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1、浏阳河第六大桥“类双层”PC箱梁顶推计算报告3目 录1工程概况12计算依据23技术指标24主桥上部结构总体计算24.1材料参数24.2荷载参数34.3计算模型44.3.1模型简介44.3.2 计算工况44.4荷载组合54.5 主梁内力计算图84.5.1顶推阶段内力包络图84.5.2 最大悬臂工况内力图94.5.3 成桥工况内力图94.5.4 汽车荷载工况包络图104.5.5 不均匀沉降工况包络图104.6持久状况承载能力极限状态计算114.6.1 正截面抗弯承载力验算114.6.2 斜截面抗剪承载力验算124.7持久状况正常使用极限状态计算124.7.1 使用阶段正截面抗裂验算124.7.2
2、使用阶段斜截面抗裂验算134.8持久状况的应力计算144.8.1 使用阶段受压区混凝土最大压应力验算144.8.2 使用阶段混凝土主压应力验算154.9施工阶段况构件的应力计算154.9.1 施工阶段混凝土压应力验算154.9.2 施工阶段混凝土拉应力验算165 结论166建议177 附表17附表1-正截面抗弯承载力验算表17附表2-斜截面抗剪承载力验算表17附表3-短期组合正截面抗裂验算17附表4-长期组合正截面抗裂验算17附表5-斜截面抗裂验算17附表6-主梁混凝土最大压应力验算17附表7-主梁混凝土主压应力验算17附表8-施工阶段混凝土压应力验算17附表9-施工阶段混凝土拉应力验算176
3、1浏阳河第六大桥顶推计算报告1工程概况 浏阳河第六大桥位于秋收路南端，横跨浏阳河，连通关口新区和唐家洲。桥梁全长约364m，桥梁中心线与水流成86.50斜交。其跨径布置为：(21+30+21+21)m(南引桥)+(39+60+39)m(主桥)+220 m + (21+30+21+21)m(北引桥)。南引桥上部结构采用等截面预应力混凝土连续箱梁，北引桥上部结构采用钢筋混凝土连续箱梁，主桥上部结构均采用“类双层”PC箱梁。由于大桥主跨上跨浏阳河，为在施工过程中不影响通航，主桥预应力混凝土箱梁采用满堂支架异位分段预制，预制梁长为138m，共分5段预制，预制完成后分段采用顶推法顶推就位。梁段划分节段如
4、图1.1所示。主桥上部结构按分幅设计，截面形式采用单箱单室截面，混凝土为C50，双向预应力体系，箱底宽4.5m，箱顶宽8.49m，翼板悬臂长1.99m，中心梁高3.915m；翼板端部厚20cm，根部厚60cm；箱梁底板厚为25cm，顶板厚为30cm，腹板厚50cm；在箱梁的支点处均设置了横梁，边支点横梁厚1.6m，中支点横梁厚2.2m。箱梁断面布置如图1.2所示。图1.1 主梁梁段划分图/cm图1.2 主梁横断面图/cm2计算依据1、浏阳河第6大桥主桥施工图2014年；2、城市桥梁设计规范(CJJ11-2011)；3、公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)；4、公路钢筋混凝土及预应力
5、混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；5、公路工程技术标准(JTG B012003)；6、城市道路工程设计规范(CJJ 372011)；7、铁路桥涵钢筋溷凝土和预应力溷凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）；8、公路桥涵地基及基础设计规范(JTG D632007)。3技术指标1、设计荷载：城A，人群3.5kN/m2；2、设计行车时速：40km/h；3、桥面宽度： 0.4m（防撞护栏）+0.6m（路缘带）+7.25m（机动车道）+0.5 m（双黄线）+7.25m（机动车道）+0.6m（路缘带）+0.4m（防撞护栏）=17m，计算按单幅计算，车道按2车道计算；4、通航标准：按7
6、级航道标准，通航净空：406m最高通航水位H=71.74m（56黄海高程）5、抗震设防烈度：根据城市桥梁抗震设计规范，本桥位于6度区，本桥位于城市主干道，属于丙类桥梁，按7度进行设防，按C类桥梁进行抗震设计分析；6、设计安全等级：一级；7、设计洪水频率：1/50；8、主梁结构类型为A类构件；9、桥梁设计基准年：100年。4主桥上部结构总体计算4.1材料参数1、主梁采用C50混凝土，其参数如下表所示。表4.1 主梁C50混凝土材料参数弹性E3.45e4MPa剪切模量G1.42e4MPa泊松比0.17轴心搞压强度标准值32.4MPa轴心抗拉强度标准值2.65MPa轴心抗压强度设计值22.4MPa轴
7、心抗拉强度设计值1.83MPa素混凝土容重25kN/m3线膨胀系数1.00e-052、预应力钢绞线：公称直径为15.2mm，标准强度1860MPa，E=1.95e5MPa，容重78.5kN/m3。3、Q345：屈服强度为345MPa，E=2.1e5MPa。4.2荷载参数1、自重：除横隔板重量外，其余结构自身重力按程序自动进行加载。横隔板重量以均布荷载施加在相应梁段。2、预应力荷载：张拉控制应力为1395MPa，钢束与管道的摩擦系数取0.17，管道每米局部偏差系数K取0.0015，钢束松弛系数取0.3，一端锚具变形及钢束回缩值取6mm。3、二期恒载：包括9cm厚沥青混凝土铺装重量，沥青混凝土容重
8、取24kN/m3：防撞墙：7.7kN/m二期恒载合计38kN/m。4、混凝土收缩、徐变：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）计算，成桥后收缩与徐变计算时间取3650天。5、基础不均匀沉降：边墩下部结构的不均匀沉降按5mm考虑，主墩下部结构的不均匀沉降按10mm考虑。6、汽车荷载：“城A”级，按2车道由程序自动按影响线进行最不利加载，偏载系数取1.15。汽车荷载冲击力按规范(JTG D60-2004)的4.3.2确定。7、人群荷载：按3.5kN/ m2取值。8、体系温度：按升温20，降温20计算。9、梯度温度：箱梁竖向日照正温差计算的温度基数：T1=15.2，T
9、2=5.74，竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。4.3计算模型4.3.1模型简介根据结构计算模型的几何特性、边界条件等必须与实际结构相一致，结构计算模型必须能反映结构分阶段形成的特点，利用MIDAS Civil2012建立全桥有限元模型，主梁划分为138个梁单元，139个节点（1m一个梁单元）；导梁为26个梁单元，27个节点（1m一个梁单元）。整体仿真模型如图4.14.2所示。图4.1 结构有限元模型图1图4.2 结构有限元模型图24.3.2 计算工况根据本桥顶推施工工艺流程，此次顶推整体仿真计算，以1m为一个计算步长，共顶推138m，全桥共划分151个计算工况。工况具体划分如表5.1所示。
10、表4.1 顶推工况说明表工况序号工况编号工况名称工况说明1CS1施工阶段1预制第1段主梁216CS2C16施工阶段2施工阶段16整体向前顶推115m17CS17施工阶段17导梁过5号墩1825CS18C25施工阶段18施工阶段25整体向前顶推1623m26CS26施工阶段26预制第2段主梁2748CS27C48施工阶段27施工阶段48整体向前顶推2445m49CS49施工阶段49导梁过Z4号墩5057CS50C57施工阶段50施工阶段57整体向前顶推4653m58CS58施工阶段58预制第3段主梁5980CS59C80施工阶段59施工阶段80整体向前顶推5475m81CS81施工阶段81导梁过
11、6号墩8290CS82C90施工阶段82施工阶段90整体向前顶推7583m91CS91施工阶段91预制第4段主梁92120CS92C120施工阶段92施工阶段120整体向前顶推84113m121CS121施工阶段121预制第5段主梁122CS122施工阶段122整体向前顶推114m123CS123施工阶段123导梁过7号墩124147CS124C147施工阶段124施工阶段147整体向前顶推115138m148CS148施工阶段148拆除导梁149CS149施工阶段149张拉后期束150CS150施工阶段150铺二期恒载151CS151施工阶段15110年徐变4.4荷载组合根据所加荷载，Mid
12、as软件自动按结构承载能力极限状态、正常使用极限状态及弹性阶段截面应力计算生成了73个荷载组合，如表2.1所示。表2.1 荷载组合编号名称类型均匀升温均匀降温正温度梯度负温度梯度汽车人群沉降恒载钢束一次钢束二次徐变二次收缩二次1cLCB1承载能力0.51.21.2112cLCB2承载能力1.40.51.21.2113cLCB3承载能力1.40.51.21.2114cLCB4承载能力1.41.40.51.21.2115cLCB5承载能力1.41.40.51.21.2116cLCB6承载能力1.41.40.51.21.2117cLCB7承载能力1.41.40.51.21.2118cLCB8承载能力
13、1.41.120.51.21.2119cLCB9承载能力1.121.121.40.51.21.21110cLCB10承载能力1.121.121.40.51.21.21111cLCB11承载能力1.121.121.40.51.21.21112cLCB12承载能力1.121.121.40.51.21.21113cLCB13承载能力0.980.981.40.980.51.21.21114cLCB14承载能力0.980.981.40.980.51.21.21115cLCB15承载能力0.980.981.40.980.51.21.21116cLCB16承载能力0.980.981.40.980.51.21
14、.21117cLCB17承载能力0.5111118cLCB18承载能力1.40.5111119cLCB19承载能力1.40.5111120cLCB20承载能力1.41.40.5111121cLCB21承载能力1.41.40.5111122cLCB22承载能力1.41.40.5111123cLCB23承载能力1.41.40.5111124cLCB24承载能力1.41.120.5111125cLCB25承载能力1.121.121.40.5111126cLCB26承载能力1.121.121.40.5111127cLCB27承载能力1.121.121.40.5111128cLCB28承载能力1.121
15、.121.40.5111129cLCB29承载能力0.980.981.40.980.5111130cLCB30承载能力0.980.981.40.980.5111131cLCB31承载能力0.980.981.40.980.5111132cLCB32承载能力0.980.981.40.980.5111133cLCB33使用性能11111134cLCB34使用性能0.5856111111续表2.1 荷载组合编号名称类型均匀升温均匀降温正温度梯度负温度梯度汽车人群沉降恒载钢束一次钢束二次徐变二次收缩二次35cLCB35使用性能111111136cLCB36使用性能10.811111137cLCB37使用
16、性能10.811111138cLCB38使用性能10.811111139cLCB39使用性能10.811111140cLCB40使用性能0.5856111111141cLCB41使用性能10.80.585611111142cLCB42使用性能10.80.585611111143cLCB43使用性能10.80.585611111144cLCB44使用性能10.80.585611111145cLCB45使用性能10.80.5856111111146cLCB46使用性能10.80.5856111111147cLCB47使用性能10.80.5856111111148cLCB48使用性能10.80.58
17、56111111149cLCB49使用性能0.334711111150cLCB50使用性能0.411111151cLCB51使用性能0.33470.411111152cLCB52使用性能10.80.334711111153cLCB53使用性能10.80.334711111154cLCB54使用性能10.80.334711111155cLCB55使用性能10.80.334711111156cLCB56使用性能10.80.33470.411111157cLCB57使用性能10.80.33470.411111158cLCB58使用性能10.80.33470.411111159cLCB59使用性能10
18、.80.33470.411111160cLCB60使用性能111111161cLCB61使用性能1111111162cLCB62使用性能1111111163cLCB63使用性能1111111164cLCB64使用性能1111111165cLCB65使用性能1111111166cLCB66使用性能11111111167cLCB67使用性能11111111168cLCB68使用性能111111111续表2.1 荷载组合编号名称类型均匀升温均匀降温正温度梯度负温度梯度汽车人群沉降恒载钢束一次钢束二次徐变二次收缩二次69cLCB69使用性能11111111170cLCB70使用性能1111111111
19、71cLCB71使用性能111111111172cLCB72使用性能111111111173cLCB73使用性能11111111114.5 主梁内力计算图4.5.1顶推阶段内力包络图图4.3a 顶推阶段弯矩包络图/kN.m图4.3b 顶推阶段剪力包络图/kN4.5.2 最大悬臂工况内力图图4.4a 最大悬臂工况弯矩图/kN.m图4.4b 最大悬臂工况弯矩图/kN.m4.5.3 成桥工况内力图图4.5a 成桥工况弯矩图/kN.m图4.5b 成桥工况剪力图/kN4.5.4 汽车荷载工况包络图图4.6a 汽车荷载弯矩包络图/kN.m图4.6b 汽车荷载剪力包络图/kN 4.5.5 不均匀沉降工况包络
20、图图4.7a 不均匀沉降弯矩包络图/kN.m图4.7b 不均匀沉降剪力包络图/kN4.6持久状况承载能力极限状态计算按照桥规持久状况承载能力极限状态验算要求，主梁应满足正截面抗弯强度、斜截面抗剪强度的要求。4.6.1 正截面抗弯承载力验算图4.8 主梁正截面抗弯承载能力与弯矩包络图/kN.m图4.8列出了主梁正截面抗弯承载能力与弯矩包络图，附表1列出主梁各单元的正截面抗弯与弯矩包络数值，单元编号见图4.1。通过图4.8及附表1可知：主梁各单元正截面抗弯承载力满足要求。4.6.2 斜截面抗剪承载力验算图4.9 主梁斜截面抗剪承载能力与剪力包络图/kN图4.9列出了主梁斜截面抗剪承载能力与剪力包络
21、图，附表2列出主梁各单元的斜截面抗剪与剪力包络数值，单元编号见图4.1。通过图4.9及附表2可知：主梁各单元斜截面抗剪承载力满足要求。4.7持久状况正常使用极限状态计算4.7.1 使用阶段正截面抗裂验算图4.10使用阶段短期组合主梁正截面抗裂验算应力图/MPa图4.11使用阶段长期组合主梁正截面抗裂验算图/MPa使用阶段主梁正截面抗裂按照规范（JTGD62-2004）第6.3.1条的第2款进行验算，图4.10及附表3列出了短期组合主梁各单元验算截面的最小应力Sig_max及容许拉应力Sig_ALW，图4.11及附表4列出了长期组合主梁各单元验算截面的最小应力Sig_max及容许拉应力Sig_A
22、LW。主梁单元编号从25开始编号，1m一个单元；图中应力以压为“+”，拉为“-”。通过图4.104.11及附表34可得：在短期组合作用下，主梁最大拉应力为1.79MPaSig_AP=1.32MPa，出现位置为主墩墩顶，其余位置主梁斜截面最大主拉应力均小于1.32MPa，故除主墩墩顶处主梁抗裂不满足要求外，其余位置均满足要求。图4.12 使用阶段主梁斜截面抗裂验算图/MPa4.8持久状况的应力计算4.8.1 使用阶段受压区混凝土最大压应力验算图4.13及附表6列出了使用阶段主梁最大压应力；主梁单元编号从25开始编号，1m一个单元。由图4.13及附表6可知：使用阶段主梁上、下缘正截面最大压应力为1
23、4.37MPa，小于0.5=16.2MPa，故主梁正截面压应力验算满足规范要求。图4.13 使用阶段主梁最大压应力验算图/MPa4.8.2 使用阶段混凝土主压应力验算图4.14 使用阶段主梁主压应力验算图/MPa图4.14及附表7列出了使用阶段主梁主压应力；主梁单元编号从25开始编号，1m一个单元。由图4.14及附表7可知：使用阶段主梁上、下缘最大主压应力为14.37MPa，小于19.4MPa，故主梁主压应力验算满足规范要求。4.9施工阶段况构件的应力计算4.9.1 施工阶段混凝土压应力验算图4.15 施工阶段主梁压应力验算图/MPa图4.15及附表8列出了施工阶段主梁压应力；主梁单元编号从2
24、5开始编号，1m一个单元。由图4.15及附表8可知：施工阶段主梁上、下缘最大压应力为8.54MPa，小于18.14MPa，故施工阶段主梁压应力验算满足规范要求。4.9.2 施工阶段混凝土拉应力验算图4.16 施工阶段主梁拉应力验算图/MPa图4.16及附表9列出了施工阶段主梁拉应力；主梁单元编号从25开始编号，1m一个单元。由图4.16及附表9可知：施工阶段主梁上、下缘最大拉应力为0.86MPa，小于1.48MPa，故施工阶段主梁拉应力验算满足规范要求。5 结论1、在承载能力极限状态下，主梁的正截面抗弯强度、斜截面抗剪强度满足规范要求；2、在短期组合及长期组合作用下，主梁正截面抗裂验算均满足规
25、范要求；3、在正常使用状态下，主梁斜截面最大主拉应力为1.79 MPa 1.32MPa，出现位置为主墩墩顶，该位置斜截面抗裂不满足要求；其余位置主梁斜截面最大主拉应力均小于1.32MPa，斜截面抗裂满足规范要求；4、使用阶段主梁上、下缘正截面最大压应力为14.37MPa，小于0.5=16.2MPa，故主梁正截面压应力验算满足规范要求；5、使用阶段主梁上、下缘最大主压应力为14.37MPa，小于19.4MPa，故主梁主压应力验算满足规范要求；6、施工阶段主梁上、下缘最大压应力为8.54MPa，小于18.14MPa，故施工阶段主梁压应力验算满足规范要求；7、施工阶段主梁上、下缘最大拉应力为0.86
26、MPa，小于1.48MPa，故施工阶段主梁拉应力验算满足规范要求。注：本次计算导梁取L=24m(不包括预埋段), =0.1, =0.2。由于施工方案仅给出了导梁的重量和刚度参数，没有具体构造，故本次计算结果没有列出导梁计算结果。6 建议1、将设计图纸中的T1T2钢束由12束增加到15束，减少主墩处主梁拉应力；2、虽然施工阶段主梁最大拉应力仅为0.86 MPa，小于规范允许的1.48MPa拉应力，但是在实际顶推过程中，主梁存在温度梯度、滑道不均匀沉降、施工误差的影响，根据以往预应力混凝土顶推监控经验，为保证主梁在顶推过程中主梁不开裂，混凝土压应力不得0.5MPa。故建议将设计图纸中的T1T2钢束
27、由后期束调整为前期束，同时增长第1跨（45号墩主梁跨）的T1T2钢束直线段长度（增长长度建议取12m），以增大顶推阶段相应梁段的压应力储备。7 附表附表1-正截面抗弯承载力验算表附表2-斜截面抗剪承载力验算表附表3-短期组合正截面抗裂验算附表4-长期组合正截面抗裂验算附表5-斜截面抗裂验算附表6-主梁混凝土最大压应力验算附表7-主梁混凝土主压应力验算附表8-施工阶段混凝土压应力验算附表9-施工阶段混凝土拉应力验算附表1 主梁正截面抗弯承载力验算/kNm单元位置最大/最小组合 名称类型验算rMuMn25J25最大cLCB16MY-MAXOK0.0020133.4025J25最小cLCB29MY-
28、MINOK0.0049618.2726J26最大cLCB15MY-MAXOK7399.3959849.6026J26最小cLCB30MY-MINOK3947.8759849.6027J27最大cLCB15MY-MAXOK14277.2959939.7727J27最小cLCB30MY-MINOK7529.0259939.7728J28最大cLCB15MY-MAXOK20687.3360053.1028J28最小cLCB30MY-MINOK10788.0860053.1029J29最大cLCB15MY-MAXOK26629.6660897.6629J29最小cLCB30MY-MINOK13725.
29、0660897.6630J30最大cLCB15MY-MAXOK32104.4864488.7730J30最小cLCB30MY-MINOK16339.9664488.7731J31最大cLCB15MY-MAXOK37112.0167240.0531J31最小cLCB30MY-MINOK18632.7767240.0532J32最大cLCB15MY-MAXOK41652.5871233.4932J32最小cLCB30MY-MINOK20603.4971233.4933J33最大cLCB15MY-MAXOK45726.5480379.8633J33最小cLCB30MY-MINOK22252.1380
30、379.8634J34最大cLCB15MY-MAXOK49334.3085642.8434J34最小cLCB30MY-MINOK23578.6885642.8435J35最大cLCB15MY-MAXOK52476.3390816.2135J35最小cLCB30MY-MINOK24583.1590816.2136J36最大cLCB15MY-MAXOK55153.1595215.2136J36最小cLCB30MY-MINOK25265.5395215.2137J37最大cLCB15MY-MAXOK57365.33104486.4137J37最小cLCB30MY-MINOK25625.8310448
31、6.4138J38最大cLCB15MY-MAXOK59113.50107465.7638J38最小cLCB30MY-MINOK25664.04107465.7639J39最大cLCB15MY-MAXOK60398.33156576.9439J39最小cLCB30MY-MINOK25380.17156576.9440J40最大cLCB15MY-MAXOK61220.54157926.7740J40最小cLCB30MY-MINOK24774.21157926.7741J41最大cLCB15MY-MAXOK61580.91158166.4241J41最小cLCB30MY-MINOK23846.161
32、58166.4242J42最大cLCB15MY-MAXOK61480.28158166.0342J42最小cLCB30MY-MINOK22596.03158166.0343J43最大cLCB15MY-MAXOK60919.54158164.4143J43最小cLCB30MY-MINOK21023.82158164.4144J44最大cLCB15MY-MAXOK59899.64158162.0644J44最小cLCB30MY-MINOK19129.52158162.06续附表1 主梁正截面抗弯承载力验算/kNm单元位置最大/最小组合 名称类型验算rMuMn45J45最大cLCB15MY-MAXO
33、K58421.57158158.4845J45最小cLCB30MY-MINOK16913.13158158.4846J46最大cLCB15MY-MAXOK56486.39158153.6546J46最小cLCB30MY-MINOK14374.66158153.6547J47最大cLCB15MY-MAXOK54095.21157770.7847J47最小cLCB30MY-MINOK11514.11157770.7848J48最大cLCB15MY-MAXOK51249.20156516.3648J48最小cLCB30MY-MINOK8331.47156516.3649J49最大cLCB15MY-M
34、AXOK47949.56154379.7549J49最小cLCB30MY-MINOK4826.74154379.7550J50最大cLCB15MY-MAXOK44197.59151160.5450J50最小cLCB30MY-MINOK999.93151160.5451J51最大cLCB15MY-MAXOK39994.61147266.1751J51最小cLCB30MY-MINOK-3148.9662039.8352J52最大cLCB15MY-MAXOK35342.03137603.3752J52最小cLCB30MY-MINOK-7619.9477151.5253J53最大cLCB15MY-MAXOK30241.27136518.3753J53最小cLCB30MY-MINOK-12413.0182743.3554J54最大cLCB11MY-MAXOK24827.89127271.9354J54最小cLCB30MY-MINOK-17528.1698684.5355J55最大cLCB11MY-MAXOK19009.71124118.8355J55最小cLCB30MY-MINOK-22965.40121349.0056J56最大cLCB27MY-MAXOK13636.80119687.40