直升桥计算书1031.docx

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直升桥计算书1031

荣昌县荣峰河防洪护岸综合整治工程

直升桥计算书

二○一三年十月·杭州

荣昌县荣峰河防洪护岸综合整治工程

直升桥计算书

二○一三年十月·杭州

编号：

密级：

工程名称：

荣昌县荣峰河防洪护岸综合整治工程直升桥计算书

设计阶段：

施工图设计阶段

审查：

年月日

校核：

年月日

计算：

年月日

二○一三年十月·杭州

目录

1概述1

2设计采用的规范及依据1

2.1设计采用的规范1

2.2计算依据1

3主要技术标准1

4计算模型2

5材料及计算参数选取2

6作用及组合3

6.1作用3

6.1.1人行桥3

6.1.2电缆桥3

6.2荷载组合3

6.3数值符号规定3

7上部结构验算4

7.1结构计算结果4

7.1.1人行桥4

7.1.2电缆桥5

7.2拱圈截面强度验算5

7.2.1人行桥5

7.2.2电缆桥6

7.4下部结构计算6

7.4.1工程地质6

7.4.2下部结构构造7

7.4.3基底应力7

7.4.4抗滑动稳定性验算8

1概述

本项目位于重庆市荣昌县新城区，为荣昌县荣峰河防洪护岸综合整治工程中一座人行景观桥及紧邻一座电缆桥。

人行拱桥与河道正交，桥型为1-33m钢筋混凝土箱型拱桥，装修形式为石拱桥，矢跨比1/4.125，钢筋混凝土拱圈厚度为160cm，装修石厚度15cm，宽5.32米。

电缆桥箱梁高度为1.6米，宽3.52米，跨度及矢跨比与人行桥相同。

人行桥与电缆桥共用重力式桥台基础，基础直接落于中风化砂岩上。

2设计采用的规范及依据

2.1设计采用的规范

（1）《城市道路设计规范》CJJ37-2012

（2）《城市人行天桥及人行地道技术规范》CJJ69-1995

（3）《城市桥梁设计规范》CJJ11-2011

（4）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004

（5）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD73-2007

（6）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004

（7）《公路圬工桥涵设计规范》JTGD61-2005

（8）《城市桥梁抗震设计规范》CJJ166-2011

（9）《公路工程地质勘察规范》JTJC20-2011

（10）《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50－2011

（11）其余参照现行国家、交通部有关标准、规范和文件

2.2计算依据

（1）荣昌县荣峰河防洪护岸综合整治工程工程地质勘察报告（二○一一年十月）

（2）荣昌县荣峰河综合整治工程关于设计相关工作的函（荣峰河综合整治工程指挥部）

3主要技术标准

（1）设计安全等级：

二级；

（2）设计基准期：

100年；

（3）设计使用年限：

50年；

（4）环境类别：

I类；

（5）设计荷载：

人群荷载4kN/m2；

（6）桥面宽度：

人行桥桥面宽度0.66m（栏杆）+4m（人行道）+0.66m（栏杆）=5.32m；

电缆桥宽度：

0.66m（栏杆）+2.2m+0.66m（栏杆）=3.52m；

（7）设计水位：

常水位306.5，设计洪水位311.145（20年一遇）；

（8）抗震设防标准：

抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g。

4计算模型

利用大型结构分析软件MIDAS/Civil2011建立直升桥裸拱的空间有限元模型进行计算分析，单元采用空间梁单元，模型共划分为138个节点136个单元，边界条件按无铰拱，两端固结考虑。

图4-1直升桥有限元模型

5材料及计算参数选取

拱圈：

C40钢筋混凝土,轴心抗压强度设计值fcd=18.4MPa,轴心抗拉强度设计值ftd=1.65Mpa,弹性模量E=32500Mpa,密度26KN/m3；

拱圈装修石：

高湖石,密度24KN/m3；

拱上侧墙：

高湖石,密度24KN/m3；

拱上填料：

5％掺量水泥稳定碎石，密度为24KN/m3；

桥面铺装：

5cm高湖石桥面，3cmM10水泥砂浆，密度25KN/m3。

6作用及组合

6.1作用

6.1.1人行桥

永久作用：

恒载计算，主拱圈自重由程序自动考虑，拱上建筑及桥面系按二期恒载考虑，按线形荷载形式加载。

可变作用：

人群荷载4.0kN/m2,按照影响线进行加载；温度按升温20oC,降温15oC考虑。

6.1.2电缆桥

永久作用：

恒载计算，主拱圈自重由程序自动考虑。

可变作用：

温度按升温20oC,降温15oC考虑。

6.2荷载组合

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）要求，按正常使用极限状态进行组合并用于裂缝检验，按承载能力极限状态进行组合验算结构承载力是否满足要求。

依据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.1.6条和第4.1.7条规定进行荷载效应组合如下：

1）承载能力极限状态基本组合

2）正常使用极限状态

①作用短期效应组合

②作用长期效应组合

6.3数值符号规定

内力：

轴力以受拉为正，受压为负；

剪力以绕隔离体逆时针旋转为正，顺时针旋转为负；

弯矩以截面下缘受拉为正，上缘受拉为负；

扭矩正方向按右手法则取用。

应力：

拉应力为正，压应力为负；

剪应力正负方向与剪力正负方向一致。

位移：

线位移与整体坐标系方向相同为正，相反为负。

其它方向约定，详见图6-1。

单位：

轴力－kN，剪力－kN，弯矩－kN.m，应力－MPa

图6-1梁单元内力、应力和位移正方向示意图

7上部结构验算

7.1结构计算结果

7.1.1人行桥

承载能力极限状态计算结果如下：

承载能力极限状态内力计算结果

项目

截面

轴力（kN）

剪力（kN）

弯矩（kN.m）

承载

拱顶

-2467

-148

-3660

1/4L

-3064

-616

-1071

拱脚

-4387

400

-4831

正常使用极限状态计算结果如下：

正常使用极限状态内力计算结果

项目

截面

轴力（kN）

剪力（kN）

弯矩（kN.m）

正常

拱顶

-2483

145

1774

1/4L

-3211

-580

-422

拱脚

-3931

-452

1791

7.1.2电缆桥

承载能力极限状态内力计算结果

项目

截面

轴力（kN）

剪力（kN）

弯矩（kN.m）

承载

拱顶

-1105

70

-1180

1/4L

-1102

346

-333

拱脚

-1352

632

-3162

正常使用极限状态内力计算结果如下：

正常使用极限状态内力计算结果

项目

截面

轴力（kN）

剪力（kN）

弯矩（kN.m）

正常

拱顶

-809

25

886

1/4L

-878

136

-220

拱脚

-1012

-662

-2122

7.2拱圈截面强度验算

7.2.1人行桥

人行拱桥截面强度验算

项目

拱顶

1/4L

拱脚

ｒ0Nd（kN）

-2467

-3064

-4387

ｒ0Md（kN.m）

-3660

-1071

-4831

ey（m）

1.48

0.35

1.10

NR（kN）

1.45e+04>Nd,

满足规范要求

5.65e+03>Nd,

满足规范要求

2.25e+04>Nd,

满足规范要求

根据上述表格可知，截面的承载能力满足规范要求，正常使用状态最大裂缝宽度为0.0685mm<0.2mm满足要求。

7.2.2电缆桥

电缆桥截面强度验算

项目

拱顶

1/4L

拱脚

ｒ0Nd（kN）

-1105

-1102

-1352

ｒ0Md（kN.m）

-1180

-333

-3162

ey（m）

1.06

0.30

2.33

NR（kN）

3.82e+03>Nd,

满足规范要求

4.33+03>Nd,

满足规范要求

4.73+03>Nd,

满足规范要求

从以上表可知，截面承载能力均满足规范要求，正常使用状态最大裂缝宽度为0.0803mm<0.2mm满足要求。

7.4下部结构计算

7.4.1工程地质

工程地质层组的划分原则是根据其沉积年代，成因类别和强度特征划分。

沿堤防两岸地表覆盖层主要为素填土（Q4ml）、粉质粘土（Q4el+dl、Q4al+pl），河道内和河漫滩主要为粉质粘土（Q4al+pl），下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）砂岩、泥岩及少量泥质粉砂岩。

（1）第四系（Q4）

素填土：

杂色，主要由强、中风化砂岩及泥岩碎块石及粉质粘土组成，主要分布于两岸施工区附近，松散～稍密，厚度一般0.50～16.80m。

粉质粘土：

紫褐色、灰褐色，呈可塑状，干强度中等，韧性中等，切面无光泽，无摇震反应。

分布于河道的两岸及河道内和河漫滩，厚度0.60m～6.20m。

（2）侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）

①砂岩：

灰白色、灰褐色，细粒结构，厚层状构造，钙质胶结。

主要矿物成分以长石、石英为主，次为云母，钙泥质胶结。

场地内露星出露，钻探揭露单层厚度1.00（ZK32）～21.40m（ZK145），底界标高284.60m（ZK3）～329.46m（ZK17）。

②泥岩：

紫红色，泥质结构，厚层状构造，主要由粘土矿物组成。

钻探揭露单层厚度1.00（ZK77）～19.50m（ZK17），底界标高282.88m（ZK8）～310.82m（ZK166）。

③泥质粉砂岩：

紫红色，泥质粉砂结构，厚层状构造。

本次勘察仅ZK60孔揭露，揭露厚度3.50m，底界标高299.83m。

7.4.2下部结构构造

本桥下部结构采用重力式拱座基础，其一般构造如下图。

拱座构造图

7.4.3基底应力

考虑本桥的竖向力由地基土承担，经计算上部结构传至拱座的竖向力F=4755kN，加上拱座自重后计算得到的基础最大应力Sx=242KPa<=500.00KPa满足容许承载力满足要求。

7.4.4抗滑动稳定性验算

考虑本桥的水平力由地基及台后土压力承担，计算模型如下：

拱桥水平推力经计算为T=5192KN；

台身后侧土压力T1=

=4617KN。

由地基承担的水平力T2=5192-4617=575KN。

基底摩擦系数取0.4，基底摩擦力=4300KN

该桥抗滑移稳定性满足规范规定