(整理)3x30m连续梁下部结构计算书.

广青公路二期(洛水至红白镇段)工程 蓥华大桥

3×30m连续梁 下部结构计算书

1. 工程概况

桥梁上部为3×30m跨预应力混凝土连续梁，主梁总宽度为12m，梁高为1.6m。主梁采用单箱双室断面，其中主梁悬臂长2.0m，标准断面箱室顶板厚0.22m，底板厚0.2m，腹板厚0.45m，中支点及边支点断面箱室顶板厚0.37m，底板厚0.32m，腹板厚0.65m，两断面间设长2.5m的渐变段。混凝土主梁采用C50混凝土现场浇注，封端采用C45混凝土。主梁中墩采用两根直径1.6m圆柱，下接直径1.8m桩基，左侧中墩高7m，右侧墩柱高8.5m。主梁边墩采用盖梁+直径1.6m双柱中墩，下接直径1.8m桩基形式；中、边墩横桥向中心距均为5.6m。

主梁边支点采用普通板式橡胶支座，中墩与主梁固结。

2. 设计规范

《城市桥梁设计准则》（CJJ11—93）； 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77—98）； 《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）； 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）；

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004））； 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）； 《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）； 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）；

3. 静力计算

3.1 计算模型

由于主梁支撑中心与其中心线斜正交，且主梁平面基本为直线，因此建立平面杆系模型计算结构的内力及变形。桥梁内力及位移的计算均采用桥梁博士3.0有限元程序进行，其中边支点仅采用竖向支撑，中墩底部采用弹性支撑，其支撑刚度根据m法计算（m0＝1.2×105kN/m4，K107kN.m/rad）。

根据桥梁结构受力特点，其计算模型见下图。

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水平

＝2.4×106kN/m，K

弯曲

＝1.1×

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主梁计算模型

3.2 计算荷载

3.2.1 结构自重及二期恒载

盖梁结构自重：

混凝土容重按26kN/m3计；

二期恒载：

桥面铺装0.18×11.04×25＝49.7kN/m； 防撞护栏及挂板等每侧6.5kN/m

二期恒载合计：62.7kN/m。 3.2.2 汽车活载：

汽车活载：采用公路Ⅰ级车道荷载，按3车道布载

汽车冲击：正弯矩区0.273； 负弯矩区0.37； 偏载系数：1.15； 车道折减系数：0.8。 3.2.3 其它荷载

体系温差： +30℃；－30℃；

桥面日照温差： +14℃；-7℃（按规范模式加载）； 基础沉降： 各墩柱取5mm； 混凝土收缩、徐变： 按规范计算

3.3 主梁预应力钢束设置

预应力钢束采用13×7φ5高强低松弛预应力钢铰线，其标准强度为1860MPa，张拉控制应力为1302MPa。主梁共布置三排钢束，每排布置6束。预应力钢束的整体布置见下图。

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主梁预应力钢束布置图

钢束1输入信息

钢束2输入信息

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钢束3输入信息

3.4 墩柱计算结果

中墩采用C40混凝土现浇，按普通钢筋混凝土构件设计。各工况下，墩柱受力情况见下表。

左中墩墩顶内力统计表

恒载+ 项目 预应力 轴力（kN） 弯矩（kN.m） 项目 1 轴力（kN） 66 2 -175 143.5 3 138 505 正温差 -98.5 600 负温差 49.25 -300 Mmin 580 -1305 \\ \\ \\ 4155 -1115 徐变 16 -442 升温 -50.5 1360 降温 50.5 -1360 正温差 -98.5 600 负温差 49.25 -300 收缩、 系统温度 温度梯度 制动力 ±11.4 ±314 \\ 支点沉降 汽车活载 弯矩（kN.m） -384

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左中墩墩底内力统计表

恒载+ 项目 预应力 轴力（kN） 弯矩（kN.m） 项目 1 轴力（kN） 弯矩（kN.m） -71.5 -247 231 87.5 248 -219 \\ 66 2 -175 3 138 4 -28.8 Mmax 88.5 Mmin 675 \\ \\ 4525 825 徐变 16 559 升温 -50.5 -1000 降温 50.5 1000 正温差 -98.5 -103.5 负温差 49.25 51.75 收缩、 系统温度 温度梯度 制动力 ±11.4 ±242 支点沉降 汽车活载

右中墩墩顶内力统计表

项目 轴力（kN） 弯矩（kN.m） 项目 1 轴力（kN） -30.75 2 138 -610 3 -172.5 -132 4 65 451 Mmax 575 1505 Mmin 462.5 -1310 \\ \\ \\ 恒载+ 收缩、 预应力 徐变 4135 1395 8 603 升温 -17.75 -1815 降温 17.75 1815 正温差 -95 -705 负温差 47.5 352.5 系统温度 温度梯度 制动力 ±12.6 ±262 支点沉降 汽车活载 弯矩（kN.m） 290.5

右中墩墩底内力统计表

恒载+ 项目 预应力 轴力（kN） 弯矩（kN.m） 精品文档

4605 -1075 徐变 8 -682 升温 -17.75 1225 降温 17.75 -1225 正温差 -95 197.5 负温差 47.5 -98.75 收缩、 系统温度 温度梯度 制动力 ±12.6 ±194 精品文档

支点沉降 项目 1 轴力（kN） -30.65 2 138 -107.5 3 -172.5 221.5 4 65 -2.455 Mmax 3 222 Mmin 111 -297 \\ \\ \\ 汽车活载 弯矩（kN.m） -111.5 中墩各控制截面配筋验算见下表：

中墩控制截面配筋验算表

基本组合 短期组合 长期组合 （kN，kN.m） （kN，kN.m） 计算配筋 实际配控制截面 （kN，kN.m）筋 N M N M N M 左墩顶 左墩底 右墩顶 右墩底 5076 -5590 4693 -5034 4519 -42 21φ32 35φ32 计算裂缝 0.142 0.0 0.179 0.104 4758 3273 4791 3160 47 3085 构造配筋 35φ32 5029 6879 4623 6152 4450 5701 32φ32 35φ32 4860 -38 4906 -3684 4873 -3595 构造配筋 35φ32 说明：墩柱斜截面抗剪强度由地震偶然组合（E2）控制，故此处不进行验算。

从上表可以看出，墩柱配筋满足规范要求。

4. 结构抗震验算

4.1 计算模型

建立空间杆系模型，采用Midas/Civil 2006软件进行抗震相关计算分析。其中主梁、横梁、墩柱、桩基、系梁均采用空间梁单元模拟，为简化计算，主梁边支撑仅考虑板式橡胶支座刚度，不再考虑边墩盖梁、墩柱、桩基与支座的刚度耦合。利用节点弹性支撑模拟桩—土相互作用，其顺桥向、横桥向及竖向约束刚度采用m法计算（其中m0＝2×1.2×105kN/m4，Cz＝7.5×106kN/m2）。计算模型见下图。

结构地震响应通过加速度反应谱分析得到，其中模态组合采用CQC法。墩柱屈服弯矩、极限承载力及顺桥向横桥向容许位移通过静力弹塑性分析得到，其中采用FEMA铰模拟墩柱塑性铰特性。

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3×30m连续梁计算模型

4.2 计算参数

根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008），本桥抗震设防类别按B类考虑。根据蓥华大桥地质勘察报告，桥址处场地抗震设防烈度为Ⅶ度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40S。

设防目标：E1地震作用下，一般不受损坏或不需修复可继续使用；E2地震作用下，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可维持应急交通使用。

根据抗震规范6.1.3，本桥为规则桥梁；根据抗震规范表6.1.4，本桥E1、E2作用均可采用SM/MM分析计算方法。

当抗震分析采用多振型反应谱法，水平设计加速度反应谱S由下式（规范5.2.1）确定：

Smax(5.5T0.45)T0.1sSSmax0.1sTTgS(T/T)TTgmaxg

其中

Smax2.2C5iCsCd A式中：Tg—特征周期(s)； T—结构自振周期(s)；

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Smax—水平设计加速度反应谱最大值；

Ci—抗震重要性系数； Cs—场地系数； Cd—阻尼调整系数；

A—水平向设计基本地震加速度峰值。

反应谱拟合的相关参数见下表：

反应谱拟合相关参数表 项目 E1地震 E2地震 Tg 0.4 0.4 Ci 0.43 1.3 Cs 1.0 1.0 Cd 1.0 1.0 A 0.15g 0.15g

E1地震水平设计加速度反映谱水平设计加速度（g）0.20.150.10.0500.41.11.82.53.23.94.65.366.77.48.18.80.010.040.080.120.190.260.33结构自振周期（S）

E1地震作用加速度反应谱

E2地震水平设计加速度反应谱水平设计加速度（g）0.50.40.30.20.100.41.11.82.53.23.94.65.366.77.48.18.80.010.040.080.120.190.260.33结构自振周期（S）

E2地震作用加速度反应谱

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9.59.5精品文档

4.3 E1地震验算

地震偶然荷载作用下（E1）结构内力见下图。

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地震偶然荷载作用下（E1）顺桥向最不利弯矩对应轴力

地震偶然荷载作用下（E1）顺桥向最不利弯矩

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地震偶然荷载作用下（E1）横桥向最不利弯矩对应轴力

地震偶然荷载作用下（E1）横桥向最不利弯矩

地震偶然荷载组合（E1）下中墩各控制截面配筋验算见下表：

中墩控制截面配筋验算表

顺桥向组合内力 （kN，kN.m） N 左墩顶 左墩底 右墩顶 右墩底 4244 46 4245 4625 M 3249 2217 3051 2114 横桥向组合内力 （kN，kN.m） N 5280 5585 4915 5298 M 4216 3207 3134 2338 计算配筋 实际配筋 顺桥向 横桥向 35φ32 35φ32 35φ32 35φ32 控制截面 构造配筋 构造配筋 构造配筋 构造配筋 构造配筋 构造配筋 构造配筋 构造配筋 说明：墩柱斜截面抗剪强度由地震偶然组合（E2）控制，故此处不进行验算。

从上表可以看出，墩柱配筋满足规范要求。 4.4 E2地震验算

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4.4.1 E2地震作用下墩柱容许位移验算 4.4.1.1 墩柱有效抗弯刚度计算

由公式（B.0.1-2），墩柱截面屈服曲率φy为：

2.213yD2.2130.0020.00277

1.6y通过弹塑性分析得到铰的基本铰属性，计算墩柱截面顺桥向及横桥向屈服弯矩My。

墩柱截面顺桥向弯矩-位移曲线

墩柱截面横桥向弯矩-位移曲线

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因此墩柱塑性铰区域截面顺桥有效抗弯刚度：

IeffMyφyEc＝7700/（0.00277×3.250×107）=0.0855（m4）

墩柱塑性铰区域截面有限刚度系数＝0.0855/（π×1./）=0.266

墩柱塑性铰区域截面横桥有效抗弯刚度：

IeffMyφyEc＝6125/（0.00277×3.250×107）=0.0680（m4）

墩柱塑性铰区域截面有限刚度系数＝0.0680/（π×1./）=0.211。 4.4.1.2 墩柱等效塑性铰长度计算

根据上式，左墩柱等效塑性铰长度为0.5m，右墩柱等效塑性铰长度为0.6m。 4.4.1.3 E2作用下位移计算

在E2地震作用下，墩柱顺桥向及横桥向最大位移见下图。

E2地震作用下顺桥向位移（δXmax＝3.0cm）

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E2地震作用下横桥向位移（δYmax＝2.5cm）

4.4.1.4 墩柱容许位移计算

根据规范7.4.建立弹塑性分析模型计算墩柱顺桥向及横桥向容许位移。

墩柱顺桥向荷载位移曲线（△u＝15.3cm）

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墩柱横桥向荷载位移曲线（△u＝13.3cm）

4.4.1.5 墩柱容许位移验算

E2地震作用下，墩顶的顺桥向和横桥向水平位移按抗震规范第6.7.6条计算，△d＝Cδ。

场地特征周期Tg＝0.4S,顺桥向结构自振周期T＝0.58>Tg ,查表6.7.6 c=1；横桥向结构自振周期T＝0.69>Tg。查表6.7.6 c=1

E2地震作用下墩顶位移验算表 （规范7.4.6条） 方向 顺桥向 横桥向

4.4.2 E2地震作用墩柱斜截面抗剪承载力验算 4.4.2.1 墩柱顺桥向剪力设计值

E2作用墩顶位移 (cm) Δd(cm) 3.0 2.5 3.0 2.5 Δu(cm) 15.3 13.3 是否满足 满足 满足 精品文档

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墩顶、底顺桥向潜在塑性区域极限弯矩图

因此，顺桥向墩柱塑性铰区域抗剪承载力设计值：

xsMzcMzc90418765 Vc0＝2514kN 1.2Hn8.504.4.2.2 墩柱横桥向剪力设计值

墩顶、底横桥向潜在塑性区域极限弯矩图

因此，横桥向墩柱塑性铰区域抗剪承载力设计值：

xsMhcMhc1030110198 Vc0＝24kN 1.2Hn8.504.4.2.3 墩柱斜截面抗剪承载力验算

由上述计算可知，墩柱塑性铰区域斜截面抗剪承载力由横桥向控制，其承载力验算见下表。

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墩柱塑性铰区域斜截面抗剪承载力验算表

Vc0（kN） 0.002324 fc'Ac Vs 3600 是否满足 0.85×（210+3600）＝3239>24，满足 备注 2根φ16HRB335 钢筋，间距10cm 210

4.4.3 E2地震作用桩基强度验算

E2地震作用下，桩基内力按规范6.8.5条及其条文说明计算，由上述计算可知，桩基配筋由横向弯矩控制。

E2地震作用下桩基最大内力

E2地震作用下，桩基承载力验算见下表。

桩基配筋验算表

组合内力 N（kN） 4686 M（kN.m） 10198 计算配筋 56φ32 实际配筋 56φ32

桩基箍筋加密区采用2根φ16HRB335钢筋，间距为10cm，对应桩基斜截面抗剪承载力可满足规范要求。

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