南京长江第四大桥引桥部分结构设计.docx
《南京长江第四大桥引桥部分结构设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南京长江第四大桥引桥部分结构设计.docx（53页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
南京长江第四大桥引桥部分结构设计
长江第四大桥引桥部分结构设计
第一章概述
第一节工程概况
1.长江第四大桥是市城市总体规划中“五桥一隧”过江通道之一，位于二桥下游约
蒲口
艷弾巒Jf
/
FCTT7H
10公里处。
主桥采用双塔三跨悬索桥方案，引桥为50m跨和52m跨预制拼装混凝土连续梁。
图1桥位图
（床■坪）
平立面总图、主桥上部结构一般构造图、梁段构造图及钢筋图、预应力钢束布置图、施工步骤图等。
第二节设计基本资料
1原始条件及数据
1.1桥梁概况
该桥为连续梁体系，分为上下行两幅桥。
每座桥宽16.5m,桥梁总宽33m
平面线形：
位于直线上
桥面纵坡：
3%;桥面横披：
2%
主梁：
预应力混凝土等截面连续箱梁，采用单箱单室斜腹板截面
桥墩墩身：
钢筋混凝土空心薄壁墩，墩高35m
基础：
钻孔灌注桩基础
主要的施工工艺：
预制节段拼装施工
1.2箱梁的基本构造
箱梁梁高2.9m，顶板宽16m底板宽7.2m，设置2%的单向横坡；截面的主要尺寸为：
顶板厚28cm,底板厚25〜70cm,腹板厚36〜56cm,悬臂板长度3.9m,根部厚50cm；各支点位置设置横隔梁。
横断面布置如下图所示：
1/2跨中
1/2支点
1.3主要材料
混凝土：
C50混凝土；
普通钢筋：
钢筋直径大于10mm者为HRB335钢筋，小于10mm者为R235钢筋；
钢绞线：
主梁纵向采用体束和体外束相结合的预应力体系。
体、体外预应力钢绞线均采
用高强度、低松弛钢绞线，s15.20，fpk1860MPa，EP1.95105MPa，体外预
应力钢束采用环氧涂层无粘结钢绞线；
锚具：
采用OVM型或性能相近的群锚体系；
波纹管：
采用桥梁用塑料波纹管；
节段拼装粘结剂：
采用符合国际预应力协会标准FIP的节段拼装桥梁粘结剂。
1.4其它
桥面铺装：
9cm沥青铺装，防水层；
伸缩缝：
400型梳齿板伸缩缝；
支座：
采用减隔震支座；
防撞护栏：
钢-混凝土组合式护栏；
1.5预制节段拼装施工方法示意图
图4预制节段拼装施工—逐跨施工
3技术要求
（1）双向六车道高速公路；
（2）设计行车速度：
100km/h;
（3）设计荷载：
公路-I级。
第二章力计算
第一节主梁力计算流程及桥梁建模
V3.0将空间桥垮结构简化为平面
根据此次设计横断面的具体构造特点，利用桥梁博士结构进行计算，图2.1所示为主梁的力计算分析流程。
图2.11主梁力分析流程图
1、单元划分
参考文献[4]P235，采用桥梁专用程序进行结构计算分析。
全桥单元划分时，应综合考
虑结构在施工过程及正常使用阶段控制设计的截面位置，使控制截面位于单元节点处。
本设
计为连续梁桥，结合施工、使用结构的受力特性及预应力束布置，将全桥划分为150单元、
151个节点。
如图2-1所示：
节点号与控制截面对应关系及节点的总体坐标分别见表2-1和表2-2。
表2-1节点号与控制截面对应表
节点
号
1
13
26
38
51
控制
截面
永久支座
第一跨跨中
永久支座
第二跨跨中
永久支座
节点
号
63
76
88
101
113
控制
截面
第三跨跨中
永久支座
第四跨跨中
永久支座
第五跨跨中
节点
号
126
138
151
控制
截面
永久支座
第六跨跨中
第六跨支座
表2-2
节点坐标表
节点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
坐标
X（cm）
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
节点号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
坐标
X（cm）
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
3800
节点号
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
坐标
X（cm）
4000
4200
4400
4600
4800
5000
5200
5400
5600
5800
节点号
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
坐标
X（cm）
6000
6200
6400
6600
6800
7000
7200
7400
7600
7800
节点号
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
坐标
X（cm）
8000
8200
8400
8600
8800
9000
9200
9400
9600
9800
节点号
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
坐标
10000
10200
10400
10600
10800
11000
11200
11400
11600
11800
X（cm）
节点号
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
坐标
X（cm）
12000
12200
12400
12600
12800
13000
13200
13400
13600
13800
节点号
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
坐标
X（cm）
14000
14200
14400
14600
14800
15000
15200
15400
15600
15800
节点号
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
坐标
X（cm）
16000
16200
16400
16600
16800
17000
17200
17400
17600
17800
节点号
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
坐标
X（cm）
18000
18200
18400
18600
18800
19000
19200
19400
19600
19800
节点号
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
坐标
X（cm）
20000
20200
20400
20600
20800
21000
21200
21400
21600
21800
节点号
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
坐标
X（cm）
22000
22200
22400
22600
22800
23000
23200
23400
23600
23800
节点号
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
坐标
X（cm）
24000
24200
24400
24600
24800
25000
25200
25400
25600
25800
节点号
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
坐标
X（cm）
26000
26200
26400
26600
26800
27000
27200
27400
27600
27800
节点号
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
坐标
X（cm）
28000
28200
28400
28600
28800
29000
29200
29400
29600
29800
节点号
151
坐标
X（cm）
30000
第一节恒载集度计算（按单幅桥全宽计算）
1、一期恒载集度q,
一期恒载集度包括箱梁及横隔板的集度，也可以只考虑箱梁的集度而将横隔板作为集中
力加在节点，本设计将箱梁及横隔板一起处理成分段均布集度作用在相应的单元上，计算公
式为：
q1AiX25kN/ni（5-1）
式中：
i单元号；
qi——箱梁i号单元一期恒载集度；
A—箱梁i号单元毛截面面积；截面变化单元，A为该单元两端节点截面面积的平均值。
2、二期恒载集度q2
二期恒载集度为桥面铺装集度与防撞护栏集度之和，本设计桥面铺装采用9cm的沥青混
凝土铺装，防水层。
即：
q2桥面铺装集度+防撞护栏集度=2.16（160.52）7.239.6KN/m
3、恒载力
根据单元划分及相应的恒载集度，采用桥梁专用程序进行恒载力计算。
计算结果如下：
qi在第1施工阶段的恒载力
单元号
节点号
剪力
弯矩
1
1
6.294e+003
5.155e-010
5
6
-3.184e+003
4.739e+004
6
6
3.184e+003
4.739e+004
12
13
4.305e+001
6.824e+004
13
13
-4.305e+001
6.824e+004
19
20
3.082e+003
4.637e+004
20
20
-3.082e+003
4.637e+004
24
25
6.192e+003
4.328e-010
qi在第6施工阶段的恒载力
单元号
节点号
剪力
弯矩
1
1
5.306e+003
2.276e-010
12
13
-7.414e+002
-2.619e+004
13
13
7.414e+002
-2.619e+004
25
26
7.802e+003
3.202e+004
26
26
7.594e+003
3.202e+004
37
38
-1.257e+003
1.321e+002
38
38
1.257e+003
1.321e+002
50
51
0.000e+000
0.000e+000
qi在第21施工阶段的恒载力
1
1
5.399e+003
2.294e-010
12
13
-8.068e+002
-2.261e+004
13
13
8.068e+002
-2.261e+004
25
26
7.708e+003
3.337e+004
26
26
6.780e+003
3.337e+004
37
38
-4.435e+002
-1.375e+004
38
38
4.435e+002
-1.375e+004
50
51
6.327e+003
1.864e+004
51
51
6.610e+003
1.864e+004
62
63
-2.738e+002
-1.545e+004
63
63
2.738e+002
-1.545e+004
75
76
6.497e+003
2.588e+004
76
76
6.343e+003
2.588e+004
87
88
-5.877e+000
-1.900e+004
88
88
5.877e+000
-1.900e+004
100
101
6.765e+003
1.138e+004
101
101
7.554e+003
1.138e+004
112
113
-1.218e+003
7.603e+003
113
113
1.218e+003
7.603e+003
125
126
5.553e+003
-4.105e+003
126
126
6.636e+003
-4.105e+003
137
138
3.027e+003
-3.824e+003
138
138
-3.027e+003
-3.824e+003
150
151
6.472e+003
-7.244e-010
qi和q2在第22施工阶段的恒载力
单元号节点号剪力弯矩
1
1
5.199e+003
7.819e+003
12
13
-7.967e+002
-2.222e+004
13
13
7.967e+002
-2.222e+004
25
26
8.837e+003
3.756e+004
26
26
6.879e+003
4.558e+004
37
38
-6.113e+002
-2.276e+004
38
38
6.113e+002
-2.276e+004
50
51
6.796e+003
3.697e+004
51
51
6.947e+003
4.498e+004
62
63
-1.939e+002
-2.399e+004
63
63
1.939e+002
-2.399e+004
75
76
7.152e+003
3.828e+004
76
76
7.185e+003
4.629e+004
87
88
-3.706e+002
-2.287e+004
88
88
3.706e+002
-2.287e+004
100
101
6.976e+003
3.988e+004
101
101
6.583e+003
4.798e+004
112
113
2.255e+002
-1.418e+004
113
113
-2.255e+002
-1.418e+004
125
126
7.089e+003
4.427e+004
126
126
9.781e+003
4.427e+004
137
138
1.747e+003
-2.351e+004
138
138
-1.747e+003
-2.351e+004
150
151
6.274e+003
-7.143e-010
4温度次力的计算
计算时假定：
（1）沿桥长的温度分布是均匀的；
（2）混凝土材料是弹性匀质材料；
（3）梁变形服从平面假定。
温度应力将由两部分组成：
（1）梁的温度变形受到纵向纤维之间的相互约束（因梁变形仍服从平截面假定，实际截
面的最终变形仍为直线），在截面上产生自平衡的纵向约束应力，一般称为"自应力”。
（2）由于桥梁处于正晒状态，结构将产生温度上拱变形，对于连续梁桥将受到支承条件的约束而产生温度次力及温度次应力。
用矩阵位移法求解温度效应，温度变化引起的结点荷载向量Fe为
Ni
EAo
yc
Qi
0
Mi
EI
F“
Nj
EAo
yc
Qj
0
Mj
EI
yc形心纵坐标；
式中：
一变形曲率，=-
-htyby
yycdy；
o—y0处的变形，
0=ht
A
ybydyyc
温度自应力为自平衡应力，根据变形协调原理，可由下式求得:
syEtyoy
温度力计算结果见下表，由电算得出具体数值：
单元号
节点号
剪力
弯矩
1
1
1.294e+002
-5.275e-011
12
13
-1.294e+002
3.106e+003
13
13
1.294e+002
3.106e+003
25
26
-1.294e+002
6.471e+003
26
26
-4.101e+001
6.471e+003
38
39
4.101e+001
5.405e+003
50
51
4.101e+001
4.421e+003
51
51
1.586e+001
4.421e+003
62
63
-1.586e+001
4.801e+003
63
63
1.586e+001
4.801e+003
75
76
-1.586e+001
5.214e+003
76
76
-1.566e+001
5.214e+003
87
88
1.566e+001
4.838e+003
88
88
-1.566e+001
4.838e+003
100
101
1.566e+001
4.431e+003
101
101
3.845e+001
4.431e+003
112
113
-3.845e+001
5.354e+003
113
113
3.845e+001
5.354e+003
125
126
-3.845e+001
6.353e+003
126
126
-1.271e+002
6.353e+003
137
138
1.271e+002
3.304e+003
138
138
-1.271e+002
3.304e+003
150
151
1.271e+002
-2.365e-011
第三节活载力计算
《桥规》4.3规定：
汽车荷载有车道荷载和车辆荷载组成。
车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。
车辆荷载和车道荷载不得叠加。
本设计设计荷载是公路一一I级，其车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kN/m;集中荷载标准值根据《桥规》4.3规定可得Pk=360kN。
车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中最大影响线峰值处。
本桥是单室单箱梁，输入活载时，汽车采用2.691的横向分布调整系数
活载力计算结果如下：
汽车MaxM吉果
单元号
节点号
剪力
弯矩
1
1
0.000e+000
0.000e+000
12
13
-4.317e+002
1.627e+004
13
13
-7.594e+002
1.627e+004
25
26
-5.108e+001
2.492e+003
26
26
-2.475e+002
2.492e+003
37
38
-6.618e+002
1.319e+004
38
38
-5.289e+002
1.319e+004
50
51
-3.451e+002
4.678e+003
51
51
-2.091e+002
4.678e+003
62
63
-6.412e+002
1.356e+004
63
63
-5.495e+002
1.356e+004
75
76
-1.849e+002
3.962e+003
76
76
-2.882e+002
3.962e+003
87
88
-6.626e+002
1.354e+004
88
88
-5.282e+002
1.354e+004
100
101
-2.085e+002
4.659e+003
101
101
-3.416e+002
4.659e+003
112
113
-6.444e+002
1.322e+004
113
113
-5.465e+002
1.322e+004
125
126
-2.454e+002
2.450e+003
126
126
-5.023e+001
2.450e+003
137
138
-8.630e+002
1.588e+004
138
138
-3.278e+002
1.588e+004
150
151
O.OOOe+OOO
O.OOOe+OOO
汽车MaxQ结果
单元号
节点号
剪力
弯矩
1
1
1.74Oe+OO3
O.OOOe+OOO
12
13
-5.934e+OO2
1.259e+OO4
13
13
5.932e+OO2
1.259e+OO4
25
26
-5.1O8e+OO1
2.326e+OO3
26
26
1.996e+OO3
-9.781e+OO3
37
38
-9.O19e+OO2
8.373e+OO3
38
38
9.O2Oe+OO2
8.373e+OO3
5O
51
-3.451e+OO2
4.5O7e+OO3
51
51
1.978e+OO3
-9.O68e+OO3
62
63
-8.892e+OO2
8.621e+OO3
63
63
8.893e+OO2
8.621e+OO3
75
76
-2.869e+OO2
3.915e+OO3
76
76
1.995e+OO3
-9.482e+OO3
87
88
-9.O95e+OO2
8.596e+OO3
88
88
9.O96e+OO2
8.595e+OO3
1OO
1O1
-2.981e+OO2
4.264e+OO3
1O1
1O1
1.957e+OO3
-8.9O9e+OO3
112
113
-8.794e+OO2
8.259e+OO3
113
113
8.796e+OO2
8.258e+OO3
125
126
-2.454e+OO2
2.4O6e+OO3
126
126
2.O22e+OO3
-9.419e+OO3
137
138
-1.O22e+OO3
1.OO5e+OO4
138
138
1.O22e+OO3
1.OO3e+OO4
15O
151
-1.734e+OO2
O.OOOe+OOO
汽车MinM结果:
单元号
节点号
剪力
弯矩
1
1
O.OOOe+OOO
O.OOOe+OOO
12
13
1.8O4e+OO2
-3.952e+OO3
13
13
-1.797e+002
-3.952e+003
25
26
1.674e+003
-1.504e+004
26
26
1.042e+003
-1.504e+004
37
38
-2.030e+002
-5.573e+003
38
38
2.030e+002
-5.573e+003
50
51
1.553e+003
-1.332e+004
51
51
9.924e+002
-1.332e+004
62
63
-1.376e+002
-4.804e+003
63
63
1
升级会员 