整理南岸锚跨计算书061121.docx
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整理南岸锚跨计算书061121
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
第一章纵向计算…………………………………………………………………2
1.计算依据及标准……………………………………………………………2
2.计算模型……………………………………………………………………2
3.计算荷载及荷载组合………………………………………………………3
4.结构检算……………………………………………………………………4
5.结论…………………………………………………………………………11
第二章局部计算…………………………………………………………………12
1.计算依据及标准……………………………………………………………12
2.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》JTGB01—2003
《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2004
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004
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），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（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）φj15.24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：
g＝120kN/m
3）活载
冲击系数参照《公路桥涵设计通用规范》，μ＝0.1716
偏载系数按1.15计
汽车活载横向分配系数＝8×0.5×（1+0.1716）×1.15＝5.39（计冲击）
汽车活载横向分配系数＝8×0.5×1.15＝4.6（不计冲击）
4）人群荷载：
按3KPa计，15kN/m。
5）温度荷载：
体系升温：
+25°C。
体系降温：
-25°C。
参照《公路桥涵设计通用规范》混凝土梁梯度温度效应：
T1=14oC，T2＝5.5oC，反温差取：
T1=-7oC，T2＝-2.75oC。
1.2北侧钢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
-629
17233
汽车
Mmax
-549.6
-3887.2
94074.4
Mmin
-6669.8
2213.9
-61781.5
人群
Mmax
-159.1
-1301.5
29980.6
Mmin
-2388.8
781
-21862.8
沉降
桥塔4cm
1259.4
-322.9
9852.7
左锚墩2cm
-469.9
210.3
-11509.7
右锚墩2cm
198.6
-50.7
1129.7
左辅墩2cm
34.9
-87.3
7226.3
右散鞍墩2cm
-393.4
89.3
-1775.4
温度
升温25℃
-70.7
39.5
-1222.6
降温25℃
69.1
-39.1
1218.3
2、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+0.7×1.4步道人群+0.7×1.4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、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》JTGD62—2004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》JTGD62—2004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）
1～28、34～41单元作用短期效应－主应力包络图（MPa）
斜截面主拉应力在1～28、34～41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》JTGD62—2004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、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）
1～29、33～41单元作用短期效应－主应力包络图（MPa）
斜截面主拉应力在1～29、33～41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》JTGD62—2004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。
在评估经济效益不能直接估算的自然资源方面，机会成本法是一种很有用的评价技术。
机会成本法特别适用于对自然保护区或具有唯一性特征的自然资源的开发项目的评估。
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。
（2）疾病成本法与人力资本法
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）
1）规划实施对环境可能造成影响的分析、预测和评估。
主要包括资源环境承载能力分析、不良环境影响的分析和预测以及与相关规划的环境协调性分析。
（5）为保障评价对象建成或实施后能安全运行，应从评价对象的总图布置、功能分布、工艺流程、设施、设备、装置等方面提出安全技术对策措施；从评价对象的组织机构设置、人员管理、物料管理、应急救援管理等方面提出安全管理对策措施；从保证评价对象安全运行的需要提出其他安全对策措施。
对策措施的建议应有针对性、技术可行性和经济合理性，可分为应采纳和宜采纳两种类型。
发现规划环境影响报告书质量存在重大问题的，审查时应当提出对环境影响报告书进行修改并重新审查的意见。
（一）安全预评价依据
构件上、下缘混凝土最大压应力14.58＜0.5fck＝0.5×32.4＝16.2Mpa，满足要求（不考虑1＃墩横隔墙对应的31、32单元）。
1.直接市场评估法
4）按执行性质分。
环境标准按执行性质分为强制性标准和推荐性标准。
环境质量标准和污染物排放标准以及法律、法规规定必须执行的其他标准属于强制性标准，强制性标准必须执行。
强制性标准以外的环境标准属于推荐性标准。
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）
『正确答案』A
（3）环境影响评价中应用环境标准的原则。
构件斜截面混凝土最大主压应力15.02＜0.6fck＝0.6×32.4＝19.44Mpa，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》
《公路工程技术标准》JTGB01—2003
《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2004
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004
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》JTGD62—2004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φ外245mm、螺旋筋φ16@60mm直径400mm、锚头螺母直径φ260mm。
右边附图单位为cm，括号内数字为右锚跨锚头之间间距。
第5.7.1条γ0*Fld≤1.3ηs*β*fcd*Aln
γ0=1.1Fld=2000.8kNηs=1.0β=1.505
fcd=22.4MPaAln=0.0527m2
1.1*2000.8=2200.9kN≤1.3*1.0*1.505*22.4*103*0.0527=2309.6kN
满足规范要求
第5.7.2条γ0*Fld≤0.9（ηs*β*fcd+k*ρv*βcor*fsd）Aln
βcor=1.111k=2.0ρv=（4*Assl）/（dcor*s）=（4*2.011）/（40*6）
fsd=280MPa=0.0335
1.1*2000.8=2200.9kN≤0.9（1.0*1.505*22.4*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。
Ⅰ-Ⅰ截面剪力τ
τ=N/70.2=48000/70.2=0.683（MPa）
Ⅱ-Ⅱ截面压应力
σ=N/（2*4.1）=48000/8.2=5.85（MPa）
实际Ⅲ-Ⅲ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
-3887.2
94074.4
Mmin
-6669.8
2213.9
-61781.5
人群
Mmax
-159.1
-1301.5
29980.6
Mmin
-2388.8
781
-21862.8
沉降
桥塔4cm
1259.4
-322.9
9852.7
左锚墩2cm
-469.9
210.3
-11509.7
右锚墩2cm
198.6
-50.7
1129.7
左辅墩2cm
34.9
-87.3
7226.3
右散鞍墩2cm
-393.4
89.3
-1775.4
温度
升温25℃
-70.7
39.5
-1222.6
降温25℃
69.1
-39.1
1218.3
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）
Mmax
853.3
-5688.7
143482
Mmin
-9992.6
3334
-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》GB10433-89选用φ22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。
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