,需要对
7、三个截面进行验算,即:竖直截面a-b验算、45斜截面的抗拉验算和最弱斜截面验算。图2-2 牛腿受力图式如图2-2所示,在竖向反力R和水平力H作用下,在任意斜截面a-c上的内力可按静力平衡方程求得:(1) 竖直截面a-b验算作用于竖直截面a-b上的内力为: 据此可按钢筋混凝土偏心受拉杆件验算,对于布置预应力筋的牛腿,则应按预应力混凝土构件计算其强度。(2) 45斜截面的抗拉验算在竖向力R作用下45斜截面上总斜拉力为:近似按轴心受拉构件验算,就应满足强度条件:式中:钢筋混凝土轴心受拉构件强度安全系数;钢筋抗拉计算强度;裂缝截面上所有斜筋的截面积;裂缝截面上所有水平钢筋的有效截面积;裂缝截面上所有竖
8、向钢筋的有效截面积。(3) 最弱斜截面验算最弱斜截面是指荷载作用下近似地假设按纯混凝土截面计算时,边缘拉应力为最大的一个截面。对于牛腿部位没有预应力筋的情况,最弱斜截面倾斜角的正切表达式为:求得最弱斜截面位置后,就可按偏心受拉构件验算此斜截面的强度。2、主要材料及技术参数(1)箱梁采用C40混凝土,斜腿、底座及承台采用C30混凝土;(2)预应力钢铰线均采用ASTMA41697a标准270级钢绞线,公称直径为15.2mm,公称面积为139mm2,fpk=1860Mpa,松驰率为3.5%;(3)普通钢筋分别采用R235及HRB335碳素钢,其性能指标必须分别满足钢筋混凝土热轧光圆钢筋(GB 130
9、13-1991)及钢筋混凝土热轧带肋钢筋(GB 1499-1998)的相关要求;(4)波纹管采用金属波纹管,其外径为77mm。详细指标参数详见表2-2、表2-3、表2-4。表2-2 混凝土主要参数表参数标准值设计值弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉fckftkfcdftdEc单位MPaMPaMPaMPaMPaC3020.12.0113.81.393.0x104C4026.82.418.41.653.25x104表2-3 钢铰线主要参数表参数公称直径公称面积抗拉强度标准值(fpk)抗拉强度设计值(fpk)弹性模量Ep单位mmmm2MPaMPaMPa计算取值15.2139186012601.
10、95x105表2-4 普通钢筋主要参数表参数抗拉强度标准值设计值Es抗拉强度抗拉强度fskfsdfsd单位MPaMPaMPaMPaR2352351951952.1x105HRB3353352802802.0x1053、作用取值(1)一期恒载容重:26.0kN/m3;(2)二期恒载:将铰缝、桥面板、沥青铺装、人行道及护栏作为二期恒载考虑;(3)活载:公路II级,人群:3.5KN/m2;(4)均匀温度:设计基准温度为15,体系升温25,体系降温20。(5)温度梯度:温度梯度模式根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004),日照正温差按t1=20,t2=6.7考虑,负温差按
11、t1=-10,t2=-3.35考虑。(6)支点不均匀沉降:按隔墩沉降5mm计。(7)收缩徐变按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)有关规定计算。4、荷载组合按照公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)的要求,按承载能力极限状态设计时应考虑三种组合状态,分别如下:(1)基本组合:1.2x(结构重力+附加重力)+1.2x(预加力)+1.0x(收缩、徐变作用)+0.5x(基础变位作用)+1.4x(汽车作用效应(含汽车冲击力)+0.8x(人群荷载);(2)短期效应组合:(结构重力+附加重力)+(预加力)+(收缩、徐变作用)+(基础变位作用)+0.7x(汽车作用效应(
12、不含汽车冲击力)+(人群荷载)+0.8x(温度梯度作用);(3)长期效应组合:(结构重力+附加重力)+(预加力)+(收缩、徐变作用)+(基础变位作用)+0.4x(汽车作用效应(不含汽车冲击力)+0.4x(人群荷载)+0.8x(温度梯度作用)。5、结构验算结果1)上构及斜腿验算结果:本桥设计荷载为公路-级,按部分预应力A类构件设计,计算结果如下:(1)箱梁计算结果:长期效应组合:箱梁正应力最小值为0.512 MPa,没有出现拉应力,满足规范限值要求。短期效应组合:箱梁最大拉应力为-1.53 MPa,满足规范限值要求,最大主拉应力-1.67 MPa,大于规范限值要求。基本组合:箱梁最大压应力为13
13、.3 MPa,己接近规范限值。承载能力基本组合:最不利弯矩为30700KN.m,抗力为58400KN.m,满足设计荷载要求。(2)斜腿计算结果:承载能力基本组合:最不利弯矩为17400KN.m,抗力为30100 KN.m,满足设计荷载要求。具体结果见表2-5:表2-5 箱梁及斜腿计算结果组合计算值(Mpa)规范允许值(Mpa)现浇箱梁长期效应组合最小应力为0.5120短期效应组合最小拉应力-1.53-1.68最小主拉应力-1.67-1.2基本组合最大压应力13.313.4箱梁抗力验算组合计算值(KN.m)抗力(KN.m)基本组合3070058400斜腿部分验算组合计算值(KN.m)抗力(KN.
14、m)基本组合17400301002)牛腿计算结果由计算得出空心板边板挂梁牛腿处恒载和活载支反力R为515.03KN,活载制动力H为22.5KN。牛腿尺寸b800cm,h35.5cm,4.5cm,e37cm,牛腿为对称配筋,钢筋面积为27.14cm2,根据设计,钢筋混凝土轴心受压构件强度安全系数为1.0,钢筋抗力强度为335Mpa,斜截面上所有斜钢筋的截面积为63.82cm2,斜截面上所有水平钢筋面积为47.50。竖值截面所有水平钢筋未见为27.14 m2。(1)竖直截面a-b验算 本构件属于大偏心受拉构件,又因为构件为对称配筋,构件强度须按下式验算: 经计算可知:竖直截面a-b抗拉强度满足规范
15、要求。(2)45斜截面的抗拉验算在竖向力R作用下45斜截面上总斜拉力为:经计算可知:45斜截面的抗拉强度满足规范要求。(3)最弱斜截面验算 首先计算最弱斜截面倾斜角:然后计算最弱斜截面上的轴力和弯矩: 本构件属于大偏心受拉构件,又因为构件为对称配筋,构件强度须按下式验算: 经计算可知:最弱斜截面抗拉强度满足规范要求。二、主桥基础验算1、单桩承载反力计算由上构整体计算可知2号墩顶内力,具体见表2-6。表2-6 2号墩顶内力2墩竖向弯矩水平247001510027002号墩基础分布如图2-3所示:图2-3 2号墩桩基分布图则最不利情况下每个桩基分配的内力见表2-7。表2-7 最不利桩分配内力表竖向
16、弯矩水平5023473.24502、桩长验算已知2号墩桩长为38m,地质性质如下。深度侧摩阻土承载力1.9624855.36381709.963012011.963513527.964016046.2650250由已知条件,可验算桩基承载力,验算结果如下:地基深度承载力地基深度承载力075.1201803.51131.6211897.72264.5221991.93354232086.14443.4242180.35532.9252274.56566.2262368.77636.9272662.98707.5282837.59778.2292955.310862.530317311945313
17、290.8121049.9323408.5131144.1333626.3141238.3343844151332.5353961.8161426.7364079.5171520.9374297.3181615.1384398191709.3根据湖北建科岩土工程有限责任公司湖北省潜江市总干渠关山大桥两阶段施工图设计工程地质综合勘察报告中提供的地质资料,经验算,设计桩长所提供的承载力比设计单桩承载反力小,应适当增加桩长。三、挂孔及引桥空心板验算1、模型选取本桥挂孔及引桥均采用20m预应力混凝土简支空心板,桥梁横向分配及桥梁纵向计算均采用桥梁博士V3.0.3版本进行建模,其边、中板横断面、标准及结
18、构离散图详见图2-4、图2-5、图2-6、图2-7。 图2-4 边板横断面图 图2-5 中板横断面图图2-6 引桥及挂孔标准横断面图2-7 边、中板结构离散图2、主要材料(1)空心板采用C40混凝土;(2)预应力钢铰线均采用ASTMA41697a标准270级钢绞线,公称直径为15.2mm,公称面积为139mm2,fpk=1860Mpa,松驰率为3.5%;(3)普通钢筋分别采用R235及HRB335碳素钢,其性能指标必须分别满足钢筋混凝土热轧光圆钢筋(GB 13013-1991)及钢筋混凝土热轧带肋钢筋(GB 1499-1998)的相关要求;(4)波纹管采用金属波纹管,其外径为77mm。 详细参
19、数指标详见表2-8、表2-9、表2-10。表2-8 C40混凝土主要参数表参数标准值设计值弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉fckftkfcdftdEc单位MPaMPaMPaMPaMPa验算取值26.82.418.41.653.25x104表2-9 钢铰线主要参数表参数公称直径公称面积抗拉强度标准值(fpk)抗拉强度设计值(fpk)弹性模量Ep单位mmmm2MPaMPaMPa取值15.2139186012601.95x105表2-10 普通钢筋主要参数表参数抗拉强度标准值设计值Es抗拉强度抗拉强度fskfsdfsd单位MPaMPaMPaMPaR2352351951952.1x105HRB
20、3353352802802.0x1053、作用取值(1)一期恒载容重:26.0kN/m3;(2)二期恒载:将铰缝、桥面板、沥青铺装、人行道及护栏作为二期恒载考虑;(3)活载:公路II级,人群:3.5KN/m2;(4)均匀温度:设计基准温度为15,体系升温25,体系降温20。(5)温度梯度:温度梯度模式根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004),日照正温差按t1=20,t2=6.7考虑,负温差按t1=-10,t2=-3.35考虑。收缩徐变按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)有关规定计算。4、横向分配系数采用MIDAS计算箱梁的截面特性,
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