1、黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告1哈 尔 滨 三 环 西 路 松 花 江 大 桥 初 步 计 算 书宁 波 阳 光 软 件 公 司 技 术 咨 询黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告2目录第一章 总体概述 41.1工程概述 1.2设计复核依据 51.3材料 6第二章 主桥复核计算 82.1设计复核计算介绍 2.1.1基本概述 82.1.2建模说明 2.2TDV坐标系简介 92.3边界条件 102.4荷载标准 2.4.1恒载 .102.4.2预应力 .2.4.3徐变收缩 .102.4.4汽车荷载 .112.4.5制动力 .2.4.6人群
2、荷载 .112.4.7沉降 .2.4.8温度 .112.4.9风载 122.4.10地震荷载 2.4.11船撞荷载 122.5荷载组合 第三章 结构分析 143.1结构整体刚度 3.2反力结果 143.3主缆计算结果 153.3.1主缆成桥线形 3.3.2主缆空缆线形计算结果 163.3.3主缆内力 183.4吊杆计算结果 193.5加劲梁计算结果 213.5.1加劲梁内力及位移计算结果 3.5.2基本组合作用下加劲梁内力图： 223.5.3加劲梁验算分析 243.6主塔计算分析 273.6.1塔柱计算分析 3.6.2主塔下横梁计算结果 323.6.3主塔上横梁结果 353.7特征值结果 39
3、黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告33.8结构整体稳定分析结果 42第四章 初步结论 44黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告4第一章总体概述1.工程概述松花江大桥位于黑龙江省哈尔滨市三环路西线 ， 为一座自锚式悬索桥 。 该桥跨径布置为： 46m+108m+248m+108m+46m=556m，总体布置图如下图 1.1所示。图1.主桥总体布置图技术标准如下： （ 1）道路等级：城市快速路。（ 2）设计车速： 80km/h。（ 3）车道宽度：八车道 ： （ 3.75m 2 3.5m 2） 2 29m， 路缘带宽度取用 0.5m， 半幅机
4、动车道宽度 15.5m。（ 4）人行道宽度：引桥单侧人行道宽度 2m（含栏杆），主桥为 3m。（ 5） 荷载标准： 公路 I级；路面结构计算荷载： BZZ-100型标准车 ； 人群荷载： 3kPa。（ 6）线形设计标准表1.主要线形标准一览表内 容 单位 指 标计算行车速度 km/h80圆曲线不设超高最小半径 m 1000平曲线最小长度 140缓和曲线最小长度 m 70黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告5机动车最大纵向坡度 % 4凸型竖曲线极限最小半径 m 3000凸型竖曲线一般最小半径 4500凹型竖曲线极限最小半径 m 1800凹型竖曲线一般最小半径 2700
5、竖曲线最小长度 m 70（ 7）净空高度：主线机动车道： 5.0m人行道： 2.5m防洪堤： 4.5m（ 8）抗震设防标准：地震动峰值加速度 0.05g（基本烈度 6度），南汊主桥抗震设防类别 A类，引桥抗震设防类别 B类。（ 9）航道标准表1.2通航水位及通航净空标准汇总表项 目 标 准航道等级 内河 级设计通航最高水位 (m)120.30设计通航最低水位 113.10净空高度 H（ m） 10净空宽度 B（ ） 190（ 10）松花江大桥堤顶标高采用 124.19m。（ 11） 设计洪水频率 ： 路基采 用 1/100； 桥涵采 用 1/300， 设计洪水 位 122.39m。环境类别：
6、II类。（ 13）桥梁结构安全等级：一级。（ 14）桥梁设计基准期 100年。1.2设计复核依据（ 1） 公路桥涵设计通用规范（ JTGD60-2004）（ 2） 公路工程技术标准（ JTGB01-2003）黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告6（ 3） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范（ JTGD62-2004）（ 4） 公路桥梁抗震设计细则（ JTG/TB02-01-2008）（ 5） 公路桥梁抗风设计规范（ JTG/TD60-01-2004）（ 6） 公路桥涵地基与基础设计规范（ JTGD63-2007）（ 7） 其他有关道路、铁路及桥梁工程设计的规范规定
7、。1.3材料主缆主梁采用平行钢丝 ， 规格为 PES(5)-127,共 37股 ,每股断面净面积 2494mm2，总净断面面积 92278mm2，主缆设计安全系数大于 2.5。主塔 主塔采用 C50混凝土，塔高 80.5m，沿高度方向分为 3段，皆为箱形断面 。下塔柱塔高 31.7m， 顺桥向 8m， 横桥向 4.4m， 壁厚 2m； 中塔柱塔高 7.5m， 顺桥向 6m，横桥向 3.4m，壁厚 1m；上塔柱塔高 41.3m；顺桥向 5.4m，横桥向 3.1m，壁厚 0.7m。吊杆吊杆采用平行钢丝，索夹 采用双股销铰形式，下端采用可以多次张拉的冷铸锚 。 根据受力大小及特殊变形要求 ， 吊杆分
8、为标准吊杆和特殊吊杆 ， 均为双股吊杆。标准吊杆间距为 8m，规格采用 PES(7)-55，每股净断面面积为 2117mm2,安全系数取 3。主塔两侧第一根吊杆间距 12m，规格为 PES(7)-91，每股净断面面积为 3502mm2。 边跨尾杆短吊索距散索点 16m， 规格为 PES(7)-121， 每股净断面面积 4567mm2,特殊吊索设计安全系数取 4。加劲梁 加劲梁为叠合梁形式 ， 梁 高 3.45m。 上层采 用 C55混凝土 ， 板 宽 40m， 厚 0.25m；下层采用 Q370qE钢 ， 断面为箱形梁 ， 顶板厚 30mm， 底板厚 40mm， 腹板厚 20mm。设计材料 混
9、凝土 主塔采用 C50混凝土，其主要力学性能为：弹性模量 EC=3.45104MPa，剪切模量 GC=1.38104MPa，泊松比 =0.2，轴向抗压设计强度 22.4MPa，抗拉设计黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告7强度 1.83MPa，热膨胀系数为 1.010-5/ ，容重为 26KN/m3。加劲梁混凝土板采 用 C55混凝土 ， 其力学性能为 ： 弹性模 量 EC=3.55104MPa，泊松比 =0.2， 轴向抗压设计强度 24.4MPa， 抗拉设计强度 1.89MPa， 热膨胀系数为 1.010-5/ ，容重为 26KN/m3。高强钢丝 主缆和吊杆均采用
10、高强钢丝 ， 其主要力学性能为 ： 弹性模量 EP=2.0105MPa，抗拉强度 fpk=1770MPa，热膨胀系数为 1.210-5/ ，容重 78.5KN/m3。预应力钢绞线、锚具横梁预应力钢绞线采用低松弛预应力钢绞线，钢绞线公称直径 15.2mm，标准强度 fpk=1860MPa， Ey=1.95105MPa,张拉控制应力为 0.75fpk。钢材 加劲梁下层采用 Q370qE钢，其力学性能为：弹性模量 Ep=2.1105MPa，抗拉强度 ftk=370MPa，热膨胀系数为 1.210-5/ ，容重 78.5KN/m3。黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告8第二
11、章主桥复核计算2.1设计复核计算介绍2.1基本概述主桥上部结构计算模型取桥梁结构全长进行 ， 按实际受力情况对主塔 ， 主缆 ，吊杆和加劲梁进行模拟 。 采用空间计算模型 ， 考虑几何非线性的空间有限元方法 ，迭代求解主缆成桥线形与内力以及吊杆的张拉力 ， 这些力的确定需要兼顾考虑加劲梁的受力及变形，塔顶位移等等。计算采用国际著名有限元分析软件 TDVRMV8i,计算模型见下图。图2.1结构离散图图2.结构计算模型图2.12建模说明（ 1）加劲梁叠合梁采用 RM特有的组合结构模拟方式，用三种单元分别模拟混凝土板，钢箱梁（包括小纵梁）以及组合后的整体。黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计
12、主桥上部结构计算报告9（ 2）主塔主塔采用杆单元模拟。（ 3）主缆及吊杆主缆及吊杆采用索单元模拟，该类单元只承受拉力。表2.1叠合梁截面特性表截面性质 混凝土部分 钢结构部分 组合后 (转换成钢材 )面积 Ax(m2)10.0000.86932.5930抗弯惯性矩 Iz(m4)0.12711.50003.3070抗扭惯性矩 (m4)0.20810.86561.0480形心到顶部距离 (m)0.27502.03300.86442.TDV坐标系简介TDV整体坐标系以顺桥向为 X轴，竖直向上为 Y轴， X、 Y、 Z轴间关系符合左手定则。单元局部坐标系以单元起始节点指向结束节点为 X轴， Y、 Z坐
13、标系可以从全局转化得到。 TDV内力的正负可以通过下图判断 ， 图中所示均为内力正向 ， 坐标系为单元局部坐标系。图2-3TDV中内力正负定义黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告102.3边界条件主缆与索塔顶端在横桥向、顺桥向和竖向三个方向的线位移主从约束 ；主缆锚固点与加劲梁上的刚臂在同样的三个方向上线位移主从约束 ； 索塔 、 锚墩 、过渡墩与加劲梁在竖向、横向线位移主从约束。主缆锚固点，吊杆锚固点均按实际位置在模型中通过刚臂与加劲梁节点连接。 2.4荷载标准2.41恒载（ 1）一期恒载：混凝土桥面板按构件实际截面计入： 40 0.25 26=260kN/m；叠
14、合梁钢梁结构重量（含加劲及焊缝）由图纸可算得为 129.7KN/m；综上，计算时叠合梁一期恒载取 389.7kN/m。（ 2）二期恒载：沥青混凝土铺装厚度 10cm,容重 24kN/m3，每延米 74.4kN/m；钢防撞护栏：每延米 2.5kN/m，共 10kN/m；人行道栏杆：单侧每延米 3kN/m，共 6kN/m；人行道宽度 3m：单侧每延米 12.2kN/m，共 24.4kN/m；综上，主桥每延米二期恒载 =116kN/m。2.42预应力所有预应力张拉控制应力为 1395MPa， 孔道偏差摩阻系数 0.0015， 锚具变形按照每端 6mm计。2.43徐变收缩合理成桥状态分析过程中，计入十
15、年徐变收缩的影响。黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告12.4汽车荷载采用公路 -I级汽车荷载。计算时采用双向 8车道加载和单向 4车道加载两种模式，取其最不利值。 计算时参照 公路桥涵设计通用规范 （ JTGD60-2004） 相关规定 ， 考虑纵向、横向折减系数。偏载系数取 1.15，冲击系数取 1.05。2.45制动力参照规范 公路桥涵设计通用规范 （ JTGD60-2004） 第 4.3.6条取值 ，制动力大小取用 2.814kN/m。2.46人群荷载每侧人群荷载按 3.0kN/m2考虑，即 2 2.0 3.0=12.0kN/m。2.47沉降主墩基础沉降按
16、8cm考虑；边墩基础沉降按 3.5cm考虑。2.48温度（ 1）整体温差对于主缆 组合梁的钢构件： 升温： 39 5 =34降温： -32 10 =-42对于混凝土构件： 升温： 34 5 =29降温： -23 10 =-33（ 2）梯度温度 公路桥涵设计通用规范（ JTGD60-2004） 第 4.3.10条梯度温度效应计算，其中，升温取 T1=14 ,T2=5.5 ；降温取 T1=-7 ,T2=2.75（ 3）体系温差缆与加劲梁温差正负 10 ；缆与塔温差正负 15黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告122.49风载桥址处基本 100年一遇的基本风速 32.8m
17、/s，基本风压 0.65kN/m2，地形、地理条件系数 k3=1.00(一般地区 )，地表粗糙度类型： A类 (开阔水面 )，风速高度修正系数： 1.39(桥面离水面高度 40m)、 1.47(塔高 2/3处离水面高度 65m)，横桥向风载桥塔为 41.63kN/m，主梁为 15.68kN/m,主缆为 0.84kN/m，吊杆 为0.18kN/m； 顺桥向风载桥塔 为 16.23kN/m， 塔顶横梁 为 9.97kN/m， 主梁 为 3.15kN/m,吊杆为 0.18kN/m。考虑制动力时的风载为横桥向风载桥塔为 24.18kN/m，主梁为 9.11kN/m,主缆为 0.49kN/m， 吊杆为
18、0.10kN/m； 顺桥向风载桥塔为 9.43kN/m， 塔顶横梁为 4.63kN/m,主梁 1.83kN/m,吊杆为 0.10kN/m。2.410地震荷载哈尔滨地区抗震设防烈度为 6度 。 设计基本地震加速度为 0.05g， 设计地震分组为第一组，场地类别为 类，设计特征周期值为 0.35s,Smax为 0.5625。2.41船撞荷载船舶撞击力：取作用于塔底，顺桥向 650kN与横桥向 800kN中的不利值。2.5荷载组合荷载组合参照规范 公路桥涵设计通用规范 （ JTGD60-2004） 第 4.1条执行 组合 1： 标准组合； (正压应力验算 )组合 2： 短期组合；（正拉应力验算）组合
19、 5： 标准组合（ 1.2Pk） ； (主压应力验算，反力计算 )组合 6： 短期组合（ 1.2Pk）；（主拉应力验算）组合 7： 短期组合（考虑长期增长系数）；（挠度验算）组合 11：承载能力极限状态抗弯组合；黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告13组合 12：承载能力极限状态抗剪组合；组合 15：偶然组合（主塔抗弯承载力验算）。说明：本荷载组合组合序号及系数均为 RM程序中的荷载组合模板。标准组合 1与标准组合 5的差别在于是否考虑汽车荷载中集中力乘以 1.2的系数。短期组合 2与短期组合 5的差别在于是否考虑汽车荷载中集中力乘以 1.2的系数。黑龙江省哈尔滨市
20、西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告14第三章结构分析单位：力 kN，位移 mm，弯矩 kNm，应力 MPa，应力拉为正，压为负。3.1结构整体刚度表3.1汽车荷载下关键部位竖向位移表部位 分项荷载 最大竖向位移 最小竖向位移主跨跨中 汽车活载 85 -297边跨跨中 86 -97锚跨跨中 20 -21注：总体坐标系下正值为竖直向上，负值为竖直向下。根据公路悬索桥设计规范 (报批稿 )，悬索桥加劲梁由汽车荷载 (不计冲击力 )引起的最大竖向挠度值不宜大于跨径的 1/250 1/300，本桥为 1/827。由表 3.1可以看出，本桥刚度很好，能满足设计规范要求。3.2反力结果在恒载
21、， 活载和温度作用下 ， 半桥反力计算结果见表 3.2.1及 3.2.2。 表中 ，Fx为顺桥向反力， Fz为横桥向反力， Fy为竖向反力； Mx为顺桥向弯矩； Mz为横桥向弯矩。表3.21主塔塔底反力汇总表恒载 汽车 温度 标准组合 5最大 最小 最大 最小 最大 最小Fx0381-10271168-11522874-4608Fy-110664143-8895937-986-106250-126000Fz-2104723-7384428-44527959-7842Mx144524843-462263107-7224782371-169423Mz-9133576-90925103473-911
22、34216920-369493黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告15表3.21锚墩、过渡墩支座反力汇总表荷 载位 置 恒载 汽车 温度 标准组合最大 最小 最大 最小 最大 最小锚墩 Fy-239947963-100373126-2457-11368-41016Mx2918324-35026576-55823357-41348过渡墩 Fy-118792578-4919860-1355-6667-19209注：其他位置处反力不控制设计，本表不予列出3.主缆计算结果3.1主缆成桥线形表3.1理想成桥状态下主缆节点坐标节点号 X Y Z 节点号 X Y Z锚固点 458
23、3.032145.28418.7003284823.000151.18717.5173014591.000147.57118.6303294831.000151.80517.5553024607.000152.20218.4893304839.000152.83517.6183034615.000155.09418.5273314847.000154.27817.7073044623.000158.30918.6073324855.000156.13317.8203054631.000161.85518.7233334863.000158.40217.9593064639.000165.741
24、18.8703344871.000161.08318.1223074647.000169.99219.0463354879.000164.17718.3103084655.000174.62819.2503364887.000167.68518.5223094663.000179.65619.4813374895.000171.60818.7603104671.000185.09819.7383384903.000175.94519.0213114679.000190.96720.0233394911.000180.69619.307桥塔 4691.000200.58020.498340491
25、9.000185.85919.6173134703.000191.43019.9513414927.000191.43019.9513144711.000185.85919.617桥塔 4939.000200.58020.4983154719.000180.69619.3073434951.000190.96720.0233164727.000175.94519.0213444959.000185.09819.7383174735.000171.60818.7603454967.000179.65619.4813184743.000167.68518.5223464975.000174.628
26、19.2503194751.000164.17718.3103474983.000169.99219.0463204759.000161.08318.1223484991.000165.74118.8703214767.000158.40217.9593494999.000161.85518.7233224775.000156.13317.8203505007.000158.30918.6073234783.000154.27817.7073515015.000155.09418.5273244791.000152.83517.6183525023.000152.20218.489325479
27、9.000151.80517.5553535039.000147.57118.6303264807.000151.18717.517锚固点 5046.968145.28418.700跨中 4815.000150.98017.504合理成桥状态下主缆无应力索长为 516.110m。主缆成桥线形如下图所示黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告16图3.1主缆成桥线形3.2主缆空缆线形计算结果根据成桥线形计算主缆线形时采用如下基本假定：塔顶的鞍座在施工过程中可以滑动； 主梁由只受拉弹簧单元模拟的支架支撑； 主缆在自重作用下，中跨和边跨水平分力相同，主缆形状为悬链线； 空缆状
28、态下主梁锚点与鞍座支点间的无应力索长 、 两鞍座支点间的无应力索长与成桥状态下相等；图3.2主缆空缆线形黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告17表3.2空缆状态下主缆节点坐标节点号 X Y Z 节点号 X Y Z锚固点 4583.000145.28018.7003284822.984153.70320.5003014591.106146.92318.8363294830.971154.2583024607.129151.33219.1053304838.967155.18420.5003034615.144154.12319.2393314846.974156.48
29、73044623.138157.29919.3743324854.995158.17020.5003054631.108160.86219.5073334863.031160.2403064639.052164.81419.6413344871.082162.70320.5003074646.975169.16419.7743354879.149165.5673084654.879173.92019.9063364887.229168.84120.5003094662.763179.08920.0393374895.320172.5303104670.631184.68220.17133849
30、03.416176.64420.5003114678.484190.70820.3023394911.514181.189桥塔 4690.229200.57820.5003404919.606186.17120.5003134702.316191.5943414927.684191.5943144710.394186.17120.500桥塔 4939.771200.57820.5003154718.486181.1893434951.516190.70820.3023164726.584176.64420.5003444959.369184.68220.1713174734.680172.53
31、03454967.237179.08920.0393184742.771168.84120.5003464975.121173.92019.9063194750.851165.5673474983.025169.16419.7743204758.918162.70320.5003484990.948164.81419.6413214766.969160.2403494998.892160.86219.5073224775.005158.17020.5003505006.862157.29919.3743234783.026156.4873515014.856154.12319.23932447
32、91.033155.18420.5003525022.871151.33219.1053254799.029154.2583535038.894146.92318.8363264807.016153.70320.500锚固点 5046.000145.28018.700跨中 4815.000153.519由上表可以得出，空缆状态下，塔顶索鞍预偏量应设定为 0.771米。黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告183.3主缆内力成桥状态时，恒载下主缆内力图如下：图3.3恒载作用下主缆轴力图恒载下，主缆最大轴力为 51599.1KN。标准组合 1作用下，主缆内力如下图3.4标
33、准组合1作用主缆轴力图黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告19标准组合 1下，主缆最大轴力 N=60379KN，主缆面积 A=92278mm2,相应的应力值 3N6037910= 650.7MPaA92278= =主缆应力验算安全系数： 1702.72.565.Kc=可见，主缆安全系数满足规范要求。3.4吊杆计算结果恒载作用下，吊杆内力如下：图3.41恒载作用下吊杆轴力图由图示，恒载作用下吊杆轴力最大为 2859.8KN。标准组合 1作用下，吊杆内力如下图所示：黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告20图3.42标准组合1作用下吊杆轴力图标
34、准组合下，标准吊杆最大轴力 N=2388KN，索塔两侧第一根吊杆最大轴 力N=2963KN，边跨尾杆最大轴力 N=3404KN，则相应应力值：（ 1）标准吊杆 3N238810= 564MPaA22117= =应力验算安全系数： 1703.143564Kc=可见，标准吊杆最大值安全系数满足规范要求。 （ 1）塔两侧第一根吊杆3N296310= 423MPaA23502= =应力验算安全系数： 1704.23423Kc=可见，塔两侧第一根吊杆安全系数满足规范要求。黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告21（ 1）边跨尾杆 3N340410= 373MPaA24567=
35、=应力验算安全系数： 1704.733Kc=可见，边跨尾杆安全系数满足规范要求。3.5加劲梁计算结果3.51加劲梁内力及位移计算结果图3.51成桥状态下加劲梁轴力图图3.52成桥状态下加劲梁剪力图黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告2图3.53成桥状态下加劲梁弯矩图图3.54成桥状态下加劲梁竖向位移图3.52基本组合作用下加劲梁内力图：图3.5基本组合1作用下加劲梁轴力包络图黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告23图3.56基本组合12作用下加劲梁剪力包络图图3.57基本组合1作用下加劲梁弯矩包络图图3.58短期组合7下加劲梁竖向位移包络
36、图黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告24图3.59短期组合7下加劲梁水平向位移包络图3.53加劲梁验算分析(1)承载能力极限状态抗弯验算：图3.510加劲梁抗弯承载力包络图由上图可得 ， 主梁在承载能力极限状态组合 （ 包括预应力次效应 ） 弯矩包络值如红色和绿色所示 ， 主梁抗力值如图中上下蓝色及青色所示 ， 由图可得 ， 主梁抗弯承载力满足要求。 (2)正常使用极限状态应力验算：黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告25图3.51标准组合1下混凝土板顶底缘正应力包络图图3.512短期组合2下混凝土板顶底缘正应力包络图由以上两图可知，标
37、准组合 1下叠合梁混凝土板顶底缘最大压应力为8.70.50.535.517.7ckMPaf MPa= ，满足规范要求；而在短期组合 2下顶底缘在桥塔支座处都会出现名义拉应力，建议在该部分张拉预应力。黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告26图3.512标准组合1下钢箱梁顶底缘最小正应力包络图图3.513短期组合2下钢箱梁顶底缘最大正应力包络图图3.514标准组合5下钢箱梁顶缘主压应力包络图黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告273.6主塔计算分析3.61塔柱计算分析（ 1）成桥状态下计算结果成桥阶段主塔轴力结果如下图所示：图3.61成桥阶段
38、主塔轴力图由图知，成桥阶段塔柱最大轴压值为 -109264KN。成桥阶段主塔顺桥向弯矩结果如下图所示：图3.62成桥阶段主塔顺桥向弯矩图由图知，成桥阶段塔柱最大弯矩值为 -39333KNm。黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告28（ 2）运营阶段验算结果运营阶段极限承载力验算 主塔按照偏心受压构件考虑 ， 对其正截面抗压承载力进行验算 。 按照规范要求，需对其轴力及由轴力及偏心距产生的弯矩分别进行验算。在 RM计算中，通过计入 P-Delta效应，合理对其抗弯性能进行分析。本桥结构为对称结构 ， 此处仅给出一个塔柱的验算结果 。 主塔 200-203单元截面为高 8
39、m， 宽 4.4m， 壁厚 2m的混凝土箱形截面 ； 204号单元截面为高 6m， 宽3.4m， 壁厚 1m的混凝土箱形截面 ； 205-209单元截面为高 5.4m， 宽 3.1m， 壁 厚0.7m的混凝土箱形截面。图3.63基本组合1作用下塔柱轴力承载力验算包络图主塔按照偏心受压构件考虑 ， 得到其正截面抗压承载力如上图所示 ： 红色代表设计值组合最大轴力，绿色代表设计组合值最小轴力，即最大轴力组合值为 -162748KN。深蓝色表示各截面抗压承载力最大值。由图知主塔正截面抗压承载力满足要求。 基本组合 11作用下塔柱弯矩的包络值如下：黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结
40、构计算报告29图3.64基本组合1作用下塔柱弯矩承载力验算包络图根据主塔基本组合 11下的受力状态，对主塔截面抗弯承载力进行验算。如图 3.6.4所示；红色代表设计值组合最小弯矩，绿色代表设计组合值最大弯矩 ，由图知，弯矩最大值 192476kNm。青和深蓝色代表截面弯矩最大和最小抗力值 。由图知截面抗弯承载力满足要求。 对偶然组合作用下塔柱抗弯承载力计算如下：图3.65偶然组合15作用下塔柱顺桥向弯矩承载力验算包络图由上图知偶然组合作用下 ， 塔柱顺桥向弯矩最大值为 461580kNm， 承载能力满足要求。 考虑主塔受双向弯矩作用 ， 下面对主塔的横向抗弯承载力进行验算 ， 结果如下： 基本
41、组合 11作用下塔柱横向弯矩的包络值如下：黑龙江省哈尔滨市西三环路松花江大桥初步设计 主桥上部结构计算报告30图3.6基本组合1作用下塔柱横向弯矩承载力验算包络图对主塔截面横向抗弯承载力进行验算 ， 结果如图 3.6.6所示 ： 红色代表设计值组合最小弯矩，绿色代表设计组合值最大弯矩。由图可知，弯矩最大值 为369419kNm。青和深蓝色代表轴力最大和最小抗力值。由图知主塔截面横向抗弯承载力满足要求。 偶然组合作用下塔柱横向弯矩包络值如下：图3.67偶然组合15作用下塔柱横向弯矩承载力验算包络图由上图知偶然组合作用下，塔柱横桥向弯矩最大值为 461580kNm， 205单元位置处承载能力不符合要求，需通过配筋加强。主塔运营阶段应力验算 塔柱断面 4个应力验算点位置如下所示：
