闵浦二桥总体计算书232m独塔钢桁梁斜拉桥Word格式文档下载.docx
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施工状态取10年一遇10m高度处设计风速
。
（10）船舶撞击力：
顺桥向9800kN，横桥向19600kN。
（11）护栏防撞等级：
SB级。
（12）桥梁结构设计基准期100年。
2、设计规范
（1）《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283－1999）
（2）《地铁设计规范》（GB50157-2003）
（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
（4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
（5）《公路斜拉桥设计规范（试行）》（JTJ027-96）
（6）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）
（7）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
（8）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
（9）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）
（10）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
（11）《铁路桥梁设计基本规范》（TB10002.1-2005）
（12）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）
（13）《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）
（14）《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）
（15）《铁路工程抗震设计规范》（TBJ24-89）
（16）《城市轨道交通设计规范》上海市地方标准DGJ08-109-2004
3、设计参数
3.1、作用分类
主桥公轨两用一体化桥梁设计所采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类，规定于下表：
作用分类表
序号
作用分类
作用名称
1
永久作用G
结构自重（包括公路桥面系附属结构自重、下层轨道附属设施自重）
2
混凝土收缩及徐变作用
3
预应力作用
4
基础变位作用
5
浮力
6
焊接变形影响
7
结构安装方式引起最终变形的间接作用
8
可
变
作
用
基
本
Q1
汽车静荷载
9
汽车动荷载
10
汽车离心力
11
轨道交通列车静荷载
12
轨道交通列车竖向动荷载
13
轨道交通列车离心力
14
轨道交通列车横向摇摆力
15
轨道交通无缝线路纵向伸缩力
16
轨道交通无缝线路纵向挠曲力
17
人群荷载
18
接触网活荷载
19
附加
可变
作用
Q2
汽车制动力
20
轨道交通列车制动力或牵引力
21
温度作用
22
公路桥面结构支座摩阻力
23
风荷载
24
偶然作用E
地震作用（罕遇地震）
25
船舶撞击力
27
无缝线路断轨力
28
轨道交通列车脱轨作用
3.2、作用说明
3.2.1永久作用
（1）结构自重
一期恒载：
混凝土按构件实际截面计入，钢结构按构件实际截面面积计入，钢结构焊缝按主体钢结构重量的1.5%计；
预应力混凝土、钢筋混凝土容重γ=26kN/m3；
钢材、钢绞线、钢筋和钢丝容重γ=78.5kN/m3；
斜拉索按所需钢丝容重为G×
（1+10%）（其中10%为防腐材料重量）。
二期恒载：
上层公路桥面桥面系：
沥青混凝土铺装厚度7.5cm，容重γ=23kN/m3；
钢防撞护栏：
单侧每延米2.5kN/m；
钢中央分隔带：
每延米2kN/m；
检修道栏杆：
单侧每延米1kN/m；
则主桥每延米二期恒载=37.5kN/m。
下层轨道桥面系：
线路设备重（含承轨台、钢轨、扣件等，单线）14kN/m；
桥面铺装荷重（单线4.3m宽度桥面）3.2kN/m；
附属设施（防噪板、电缆及支架、护栏板、通信、电缆沟槽）
单侧荷重21.5kN/m；
单侧每延米1kN/m。
则主桥每延米二期恒载=79.4kN/m。
压重荷载：
根据负反力大小，在锚跨尾段局部压重。
（2）混凝土收缩及徐变作用
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的规定计算。
计算基本条件：
平均湿度70%；
加载龄期，预制梁为28天，现浇构件为3天。
（3）预应力作用
钢绞线：
，管道摩阻系数（
拉索力根据计算确定。
（4）基础变位作用
主墩不均匀沉降按50mm计，过渡墩、辅助墩按20mm计。
（5）浮力
●施工阶段：
主桥主墩承台浮力按年平均低潮位计算；
●运营阶段：
主桥主墩承台按300年一遇最低水位计算。
3.2.2可变作用
（1）汽车静荷载
设计荷载：
公路-I级（双向4车道）
横向折减系数
车道数
横向折减系数
1.00
0.78
0.67
0.60
0.55
0.52
0.50
纵向折减系数
计算跨径L0（m）
纵向折减系数
150＜L0＜400
0.97
800≤L0＜1000
0.94
400≤L0＜600
0.96
L0≥1000
0.93
600≤L0＜800
0.95
注：
①主桥取主跨跨径。
（2）汽车动荷载
汽车动荷载按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的规定根据结构基频计算。
（3）汽车离心力
汽车离心力按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的规定计算。
（4）轨道交通列车静荷载
图3.1列车活载图式
①列车轻载轴重按70kN计，4节编组；
②列车荷载按列车编组数连续加载，在正符号影响线区段内加载时取满载重，
负符号影响线区段加载时取轻载轴重。
④双线加载为单列车加载的2倍。
（5）轨道交通动荷载
列车动力系数：
主桥根据车桥动力分析确定，并适当留安全系数。
（6）轨道交通离心力
轨道交通离心力按《地铁设计规范》GB50157-2003的规定计算，V=80km/h。
（7）轨道交通无缝线路纵向力
无缝线路的纵向力（伸缩力、挠曲力）根据梁轨共同的原理计算。
钢轨温度取值：
最高轨温为60℃，最低轨温为-12℃。
设计锁定轨温待定。
（8）人群荷载
人群荷载标准值2.875kN/m2,人行道宽度8m；
局部构件验算人群荷载标准值4.0kN/m2。
（9）接触网活荷载
额定张力14kN。
（10）汽车制动力
汽车荷载制动力按同向行使的汽车静荷载计算，并按表4-3的规定，以使桥梁墩台产生最不利纵向水平力的加载长度进行纵向折减。
一个设计车道上由汽车静荷载产生的制动力标准值按车道荷载在加载长度上计算的总荷载的10%计算，其值不得小于165kN，同向行使双车道的汽车静荷载制动力标准值为一个车道制动力标准的2倍，3车道为2.34倍。
计算塔、梁、索时，制动力的着力点在桥面以上1.2m处；
计算墩、台时，制动力的着力点在支座底面处。
（11）轨道交通列车制动力或牵引力
单线轨道上的列车制动力或牵引力标准值按列车静荷载在加载长度上计算的总荷载的15%计算。
双线轨道采用一线轨道上的列车制动力或牵引力。
计算塔、梁、索时，制动力的着力点在轨顶2m处；
（12）轨道交通列车横向摇摆力
图3.2列车横向摇摆力式
列车横向摇摆力着力点在轨顶面。
（13）温度作用
1）体系温差
钢结构最高有效温度标准值48.1℃，最低有效温度标准值-14.7℃，计算合龙温度10℃～20℃，则主桁及斜拉索体系升温标准值为+38.1℃，体系降温标准值为-34.7℃。
混凝土结构最高有效温度标准值38.56℃，最低有效温度标准值-6.42℃，计算合龙温度10℃～20℃，则塔结构体系升温标准值为+28.56℃，体系降温标准值为-26.42℃。
2）构件温差
索与主桁温差±
10℃；
索与塔温差±
15℃；
3）温度梯度
温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的温度梯度曲线确定，T1=16℃，T2=5.7℃（90mm沥青混凝土铺装）。
4）塔柱截面温度梯度
◆塔柱构件温差梯度（在总体计算中计入）
℃
◆塔柱截面壁厚温差（局部计算）
，
（15）风荷载
当风荷载参与汽车荷载组合时，桥面高度处的风速
施工阶段取10年重现期下的设计风速。
3.2.3偶然作用
（1）地震作用
采用二水准设防、二阶段设计的抗震方法。
地震设计反应谱：
（2）船舶撞击力
船舶撞击力：
（3）无缝线路断轨力
由专题研究确定。
（4）列车脱轨荷载
1）车辆集中力直接作用于离线路中心两侧2.1m氛围的桥面板最不利位置，集中力为68.25kN。
2）列车位于轨道外侧但未坠落桥下时，检算结构的横向稳定性。
检算时，
荷载（单线）取值27.3kN/m，均匀分布在纵桥向20m范围内。
4、总体平面计算数据
（1）构件截面几何特性
1）主桁
上层桥面构件截面：
面积A=0.742m2。
下层桥面构件截面：
截面面积A=0.614m2。
单根腹杆截面面积A=0.0535m2
2）塔（单根塔柱，单位：
m）
截面
截面高
A
Iy
Ix
上塔柱标准截面
6500
14.411
68.652
24.512
上塔柱与上横梁交接面
17.534
75.400
27.491
中塔柱截面
12.588
59.708
23.710
中塔柱与下横梁交接面
17.567
75.612
27.709
下塔柱截面
7700
23.119
148.502
82.817
下塔柱塔底截面
8500
35.878
265.779
162.501
（2）结构自重荷载数据
1）上层桥面、下层桥面及腹杆杆件按上述截面根据面积自动计入其自重，自重提高系数1.05。
弦杆内一道横隔板重量：
，一根弦杆内共有4道横隔板，则总重量6.04kN。
腹杆内一道横隔板重量：
，一根腹杆内共有2道横隔板，则总重量1.65kN。
2）上、下层桥面的小纵梁、主横梁、副横梁及下层桥面的纵向加劲肋如下计算，并作为节点荷载加在桁架节点上，重量提高系数取1.1。
上层桥面一道主横梁重量：
上层桥面一道副横梁重量：
每两道主横梁之间（14.7m）共有4道副横梁。
下层桥面一道主横梁重量：
一个上弦杆节点及锚箱重量（全桥宽）：
70kN，
一个下弦杆节点重量（全桥宽）：
22kN，
把一个节段的所有副横梁、主横梁、杆件内横隔板和节点构造作为集中力作用主横梁位置，
上层桥面集中力为：
下层桥面集中力为：
一个主桁标准节段（14.7m）的重量：
3）塔的混凝土超方系数为1.05。
（3）风荷载计算
纵桥向风荷载
横桥向风荷载
设计基本风速V10
26.5
m/s
桥址处地表类别
C
设计水位
3.6
m
塔的实际高度H
143
塔的基准高度Z
92.95
塔的设计基准风速Vd
43.28
塔的静阵风系数GV
1.37
塔的静阵风风速Vg
59.29
单肢塔柱横桥向宽度B
4.2
单肢塔柱横桥向宽度t
单肢塔柱纵桥向宽度t
6.5
单肢塔柱纵桥向宽度B
桥塔高宽比
34.0
22.0
塔柱截面厚宽比t/B
1.55
0.65
桥塔的阻力系数CH
1.60
2.00
沿塔高每延米静风荷载FH
29.53
kN/m
28.56
桥面标高
45.495
主梁的基准高度Z
41.895
主梁的设计基准风速Vd
36.32
梁的静阵风系数CV
主梁静阵风风速Vg
49.76
桁架轮廓面积
4672.2
m2
桁架净面积
1542.9
桁架实面积比
0.33
桁架实际高度H
10.7
主桁间距
19.4
主桁间距比
1.81
桁架的风载阻力系数
1.7
遮挡系数
0.8
桁架上弦横向静阵风荷载FH
5.47
桁架下弦横向静阵风荷载FH
桁架顺向静阵风荷载FH
斜拉索的基准高度Z
92.3
斜拉索的设计基准风速Vd
43.21
斜拉索的静阵风速Vg
59.20
斜拉索直径D
0.15
斜拉索的阻力系数CH
0.80
索号
单根拉索长度
拉索风荷载
M1
70.215
37
kN
M2
79.278
42
M3
89.371
47
M4
100.000
53
M5
111.456
59
M6
123.558
65
M7
136.156
72
M8
149.134
78
M9
162.412
85
M10
175.922
92
M11
189.620
100
M12
203.469
107
M13
217.442
114
M14
231.519
122
F1
70.284
F2
79.388
F3
89.515
F4
100.174
F5
111.654
F6
123.775
F7
136.388
F8
149.378
79
F9
162.659
86
F10
169.928
89
F11
177.226
93
F12
184.548
97
F13
191.892
101
F14
199.256
105
5总体平面计算原则
（1）主桥总体计算采用平面杆系单元模型，上下层桥面杆件截面计入小纵梁、桥面板和U型加劲肋。
桁梁、塔和墩采用梁单元，全桥共231个梁单元，桁梁结构全部梁单元均采用刚接形式；
索采用二力杆单元，计入垂度非线形影响，全桥共28个二力杆单元；
墩底采用完全刚性约束，桁梁与墩、塔之间采用主从约束；
桁梁结构单元按桥梁竖曲线布置；
塔梁之间竖向和水平为主从刚性约束。
（2）计算程序：
《桥梁博士V3.1.0》。
（3）恒载优化索力按弯取能量最小原理计算，并人工微调。
优化原则：
Ø
塔的弯矩较小，绝对值控制在20000kN-m以内；
索力较均匀，分布规律为短索索力较小，长索索力较大；
锚墩、辅助墩负反力较小。
（4）施工初张力：
根据每个标准节段1.1倍自重作为索力的竖向分力，以此计算施工初张拉。
（5）二次调索力：
根据优化目标索力倒装-正装计算。
（6）汽车和轨道冲击系数取0.05。
（7）桥面吊机重量取1500kN，作为集中荷载作用在梁端。
（8）施工阶段划分
第一阶段：
下塔柱施工（施工天数60天）；
第二阶段：
中塔柱施工（施工天数80天）；
第三阶段：
上塔柱施工（施工天数60天）；
第四阶段：
主桁0号节段安装（施工天数15天），塔梁临时固接；
第五阶段：
安装1号索（施工天数1天）；
第六阶段：
桥面吊机安装（施工天数2天）；
第七阶段：
主桁1号节段安装（施工天数5天）；
第八阶段：
安装2号索（施工天数1天）；
第九阶段：
吊机移位（施工天数1天）；
第十阶段：
主桁2号节段安装（施工天数5天）；
第十一阶段：
安装3号索（施工天数1天）；
第十二阶段：
第十三阶段：
主桁3号节段安装（施工天数5天）；
第十四阶段：
安装4号索（施工天数1天）；
第十五阶段：
第十六阶段：
主桁4号节段安装（施工天数5天）；
第十七阶段：
安装5号索（施工天数1天）；
第十八阶段：
第十九阶段：
主桁5号节段安装（施工天数5天）；
第二十阶段：
安装6号索（施工天数1天）；
第二十一阶段：
第二十二阶段：
主跨主桁6号节段安装（施工天数5天）；
第二十三阶段：
安装7号索（施工天数1天）；
第二十四阶段：
第二十五阶段：
锚跨主桁支架节段安装（施工天数20天）；
第二十六阶段：
锚跨合龙（施工天数2天）；
第二十七阶段：
塔梁转动约束释放（施工天数1天）；
第二十八阶段：
主跨主桁7号节段安装（施工天数5天）；
第二十九阶段：
安装8号索（施工天数1天）；
第三十阶段：
第三十一阶段：
主跨主桁8号节段安装（施工天数5天）；
第三十二阶段：
安装9号索（施工天数1天）；
第三十三阶段：
浇筑锚跨压重（施工天数5天）；
第三十四阶段：
第三十五阶段：
主跨主桁9号节段安装（施工天数5天）；
第三十六阶段：
安装10号索（施工天数1天）；
第三十七阶段：
第三十八阶段：
主跨主桁10号节段安装（施工天数5天）；
第三十九阶段：
安装11号索（施工天数1天）；
第四十阶段：
第四十一阶段：
主跨主桁11号节段安装（施工天数5天）；
第四十二阶段：
安装12号索（施工天数1天）；
第四十三阶段：
第四十四阶段：
主跨主桁12号节段安装（施工天数5天）；
第四十五阶段：
安装13号索（施工天数1天）；
第四十六阶段：
第四十七阶段：
主跨主桁13号节段安装（施工天数5天）；
第四十八阶段：
安装14号索（施工天数1天）；
第四十九阶段：
主跨主桁支架段节段安装（施工天数5天）；
第五十阶段：
主跨合龙（施工天数2天）。
第五十一阶段：
上层桥面二期恒载（不含沥青）g=9.0kN/m、下层桥面混凝土板和承轨台（g=14.8kN/m）施工（施工天数30天）；
第五十二阶段：
调索（施工天数15天）；
第五十三阶段：
上层桥面铺沥青g=28.5kN/m（施工天数15天）；
第五十四阶段：
下层桥面轨道铺钢轨极其附属设施（1年后）。
（9）公路-I级横向分布系数计算
单面索的横向分布系数（杠
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