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1、福州市鼓山大桥 南岸混凝土锚跨计算书 2006-10福州市鼓山大桥南岸混凝土锚跨计算书 计算： 复核：2006年10月目录第一章 纵向计算21.计算依据及标准22.计算模型23.计算荷载及荷载组合34.结构检算45.结论11第二章 局部计算121.计算依据及标准122.计算模型及结果12第一章 纵向计算一、计算依据及标准福州市鼓山大桥初步设计公路工程技术标准JTG B012003 公路桥涵设计通用规范JTG D602004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004汽车荷载等级：城-A级桥面宽度：桥面宽38m、42m(详见附图)，桥面设机动车道8个，人行道宽3m(共6m)，
2、中央分隔带宽0.5m。二、计算模型1本桥计算采用中铁大桥院自主研发的平面有限元计算程序SCDS2006。全桥共采用节点35个，梁元34个，支座两个（边墩约束竖向及顺桥向、1墩的约束竖向）。南岸锚跨的截面在锚固段采用与边跨等宽、等高段（b=38m、h=3.46m）相同的外形,锚固段的锚体变高部分作为外荷载。主缆锚面距1墩中心线约3.5m，主缆在混凝土锚跨传力距离较短，暂不考虑主缆对锚跨的影响，主缆对1墩横梁及支反力的影响在1墩横梁设计中另行考虑。南岸锚跨主梁详细情况，见附图1。南岸锚跨平面有限元分析离散图及预应力简图南岸锚跨在北侧与钢箱梁连接，形成连续体系。但是混凝土锚跨跨中箱梁与钢箱梁的刚度（
3、E砼I砼/E钢I钢=2.46）相差大，且北侧钢梁段处于主桥的悬吊跨，所以对锚跨的约束较弱。鉴于以上原因南岸混凝土锚跨按带悬臂简支体系分析计算，北侧钢梁对悬臂端产生的内力作为外荷载加载。 2材料：主梁混凝土：C50 预应力钢绞线：R=1860Mpa纵向： 顶（底）板束为19（12）j15.24钢绞线 三、计算荷载及荷载组合1、荷载 1.1混凝土锚跨自身荷载1）一期恒载受力面积部分程序自动计入，横隔墙部分以集中力计入。在平面计算中，考虑到简化模型的准确性与计算的安全性，主缆锚固处混凝土实体块混凝土，分两种情况考虑：一、主缆锚体自重由主梁承受，并且均布于锚体分布段主梁上（见 一期恒载简图）。二、由于
4、主缆的主动受载作用，考虑主缆锚体自重由主缆承受，这种情况应该是比较合理的，有待于实体分析验证。一期恒载简图(单位:cm)2） 二期恒载：g120kN/m 3） 活载 冲击系数参照公路桥涵设计通用规范，0.1716偏载系数按1.15计汽车活载横向分配系数80.5（1+0.1716）1.155.39 (计冲击)汽车活载横向分配系数80.51.154.6 (不计冲击)4） 人群荷载：按3KPa计，15kN/m。5） 温度荷载：体系升温：+25C。体系降温：-25C。参照公路桥涵设计通用规范混凝土梁梯度温度效应：T1=14oC，T25.5oC，反温差取：T1=-7oC，T2-2.75oC。1.2北侧钢
5、梁对混凝土锚跨产生的荷载类别项目N(kN)Q(kN)M(kN-m)恒载0-62917233汽车Mmax-549.6-3887.294074.4Mmin-6669.82213.9-61781.5人群Mmax-159.1-1301.529980.6Mmin-2388.8781-21862.8沉降桥塔4cm1259.4-322.99852.7左锚墩2cm-469.9210.3-11509.7右锚墩2cm198.6-50.71129.7左辅墩2cm34.9-87.37226.3右散鞍墩2cm-393.489.3-1775.4温度升温25-70.739.5-1222.6降温2569.1-39.11218
6、.32、荷载组合公路桥涵结构纵向计算需分承载能力极限状态、正常使用极限状态及持久状况分别进行检算。1） 基本组合（用于承载能力极限状态计算）1.1x（1.2x恒+1.4x活+0.5x基础变位+0.71.4步道人群+0.71.4温度）（计汽车冲击力）2） 短期组合（用于正常使用极限状态计算）恒+0.7x活+基础变位+步道人群+0.8x温度（不计汽车冲击力）3） 长期组合（用于正常使用极限状态计算）恒+0.4x活+基础变位+0.4步x道人群+0.8x温度（不计汽车冲击力）四、结构检算4.1按持久状况承载能力极限状态计算（基本组合）1）斜截面抗剪单位：kN边支点附近控制截面剪力最大值为33051kN
7、、中支点附近控制截面剪力最大值为43429kN参照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中第5.2.9条，0.51*10-3*501/2*(2100*3100+1400*4600)/1.1=42449kN大于28单元i端，0.51*10-3*501/2*(2500*3100)/1.1=25404kN大于19、22单元i端，所以根部腹板70cm、跨中腹板50cm满足抗剪截面尺寸要求。同时按上述规范中5.2.7条计算：箍筋配二级直径16mm钢筋间距10cm，在根部8m范围内加密为双肢一箍。2）正截面强度（考虑主缆锚体自重）从强度图（只考虑预应力）可知，安全系数均大于1，普通
8、钢筋按构造配筋即可满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中公式（5.1.5-1）规定的强度要求。4.2按持久状况正常使用极限状态计算4.2.1不计钢梁对混凝土锚跨的约束内力（考虑主缆锚体自重）4.2.2短期组合（计钢梁对混凝土约束产生的内力，内力见荷载项）1） 正截面抗裂（考虑锚体自重）从图中可得：上缘在32号单元i端应力情况：荷载短期效应下有0.55MPa拉应力、作用短期效应下有1.92MPa拉应力，但是31、32单元位于1墩对应隔墙上，所以不考虑32i端拉应力前提下，上缘最小压应力为0.0MPa。下缘没有拉应力出现，满足短期效应抗裂性要求。2） 正截面抗裂（不考
9、虑锚体自重）从图中可得：上缘在32号单元i端应力情况：荷载短期效应下有0.17MPa压应力、作用短期效应下有1.19MPa拉应力，但是31、32单元位于1墩对应隔墙上，所以不考虑32i端拉应力前提下，上缘最小压应力为0.34MPa。下缘没有拉应力出现，满足短期效应抗裂性要求。3） 斜截面抗裂（考虑锚体自重）128、3441单元作用短期效应主应力包络图 (MPa)斜截面主拉应力在128、3441单元作用短期效应下最大为1.15MPa，满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中规定A类预应力混凝土现场浇筑构件主拉应力必须满足公式6.3.1-8，则 Mpa，满足要求。29、
10、33、30、31单元i端主拉应力分别为1.38、1.38、1.64、1.92MPa，不满足规范要求，考虑到该处结构与平面计算简化有所变化，需要进一步分析。4） 斜截面抗裂（未考虑锚体自重）129、3341单元作用短期效应主应力包络图 (MPa)斜截面主拉应力在129、3341单元作用短期效应下最大为1.21MPa，满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004中规定A类预应力混凝土现场浇筑构件主拉应力必须满足公式6.3.1-8，则 Mpa，满足要求。30、31单元i端主拉应力分别为1.38、1.55MPa，不满足规范要求，考虑到该处结构与平面计算简化有所变化，需要进一步分析
11、。4.2.3应力计算组合（计钢梁对混凝土约束产生的内力，内力见荷载项）1）正截面混凝土压应力验算（预应力不折减，计汽车冲击系数，考虑锚体自重）构件上、下缘混凝土最大压应力14.580.5fck0.532.416.2 Mpa，满足要求（不考虑1墩横隔墙对应的31、32单元）。2）斜截面混凝土压应力验算（预应力不折减，计汽车冲击系数，考虑锚体自重）构件斜截面混凝土最大主压应力15.020.6fck0.632.419.44 Mpa，满足要求。5 结论 综上计算结果分析得到，本桥的纵向计算结果基本满足满足规范要求，锚固区段局部还需进一步分析。第二章 局部计算一、计算依据及标准福州市鼓山大桥初步设计公路
12、工程技术标准JTG B012003 公路桥涵设计通用规范JTG D602004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004二、计算模型及结果 2.1 计算图式 2.2 局部承压从计算模式图，可知主缆索股锚固区0.55m*0.5m，锚垫板0.38m*0.38m。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004第5.7条计算：由初步设计文件得：索股最大应力 584MPa、索股面积 28.55cm2。参考平顺大桥：锚垫板 380x380x50mm、预埋管 外245mm、螺旋筋1660mm直径400mm、锚头螺母直径260mm。右边附图单位为cm，括号内数字为右锚
13、跨锚头之间间距。第5.7.1条 0*Fld1.3s*fcd*Aln 0=1.1 Fld=2000.8kN s=1.0 =1.505 fcd=22.4MPa Aln=0.0527m21.1*2000.8=2200.9kN1.3*1.0*1.505*22.4*103*0.0527=2309.6kN满足规范要求第5.7.2条 0*Fld0.9（s*fcd+k*v*cor*fsd）Aln cor=1.111 k=2.0 v =(4*Assl)/(dcor*s)=(4*2.011)/(40*6) fsd=280MPa =0.03351.1*2000.8=2200.9kN0.9(1.0*1.505*22.
14、4*103+2.0*0.0335*1.111*280*103) *0.0527=2587.5kN 满足规范要求2.3 锚固区局部应力单侧主缆锚固处最大轴力 N暂时按48000kN计，约为恒载的1.16倍。 -截面剪力 =N/70.2 =48000/70.2 =0.683(MPa) -截面压应力 =N/(2*4.1) =48000/8.2 =5.85(MPa)实际- 截面压应力要小于5.85MPa，该局部应力与整体计算结果叠加小于规范0.5fck限值。2.4结合段计算结合段可变荷载类别项目N(kN)Q(kN)M(kN-m)汽车Mmax-549.6-3887.294074.4Mmin-6669.8
15、2213.9-61781.5人群Mmax-159.1-1301.529980.6Mmin-2388.8781-21862.8沉降桥塔4cm1259.4-322.99852.7左锚墩2cm-469.9210.3-11509.7右锚墩2cm198.6-50.71129.7左辅墩2cm34.9-87.37226.3右散鞍墩2cm-393.489.3-1775.4温度升温25-70.739.5-1222.6降温2569.1-39.11218.3主缆在锚固处缆力在恒载下约82000kN，水平分力Fh=82000xCOS23=75481.4kN活载+附加力弯矩及剪力值： 项目N(kN)Q(kN)M(kN-m)Mmax853.3-5688.7143482Mmin-9992.63334-98152钢箱顶、底板相距h=3.29m 钢梁顶板轴向力: N=M/h=143482/3.29=43611.6(kN)根据中华人民共和国国家标准圆柱头焊钉GB 10433-89 选用22圆柱头焊钉采用最小拉力载荷152kN。 n=N/152=43611.6/152=286.9取300个，参考日本高速铁路铁道结构物设计标准最大中心距50cm，纵向布4排，每排75个间距44cm。底板参照顶板布置。端板剪力钉规格参照顶、底板，n=Q/152=5688.7/152=37.4个，按照构造布。15