20+13m空心板计算书.doc

1、华阳路 1#桥施工图设计计算书佛山市城市轨道交通三号线工程镇安站桂城站空 心 板 桥 梁施 工 图 设 计 计 算 书中铁隧道勘测设计院有限公司 二零一七年二月华阳路 1#桥施工图设计计算书计算书说明本次计算包括上部结构和下部结构两部分。上部结构包括中板及边板计算，全桥计算采用空间软件 MIDAS/ Civil2015 进行结构分析，梁体按 A 类预应力构件进行计算。本次计算主要包含如下内容：1、13m 空心板中板计算；2、13m 空心板边板计算；3、20m 空心板中板计算；4、20m 空心板边板计算；5、桥墩（台）盖梁验算；6、桩基验算；计 算： 校 核： 中铁隧道勘测设计院有限公司 二零一

2、七年二月华阳路 1#桥施工图设计计算书目 录第一章 概 述 .11.1 任务依据 .11.2 桥梁概况 .1第二章 13 米空心板中板结构验算 .32.1 主要材料 .32.2 计算模型 42.3 计算荷载和主要参数 .42.4 施工阶段 .62.5 主梁计算结果及结论 .62.5.1.施工阶段法向压应力验算 .62.5.2 受拉区钢筋的拉应力验算 72.5.3 使用阶段正截面抗裂验算 .82.5.4 使用阶段斜截面抗裂验算 92.5.5 使用阶段正截面压应力验算 .102.5.6 使用阶段斜截面主压应力验算 .102.5.7 使用阶段正截面抗弯验算 .112.5.8 使用阶段斜截面抗剪验算

3、11第三章 13 米空心板边板结构验算 133.1 主要材料 .133.2 计算模型 .143.3 计算荷载和主要参数 .143.4 施工阶段 .163.5 主梁计算结果及结论 .163.5.1.施工阶段法向压应力验算 .163.5.2 受拉区钢筋的拉应力验算 173.5.3 使用阶段正截面抗裂验算 .183.5.4 使用阶段斜截面抗裂验算 193.5.5 使用阶段正截面压应力验算 .203.5.6 使用阶段斜截面主压应力验算 .20华阳路 1#桥施工图设计计算书3.5.7 使用阶段正截面抗弯验算 .213.5.8 使用阶段斜截面抗剪验算 21第四章 20 米空心板中板结构验算 224.1 主

4、要材料 .224.2 计算模型 234.3 计算荷载和主要参数 .244.4 施工阶段 .254.5 主梁计算结果及结论 .254.5.1.施工阶段法向压应力验算 .254.5.2 受拉区钢筋的拉应力验算 274.5.3 使用阶段正截面抗裂验算 .274.5.4 使用阶段斜截面抗裂验算 294.5.5 使用阶段正截面压应力验算 .304.5.6 使用阶段斜截面主压应力验算 .304.5.7 使用阶段正截面抗弯验算 .314.5.8 使用阶段斜截面抗剪验算 31第五章 20 米空心板边板结构验算 335.1 主要材料 .335.2 计算模型 .345.3 计算荷载和主要参数 .345.4 施工阶

5、段 .365.5 主梁计算结果及结论 .365.5.1.施工阶段法向压应力验算 .365.5.2 受拉区钢筋的拉应力验算 375.5.3 使用阶段正截面抗裂验算 .385.5.4 使用阶段斜截面抗裂验算 395.5.5 使用阶段正截面压应力验算 .405.5.6 使用阶段斜截面主压应力验算 .405.5.7 使用阶段正截面抗弯验算 .415.5.8 使用阶段斜截面抗剪验算 41第六章 下部计算 .43华阳路 1#桥施工图设计计算书6.1 下部结构构造 436.2 工程地质 .446.3 计算模型 .466.3.1 计算内容 .466.3.2 材料参数 .466.3.3 计算荷载 .476.4

6、盖梁计算 .486.4.1 盖梁弯矩 .486.4.2 盖梁钢筋应力计算 .506.4.3 盖梁裂缝计算 .526.4.4 盖梁正截面抗弯强度计算 .536.4.5 盖梁斜截面抗剪强度计算 .536.5 桩基计算 .546.5.1 桩基基本信息 .546.5.2 桩身截面强度计算 .546.5.3 单桩承载力计算 .55华阳路 1#桥施工图设计计算书1第一章 概 述1.1 任务依据受业主委托，中铁隧道勘测设计院有限公司承担了佛山市城市轨道交通三号线工程镇安站桂城站区间在线路右侧 YDK51+700 附近下穿华阳路道路桥梁工程（第一标段）桥 1 的设计工作。1.2 桥梁概况本桥梁设计采用拆除原桥

7、并原位新建的方案。本项目按照三级道路标准建设，设计速度 30km/h；采用沥青混凝土桥面，桥面宽度 11 米。该道路的建设将改善原有道路路网条件，有利于加快推进新型城镇化进程，提升交通旅游环境。1.3 技术标准(1)桥梁设计基准期：100 年；(2)结构重要性系数：1.1；(3)环境类别：I 类；(4)设计荷载：车辆荷载：城市-A 级； (5)桥梁标准横断面：0.5m（护栏）+5.5m（行车道）+5.5m（人行道）+0.5m（护栏）=11.0m。(6)桥梁横坡：行车道单向 1.5%横坡；人行道单向 1.0%横坡；(7)通航等级：桥下无通航要求；华阳路 1#桥施工图设计计算书21.4 设计规范（

8、1）城市桥梁设计规范(CJJ 11-2011)；（2）城市桥梁抗震设计规范(CJJ 166-2011)；（3）公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)；（4）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)；（5）公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)；（6）城市桥梁抗震设计规范(CJJ 166-2011)；（7）混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)；（8）混凝土结构耐久性设计规范(GB/T 504762008)；华阳路 1#桥施工图设计计算书3第二章 13 米空心板中板结构验算2.1 主要材料(1)混凝土弹性模量 3.4510 4MPa

9、；CE容重 26.0kN/m 3；标准抗压强度 32.4MPa ；ckf标准抗拉强度 2.65MPa ；t线膨胀系数 0.00001。(2)预应力钢材采用符合预应力用钢铰线GB/T 52232014 标准的 S15.2mm 高强度低松弛钢绞线。标准强度 1860MPa；pkf钢绞线弹性模量 1.95105MPa ；pE张拉控制应力: 0.75 1395MPa；conkfp钢绞线松弛率 0.3；摩阻系数 0.25；管道偏差系数 0.0015；钢筋回缩和锚具变形为： 0.006m(一端)0.006m；钢绞线公称面积 140mm2/根。(3)普通钢筋及钢材普通钢筋采用符合钢筋混凝土用钢 第 1 部分

10、：热轧光圆钢筋(GB 1499.1-2008)和钢筋混凝土用钢 第 2 部分：热轧带肋钢筋华阳路 1#桥施工图设计计算书4(GB 1499.2-2007)规定的 HPB300 和 HRB400 钢筋。2.2 计算模型图2.2-1 13m空心板中板中板截面示意图图 2.2-2 13m 空心板中板结构离散图本桥计算采用空间软件 MIDAS Civil2015 进行结构分析，计算时按平面杆系进行计算。13m 空心板中板共划分为 24 个节点，23 个单元。中板截面如图 2.2-1 所示，计算图式结构离散图 2.2-2 所示。2.3 计算荷载和主要参数(1)恒载结构自重：混凝土容重按 26kN/m。(

11、1)活载华阳路 1#桥施工图设计计算书51）汽车荷载：城市-A 级，横向部分系数按最不利考虑，取0.37。根据计算，自振频率为 8.16Hz，软件将根据自振频率自动计算冲击系数。2）温度影响桥梁整体升温 25，桥梁整体降温-25。温度梯度：桥面梯度温差 T125C，T26.7C，A300mm。竖向反温差为正温差乘以-0.5。按 JTG B01-2014道路工程技术标准城市-A 级车道荷载的均布荷载标准值为 qk=10.5KN/m。集中荷载标准值 PK 按下列规定选取：桥涵计算跨径小于或等于 5m 时，PK=270KN；桥涵计算跨径大于或等于 50m 时，PK=360KN；桥涵计算跨径大于 5m

12、，小于 50m 时，PK 值采用直线内插求得。车道荷载加载情况如图 2.3-1图 2.3-1 车道荷载加载示意图(2)二期恒载二期恒载包括以下内容：桥面系：1）C50 防水砼铺装：总厚 20cm，容重 =26 KN/m；2）人行道板及铺装：共计 16.8kN/m；华阳路 1#桥施工图设计计算书6(3)收缩徐变及其他按照规范计收缩徐变，环境湿度取 70%；计预应力二次效应。2.4 施工阶段阶段 1：预制粱板并吊装完毕。阶段 2：上调平层、桥面铺装等二期恒载。阶段 3: 营运阶段，考虑收缩徐变。2.5 主梁计算结果及结论软件对桥梁荷载进行组合并进行桥梁上部结构 PSC 设计。2.5.1.施工阶段法

13、向压应力验算图 2.5.1-1图 2.5.1-4 给出了 13m 空心板中板施工阶段主梁上缘、下缘的最大、最小应力包络图。图 2.5.1-1 13m 空心板中板施工阶段主梁上缘最大应力包络图华阳路 1#桥施工图设计计算书7图 2.5.1-2 13m 空心板中板施工阶段主梁下缘最大应力包络图图 2.5.1-3 13m 空心板中板施工阶段主梁上缘最小应力包络图图 2.5.1-4 13m 空心板中板施工阶段主梁下缘最小应力包络图验算表明，13m 空心板中板施工阶段未出现最大拉应力，最大压应力为10.33MPa，均满足规范要求。2.5.2 受拉区钢筋的拉应力验算表 2.5.2-1 受拉区钢筋的拉应力验

14、算结果钢束验算Sig_DL(kN/m2)Sig_LL(kN/m2)Sig_ADL(kN/m2)Sig_ALL(kN/m2)N1 OK 1173000.14 1072440.92 1395000 1209000N1-复制 OK 1173000.14 1072440.92 1395000 1209000N2 OK 1146700.414 1064584.873 1395000 1209000N2-复制 OK 1146700.414 1064584.873 1395000 1209000表 2.5.2-1 给出了受拉区钢筋的拉应力验算结果，验算表明，跨径 13m 空心板中板所有预应力钢束使用阶段应力

15、均小于规范规定的 1209MPa，钢束最大应力为 1173.00MPa。华阳路 1#桥施工图设计计算书82.5.3 使用阶段正截面抗裂验算图 2.5.3-1图 2.5.3-4 给出了 13m 空心板中板上缘、下缘正常使用短期、长期效应组合的应力包络图。图 2.5.3-1 13m 空心板中板上缘正常使用短期效应组合包络图图 2.5.3-2 13m 空心板中板下缘正常使用短期效应组合包络图图 2.5.3-3 13m 空心板中板上缘正常使用长期效应组合包络图华阳路 1#桥施工图设计计算书9图 2.5.3-4 13m 空心板中板下缘正常使用长期效应组合包络图验算表明，13m 空心板中板使用阶段正截面抗

16、裂验算短期效应组合最大拉应力为 1.20MPa，长期效应组合均未出现拉应力，均满足规范要求。2.5.4 使用阶段斜截面抗裂验算图 2.5.4-1 13m 空心板中板斜截面抗裂主拉应力包络图验算表明，13m 空心板中板使用阶段斜截面最大主拉应力为1.41MPa，满足部分预应力 A 类构件的要求。华阳路 1#桥施工图设计计算书102.5.5 使用阶段正截面压应力验算图 2.5.5-1 13m 空心板中板正截面压应力包络图验算表明，13m 空心板中板使用阶段正截面最大压应力为12.62MPa，满足规范要求。2.5.6 使用阶段斜截面主压应力验算图 2.5.6-1 13m 空心板中板斜截面主压应力包络

17、图验算表明，13m 空心板中板使用阶段斜截面最大主压应力为12.62MPa，满足规范要求。华阳路 1#桥施工图设计计算书112.5.7 使用阶段正截面抗弯验算图 2.5.7-1 13m 空心板中板承载能力抗弯验算最大弯矩包络图图 2.5.7-2 13m 空心板中板承载能力抗弯验算最小弯矩包络图验算表明，13m 空心板中板承载能力抗弯验算满足规范要求。2.5.8 使用阶段斜截面抗剪验算图 2.5.8-1 13m 空心板中板承载能力抗剪验算最大剪力包络图华阳路 1#桥施工图设计计算书12图 2.5.8-2 13m 空心板中板承载能力抗剪验算最小剪力包络图验算表明，13m 空心板中板使用阶段斜截面抗

18、剪验算满足规范要求。华阳路 1#桥施工图设计计算书13第三章 13 米空心板边板结构验算3.1 主要材料(1)混凝土弹性模量 3.4510 4MPa；CE容重 26.0kN/m 3；标准抗压强度 32.4MPa ；ckf标准抗拉强度 2.65MPa ；t线膨胀系数 0.00001。(2)预应力钢材采用符合预应力用钢铰线GB/T 52232014 标准的 S15.2mm 高强度低松弛钢绞线。标准强度 1860MPa；pkf钢绞线弹性模量 1.95105MPa ；pE张拉控制应力: 0.75 1395MPa；conkfp钢绞线松弛率 0.3；摩阻系数 0.25；管道偏差系数 0.0015；钢筋回缩

19、和锚具变形为： 0.006m(一端)0.006m；钢绞线公称面积 140mm2/根。(3)普通钢筋及钢材普通钢筋采用符合钢筋混凝土用钢 第 1 部分：热轧光圆钢筋(GB 1499.1-2008)和钢筋混凝土用钢 第 2 部分：热轧带肋钢筋华阳路 1#桥施工图设计计算书14(GB 1499.2-2007)规定的 HPB300 和 HRB400 钢筋。3.2 计算模型图 3.2-1 13m 空心板边板截面示意图图 3.2-2 20m 空心板边板结构离散图本桥计算采用空间软件 MIDAS Civil2015 进行结构分析，计算时按平面杆系进行计算。13m 空心板边板共划分为 24 个节点，23 个单

20、元。边板截面如图 3.2-1 所示，计算图式结构离散图 3.2-2 所示。3.3 计算荷载和主要参数(1)恒载结构自重：混凝土容重按 26kN/m；(1)活载1）汽车荷载：城市-A 级，横向部分系数按最不利考虑，取华阳路 1#桥施工图设计计算书150.38。根据计算，自振频率为 8.09Hz，软件将根据自振频率自动计算冲击系数。2）温度影响桥梁整体升温 25，桥梁整体降温-25。温度梯度：桥面梯度温差 T125C，T26.7C，A300mm。竖向反温差为正温差乘以-0.5。按 JTG B01-2014道路工程技术标准道路-级车道荷载的均布荷载标准值为 qk=10.5KN/m。集中荷载标准值 P

21、K 按下列规定选取：桥涵计算跨径小于或等于 5m 时，PK=270KN；桥涵计算跨径大于或等于 50m 时，PK=360KN；桥涵计算跨径大于 5m，小于 50m 时，PK 值采用直线内插求得。车道荷载加载情况如图 2.3-1图 3.3-1 车道荷载加载示意图(2)二期恒载二期恒载包括以下内容：桥面系：1）C50 防水砼铺装：总厚 20cm，容重 =26 KN/m，2）人行道、铺装、护栏共计 23.9kN/m；(3)收缩徐变及其他按照规范计收缩徐变，环境湿度取 70%；计预应力二次效应。华阳路 1#桥施工图设计计算书163.4 施工阶段阶段 1：预制粱板并吊装完毕。阶段 2：上调平层、桥面铺装

22、等二期恒载。阶段 3: 营运阶段，考虑收缩徐变。3.5 主梁计算结果及结论软件对桥梁荷载进行组合并进行桥梁上部结构 PSC 设计。3.5.1.施工阶段法向压应力验算图 3.5.1-1图 3.5.1-4 给出了 13m 空心板边板施工阶段主梁上缘、下缘的最大、最小应力包络图。图 3.5.1-1 13m 空心板边板施工阶段主梁上缘最大应力包络图图 3.5.1-2 13m 空心板边板施工阶段主梁下缘最大应力包络图华阳路 1#桥施工图设计计算书17图 3.5.1-3 13m 空心板边板施工阶段主梁上缘最小应力包络图图 3.5.1-4 13m 空心板边板施工阶段主梁下缘最小应力包络图验算表明，13m 空

23、心板边板施工阶段未出现最大拉应力，最大压应力为 9.99MPa，均满足规范要求。3.5.2 受拉区钢筋的拉应力验算表 3.5.2-1 受拉区钢筋的拉应力验算结果钢束 验算 Sig_DL(kN/m2)Sig_LL(kN/m2)Sig_ADL(kN/m2)Sig_ALL(kN/m2)N1 OK 1173000.14 1081157.247 1395000 1209000N1-复制 OK 1173000.14 1081157.247 1395000 1209000N2 OK 1146704.903 1075649.074 1395000 1209000N2-复制 OK 1146704.903 107

24、5649.074 1395000 1209000表 3.5.2-1 给出了受拉区钢筋的拉应力验算结果，验算表明，跨径 13m 空心板边板所有预应力钢束使用阶段应力均小于规范规定的 1209MPa,预应力钢束使用阶段钢束最大应力为 1173.00MPa。华阳路 1#桥施工图设计计算书183.5.3 使用阶段正截面抗裂验算图 3.5.3-1图 3.5.3-4 给出了 13m 空心板边板上缘、下缘正常使用短期、长期效应组合的应力包络图。图 3.5.3-1 13m 空心板边板上缘正常使用短期效应组合包络图图 3.5.3-2 13m 空心板边板下缘正常使用短期效应组合包络图图 3.5.3-3 13m 空

25、心板边板上缘正常使用长期效应组合包络图华阳路 1#桥施工图设计计算书19图 3.5.3-4 13m 空心板边板下缘正常使用长期效应组合包络图验算表明，13m 空心板边板使用阶段正截面抗裂验算短期效应组合最大拉应力为 1.37MPa，长期效应组合均未出现拉应力，均满足规范要求。3.5.4 使用阶段斜截面抗裂验算图 3.5.4-1 13m 空心板边板斜截面抗裂主拉应力包络图验算表明，13m 空心板边板使用阶段斜截面最大主拉应力为1.4MPa，满足部分预应力 A 类构件的要求。华阳路 1#桥施工图设计计算书203.5.5 使用阶段正截面压应力验算图 3.5.5-1 13m 空心板边板正截面压应力包络

26、图验算表明，13m 空心板边板使用阶段正截面最大压应力为10.89MPa，满足规范要求。3.5.6 使用阶段斜截面主压应力验算图 3.5.6-1 13m 空心板边板斜截面主压应力包络图验算表明，13m 空心板边板使用阶段斜截面最大主压应力为10.89MPa，满足规范要求。华阳路 1#桥施工图设计计算书213.5.7 使用阶段正截面抗弯验算图 3.5.7-1 13m 空心板边板承载能力抗弯验算最大弯矩包络图图 3.5.7-2 13m 空心板边板承载能力抗弯验算最小弯矩包络图验算表明，13m 空心板边板承载能力抗弯验算满足规范要求。3.5.8 使用阶段斜截面抗剪验算图 3.5.8-1 13m 空心

27、板边板承载能力抗剪验算最大剪力包络图华阳路 1#桥施工图设计计算书22图 3.5.8-2 13m 空心板边板承载能力抗剪验算最小剪力包络图验算表明，13m 空心板边板使用阶段斜截面抗剪验算满足规范要求。第四章 20 米空心板中板结构验算4.1 主要材料(1)混凝土弹性模量 3.4510 4MPa；CE容重 26.0kN/m 3；标准抗压强度 32.4MPa ；ckf标准抗拉强度 2.65MPa ；t线膨胀系数 0.00001。(2)预应力钢材采用符合预应力用钢铰线GB/T 52232014 标准的 S15.2mm 高强度低松弛钢绞线。标准强度 1860MPa；pkf钢绞线弹性模量 1.9510

28、5MPa ；pE华阳路 1#桥施工图设计计算书23张拉控制应力: 0.75 1395MPa；conkfp钢绞线松弛率 0.3；摩阻系数 0.25；管道偏差系数 0.0015；钢筋回缩和锚具变形为： 0.006m(一端)0.006m；钢绞线公称面积 140mm2/根。(3)普通钢筋及钢材普通钢筋采用符合钢筋混凝土用钢 第 1 部分：热轧光圆钢筋(GB 1499.1-2008)和钢筋混凝土用钢 第 2 部分：热轧带肋钢筋(GB 1499.2-2007)规定的 HPB300 和HRB400 钢筋。4.2 计算模型图4.2-1 20m空心板中板中板截面示意图华阳路 1#桥施工图设计计算书24图 4.2

29、-2 20m 空心板中板结构离散图本桥计算采用空间软件 MIDAS Civil2015 进行结构分析，计算时按平面杆系进行计算。20m 空心板中板共划分为 24 个节点，23 个单元。中板截面如图 4.2-1 所示，计算图式结构离散图 4.2-2 所示。4.3 计算荷载和主要参数(1)恒载结构自重：混凝土容重按 26kN/m。(1)活载1）汽车荷载：城市-A 级，横向部分系数按最不利考虑，取0.37。根据计算，自振频率为 3.51Hz，软件将根据自振频率自动计算冲击系数。2）温度影响桥梁整体升温 25，桥梁整体降温-25。温度梯度：桥面梯度温差 T125C，T26.7C，A300mm。竖向反温

30、差为正温差乘以-0.5。按 JTG B01-2014道路工程技术标准城市-A 级车道荷载的均布荷载标准值为 qk=10.5KN/m。集中荷载标准值 PK 按下列规定选取：桥涵计算跨径小于或等于 5m 时，PK=270KN；华阳路 1#桥施工图设计计算书25桥涵计算跨径大于或等于 50m 时，PK=360KN；桥涵计算跨径大于 5m，小于 50m 时，PK 值采用直线内插求得。车道荷载加载情况如图 2.3-1图 4.3-1 车道荷载加载示意图(2)二期恒载二期恒载包括以下内容：桥面系：1）C50 防水砼铺装：总厚 19cm，容重 =26 KN/m；2）人行道、铺装共计 16.8kN/m；(3)收缩徐变及其他按照规范计收缩徐变，环境湿度取 70%；计预应力二次效应。4.4 施工阶段阶段 1：预制粱板并吊装完毕。阶段 2：上调平层、桥面铺装等二期恒载。阶段 3: 营运阶段，考虑收缩徐变。4.5 主梁计算结果及结论软件对桥梁荷载进行组合并进行桥梁上部结构 PSC 设计。4.5.1.施工阶段法向压应力验算图 4.5.1-1图 4.5.1-4 给出了 20m 空心板中板施工阶段主梁