H4路(二期）工程--桥梁结构计算书.docx

H4路（二期）工程工程设计施工桥梁结构计算书全一册：桥梁工程施工图目录1 .工程概况31.1 工程规模、建设范围32 .计算参数32.1 主要规范标准32.1.1 国家标准32.2 主要技术标准32.3 主要材料及力学参数42.3.1 混凝土42.3.2 普通钢筋43 .计算荷载取值53.1 永久作用53.2 可变作用53.2.1 汽车荷载53.2.2 人群荷载63.2.3 温度荷载64 .混凝土结构静力验算74.1 H4桥15.520m整体结构计算74.1.1 计算模型74.1.2 主梁使用阶段正截面抗弯验算74.1.3 主梁使用阶段斜截面抗剪验算84.1.4 裂缝宽度验算84.1.5 正常使用极限状态挠度验算94.1.6 支反力计算95 .横梁结构验算115.1 横梁受力验算115.1.1 H4桥AO端横梁验算116 .下部结构验算136.1 桥台及桥台桩基验算136.1.1 H4桥AO#轴验算137 .结论191 .工程概况1.1 工程规模、建设范围H4路桥梁工程：桥梁起点桩号：KO+159.045,桥梁终点桩号：KO+184.565。桥梁采用现浇空心板梁，桥梁全长25.52m,横向布置为：3.5m人行道+1LOm车行道+9.75m车行道+4.25m人行道。二级支流石家河(现为曲水沟)，曲水沟全流域面积8.79kn?,河道长度7.78km,河道平均比降22.68%。桥梁跨越曲水沟沟宽13.00m,行洪面跨度为13.00mo2,计算参数2.1 主要规范标准2.1.1 国家标准(1)城市桥梁设计规范(CJJ11-2011)(2019版)(2)城市桥梁抗震设计规范(CJJ166-2011)(3)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)(4)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG33622018)(5)公路桥涵地基与基础设计规范(JTG3363-2019)(6)公路工程混凝土结构耐久性设计规范(JTG/T3310-2019)(7)混凝土结构耐久性设计与施工指南(CCESo1-2018)(8)公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2020)(9)城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2-2018)(10)钢筋焊接及验收规程(JGJ18-2019)(11)公路桥梁盆式支座(JT/T391-2019)2.2 主要技术标准主线桥梁主要技术标准类别设计取值荷载标准汽车：城-A级地震基本烈度6度桥梁设计基准期100年设计安全等级一级设计环境类别I类2.3 主要材料及力学参数混凝土、钢筋等材料的弹性模量、设计抗压(拉)强度等基本参数均按桥规(JTG3362-2018)取值。2.3.1 混凝土表2.1混凝土材料参数表项目混凝士标号弹性模量(MPa)剪切模量(MPa)泊松比设计抗压强度(MPa)设计抗拉强度(MPa)线膨胀系数容重(KN/m3)上部主梁C4533500134000.229.61.740.0000126桥面铺装242.3.2 普通钢筋HPB300钢筋：抗拉设计强度fsd=250MPa;标准强度fsk=300MPa;弹性模量E=2.1xl()5MPa.HRB400钢筋：抗拉设计强度fsd=330MPa;标准强度fsk=400MPa;弹性模量E=2.0xl()5MPa°3 .计算荷载取值3.1 永久作用计算荷载根据公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)、城市桥梁设计规范(CJJII2011)(2019版)取值。1) 一期恒载：按照实际结构尺寸考虑：钢筋混凝土26KN11;沥青混凝土24KN;钢材78.5KN;填土20KNn,实际结构建立计算模型，由程序自动计算；2) 二期恒载：包括桥面铺装、人行道系、管线等，以荷载计入。3) 25米人行道：26.5KNm;4) 5米人行道：22.0KNm;给水管线：1.5KN/m；电力管线：0.5KNm;人行道栏杆加车行道栏杆1.5KNm;H4桥车行道铺装(IOCm沥青铺装)：0.1*24*20.75=49.8(KN/m);5) 结构的收缩徐变：按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)取用混凝土名义收缩系数£CSO=O.310X10-3,混凝土的名义徐变系数O按照规范附表F2.2取值。3.2 可变作用3.2.1 汽车荷载整体计算中按照采用城-A级。计算弯矩用均布荷载：qk=10.KNm;Pk=270360KN(计算跨径介于5m50m内插)计算剪力用均布荷载：qk=10.5KNm;Pk=324432KN(计算跨径介于5m-50m内插)。冲击系数：按城市桥梁设计规范取值；制动力荷载：制动力采用165KN或者10%车道荷载，并取两者中的较大值,但不包括冲击力；当计算的加载车道为同向行驶2条时，汽车荷载制动力标准值为一个设计车道的2倍；如果为同向3车道时，2.34倍，同向4车道时，2.68倍。3.2.2 人群荷载人群荷载按城市桥梁设计规范(CJJlI-2011)2019版第10.0.5条计算确定。3.2.3 温度荷载1)整体温度根据公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)4.3.10条以及地勘提供的地勘报告来确定桥梁结构的温度荷载，按结构整体升温20和降温-20计算。2)温度梯度竖向温度梯度：按照桥而IOCm沥青混凝土考虑，即：按照规范公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)规范中4.3.10中表4.3.10-3中数值内插取值。4 .混凝土结构静力验算4.1 H4桥15.52Om整体结构计算4.1.1计算模型图4.1-1有限元模型离散图计算分析软件采用MidasCivilV2022,结构采用单梁模型进行模拟。计算书中采用CiVilDeSigner2022进行分析计算，并以公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)为标准，按钢筋混凝土结构进行验算。支座模拟采用如下方法：在支座顶位置建立节点，顶节点按一般支承建立约束，顶节点与主梁节点通过“弹性连接”的“一般类型”来模拟支座各个方向的实际刚度。4.1.2主梁使用阶段正截面抗弯验算E.NX)御-7275. 2-57275. 2rMu （Max）Mn （包）（Max）rMu （Min） Mn （包）（Min）图4.1-16正截面抗弯承载能力验算结果图形按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2018)第5.1.5条YOSWR验算，结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求。4.13主梁使用阶段斜截面抗剪验算主梁各单元抗剪承载能力极限状态验算如下表所示（主梁跨中截面输入了8肢钢筋直径为16mm的HRB400钢筋；支点及变截面输入了16肢钢筋直径为16mm的HRB400钢筋）。最大、最小剪力内力值与抗力包络图如下所示。rVd (Z-Max)Vn (Z-Max)rVd (Z-Min) Vn (Z-Min)分工)隹图4.1-17斜截面抗剪承载能力验算结果图形结论：按照桥规第5.1.2-1条OSWR验算，结构的重要性系数*作用效应的组合设计最大值（构件承载力设计值，满足规范要求；按照桥规第5.2.11或8.4.4条进行抗剪截面验算，满足规范要求。4.1.4 裂缝宽度验算W_crW_AC结论：按照桥规第6.4条验算：最大裂缝宽度为Wfk=O.162mmW裂缝宽度允许值0.200mm,满足规范要求。4.1.5 正常使用极限状态挠度验算按桥规第6.5.3条规定，钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件计算的长期挠度值，由汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合在梁式桥主梁产生的最大挠度不应超过计算跨径的l600o结论：按照桥规第6.5.3条验算：10号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=1.906W最大挠度允许值fn=23.917,满足规范要求；按桥规第6.5.5条规定，设置预拱度值。按桥规第6.5.5条公式，10号节点荷载频遇组合总挠度fa=-12.355L/1600=8.969,满足设置预拱度值，预拱度值C=I1.402；表格1挠度验算及预拱度表格梁孔构件类型梁类型跨径(m)节卢Ms(KN.m)Mcr(KN.m)fa(mm)fd(mm)fn(mm)挠度验算结果预拱值C(mm)17691526跨径14.3-12.1.9023.911.41-2RC内50106.772.90355617OK02094.1.6支反力计算支座节点荷载Fx(kN)Fy(kN)Fz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)27应力240.0130.0001136.8520.0000.0000.00029应力240.0640.0001257.4660.0000.0000.00028应力250.0390.0001181.3900.0000.0000.00031应力280.0390.0001189.930.0000.0000.000支座节点荷载Fx(kN)Fy(kN)Fz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)30应力290.0130.1791141.0690.0000.0000.00032应力290.0660.0001269.1020.0000.0000.00041应力250.0000.0001136.8520.0000.0000.00043应力250.0000.0001257.4660.0000.0000.00044应力280.0000.1791141.0690.0000.0000.00042应力240.0000.0001181.3890.0000.0000.00045应力290.0000.0001189.9340.0000.0000.00046应力280.0000.0001269.1020.0000.0000.000图4.1-19标准组合作用下主梁最大支反力（KN）5 .横梁结构验算5.1 横梁受力验算采用MidasCivil建模计算内力。横梁恒载取自上部结构整体计算所得支反力,在各腹板处90%采用集中力等效加载，10%采用均布力等效加载。选取受最不利荷载的端横梁进行验算。5.1.1 H4桥AO端横梁验算(1)计算模型集中荷载均布荷载斜截面抗剪承载力验算节点号-rVd(Z-Max)Vn(Z-Max)rVd(Z-Min)Vn(Z-Min)图5.1-2斜截面抗剪承载能力验算结果图形按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)第5.2.9条进行抗剪截面验算，满足规范要求。-2379. 8节点号rMu (Max)Mn (包)(MaX )rMu (Min) Mn (包)(Min)E.NX)御图5.1-3正截面抗弯承载能力验算结果图形按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2018)第5.1.5条YoSWR验算，结构重要性系数*作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求。(4)裂缝验算W_cr LACO.O.- 3图5.1-4裂缝验算结果图形按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)第6.4.3条进行截面裂缝宽度验算，最大裂缝宽度为Wfk=O.137InmW裂缝宽度允许值0.200nun,满足规范要求。6 .下部结构验算6.1 桥台及桥台桩基验算6.1.1 H4桥A0#轴验算B,上药结构作用苛战上部芭构单项反方位（kN）矫合编号但效汽车人福支座沅毒2f三i三?怫受追受s>xBinSAXBinaaxsin升遑升温法星A0#5095.01720.4-101.0211.1-450.00.00.00.00.00.0纵向水平力作用：支空里空系数=0.2支座孽叵力T:=1019.00kN水平方W灌值r=1019.00kN说明：上茫结构作巨荷载均由上;泛伯整土模整读出,均为标准片.C.桥台前靖计算土压力计算a.当土层特性无变化且无汽车育或时桥台：SFJf宽曼B=28.500n三箕土层厚受H=1.5B土的重力在叟Y=20.0kNnj土的内掌援危=35.0桥台与用直上的夹角Q=18.4步土表直与水平面的夫危B=0.0Zigg与以士鹿的疗援角=2=17.5Zaiy_6T-g三j0.4022主动士压力点准位E=0.5BYHj=257.90Ui分簿的水平力T=208.91kN分艇的竖向力N=151.23kN主动土压力的着力卢.自己算土层蛀无嵬WC=H30.5Qb.当土层衿性无变化但有汽车育型时填土塞M与水平£的夹角B=0.0*O)=U6z70.9*破仄父体米裂T与姿宜或高央鱼:由8-Cmo+r(cot°+cm=Xcma-由)0.43拚金后填土的被K噎f三蛇变I=Htan80.650B桥台仃的、夏克度e3SK汽车重司主3数量6病车道劣减系毂0.67被博父母长夏1。莅司内包一车利重力Ci=280.0kNBXiC元税为车轮皂或力G=1680.0kN汽车等代土屋厚度h=G（Bloy）4.538a主土压力标准值E=O.5ByYHCH-2h)=1818.27kN分幄的水平力T=1472.87分峨的竖旬力N;106618C=13*H*(H3h)/(H-2h)0.715土压力引起的最大号矩或计标座位（奔汽掌时）X=105243kN.n土压力引超的最小考至设彳标准修（元汽车时）M三=104.46kN.H土压力引起的最大丁力设计标漫值（有汽车廿）V=1472.87kN土压力引起的最二、剪力设计惊准值（无汽车时）丫3208.91kND.台幅下台身受剪计鬟按霞公挹石工侨药设+收方(JTCD61-2005)第4.0.13条诙行访算.药方设计值Vd=8699.88kN叶夏金支宽更a=1.5B÷jr3c5b=28.5S三营套董董里A=42.750B：擎携系数Uf=0.70与受买截宣垂直的互力W准位Nt=5803.60kNAfvUril.4=92249.30kN制即是百清W要求：满足要求E.承台底内力计算上部结构里向作用花彖类皇地力力看到毛说西：三善以对桥金有利为负.不利为正.(kN)(kN.b)承戟笑力基含鼻合三c8699.88-2.230-194.74rrn5934.46-2.230-13233.85正*使同4期总合NrmrWrex651038-2.230-14518.15HnrrWnn497890-2.230-11102.95正常笠声女朋台f三4三JC5867.60-2.230-13084.75Hnrr4nn5036.44-2.230-11231.26壬*使用标福至台H三rM三7026.50-2.230-15669.10rrn4948.60-2.230-11035.38上部结构水平作用水平力作用T=101900kN作用力WL=9.280S作用专定M=9456.32kN.D台身前墙自重作用自身/绻要句力作WN=8678.25、kN作用力胃L=1.840作用专至M=15967.98kN.n台身能增自篁作用自身到场竖句力作三?N=22587.05'kN作用力房L=-1.300S作足专题M=-29363.16kN.n台相.首增自重作用台日总商力作用N=855.00、kN作用力臂L=2240C作这专走M=1915.20kN.搭板自重作用搭校登句力作用N=171000,kN作用力胃L=-4.0、B作用考走M=-684000kN.承台自重作用*g12句力作用N=10166.'kN作M力莺L=OB作用与走M=OkN.n台后填土自重作用台后W士竖句力作月N=kN作用力目L=B作用号矩Jt=OOOkN.®自后填土土压力作用a.当土层构性无变化Ja无汽车育载时播台宣筠L复至茎E=28.5B计算土屋享更H=4.000B土的童力菱变Y=20.0kN.5士的K窜握角=35.09桥台工的£总直至的夹角Cl=18.4009事土表叠与水平董的夫危B=O(XX)9的将导填士阊的里携角=2=17,5008寅0-3coracos(÷J)1+r皿QR1Vcos(+J)co30J0.4022主钻土压力标准值E=0.5BYHs=1833.98kN分桂的水¥力T=148560k<分整的竖言力S=1075.39kNC三H31.333Q竖言分力爰承台安中心天茗-2.804Bb.当土层衿性无变化但有汽车育我时填土表工与水平面的夹角B=0.0*O)=Q-6©=70.9*破如校is破衰工与正直注同央角8：can一一tan(coc+tanaXtanUkn)0.43桥台后以土的破坏或修长叟Io=1732a桥金三域子琶交受志国K汽车横三车道数量：6端车道场充茶败0.67破坏令住长受1。花再为争一车更重力Gi=280.kNBxl。二夕内车经总力G=168000kN汽车与代土导厚受=G（Bloy）1.702S主动士压力W谨位E三0.5BuYH(H2h)=339434kN分艇的水平力T=2749.56kN分*的要角力N=1075.39kNC三13*H*<H-3h)/CH-2h)1.640B要向勿力到*台底中心荏妻-2804B土压力引起的最大考定设法/准僮（有汽车时）Mz=1493.31kN.土压力引起的最小号更设泞标准值（无汽车附）Mala=1034.61kN.n土压力引超的最大药力设于行准修，:有汽车行）Vw=2749.56kN土压力引起的最小丁力设泞标准值（无汽车时）vala=1485.60kN承自底内力汇总情就兵且与电力N水平力T号箔M单位(kN)Cn)CkN.)承载健力基士斌台Nrmr®61495445072.18-27946.50NrrarfArm61495.445072.18-25318.70HnrrMnaw58730025072.18-27946.50rr11fi58730.025072.18-25318.70正常使.可期期合NmwMnax50506683462.8621888.50Nrrwr4ri1150506.683462.86-211.22NnwrMnax48975.203462.86-21888.50HnrrMrtn48975.203462.86-211.22正常使用先期温台HmcMa49863.903157.16-20455.10f三rfrtn49863.903157.16-21129.53NrnrrMnaK49032.743157.16-20455.10r-49032.743157.16-21129.53三常使运忤准温仓Hwf4na51022.803768.56-23039.44HrarMtw51022.803768.56-20933.65f'4wrMna48944903768.56-23039.44rr,48944903768.56-20933.65植基计算Ax植基基本信息结构重要性系数Vo1.1桩基长度L；10.000m混凝土强度等级水下C30混缝土立方体抗压强度标准值Lk20.1Mpa温泥土轴心抗拉强度设计值&13.8Mpa混凝土轴心抗拉强度设计值S1.39Mpa成桩类型钻孔灌注桩B、桩项计算馥面内力值组合类型承载能力基本组合正常里月度期组合正常差层长期组合三常受里惊准组合NCkN)M州mNCkN)M:MeNCkN)MNmNCkN)MNmNmaxMmax4984.60695.304008.90455.703906.50412.104041.20515.40NminMmax4499.50'695.303729.00'455.70r3732.60'412.10F3725.30515.40说明：桩顶内力由桥博多排桩计算分配得到（数据均为对桥台承台底部计算结果）Cx植基正截面抗压承莪力计算偏心作用基本信息图形截面直径D=1.500m圆形截面半径r=0750m纵向受压纲筋到边缥距离a=50mm纵向纲筋所在圆周半径r50.6875mg=r.r=092纵向钢筋取筋率p=As×r2|0.0106106%纵向受压洞筋抗压强度设计值G'=280Mpa纵向受压涧筋直径d=25mm纵向受压单根的筋面租As=490.9mm2纵向受压我筋数量1138（根）纵向纲筋总面租A518653.2mm2桩基留筋B面图a、推算工况1一一轴力最大且弯矩最大最大轴力设计值Nd=49846kN最大弯矩设计值Md=695.30kNm偏心距eo=MNd0.14m构件计算长度L310000m截面有效高度ho=r+rs1438m截面高度h=2r1.500m'最小回转半径i4T7a0375m长细比LJi=26.667>17,5判断是否考虑偏心距增大系数：考虑偏心距增大系数=02+27*eoho=046<=10取值0462=1.15-0.01×Lh=1.0833>1.0取值1.000=1+1(1400eho)x(Loh)22=1151考虑偏心距增大系数的偏心距FeO01606m按照公路i冈筋混凝土及预应力混凝土桥函设计规范(JTG3362-2018)附录C计算A、B、C、D设定系数08800A=2.3636B=0.5073C=19590D=0.9329假设偏心距eo,01861m判断是否于实际偏心距nc相符满足N=AXr2*fcd+C*pr2Kd'=21603.9kNM=BXr3Qd+D*p*r3GJ=41168kNm判断正截面抗压承载力是否满足要求：满足要求b、验算工况2一轴力最小且弯矩最大最小轴力设计值Nd=44995kN最大弯矩设计值Md=695.3kNm偏心能eo=MNd0.155m构件计算长度L310000m截面有效高度ho=r+rs1438m截面高度h=2r1.500m最小回转半径z-Z4-0375长细比Wi=26,667>17,5判断是否考虑偏心距增大系数：考虑偏心距增大系数=02+27*eoho=04902<=10取值04902=1.15-0.01×Loh=1.0833>1.0取值1.000=1+1(1400eoho)*(Uh)22=1145考虑偏心距增大系数的偏心距1IeO01769m按照公路钢筋混凝土及孩应力混凝土桥说设计规范(JTG3362-2018)附录C计算A、B、C、D设定系数08940A=2.4042B=0.4903C=19935D=0.9103假设偏心距eo,01772m判断是否于实际偏心距e*目符耘足N=A×r2×L+C×p×r2×id,=21977.0kNM=B*r3*id+D*p*P*d-39894kNm判断正截面抗压承载力是否满足要求：满足要求D、植基正截面抗压承蓑能力计算轴心作用基本信息桩基截面直径2r=1.500m桩基截面面积A=1767m2桩基计算高度L：=10,000mLc2r6.67轴压稳定系数=1.00向拉筋纵受烟纵向受压纲筋抗压强度设计值280Mpa纵向受压纲筋直径d=25mm纵向受压单根纲筋面积A5=490.9mm?纵向受压纲筋数里11=38纵向受压钢筋总面租AJ0.0187m2抗压承载力N=0.90(AMd+AsMd')26648.56kN轴力设计值Vd=49846kN是否满足要求满足要求E、桩基裂壁竞度蛉茸按照公路钢筋混凝土及预应力混菱土桥涵设计规范(JTGD62-2004)第645条进行计算正常使用长期弯矩最大设计值MSC=412.1kN.m正常使用短期弯矩最大设计值Msd=455.7kN.m正常使用短期轴力最小设计值N.=3729.0kN纲筋弹模E5=200000Mpa悯筋肥状系数Ci=1.0长期效应影响系数C2=1.4522混凝土保护层厚度C=50mm短期荷载组合下偏心距e=0122ms=1+1(4000eoho)×(Loh)2=113M=(5942Ns(11r2fcutcX2.80jecr-10)-1.65)*p<2z3j=-7634Mpa判断是否进行裂缝宽度检算：不进行裂缝宽度蛉算裂鳍宽度：Wfk=CiCXO.03+,E,(0004dp+152*C)三000mm裂缝宽度允许值W=0.20mm判断是否满足要求：薪足要求F、地基承载能力计算按照公路桥画地基与基砒设计娘范(JTGD63-2007)第5.3.4条计算岩石层情况完整、较完整清孔情况等因素而定的端阻发挥系数Ci036桩湍直径2r=1.500m桩端截面面积Ap=177m2桩身局长U=4.71m桩瑞岩石饱和单轴抗压律度标注值k=4500kPa各层岩石情况第i层岩层h(in)C2(m)Q(kPa)16.000.034500200330.03说明：hL桩嵌入各层部分厚度，不包括强风化层和全旦化层，单位：miC2L清孔情况等因素而定的侧阻发挥系数，当为钻孔桩时，C2辟低20%；k第I层的卜值，单位：kPa。覆盖层土的恻阻力发挥系数s=08各覆盖层土情况：第i层土L(m)qM(kPa)10.00023说明：Li-各土层厚度，单位：m；qn一桩制第1层土的侧阻力标准值，单位：kPao单桩轴向受压承载力容许值Ra=c：Asfrk+uc1hfrk+.5suL1q=66798kN抗力系数A=1.00NRJ=66798kN地基承载力设计值Nd=4041.2kN是否耨足要求：薪足要求7.结论通过以上计算结果可以得到，上部结构以及下部结构安全性均满足规范要求。