連續(xù)梁下部結(jié)構(gòu)計算書.doc

**公路二期工程 *大橋 330m連續(xù)梁 下部結(jié)構(gòu)計算書 1. 工程概況 橋梁上部為330m跨預應力混凝土連續(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2.0m，標準斷面箱室頂板厚0.22m，底板厚0.2m，腹板厚0.45m，中支點及邊支點斷面箱室頂板厚0.37m，底板厚0.32m，腹板厚0.65m，兩斷面間設長2.5m的漸變段?；炷林髁翰捎肅50混凝土現(xiàn)場澆注，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。 主梁邊支點采用普通板式橡膠支座，中墩與主梁固結(jié)。 2. 設計規(guī)范 《城市橋梁設計準則》（CJJ11—93）； 《城市橋梁設計荷載標準》（CJJ77—98）； 《公路工程技術標準》（JTGB01-2003）； 《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60－2004）； 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62－2004））； 《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG D63—2007）； 《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008）； 《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ041－2000）； 3. 靜力計算 3.1 計算模型 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算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形。橋梁內(nèi)力及位移的計算均采用橋梁博士3.0有限元程序進行，其中邊支點僅采用豎向支撐，中墩底部采用彈性支撐，其支撐剛度根據(jù)m法計算（m0＝1.2105kN/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，其計算模型見下圖。 主梁計算模型 3.2 計算荷載 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； 二期恒載： 橋面鋪裝0.1811.0425＝49.7kN/m； 防撞護欄及掛板等每側(cè)6.5kN/m 二期恒載合計：62.7kN/m。 3.2.2 汽車活載： 汽車活載：采用公路Ⅰ級車道荷載，按3車道布載 汽車沖擊：正彎矩區(qū)0.273； 負彎矩區(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）； 基礎沉降： 各墩柱取5mm； 混凝土收縮、徐變： 按規(guī)范計算 3.3 主梁預應力鋼束設置 預應力鋼束采用137φ5高強低松弛預應力鋼鉸線，其標準強度為1860MPa，張拉控制應力為1302MPa。主梁共布置三排鋼束，每排布置6束。預應力鋼束的整體布置見下圖。 主梁預應力鋼束布置圖 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)件設計。各工況下，墩柱受力情況見下表。 左中墩墩頂內(nèi)力統(tǒng)計表 項目 恒載+ 預應力 收縮、 徐變 系統(tǒng)溫度 溫度梯度 制動力 升溫 降溫 正溫差 負溫差 軸力（kN） 4155 16 -50.5 50.5 -98.5 49.25 11.4 彎矩（kN.m） -1115 -442 1360 -1360 600 -300 314 項目 支點沉降 汽車活載 \ 1 2 3 正溫差 負溫差 Mmin \ 軸力（kN） 66 -175 138 -98.5 49.25 580 \ 彎矩（kN.m） -384 143.5 505 600 -300 -1305 \ 左中墩墩底內(nèi)力統(tǒng)計表 項目 恒載+ 預應力 收縮、 徐變 系統(tǒng)溫度 溫度梯度 制動力 升溫 降溫 正溫差 負溫差 軸力（kN） 4525 16 -50.5 50.5 -98.5 49.25 11.4 彎矩（kN.m） 825 559 -1000 1000 -103.5 51.75 242 項目 支點沉降 汽車活載 1 2 3 4 Mmax Mmin \ 軸力（kN） 66 -175 138 -28.8 88.5 675 \ 彎矩（kN.m） -71.5 -247 231 87.5 248 -219 \ 右中墩墩頂內(nèi)力統(tǒng)計表 項目 恒載+ 預應力 收縮、 徐變 系統(tǒng)溫度 溫度梯度 制動力 升溫 降溫 正溫差 負溫差 軸力（kN） 4135 8 -17.75 17.75 -95 47.5 12.6 彎矩（kN.m） 1395 603 -1815 1815 -705 352.5 262 項目 支點沉降 汽車活載 1 2 3 4 Mmax Mmin \ 軸力（kN） -30.75 138 -172.5 65 575 462.5 \ 彎矩（kN.m） 290.5 -610 -132 451 1505 -1310 \ 右中墩墩底內(nèi)力統(tǒng)計表 項目 恒載+ 預應力 收縮、 徐變 系統(tǒng)溫度 溫度梯度 制動力 升溫 降溫 正溫差 負溫差 軸力（kN） 4605 8 -17.75 17.75 -95 47.5 12.6 彎矩（kN.m） -1075 -682 1225 -1225 197.5 -98.75 194 項目 支點沉降 汽車活載 1 2 3 4 Mmax Mmin \ 軸力（kN） -30.65 138 -172.5 65 364 111 \ 彎矩（kN.m） -111.5 -107.5 221.5 -2.455 222 -297 \ 中墩各控制截面配筋驗算見下表： 中墩控制截面配筋驗算表 控制截面 基本組合 （kN，kN.m） 短期組合 （kN，kN.m） 長期組合 （kN，kN.m） 計算配筋 實際配筋 計算裂縫 N M N M N M 左墩頂 5076 -5590 4693 -5034 4519 -4642 21φ32 35φ32 0.142 左墩底 4758 3273 4791 3160 4764 3085 構(gòu)造配筋 35φ32 0.089 右墩頂 5029 6879 4623 6152 4450 5701 32φ32 35φ32 0.179 右墩底 4860 -3889 4906 -3684 4873 -3595 構(gòu)造配筋 35φ32 0.104 說明：墩柱斜截面抗剪強度由地震偶然組合（E2）控制，故此處不進行驗算。 從上表可以看出，墩柱配筋滿足規(guī)范要求。 4. 結(jié)構(gòu)抗震驗算 4.1 計算模型 建立空間桿系模型，采用Midas/Civil 2006軟件進行抗震相關計算分析。其中主梁、橫梁、墩柱、樁基、系梁均采用空間梁單元模擬，為簡化計算，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法計算（其中m0＝21.2105kN/m4，Cz＝7.5106kN/m2）。計算模型見下圖。 結(jié)構(gòu)地震響應通過加速度反應譜分析得到，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)梁計算模型 4.2 計算參數(shù) 根據(jù)《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008），本橋抗震設防類別按B類考慮。根據(jù)鎣華大橋地質(zhì)勘察報告，橋址處場地抗震設防烈度為Ⅶ度，設計地震分組為第二組，設計基本地震加速度為0.15g，地震動反應譜特征周期為0.40S。 設防目標：E1地震作用下，一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用；E2地震作用下，應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重結(jié)構(gòu)損傷，經(jīng)臨時加固后可維持應急交通使用。 根據(jù)抗震規(guī)范6.1.3，本橋為規(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分析計算方法。 當抗震分析采用多振型反應譜法，水平設計加速度反應譜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)； —水平設計加速度反應譜最大值； Ci—抗震重要性系數(shù)； Cs—場地系數(shù)； Cd—阻尼調(diào)整系數(shù)； A—水平向設計基本地震加速度峰值。 反應譜擬合的相關參數(shù)見下表： 反應譜擬合相關參數(shù)表 項目 Tg Ci Cs Cd A E1地震 0.4 0.43 1.0 1.0 0.15g E2地震 0.4 1.3 1.0 1.0 0.15g E1地震作用加速度反應譜 E2地震作用加速度反應譜 4.3 E1地震驗算 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應軸力 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應軸力 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算見下表： 中墩控制截面配筋驗算表 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） 計算配筋 實際配筋 N M N M 順橋向 橫橋向 左墩頂 4244 3249 5280 4216 構(gòu)造配筋 構(gòu)造配筋 35φ32 左墩底 4546 2217 5585 3207 構(gòu)造配筋 構(gòu)造配筋 35φ32 右墩頂 4245 3051 4915 3134 構(gòu)造配筋 構(gòu)造配筋 35φ32 右墩底 4625 2114 5298 2338 構(gòu)造配筋 構(gòu)造配筋 35φ32 說明：墩柱斜截面抗剪強度由地震偶然組合（E2）控制，故此處不進行驗算。 從上表可以看出，墩柱配筋滿足規(guī)范要求。 4.4 E2地震驗算 4.4.1 E2地震作用下墩柱容許位移驗算 4.4.1.1 墩柱有效抗彎剛度計算 由公式（B.0.1-2），墩柱截面屈服曲率φy為： 通過彈塑性分析得到鉸的基本鉸屬性，計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/（π1.64/64）=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/（π1.64/64）=0.211。 4.4.1.2 墩柱等效塑性鉸長度計算 根據(jù)上式，左墩柱等效塑性鉸長度為0.5m，右墩柱等效塑性鉸長度為0.6m。 4.4.1.3 E2作用下位移計算 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（δXmax＝3.0cm） E2地震作用下橫橋向位移（δYmax＝2.5cm） 4.4.1.4 墩柱容許位移計算 根據(jù)規(guī)范7.4.8條建立彈塑性分析模型計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（△u＝15.3cm） 墩柱橫橋向荷載位移曲線（△u＝13.3cm） 4.4.1.5 墩柱容許位移驗算 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條計算，△d＝Cδ。 場地特征周期Tg＝0.4S,順橋向結(jié)構(gòu)自振周期T＝0.58>Tg ,查表6.7.6 c=1；橫橋向結(jié)構(gòu)自振周期T＝0.69>Tg。查表6.7.6 c=1 E2地震作用下墩頂位移驗算表 （規(guī)范7.4.6條） 方向 E2作用墩頂位移 (cm) Δd(cm) Δu(cm) 是否滿足 順橋向 3.0 3.0 15.3 滿足 橫橋向 2.5 2.5 13.3 滿足 4.4.2 E2地震作用墩柱斜截面抗剪承載力驗算 4.4.2.1 墩柱順橋向剪力設計值 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)域抗剪承載力設計值： ＝2514kN 4.4.2.2 墩柱橫橋向剪力設計值 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)域抗剪承載力設計值： ＝2894kN 4.4.2.3 墩柱斜截面抗剪承載力驗算 由上述計算可知，墩柱塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪承載力由橫橋向控制，其承載力驗算見下表。 墩柱塑性鉸區(qū)域斜截面抗剪承載力驗算表 Vc0（kN） 0.0023 Vs 是否滿足 備注 2894 210 3600 0.85（210+3600）＝3239>2894，滿足 2根φ16HRB335 鋼筋，間距10cm 4.4.3 E2地震作用樁基強度驗算 E2地震作用下，樁基內(nèi)力按規(guī)范6.8.5條及其條文說明計算，由上述計算可知，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，樁基承載力驗算見下表。 樁基配筋驗算表 組合內(nèi)力 計算配筋 實際配筋 N（kN） M（kN.m） 4686 10198 56φ32 56φ32 樁基箍筋加密區(qū)采用2根φ16HRB335鋼筋，間距為10cm，對應樁基斜截面抗剪承載力可滿足規(guī)范要求。