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结构计算书

3.3材料选择及施工工艺确定

3.3.1混凝土

C50混凝土：

索塔

C20混凝土：

混凝土垫层

C20混凝土：

承台、桩基

3.3.3钢材

墩柱、索塔、钢箱梁和预应力索采用Q345钢和Strand1860钢绞线。

Q345钢的化学成分及力学性能应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-2008）以及《钢结构设计规范》（GB50017-2003）标准中的有关规定。

3.3.4焊接

焊接Q345钢按下表选用焊条丝。

焊接方法

钢号

焊接材料

备注

手工焊

Q345

E5015，E5016

埋弧自动焊

Q345

HT431镀钢H10Mn2

3.3.5支座

斜拉桥采用，支座应满足《公路桥梁盆式橡胶支座规范》（JT391-1999）要求。

3.3.6伸缩缝

采用板式伸缩缝，伸缩缝的材料及其成品的技术要求应符合交通行业标准《公路桥梁橡胶伸缩装置规范》（JT/T3271）的有关规定。

3.4整体构造设计

设计桥梁为双塔斜拉桥。

主跨230m，边跨111m；主梁为钢箱梁；索塔顶部距地面78.3m，与水平面成角度α（tanα=）；主预应力索一端锚固在索塔上，在索塔上拉索间距从上至下为1.2,3@1.5,3@2,2@2.3,40；另一端锚固于钢箱梁定名工字钢的外缘，在边跨上间距从左至右为3,8@10,14；在主跨上拉索间距为18,9@10,14,9@10,18；基础采用桩基础。

3.5上部结构构造设计

3.5.1主梁构造设计

主梁为钢箱梁，总长452m，主跨为230m，边跨为111m。

3.5.2索塔构造设计

索塔为混凝土结构。

3.5.3预应力索及锚固设计

预应力索为核心受力构件，拉索的锚固深度要满足相应规范要求。

3.6下部结构构造设计

3.6.1桥墩墩柱构造设计：

桥墩墩柱为钢结构

3.6.2桩基础设计

欲采用钻孔灌浆桩、桩长？

桩径？

单排桩？

桩数？

。

3.7细部结构构造设计

3.7.1

3.7.2桥面铺装设计

桥面铺装的结构形式为：

2cm的改性沥青混凝土+3层氯丁橡胶防水材料+氯丁橡胶粘接剂+3cm混凝土板；此外设置桥梁坡度：

主桥为2.4％，弧度为11000m。

桥面CAD图

3.7.3主梁支座构件设计

斜拉桥采用盆式橡胶支座，支座应满足《公路桥梁盆式橡胶支座规范》要求。

主梁与索塔连接处为固定铰接支座，与桥墩墩柱连接处为滑动支座。

3.7.4引桥构造设计

（sketchup投影）

第四部分结构计算

4.1设计荷载

4.1.1永久荷载（恒荷载）

包括结构自重，杆件自重，节点自重以及附属结构、桥面铺装等二期荷载。

4.1.3预应力荷载

预加应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应并考虑相应阶段的预应力损失但不计由于偏心距增大引起的附加内力。

在结构按承载能力极限状态设计时预加应力不作为荷载而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分。

4.1.3可变荷载（活荷载）

人群荷载：

根据规范《CJJ69-95》要求，当加载长度为时（计算）

雪荷载：

参考《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中的全国基本雪压分布图为0.4kPa；

温度影响力：

只考虑整体升温30℃和整体降温30℃产生的温度效果。

4.1.4偶然荷载

地震力：

根据《CJJ69-95》的规定，地震力的计算参考《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）进行。

根据要求，本桥梁可以只考虑水平向地震作用，分别考虑顺桥向X和横桥向Y的地震作用并进行抗震验算。

地震作用可以用设计加速度反应谱、设计地震动时程和设计地震动功率谱表达。

地震力可以由Midas参照相应的规范《JTJ004-89》自动生成。

汽车撞击力：

桥墩的位置在人行道外侧，被汽车撞击的几率非常小，荷载组合不计入汽车撞击力，在桥墩墩柱外围设置刚性防撞墩。

4.2Midas建模过程

4.2.1定义材料和截面

（1）主梁：

斜拉桥的承重结构为钢箱梁（主梁），主梁的材料为钢Q345，截面尺寸如图。

（2）拉索

拉索的材料为Strand1860钢绞线，截面形式在此定义为圆形截面，直径为4cm（12.56c㎡）。

（3）索塔

左边索塔采用C50强度的混凝土，截面形式参考新上平井曲线斜拉桥，截面尺寸如下图所示。

（4）桥墩墩柱

桥墩定义为箱型截面，参数如图，材料选用Q345钢。

4.2.2建立梁单元及其他单元

首先根据在MIDAS/CIVIL提供的斜拉桥建模助手中输入结构的一些基本数据，程序将自动生成斜拉桥的二维模型。

在斜拉桥建模助手中输入下面数据。

其中可以满足倾斜2.4%，圆曲线为11000m。

在根据索塔的设计要求将斜拉桥建模助手所建出的索塔上的节点进行调整，获得所需索塔的塔形，然后进行镜像，并将索塔倾斜一定角度，获得所有要取得的节点，新建项目，将所有所需节点导入其中。

而后连接每两个节点建立单元，将各个单元对应的材料和截面赋予上，最终完成模型的建立。

其次定义边界条件以及连接方式，索塔的底部节点以及桥墩的底部节点定义的支撑方式为固定支座，自由度为0，如下图所示。

再次在拉索与桥面的锚固处与主梁对应之处设置横向的水平刚性连接，如下图所示。

除此之外，在索塔下横梁与主梁之间设置弹性连接，更真实的反映出主梁与索塔下横梁的接触关系，如下图所示。

4.2.3载荷的定义及其施加

1.自重：

在荷载——静力荷载工况中定义自重，类型选择为恒荷载。

选择荷载——自重，荷载工况名称选择自重，自重系数中将Z方向改为-1。

2.桥面铺装及附属设施的二期荷载：

在荷载——静力荷载工况中定义二期，类型选择为恒荷载。

选择荷载——梁单元荷载，荷载工况名称为二期，x1数值为0，x2数值为1，w数值为-0.7（7KN/m）。

3.温度荷载：

在荷载——静力荷载工况中定义整体升温和整体降温，类型选择为温度荷载。

选择荷载——温度荷载——系统温度，荷载工况名称选择为整体升温，考虑升温30℃，在最终温度中输入30，选择添加，用同样的方法定义整体降温30℃的温度作用，最后添加。

4.移动荷载：

移动荷载规范选择China，选择荷载——移动荷载分析数据——车辆，然后选择用户定义，选择人群荷载（新公路人群荷载类型），人群荷载数值为3.5kN/㎡。

选择荷载——移动荷载分析数据——车道，定义两个人群荷载，人行道1和人行道2。

人行荷载偏心距（离桥梁中心线距离）±30m，双向全跨布置。

选择荷载——移动荷载分析数据——车道，选择，规范选择《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），选择所需要的车辆荷载名称和车辆荷载类型，点击确认添加。

车行荷载偏心距根据行车道确定，采用四车道双向全跨布置，具体分布情况见图示。

5.支座沉降：

选择荷载——支座沉降分析数据——支座沉降组，先定义一个组名称为支座沉降1，沉降量为-0.01m，节点列表选择其中一个索塔底部的一个节点，点击添加。

将组名称改为支座沉降2，沉降量为-0.01m，节点列表选择其中一个索塔底部的另一个节点，点击添加。

以此方法将所有索塔和墩柱底部节点从支座沉降1定义到支座沉降8。

选择荷载——支座沉降分析数据——支座沉降荷载工况，荷载工况名称为支座沉降，将支座沉降1至8选中，最小和最大沉降（Smin和Smax）为1和2，然后添加。

6.地震荷载：

选择荷载——反应谱分析数据——反应谱函数——添加，设计反应谱中选择China（JTJ004-89），基本烈度为8度，场地类别为Ⅲ类，其余参数为默认值，两次确认后即定义完毕。

选择荷载——反应谱分析数据——反应谱荷载工况，荷载工况名称为地震荷载，函数名称选择刚才定义的China（JTJ004-89），在特征值分析中控制中将振型数量改为，其他参数不变，点击添加。

7.拉索的初拉力荷载

预加拉力使得拉索对主梁有初拉力，为了考虑初拉力，在建模的时候将索的拉力作为荷载定义的一部分。

在荷载——静力荷载工况中

名称（初拉力1）；类型>用户定义荷载，点击添加。

…

名称（初拉力20）；类型>用户定义荷载，点击添加。

在荷载——预应力荷载——初拉力，在图示位置使用交叉线选择，对拉索施加初拉力，数值为10kN。

初拉力的求解，可以通过试运行软件，在自重以及二期荷载作用下，由限制节点的位移，通过计算机求得最优解，如下图所示。

由此方法得出各拉索的系数。

表示的意义是，在恒荷载的作用下，若限制多个节点的位移不超过一定值（比如10㎜），拉索中可以产生：

系数×拉索初拉力即为拉索的拉力，这个结果可以为拉索施加多大的力作为参考。

4.3主梁计算

4.3.1工况定义

荷载组合：

根据《公路桥涵设计通用规范》（JT_GD60-2004）中的相应规范，进行相应的荷载组合。

荷载组合

自重荷载

二期荷载

人群荷载

整体升温

整体降温

支座沉降

拉索1

拉索2

拉索3

1.2

1,2

1.4

0.5

5000

拉索4

拉索5

拉索6

拉索7

拉索8

拉索9

拉索10

拉索11

拉索12

5000

拉索13

拉索14

拉索15

拉索16

拉索17

拉索18

拉索19

拉索20

地震

荷载

5000

1.3

荷载组合

自重荷载

二期荷载

人群荷载

整体升温

整体降温

支座沉降

拉索1

拉索2

拉索3

1.2

1.4

0.5

5000

拉索4

拉索5

拉索6

拉索7

拉索8

拉索9

拉索10

拉索11

拉索12

5000

拉索13

拉索14

拉索15

拉索16

拉索17

拉索18

拉索19

拉索20

地震

荷载

5000

荷载组合

自重荷载

二期荷载

人群荷载

整体升温

整体降温

支座沉降

拉索1

拉索2

拉索3

1.2

1,2

1.4

0.5

5000

拉索4

拉索5

拉索6

拉索7

拉索8

拉索9

拉索10

拉索11

拉索12

5000

拉索13

拉索14

拉索15

拉索16

拉索17

拉索18

拉索19

拉索20

地震

荷载

5000

4.3.2主梁位移计算

依据《公路斜拉桥设计规范（试行）》（JTJ027-1996）规定，主梁的最大竖向挠度为L/400，其中L为中跨长度。

本桥的设计长度为230m，则允许的最大挠度为575㎜。

组合一：

fmax=398㎜＜575㎜，满足要求。

组合二：

fmax=

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