連續(xù)梁下部結(jié)構(gòu)計(jì)算書.doc

*公路二期工程 *大橋330m連續(xù)梁 下部結(jié)構(gòu)計(jì)算書1. 工程概況橋梁上部為330m跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，主梁總寬度為12m，梁高為1.6m。主梁采用單箱雙室斷面，其中主梁懸臂長(zhǎng)2.0m，標(biāo)準(zhǔn)斷面箱室頂板厚0.22m，底板厚0.2m，腹板厚0.45m，中支點(diǎn)及邊支點(diǎn)斷面箱室頂板厚0.37m，底板厚0.32m，腹板厚0.65m，兩斷面間設(shè)長(zhǎng)2.5m的漸變段?；炷林髁翰捎肅50混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆注，封端采用C45混凝土。主梁中墩采用兩根直徑1.6m圓柱，下接直徑1.8m樁基，左側(cè)中墩高7m，右側(cè)墩柱高8.5m。主梁邊墩采用蓋梁+直徑1.6m雙柱中墩，下接直徑1.8m樁基形式；中、邊墩橫橋向中心距均為5.6m。主梁邊支點(diǎn)采用普通板式橡膠支座，中墩與主梁固結(jié)。2. 設(shè)計(jì)規(guī)范城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（CJJ1193）；城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)（CJJ7798）；公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB01-2003）；公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）；公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D622004）；公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）；公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008）；公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ0412000）；3. 靜力計(jì)算3.1 計(jì)算模型由于主梁支撐中心與其中心線斜正交，且主梁平面基本為直線，因此建立平面桿系模型計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形。橋梁內(nèi)力及位移的計(jì)算均采用橋梁博士3.0有限元程序進(jìn)行，其中邊支點(diǎn)僅采用豎向支撐，中墩底部采用彈性支撐，其支撐剛度根據(jù)m法計(jì)算（m01.2105kN/m4，K水平2.4106kN/m，K彎曲1.1107kN.m/rad）。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，其計(jì)算模型見下圖。主梁計(jì)算模型3.2 計(jì)算荷載3.2.1 結(jié)構(gòu)自重及二期恒載蓋梁結(jié)構(gòu)自重：混凝土容重按26kN/m3計(jì)；二期恒載：橋面鋪裝0.1811.042549.7kN/m；防撞護(hù)欄及掛板等每側(cè)6.5kN/m 二期恒載合計(jì)：62.7kN/m。3.2.2 汽車活載：汽車活載：采用公路級(jí)車道荷載，按3車道布載 汽車沖擊：正彎矩區(qū)0.273； 負(fù)彎矩區(qū)0.37； 偏載系數(shù)：1.15； 車道折減系數(shù)：0.8。3.2.3 其它荷載體系溫差： +30；30；橋面日照溫差： +14；-7（按規(guī)范模式加載）；基礎(chǔ)沉降： 各墩柱取5mm；混凝土收縮、徐變： 按規(guī)范計(jì)算3.3 主梁預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼束采用1375高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa，張拉控制應(yīng)力為1302MPa。主梁共布置三排鋼束，每排布置6束。預(yù)應(yīng)力鋼束的整體布置見下圖。主梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖 鋼束1輸入信息鋼束2輸入信息鋼束3輸入信息3.4 墩柱計(jì)算結(jié)果中墩采用C40混凝土現(xiàn)澆，按普通鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)。各工況下，墩柱受力情況見下表。左中墩墩頂內(nèi)力統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目恒載+預(yù)應(yīng)力收縮、徐變系統(tǒng)溫度溫度梯度制動(dòng)力升溫降溫正溫差負(fù)溫差軸力（kN）415516-50.550.5-98.549.2511.4彎矩（kN.m）-1115-4421360-1360600-300314項(xiàng)目支點(diǎn)沉降汽車活載123正溫差負(fù)溫差Mmin軸力（kN）66-175138-98.549.25580彎矩（kN.m）-384143.5505600-300-1305左中墩墩底內(nèi)力統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目恒載+預(yù)應(yīng)力收縮、徐變系統(tǒng)溫度溫度梯度制動(dòng)力升溫降溫正溫差負(fù)溫差軸力（kN）452516-50.550.5-98.549.2511.4彎矩（kN.m）825559-10001000-103.551.75242項(xiàng)目支點(diǎn)沉降汽車活載1234MmaxMmin軸力（kN）66-175138-28.888.5675彎矩（kN.m）-71.5-24723187.5248-219右中墩墩頂內(nèi)力統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目恒載+預(yù)應(yīng)力收縮、徐變系統(tǒng)溫度溫度梯度制動(dòng)力升溫降溫正溫差負(fù)溫差軸力（kN）41358-17.7517.75-9547.512.6彎矩（kN.m）1395603-18151815-705352.5262項(xiàng)目支點(diǎn)沉降汽車活載1234MmaxMmin軸力（kN）-30.75138-172.565575462.5彎矩（kN.m）290.5-610-1324511505-1310右中墩墩底內(nèi)力統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目恒載+預(yù)應(yīng)力收縮、徐變系統(tǒng)溫度溫度梯度制動(dòng)力升溫降溫正溫差負(fù)溫差軸力（kN）46058-17.7517.75-9547.512.6彎矩（kN.m）-1075-6821225-1225197.5-98.75194項(xiàng)目支點(diǎn)沉降汽車活載1234MmaxMmin軸力（kN）-30.65138-172.565364111彎矩（kN.m）-111.5-107.5221.5-2.455222-297中墩各控制截面配筋驗(yàn)算見下表：中墩控制截面配筋驗(yàn)算表控制截面基本組合（kN，kN.m）短期組合（kN，kN.m）長(zhǎng)期組合（kN，kN.m）計(jì)算配筋實(shí)際配筋計(jì)算裂縫NMNMNM左墩頂5076 -5590 4693 -5034 4519 -4642213235320.142左墩底4758 3273 4791 3160 4764 3085 構(gòu)造配筋35320.089右墩頂502968794623615244505701323235320.179右墩底4860 -3889 4906 -3684 4873 -3595 構(gòu)造配筋35320.104說(shuō)明：墩柱斜截面抗剪強(qiáng)度由地震偶然組合（E2）控制，故此處不進(jìn)行驗(yàn)算。從上表可以看出，墩柱配筋滿足規(guī)范要求。4. 結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算4.1 計(jì)算模型建立空間桿系模型，采用Midas/Civil 2006軟件進(jìn)行抗震相關(guān)計(jì)算分析。其中主梁、橫梁、墩柱、樁基、系梁均采用空間梁?jiǎn)卧M，為簡(jiǎn)化計(jì)算，主梁邊支撐僅考慮板式橡膠支座剛度，不再考慮邊墩蓋梁、墩柱、樁基與支座的剛度耦合。利用節(jié)點(diǎn)彈性支撐模擬樁土相互作用，其順橋向、橫橋向及豎向約束剛度采用m法計(jì)算（其中m021.2105kN/m4，Cz7.5106kN/m2）。計(jì)算模型見下圖。結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)通過加速度反應(yīng)譜分析得到，其中模態(tài)組合采用CQC法。墩柱屈服彎矩、極限承載力及順橋向橫橋向容許位移通過靜力彈塑性分析得到，其中采用FEMA鉸模擬墩柱塑性鉸特性。330m連續(xù)梁計(jì)算模型4.2 計(jì)算參數(shù)根據(jù)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008），本橋抗震設(shè)防類別按B類考慮。根據(jù)鎣華大橋地質(zhì)勘察報(bào)告，橋址處場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為度，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40S。設(shè)防目標(biāo)：E1地震作用下，一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用；E2地震作用下，應(yīng)保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)構(gòu)損傷，經(jīng)臨時(shí)加固后可維持應(yīng)急交通使用。根據(jù)抗震規(guī)范6.1.3，本橋?yàn)橐?guī)則橋梁；根據(jù)抗震規(guī)范表6.1.4，本橋E1、E2作用均可采用SM/MM分析計(jì)算方法。當(dāng)抗震分析采用多振型反應(yīng)譜法，水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜S由下式（規(guī)范5.2.1）確定：其中 式中：Tg特征周期(s)； T結(jié)構(gòu)自振周期(s)；水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值；Ci抗震重要性系數(shù)；Cs場(chǎng)地系數(shù)；Cd阻尼調(diào)整系數(shù)；A水平向設(shè)計(jì)基本地震加速度峰值。反應(yīng)譜擬合的相關(guān)參數(shù)見下表：反應(yīng)譜擬合相關(guān)參數(shù)表項(xiàng)目TgCiCsCdAE1地震0.40.431.01.00.15gE2地震0.41.31.01.00.15gE1地震作用加速度反應(yīng)譜E2地震作用加速度反應(yīng)譜4.3 E1地震驗(yàn)算地震偶然荷載作用下（E1）結(jié)構(gòu)內(nèi)力見下圖。地震偶然荷載作用下（E1）順橋向最不利彎矩對(duì)應(yīng)軸力地震偶然荷載作用下（E1）順橋向最不利彎矩地震偶然荷載作用下（E1）橫橋向最不利彎矩對(duì)應(yīng)軸力地震偶然荷載作用下（E1）橫橋向最不利彎矩地震偶然荷載組合（E1）下中墩各控制截面配筋驗(yàn)算見下表：中墩控制截面配筋驗(yàn)算表控制截面順橋向組合內(nèi)力（kN，kN.m）橫橋向組合內(nèi)力（kN，kN.m）計(jì)算配筋實(shí)際配筋NMNM順橋向橫橋向左墩頂4244324952804216構(gòu)造配筋構(gòu)造配筋3532左墩底4546221755853207構(gòu)造配筋構(gòu)造配筋3532右墩頂4245305149153134構(gòu)造配筋構(gòu)造配筋3532右墩底4625211452982338構(gòu)造配筋構(gòu)造配筋3532說(shuō)明：墩柱斜截面抗剪強(qiáng)度由地震偶然組合（E2）控制，故此處不進(jìn)行驗(yàn)算。從上表可以看出，墩柱配筋滿足規(guī)范要求。4.4 E2地震驗(yàn)算4.4.1 E2地震作用下墩柱容許位移驗(yàn)算4.4.1.1 墩柱有效抗彎剛度計(jì)算由公式（B.0.1-2），墩柱截面屈服曲率y為：通過彈塑性分析得到鉸的基本鉸屬性，計(jì)算墩柱截面順橋向及橫橋向屈服彎矩My。墩柱截面順橋向彎矩-位移曲線墩柱截面橫橋向彎矩-位移曲線因此墩柱塑性鉸區(qū)域截面順橋有效抗彎剛度：7700/（0.002773.250107）=0.0855（m4）墩柱塑性鉸區(qū)域截面有限剛度系數(shù)0.0855/（1.64/64）=0.266墩柱塑性鉸區(qū)域截面橫橋有效抗彎剛度：6125/（0.002773.250107）=0.0680（m4）墩柱塑性鉸區(qū)域截面有限剛度系數(shù)0.0680/（1.64/64）=0.211。4.4.1.2 墩柱等效塑性鉸長(zhǎng)度計(jì)算根據(jù)上式，左墩柱等效塑性鉸長(zhǎng)度為0.5m，右墩柱等效塑性鉸長(zhǎng)度為0.6m。4.4.1.3 E2作用下位移計(jì)算在E2地震作用下，墩柱順橋向及橫橋向最大位移見下圖。E2地震作用下順橋向位移（Xmax3.0cm）E2地震作用下橫橋向位移（Ymax2.5cm）4.4.1.4 墩柱容許位移計(jì)算根據(jù)規(guī)范7.4.8條建立彈塑性分析模型計(jì)算墩柱順橋向及橫橋向容許位移。墩柱順橋向荷載位移曲線（u15.3cm）墩柱橫橋向荷載位移曲線（u13.3cm）4.4.1.5 墩柱容許位移驗(yàn)算E2地震作用下，墩頂?shù)捻槝蛳蚝蜋M橋向水平位移按抗震規(guī)范第6.7.6條計(jì)算，dC。場(chǎng)地特征周期Tg0.4S,順橋向結(jié)構(gòu)自振周期T0.58>Tg ,查表6.7.6 c=1；橫橋向結(jié)構(gòu)自振周期T0.69>Tg。查表6.7.6 c=1E2地震作用下墩頂位移驗(yàn)算表 （規(guī)范7.4.6條）方向E2作用墩頂位移 (cm)d(cm)u(cm)是否滿足順橋向3.03.015.3滿足橫橋向2.52.513.3滿足4.4.2 E2地震作用墩柱斜截面抗剪承載力驗(yàn)算4.4.2.1 墩柱順橋向剪力設(shè)計(jì)值墩頂、底順橋向潛在塑性區(qū)域極限彎矩圖因此，順橋向墩柱塑性鉸區(qū)域抗剪承載力設(shè)計(jì)值： 2514kN4.4.2.2 墩柱橫橋向剪力設(shè)計(jì)值墩頂、底橫橋向潛在塑性區(qū)域極限彎矩圖因此，橫橋向墩柱塑性鉸區(qū)域抗剪承載力設(shè)計(jì)值： 2894kN4.4.2.3 墩柱斜截面抗剪承載力驗(yàn)算由上述計(jì)算可知，墩柱塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪承載力由橫橋向控制，其承載力驗(yàn)算見下表。墩柱塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪承載力驗(yàn)算表Vc0（kN）0.0023Vs是否滿足備注289421036000.85（210+3600）3239>2894，滿足2根16HRB335鋼筋，間距10cm4.4.3 E2地震作用樁基強(qiáng)度驗(yàn)算E2地震作用下，樁基內(nèi)力按規(guī)范6.8.5條及其條文說(shuō)明計(jì)算，由上述計(jì)算可知，樁基配筋由橫向彎矩控制。E2地震作用下樁基最大內(nèi)力E2地震作用下，樁基承載力驗(yàn)算見下表。樁基配筋驗(yàn)算表組合內(nèi)力計(jì)算配筋實(shí)際配筋N（kN）M（kN.m）46861019856325632樁基箍筋加密區(qū)采用2根16HRB335鋼筋，間距為10cm，對(duì)應(yīng)樁基斜截面抗剪承載力可滿足規(guī)范要求。