淮河大桥桥面板计算书Word下载.docx

1、 图3-1 主桥面板剖面图其中钢纵梁截面特征值如图3-2所示：图3-2 钢纵梁截面特征值2计算依据及计算参数选取2.1计算模型选取根据主桥桥面板布置形式，假定主桁架及横梁刚度极大的情况下，取其中连续32m板进行计算。计算模型采用梁单元模拟钢纵梁与板单元模拟桥面板形成空间体系，采用桥梁结构分析程序MIDAS/Civil2006来计算。2.2计算荷载2.2.1恒载钢纵梁断面面积按构件实际截面计入；主桥面板按照实际厚度计入；钢筋混凝土容重=26kN/m3；钢筋容重=78.5kN/m3。2.2.2温度作用1）体系温差结构整体温度变化按桥位处最高和最低温度确定，按照规范规定，本地区属于温热地区。考虑到实

2、际温度大于计算温度，本次验算按照升降温25考虑。2）温度梯度主梁结构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。2.2.3活载公路I级，按2车道考虑。冲击系数，总体计算按公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004 第4.3.2条计算。2.2.4收缩徐变假设为野外一般条件，混凝土龄期按照28天考虑，成桥后考虑十年徐变影响；计算方法按照规范规定公式进行。2.3计算工况及验算内容2.3.1计算工况1）承载能力极限状态基本组合：1.0（1.2恒载+1.0收缩徐变）+1.4汽车（含汽车冲击力）2）正常使用极限状态长期效应组合：恒载+收缩徐变+0.4汽车（不含冲击力）+0.8温

3、度影响短期效应组合：恒载+收缩徐变+0.72.3.2验算内容从现场检测发现，主桥行车道板底出现多条横向裂缝；因此，对结构进行承载能力极限状态正截面抗弯强度验算，按照规范JTG D60-2004第5.1.5条规定进行；并正常使用极限状态短期荷载效应组合并考虑长期荷载效应影响下计算裂缝宽度验算，按照规范JTG D62-2004第6.4.16.4.3条规定进行；按照规范JTG D60-2004第6.5.3条规定进行结构挠度验算，结构长期挠度值需控制在L/600以内。3主桥面板结构计算根据主桥桥面板布置形式，取其中连续32m板进行计算。3.1计算模型采用MIDAS/Civil2006建立计算模型如下：

4、图3.3 计算几何模型图3.4 计算模型消隐图全桥共分为1050个单元，667个节点。边界条件按照设计图纸分别模拟。3.2计算结果分析3.2.1钢纵梁及主桥面板整体挠度计算计算模型采用梁单元模拟钢纵梁与板单元模拟桥面板形成空间体系，进行整体挠度验算。按照规范JTG D60-2004第6.5.3条进行计算，受弯构件按照荷载短期效应组合下结构变形图如图3.5所示。图3.5短期效应组合下结构变形图取短期效应组合下结构变形最大的左2#纵梁进行挠度验算，现列出左2#纵梁在短期效应组合下、在自重下及在消除自重下的结构位移表。（如表3-3）各种工况下左2#纵梁的结构位移表 表3-3节点荷载短期效应组合自重消

5、除自重后挠度DZ （mm）331组合（最小）-5.057888-0.295125-4.762763332-1.69288-0.168933-1.523947333-7.912683-0.893129-7.019554334-5.819391-0.818045-5.001346-7.304075-0.992505-6.31157336-4.538614-0.543586-3.995028337-1.692702-0.16871-1.523992338-3.510031-0.145487-3.364544339-5.058234-0.295497-4.762737340-3.605074-0.22

6、1043-3.384031341-1.376524-0.059582-1.316942342-3.604627-0.220814-3.383813343-5.108319-0.333469-4.77485344-3.509968-0.145172-3.364796345-1.302507-0.000939-1.301568346-4.539347-0.544155-3.995192347-6.740707-0.868616-5.872091348-5.831289-0.818214-5.013075349-3.072167-0.442058-2.630109350-3.169044-0.481

7、36-2.687684351-6.96089-0.944664-6.016226352-1.3103720.002697-1.313069353-5.156292-0.351803-4.804489354-1.39296-0.062354-1.330606355-5.103008-0.309687-4.793321356-1.752494-0.1833-1.569194357-7.563734-1.079527-6.484207358-6.018611-0.891073-5.127538359-7.548078-1.081335-6.466743360-4.690807-0.590999-4.

8、099808361-1.751232-0.183597-1.567635362-3.535144-0.14864-3.386504363-5.101432-0.309213-4.792219364-3.640191-0.232624-3.407567365-1.392733-0.062234-1.330499366-3.64092-0.232908-3.408012367-5.157518-0.352215-4.805303368-3.536632-0.14905-3.387582369-1.3113080.00248-1.313788370-4.693878-0.590168-4.10371

9、371-6.967958-0.943294-6.024664372-6.035554-0.889382-5.146172373-3.183584-0.48034-2.703244374-2.570545-0.486389-2.084156375-5.607958-0.955615-4.652343376-0.9602290.005319-0.965548377-3.795482-0.346846-3.448636378-1.046045-0.061686-0.984359379-3.741948-0.303834-3.438114380-1.437648-0.186015-1.25163338

10、1-6.068296-1.091111-4.977185382-4.852825-0.900664-3.952161383-6.060162-1.093311-4.966851384-3.812788-0.598415-3.214373385-1.435628-0.186492-1.249136386-2.588784-0.143348-2.445436387-3.740215-0.303037-3.437178388-2.698412-0.229738-2.468674389-1.045721-0.061483-0.984238390-2.699292-0.230222-2.46907391

11、-3.796876-0.347543-3.449333392-2.590325-0.14403-2.446295393-0.9610560.004964-0.96602394-3.818434-0.597146-3.221288395-5.616494-0.953681-4.662813396-4.857308-0.898866-3.958442由表3-3，左2#纵梁的最大长期挠度值=7.912mm，此处自重作用下挠度值为=0.893mm。=-=7.912-0.893=7.02mm最大竖向挠度长期增长系数=7.021.612.23mmL/600=13.33mm通过挠度的计算表明该桥的长期挠度值

12、符合规范要求，但计算挠度很接近规范限制，结构刚度（特别是钢纵梁）偏小。3.2.2承载能力极限状态下主梁正截面抗弯强度验算从现场检测发现，钢纵梁与主桥面板在螺栓连接处存在大量横向贯穿裂缝，钢纵梁与主桥面板的连接已不再可靠，考虑两者之间为只受压单元连接进行内力分析。通过挠度计算分析提取结果，进一步验算主桥面板在强制位移下的正截面抗弯强度。按照规范JTG D60-2004第5.1.5条和第5.2.1条规定进行承载能力极限状态下主梁正截面抗弯强度验算。1）最不利组合下主桥面板弯矩内力图 图3.6最不利组合下弯矩内力图如图3-6所示，最不利组合下主桥面板最大弯矩出现在1#、4#跨对应的左2#和右2#板跨

13、中；其中最大弯矩=26.2KNM。通过桥梁博士进行截面设计验算（结果见附表3-4）。桥梁博士进行截面设计验算 表3-4截面高度: 0.15 m构件计算长度: 0.0 m荷载信息:荷载类型: 轴力（KN） 剪力（KN） 弯矩（KN-m）结构重力 0.0 0.0 26.2汽车冲击系数: 1.2计算信息: 钢筋混凝土截面承载能力极限状态荷载组合I计算结果:荷载组合结果:内力 最大轴力 最小轴力 最大剪力 最小剪力 最大弯矩 最小弯矩轴力 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0剪力 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0弯矩 26.2 26.2 26.2 26.2 31.4 26.2承

14、载能力极限状态荷载组合1强度验算结果:最大轴力强度验算截面受力性质: 下拉受弯内力描述: Nj = 0.0 KN, Qj = 0.0 KN, Mj = 26.2 KN-m截面抗力: MR = 23.5 KN-m Mj = 26.2 KN-m（不满足）最小配筋面积 Agmin = 4.89e-04 m*2 实际配筋面积 Ag = 1.26e-03 m*2 （满足）最小轴力强度验算最大弯矩强度验算 Nj = 0.0 KN, Qj = 0.0 KN, Mj = 31.4 KN-m Mj = 31.4 KN-m（不满足）最小弯矩强度验算下面对表3-4中计算进行复核。已知在跨中，受拉钢筋910的面积为7

15、06.8，受压钢筋810的面积为628.3，由钢筋布置1）求受压区高度x（单位：mm）2）正截面抗弯承载力M=23.4KN因此，承载能力极限状态下主桥面板抗弯不满足规范要求。3.2.3正常使用极限状态最大裂缝宽度计算1）最大裂缝宽度验算考虑到板底多处出现露筋及钢筋锈蚀，并参考检测报告，按公路桥涵养护规范（JTG H11-2004）表3.5.22“推荐的桥梁各部件权重及综合评定方法”及表3.5.23“桥梁技术状况评定标准”评定桥梁的技术状况，对钢筋的检算面积按0.9倍的设计面积折减取值。根据JTG D62-2004第6.4.16.4.3条，按近似矩形钢筋混凝土构件计算，其最大裂缝宽度可按下式计算

16、：1）考虑钢筋表面形状的系数，；荷载短期效应组合弯矩计算值为： =21.3 kNm荷载长期效应组合弯矩计算值为：=17.7kNm系数2）考虑钢筋表面形状的系数，取1.0；3）与构件受力性质有关的系数，由于该桥为受弯构件，所以取1.0；4）纵向钢筋的直径，mm；5）纵向受拉钢筋配筋率；6） 由作用短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋在使用荷载作用下的应力（MPa）；7）钢筋弹性模量（MPa）， ；将各项代入公式得：由以上结果可以知，在正常使用极限状态下，最大裂缝为0.222mm，不满足规范JTG D62-2004第6.4.2条的要求。5计算小结通过主桥面板的详细验算，可以得出如下结论：1、正截

17、面抗弯承载力验算：M，富余量为11.97%。模型计算中主桥面板高度采用设计值150mm；检测过程中发现，板底多处出现露筋、板腹砼保护层厚度偏小，局部砼脱落呈蜂窝状，主桥面板实际高度不足150mm；且主桥面板与钢纵梁在锚栓连接位置截面削弱很大。因此，在承载能力极限状态下主梁正截面抗弯强度不能满足规范要求。2、通过正常使用极限状态最大裂缝宽度计算，发现在正常使用极限状态下，最大裂缝为0.222mm，不满足规范JTG D62-2004第6.4.2条的要求。3、通过挠度的计算表明：L/600=13.33mm，该桥的长期挠度值符合规范要求，但计算挠度很接近规范限制，结构刚度（特别是钢纵梁）偏小，导致主桥

18、面板在荷载作用下变形过大。6病害原因分析及建议主桥行车道板主要病害原因分析：（1）通过计算表明：该桥的长期挠度值符合规范要求，但计算挠度很接近规范限制，结构刚度（特别是钢纵梁）偏小，导致主桥面板变形过大，在承载能力极限状态下主梁正截面抗弯强度不能满足。主桥面板与钢纵梁采用锚栓连接，内填M20水砂浆在长期荷载作用下局部脱空，连接方式不合理，使得锚栓支撑连接失效，且螺栓布置在同一断面，连接部的截面损失较大，应力集中导致板底开裂，并出现多条横向裂缝，部分裂缝贯通；（2）伸缩缝处采用钢梳齿板型，现场检测发现伸缩缝处板端跳车严重，当桥面板受到汽车荷载作用时，因局部冲击力过大，（远大于模型计算中冲击系数取

19、值为0.2），从而导致伸缩缝处锚固件薄弱造成松动，出现整个钢板脱落，引起伸缩装置失效，桥面板在温度荷载和活载的作用下反复变形过大；导致主桥行车道板在伸缩缝处出现大面积挤压破坏，局部呈蜂窝状。（3）查阅相关设计文件，湿接缝处未采用无收缩混凝土，且检测发现湿接缝处混凝土强度偏低，在长期活载作用下，导致主桥面板在湿接缝处挤压破损严重；（4）由现场调查发现，主桥行车道板底出现多条横向裂缝，缝宽0.10mm0.50mm，部分裂缝贯通。且裂缝多分布于主桥面板的跨中板腹，其中1#，4#跨相对较严重（见附表3），这与主桥面板弯矩计算和最大裂缝宽度计算结果相吻合。进一步验证了上述计算和原因分析。最不利组合下弯矩内力图（5）计算取用活载按公路I级，按2车道考虑。由现场交通量调查了解发现，矿区车辆超载现象严重，常有100多吨超载车辆从该桥驶过，加剧了病害的产生和发展。根据检算结果和现场实地检测，提出如下建议：（1）进行限载15吨、限速20Km/h通行，禁止车辆、行人停滞、聚集桥面；（2）运营期间采用适当措施，保持桥面平整、清洁，避免造成过大的行车冲击；（3）按照桥梁养护规范的有关规定，做好对桥梁的定期检查和日常维护工作；（4）运营期间应特别注意对主梁裂缝、线形变化的观测，如发现异常现象，应及时采取措施；建议在业主组织下迅速采取措施对主桥进行加固整治，确保桥梁长期运营的安全性、耐久性，延长其使用寿命。