东临沂迎宾桥自锚式悬索桥复核报告 - 图文

临沂市柳清河迎宾自锚式悬索桥

复核报告

大连xxx有限公司 2008年12月

目 录

1、工程概述 .................................................................................................................................. 1

1.1工程概况............................................................................................................................ 1 1.2设计工作概况 .................................................................................................................................... 1

1.2.1 设计单位 ................................................................................................................................. 1 1.2.2 主要设计技术标准 .............................................................................................................. 1 2、上部结构计算复核 .................................................................................................................. 2

2.1计算依据............................................................................................................................ 2 2.2结构整体计算复核............................................................................................................ 2

2.2.1 计算模型与方法 ................................................................................................................... 2 2.2.2 成桥状态 ................................................................................................................................. 3 2.2.3 主梁验算 ................................................................................................................................. 5 2.2.4 主塔验算 ............................................................................................................................... 16 2.2.5 横梁验算 ............................................................................................................................... 17 2.2.6 主缆与吊索验算 ................................................................................................................. 28 2.3桥面板局部计算.............................................................................................................. 31

2.3.1 桥面板受力分析 ................................................................................................................. 31 2.3.2 桥面板强度复核 ................................................................................................................. 36 2.4上部结构计算复核结论 ................................................................................................................ 37 3、下部结构计算复核 ................................................................................................................ 37

3.1钻孔灌注桩单桩容许承载力计算.................................................................................. 37 3.2桥塔基础计算复核.......................................................................................................... 38

3.2.1作用在承台底面荷载............................................................................................ 38 3.2.2钻孔灌注桩承载力验算........................................................................................ 39 3.2.3承台验算................................................................................................................ 39 3.3下部结构计算复核结论.................................................................................................. 43

第

1章 工程概述

1.1 工程概况

临沂迎宾大桥位于临沂市柳青河上，与内环路相连，是南坊新区建设的重要组成部分。桥梁结构方案采用独塔双索面自锚式混凝土悬索桥形式，桥梁主跨为70m，边跨为25m，主缆中心距32m，吊索沿顺桥向间距4m。索塔采用欧式塔型，塔结构总高34米，桥面以上塔结构高24.5米(其中2.5米为装饰部分,桥面至主缆中心点为22米)；横断面上共两个欧式塔，中间不设横向连接。桥梁横断面宽43米，上部加劲梁采用双边肋纵梁与吊杆间横梁相交的框架体系，纵梁高度采用2.3米，横梁高度采用2米，其间设置现浇钢筋混凝土桥面板，桥面铺装采用9cm厚沥青混凝土。下部结构主塔基础采用φ150cm的群桩，主跨桥台采用钻孔灌注桩，小边跨桥台采用半整体式重力桥台。

内环路是南坊新区的主要道路，其间是商业办公黄金用地，为此选择两个主塔做为桥体设计元素，意喻着临沂市的开放之门和张开双臂迎接海内外宾客之意。桥塔顶部造型为山东莒县大汶口文化出土的中国最早的象形文字造型，基座四周侧面装饰了体现沂蒙文化特色的雕塑造型。该桥为我省第一座独塔自锚式悬索桥，其受力体系清晰明确，轮廓分明，良好的欧式桥型将为柳青河增添一缕亮色，同时也从一个侧面反映出一个城市的整体风貌。

1.2设计工作概况

1.2.1设计单位：临沂市公路勘察设计院 1.2.2主要设计技术标准 1) 道路等级：城市主干路；

2) 机动车道数：双向8车道(主塔外另设置2个非机动车道,兼做人行道) 3) 计算行车速度： 60km/h ； 4) 桥梁宽度：43 m ；

布置形式为：0.25m护栏+4m人行及非机动车道+2.5m锚索区+（0.5m+4×3.5m+0.5m+4×3.5m+0.5m）机动车道+2.5m锚索区+4m人行及非机动车道+0.25m护栏 5) 桥面横坡：1.5%

6) 桥梁纵断：主塔位于变坡点处，前后纵坡2％，凸曲线半径3000m 7) 设计荷载：城－A级，人行及非机动车道活载3.5 KN/m2 8) 地震基本烈度为Ⅶ，结构物按Ⅷ度设防 9) 设计洪水频率1/100，设计洪水位68.00m

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第2章 上部结构计算复核

2.1 计算依据

(1) 迎宾悬索桥施工图设计文件（7月） (2)《城市桥梁设计准则》CJJ11-93 (3)《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98 (4)《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004 (5)《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85 (6)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86

(7)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004 (8)《公路悬索桥设计规范》(报批稿)

2.2 结构整体计算复核

2.2.1 计算模型与方法

整体静力计算采用通用有限元程序ansys，根据设计方提供的施工图和相关设计资料建立平面模型进行计算。模型简图如下：

图1 模型简图

模型中各主要构件的几何特性如下表所示：

名称 主塔(桥面以上部分) 主塔（根部） 纵梁1(主跨箱形) 纵梁2(主跨支点实心) 纵梁3（边跨跨中实心） 纵梁4（边跨支点实心） 主缆 吊杆（7-73） 吊杆（7-121） 吊杆（7-163） 吊杆（7-223）

材料 C55 C55 C55 C55 C55 C55 高强钢丝 高强钢丝 高强钢丝 高强钢丝 高强钢丝 自重(kN/m3) 26 26 26 26 26 26 81.85 84 84 84 84 2

面积(m2) 6.3×2 12.25×2 17.7518 32.6018 27.6218 66.12 0.1017218×2 0.002809×2 0.004656×2 0.006272×2 0.008581×2 抗弯惯矩Izz（m4） 4.725×2 12.505×2 12.5969 32.7864 15.8159 179.0408 / / / / / 表1 模型中各主要构件的几何特性 2.2.2 成桥状态 (1) 成桥状态下的支反力

计算模型中成桥状态下，0#桥台、1#塔底和2#桥台处的支反力分别为：7767.8KN，-29815KN和149210KN，支反力总和为127160KN。 (2) 成桥状态下的主缆力 成桥状态下主缆力见下表：

40453 40458 40463 40619 40879 由主跨端到塔顶(KN) 41181 41516 41863 42268 42710 43189 43697 44243 44812 45396 46258

表2 主跨主缆轴力 (KN)

56901 56883 55122 由塔顶到边跨端55107 53749 53734 52413 50424 50411 50398 (KN) 52399

表3 边跨主缆轴力 (KN)

(3) 成桥状态下的吊杆力 成桥状态下吊杆力见下表：

3

吊杆编号 吊杆力(KN) 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# 886 1286 1284 1259 1168 1245 1250 1254 1244 1251 1234 1202 1703 2467 1956 1966 3101 表4 成桥吊杆力 (KN)

(4) 成桥状态下的主梁内力

图2 成桥状态下主梁轴力图

图3 成桥状态下主梁弯矩图

4

(5) 成桥状态下的主塔内力

图4 成桥状态下主塔轴力图

图5 成桥状态下主塔弯矩图

2.2.3 主梁验算

验算各荷载作用下的主梁应力，考虑的荷载作用包括：恒载（含二期恒载、预应力）、活载（含汽车荷载、人群荷载）、收缩徐变、索梁温差、温度梯度、系统温差。主梁单元编号从1至108，方向由主跨端部到边跨端部，拉应力为正，压应力为负。各荷载作用下的主梁应力图如下所示：

5

恒载作用下主梁上缘应力图应力(MPa)210-10-2-3-4-5-6-7-8-9-10102030405060708090100110单元号

图6 恒载作用下主梁上缘应力图 (MPa)

恒载作用下主梁下缘应力图应力(MPa)3210-10-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14102030405060708090100110单元号

图7 恒载作用下主梁下缘应力图 (MPa)

6

活载作用下主梁上缘应力包络图应力(MPa)43210-1-2-3-40102030405060708090100110单元号

图8 活载作用下主梁上缘应力包络图 (MPa)

活载作用下主梁下缘应力包络图应力(MPa)86420-2-4-6-80102030405060708090100110单元号

图9 活载作用下主梁下缘应力包络图 (MPa)

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收缩徐变产生的主梁上缘应力图应力(MPa)4.543.532.521.510.50-0.50-1-1.5-2102030405060708090100110单元号

图10 收缩徐变作用下主梁上缘应力图 (MPa)

应力(MPa)876543210-10-2-3-4-5-6-7收缩徐变产生的主梁下缘应力图102030405060708090100110单元号

图11 收缩徐变作用下主梁下缘应力图 (MPa)

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索梁温差产生的主梁上缘应力包络图应力(MPa)21.61.20.80.40-0.40-0.8-1.2-1.6-2102030405060708090100110单元号

图12 索梁温差15度作用下主梁上缘应力包络图 (MPa)

索梁温差产生的主梁下缘应力包络图应力(MPa)32.521.510.50-0.50-1-1.5-2-2.5-3102030405060708090100110单元号

图13 索梁温差15度作用下主梁下缘应力包络图 (MPa)

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温度梯度产生的主梁上缘应力包络图应力(MPa)10.80.60.40.20-0.20-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.4-1.6-1.8-2102030405060708090100110单元号

图14 温度梯度作用下主梁上缘应力包络图 (MPa)

温度梯度产生的主梁下缘应力包络图应力(MPa)4.443.63.22.82.421.61.20.80.40-0.4010-0.8-1.2-1.6-2-2.42030405060708090100110单元号

图15 温度梯度作用下主梁下缘应力包络图 (MPa)

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体系升降温30度产生的主梁上缘应力包络图应力(MPa)0.50.40.30.20.10-0.10-0.2-0.3-0.4-0.5102030405060708090100110单元号

图16 体系温差30度作用下主梁上缘应力包络图 (MPa)

体系升降温30度产生的主梁下缘应力包络图应力(MPa)0.80.60.40.200-0.2-0.4-0.6-0.8102030405060708090100110单元号

图17 体系温差30度作用下主梁下缘应力包络图 (MPa)

成桥状态：若在该桥竣工时立即投入使用，在汽车、人群和其他荷载（索梁温差、体系温差、桥面日照，未考虑收缩徐变）作用下，按照最不利的荷载组合，该桥主梁的拉压应力状况如下所示，拉应力为正，压应力为负：

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主梁上缘拉应力包络图应力(MPa)420-20-4-6-8-10-12-14102030405060708090100110单元号

图18 主梁上缘拉应力包络图 (MPa)

应力(MPa)8400-4-8-12-16-201020主梁下缘拉应力包络图30405060708090100110单元号

图19 主梁下缘拉应力包络图 (MPa)

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主梁上缘压应力包络图应力(MPa)420-20-4-6-8-10-12-14-16102030405060708090100110单元号

图20 主梁上缘压应力包络图 (MPa)

主梁下缘压应力包络图应力(MPa)8400-4-8-12-16-20单元号102030405060708090100110

图21 主梁下缘压应力包络图 (MPa)

成桥1年后：考虑收缩徐变产生的部分作用，在汽车、人群和其他荷载（索梁温差、体系温差、桥面日照）作用下，按照最不利的荷载组合，该桥主梁的拉压应力状况如下所示，拉应力为正，压应力为负：

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主梁上缘拉应力包络图应力(MPa)420-20-4-6-8-10-12-14-16102030405060708090100110单元号

图22 主梁上缘拉应力包络图 (MPa)

应力(MPa)8400-4-8-12-16-201020主梁下缘拉应力包络图30405060708090100110单元号

图23 主梁下缘拉应力包络图 (MPa)

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主梁上缘压应力包络图应力(MPa)420-20-4-6-8-10-12-14-16102030405060708090100110单元号

图24 主梁上缘压应力包络图 (MPa)

主梁下缘压应力包络图应力(MPa)8400-4-8-12-16-20单元号102030405060708090100110

图25 主梁下缘压应力包络图 (MPa)

由成桥1年后的计算结果可知，收缩徐变对主跨跨中下缘拉应力有很大影响，必须在成桥1年到2年内通过对该桥的检测结果来进行吊杆力的二次调整，以消减收缩徐变带来的不利影响，改善主梁的应力状况，若不进行吊杆力的二次调整，则收缩徐变将引起主梁主跨下缘处的拉应力继续增大，最终导致该桥的破坏。

由上述计算结果可知，在最不利的荷载组合下，最大的法向拉应力出现在主跨跨中

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附近的主梁下缘，最大的法向压应力出现在主梁与主塔交接处主跨一侧的主梁下缘，两处均为标准的2.3m高纵梁截面。应力计算时考虑全截面承受轴力，有效截面承受弯矩，有效截面为纵梁中心线两侧各3.8m的范围。各荷载作用在上述两处位置产生的应力值如下表所示，拉应力为正，压应力为负：

主跨跨中下缘应力值（Mpa） 荷载名称 应力值 恒载 活载 7.1033 荷载名称 温度梯度 应力值 1.8247 -8.9395 系统温差30度 0.2765 收缩徐变 7.0574 索梁温差15度 2.3403 表5 各荷载作用下主跨跨中下缘应力 (MPa)

主梁与主塔交接处主跨一侧 下缘应力值（Mpa） 荷载名称 应力值 恒载 活载 -6.5813 荷载名称 温度梯度 应力值 -1.6670 -4.4666 系统温差30度 -0.4413 收缩徐变 -6.5604 索梁温差15度 -2.9001 表6 各荷载作用下主梁与主塔交接处主跨一侧下缘应力值(MPa)

主梁最不利荷载组合下的应力验算如下表所示：

验算内容 拉应力 压应力 上缘 下缘 上缘 下缘 控制应力 容许应力 验算结果 1.696 3.687 -14.523 -17.757 1.918 1.918 -24.85 -24.85 满足 不满足 满足 满足

表7 横梁正截面法向压应力验算表（MPa）

2.2.4 主塔验算

根据《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004中第4.1.6条的规定，对永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应进行组合，其中的结构重要性系数按规范表1.0.9的规定取为1.0。

持久状态承载能力极限状态基本组合主塔内力包络图如下图所示：

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轴力(KN)0-200000-40000-60000-80000-100000-120000-140000-160000-180000-200000-2200005主塔轴力包络图101520253035单元号

图26 承载能力极限状态基本组合主塔轴力包络图(KN)

主塔弯矩包络图弯矩(KNm)3000020000100000-100000-20000-30000-40000-50000-60000-70000-80000-90000-100000-110000单元号5101520253035

图27 承载能力极限状态基本组合主塔弯矩包络图(KN·m)

根据以上内力分布情况对主塔按钢筋混凝土构件进行持久状态承载能力极限状态验算，选取主梁位置主塔最不利断面及塔根部断面按偏心受压构件进行截面承载能力验算。验算结果列于下表：

位置 塔底断面 计算轴力 计算弯矩 承载轴力 承载弯矩 验算结果 满足 满足 主梁位置断面 86656.60 151420.72 125042.42 218494.75 99832.20 214740.88 216512.25 465721.79 表8 主塔承载能力验算表（KN, KN·m）

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2.2.5 横梁验算

对横梁进行使用阶段预应力构件抗裂验算，横梁按预应力混凝土A类构件验算，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004中第6.3.1条，正截面抗裂验算应对构件正截面混凝土短期荷载效应作用下的法向拉应力进行验算。拉应力为负，压应力为正。

在作用短期效应组合下，各横梁上下缘应力包络图如下图所示：

主跨中横梁上缘拉应力应力(MPa)765432100510152025303540455055节点号

图28 作用短期效应组合主跨中横梁上缘应力图(MPa)

应力(MPa)10987654321005主跨中横梁下缘拉应力10152025303540455055节点号

图29 作用短期效应组合主跨中横梁下缘应力图(MPa)

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应力(MPa)7654321005边跨中横梁上缘拉应力10152025303540455055节点号

图30 作用短期效应组合边跨中横梁上缘应力图(MPa)

应力(MPa)10987654321005边跨中横梁下缘拉应力10152025303540455055节点号

图31 作用短期效应组合边跨中横梁下缘应力图(MPa)

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应力(MPa)7654321005主跨端横梁上缘拉应力10152025303540455055节点号

图32 作用短期效应组合主跨端横梁上缘应力图(MPa)

应力(MPa)4主跨端横梁下缘拉应力32100-1510152025303540455055节点号

图33 作用短期效应组合主跨端横梁下缘应力图(MPa)

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应力(MPa)6543210-1-205边跨端横梁上缘拉应力10152025303540455055节点号

图34 作用短期效应组合边跨端横梁上缘应力图(MPa)

应力(MPa)5432100-1-2-35边跨端横梁下缘拉应力10152025303540455055节点号

图35 作用短期效应组合边跨端横梁下缘应力图(MPa)

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应力(MPa)10864200-25塔处横梁上缘拉应力节点号10152025303540455055

图36 作用短期效应组合塔处横梁上缘应力图(MPa)

应力(MPa)1816141210864200510塔处横梁下缘拉应力152025303540455055节点号

图37 作用短期效应组合塔处横梁下缘应力图(MPa)

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使用阶段横梁正截面抗裂验算见下表： 验算内容 控制应力 容许应力 验算结果 0 1.918 上缘 满足 主跨中横梁 0 1.918 下缘 满足 0 1.918 上缘 满足 边跨中横梁 0 1.918 下缘 满足 0 1.918 上缘 满足 主跨端横梁 0.48 1.918 下缘 满足 0.74 1.918 上缘 满足 边跨端横梁 1.73 1.918 下缘 满足 1.15 1.918 上缘 满足 塔处横梁 0 1.918 下缘 满足

表9 横梁正截面抗裂验算表（MPa）

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中第7.1节的规定对预应力混凝土构件进行使用阶段正截面的混凝土法向压应力验算。

主跨中横梁上缘压应力应力(MPa)765432100510152025303540455055节点号

图38 使用阶段主跨中横梁上缘应力图(MPa)

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应力(MPa)10987654321005主跨中横梁下缘压应力10152025303540455055节点号

图39 使用阶段主跨中横梁下缘应力图(MPa)

边跨中横梁上缘压应力应力(MPa)765432100510152025303540455055节点号

图40 使用阶段边跨中横梁上缘应力图(MPa)

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应力(MPa)10987654321005边跨中横梁下缘压应力10152025303540455055节点号

图41 使用阶段边跨中横梁下缘应力图(MPa)

主跨端横梁上缘压应力应力(MPa)8765432100510152025303540455055节点号

图42 使用阶段主跨端横梁上缘应力图(MPa)

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应力(MPa)4主跨端横梁下缘压应力32100-1510152025303540455055节点号

图43 使用阶段主跨端横梁下缘应力图(MPa)

边跨端横梁上缘压应力应力(MPa)76543210-10-2510152025303540455055节点号

图44 使用阶段边跨端横梁上缘应力图(MPa)

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应力(MPa)5432100-15边跨端横梁下缘压应力10152025303540455055节点号-2-3

图45 使用阶段边跨端横梁下缘应力图(MPa)

塔处横梁上缘压应力应力(MPa)121086420-2-405节点号10152025303540455055

图46 使用阶段塔处横梁上缘应力图(MPa)

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应力(MPa)181614121086420-20510塔处横梁下缘压应力152025303540455055节点号

图47 使用阶段塔处横梁下缘应力图(MPa)

持久状况横梁正截面法向压应力验算见下表： 验算内容 控制应力 容许应力 验算结果 -6.01 -24.85 上缘 满足 主跨中横梁 -9.14 -24.85 下缘 满足 -6.39 -24.85 上缘 满足 边跨中横梁 -8.92 -24.85 下缘 满足 -6.74 -24.85 上缘 满足 主跨端横梁 -3.48 -24.85 下缘 满足 -6.04 -24.85 上缘 满足 边跨端横梁 -4.15 -24.85 下缘 满足 -24.85 上缘 -10.52 满足 塔处横梁 -24.85 下缘 -16.85 满足

表10 横梁正截面法向压应力验算表（MPa）

2.2.6 主缆与吊索验算 一、主缆强度验算

m2，钢丝总直径为 主缆选用37?127；一根主缆的面积为0.1017217758?5.250.35988m。其每延米容重为81.85KN/m，每延米重量为8.3259KN/m；主缆平行钢

b?1770MPa， 其破断荷载为180047.542KN。 丝标准抗拉强度Ry 使用阶段主缆的最大应力为考虑恒载+活载+索梁温差+温度梯度+系统温差时的最大应力623.3769MPa，安全系数为：1770/623.3769?2.8393?2.5，故最不利组合作用下主缆的安全系数满足规范要求，主缆是安全的！

28

二、鞍槽中主缆抗滑系数的验算

按《公路悬索桥设计规范》(报批稿)，鞍槽内索股的抗滑安全系数：

k???lg(Ts/T?2

c)式中：?——索股与槽底或上层索股与下层索股间的摩擦系数，取0.15； ?——主缆(索股)在鞍槽上的包角(弧度)； Ts、Tc——分别为主缆(索股)两边的拉力。

中心角??77.17??1.3468

最不利组合作用下的抗滑安全系数为：

k???0.15?1.3468lg(T?2

s/Tc)?lg(86890.8/69852.1)?2.131鞍槽中主缆的抗滑满足规范要求！ 三、吊索验算

取最不利荷载组合作用下的吊索应力对吊索进行验算，结果如下表：

吊索编号 吊索最大应力(Mpa) 安全系数 1# 218.853 7.63 2# 513.876 3.25 3# 514.875 3.24 4# 505.095 3.31 5# 469.656 3.56 6# 498.780 3.35 7# 500.554 3.34 8# 501.101 3.33 9# 496.251 3.37 10# 497.937 3.35 11# 489.748 3.41 12# 475.156 3.51 13# 408.262 4.09 14# 437.704 3.82 15# 467.447 3.57 16# 470.090 3.55 17# 404.349 4.13 表11 吊索验算表

所有吊索安全系数均大于3，满足规范要求！ 四、索夹验算

索夹采用10.9级高强螺栓，预紧力610KN。索夹厚度t?56.5mm，

29

E取

2.0?1011Pa，主缆外径Dc?398mm，索夹内径Dd?404mm。

索夹应力验算如下表所示：

编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# L(mm) 770 770 770 770 970 970 970 970 970 1250 1250 1250 1250 1745 1745 1745 1745 N(KN) 4880 4880 4880 4880 7320 7320 7320 7320 7320 10980 10980 10980 10980 19520 19520 19520 19520 ???Mpa)?56.086 56.086 56.086 56.086 66.782 66.782 66.782 66.782 66.782 77.735 77.735 77.735 77.735 98.993 98.993 98.993 98.993 Dc(mm) Dd(mm) ?3?Mpa)?398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 398 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 404 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 421.663 ??????Mpa)?477.748 477.748 477.748 477.748 488.445 488.445 488.445 488.445 488.445 499.397 499.397 499.397 499.397 520.656 520.656 520.656 520.656 表12 索夹应力验算表

索夹抗滑安全度验算如下表所示：

编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# ??。??9.792 11.365 13.201 14.982 16.659 18.287 19.948 21.577 23.163 24.718 26.233 27.676 29.331 44.424 42.704 41.107 38.902 sin? 0.1701 0.1971 0.2284 0.2585 0.2867 0.3138 0.3412 0.3678 0.3933 0.4182 0.4420 0.4645 0.4899 0.7000 0.6782 0.6575 0.6280 Tc(KN) 885.91 1286.15 1284.06 1259.42 1167.89 1244.80 1250.38 1253.88 1243.67 1251.34 1234.10 1201.94 1703.40 2466.80 1956.20 1965.81 3101.02 T(KN) 150.668 253.447 293.237 325.581 334.804 390.590 426.589 461.116 489.197 523.252 545.499 558.267 834.419 1726.669 1326.716 1292.456 1947.413 F(KN) 2049.6 2049.6 2049.6 2049.6 3074.4 3074.4 3074.4 3074.4 3074.4 4611.6 4611.6 4611.6 4611.6 8198.4 8198.4 8198.4 8198.4 r 13.60 8.09 6.99 6.30 9.18 7.87 7.21 6.67 6.28 8.81 8.45 8.26 5.53 4.75 6.18 6.34 4.21 表13 索夹抗滑验算表

索夹抗滑安全度满足规范要求！

30

2.3 桥面板局部计算

2.3.1 桥面板受力分析

迎宾桥桥面系是由加劲梁、横梁及其上的行车道板组成，行车道板是支承在横梁上的单向连续板，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第4.1条进行板的计算，采用简化方法先计算出相同跨度简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩M0，再根据板厚与肋高比值的不同乘以相应系数得到板的跨中和支点截面的设计弯矩。本桥主跨横梁宽0.4m，边跨横梁宽0.7m，高2.0m，两根横梁的中心间距4m，行车道板主跨厚0.22m，边跨厚0.25m，加腋长度0.3m，桥面铺装层为9cm沥青混凝土；设计荷载为城－A。

计算时取1m板宽，计算自重弯矩及恒载弯矩，活载按有效分布宽度计算1m宽板的受力，然后进行荷载组合，得到行车道板的跨中和支点的设计弯矩。

桥面板顺桥向计算跨径la?4.0m，横桥向计算跨径lb?16m，桥面板的长宽比为：

164＞2，可视作单由短跨承受荷载的单向受力板（即单向板）来设计。

2.3.1.1 主跨桥面板的计算 （一）恒载内力

沿横桥方向取一米宽的板条进行计算 1、每延米板条上的恒载g

沥青混凝土铺装g1： 0.0?91?.0 2?3.0kN2.0m7板的平均厚度t： 0.22?0.15?0.30/3.6?0.2325m 桥面板自重g2： 0.232 5 ?51?.0?26k6N.04mkN/ m合计： g??gi?8.1152、每米宽板条的恒载内力： （1）、板的计算跨径

板的计算跨径按照《桥规》（JTGD 62—2004）规定：

l?l0?t?3.6?0.2325?3.8325m，且不大于l0?b?3.6?0.4?4m，所以板的计算跨径

取为l?3.8325m，上式中l0为板的净跨径，t为板厚，b为中横梁腹板宽度。

（2）、恒载弯矩

M0g?11gl2??8.115?3.83252?14.8992kN?m 88（二）活载内力

设计荷载为城市-A级，按照《桥规》（JTGD 62—2004）选用如下图所示车辆荷

载进行计算：

31

60KN140KN140KN200KN160KN3.6m1.2m6.0m18.0m7.2m

图48 城—A级标准车辆纵面图

1、选取荷载

根据轴重和轴距，应以重轴为主，取用P=200KN或2×（P=140KN）计算。 2、轮载分布

重轴车轮着地尺寸a2?b2=0.2m×0.6m，经铺装层按45?角扩散后在板顶的分布尺寸为a1?b1??a2?2H???b2?2H??0.38m?0.78m

3、汽车及冲击力弯矩 （1）、荷载取用P?200kN时

①、荷载位于板中央的有效分布宽度 b?b1?l3?0.7?83.8325?2.0m5 7532323?3.8325?2.555m，所以，

《桥规》（JTGD 62—2004）规定b不小于l?b?2.555m,此时有效工作宽度相互重叠，则取每个车轮荷载的有效分布宽度为 b?(1.8?1.3)/2?1.55m

②、荷载位于板支承处的有效分布宽度

0.78?0.232?5 b'?b1?t?1.m0125

《桥规》（JTGD 62—2004）规定b'不小于l??3.8325?1.2775m，所以，

33b'?1.2775m

11③、板的有效工作宽度如下图所示

32

pg

图49 单向板内力计算图

④、汽车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数1??=1.3）

M0P?(1??)P8b(l?a12)?1.3?2008?1.55?(3.8325?0.382)?76.375kN?m

（2）、荷载取用2?(P?140KN)时 板的有效工作宽度同上，如下图所示

ppg

图50 单向板内力计算图

33

汽车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数1??=1.3）

M0P?(1??)[l1403.8325?(?0.6)]?1.3??(?0.6) 2b22?1.552?77.277kN?m

P所以，汽车及冲击力弯矩取用荷载为2?(P?140KN时)的弯矩计算，即

M0p?77.27K7N?m

（三）荷载组合

M0?1.2M0g?1.4M0p

?1.2?14.8992?1.4?77.277?126.07KN?m

0.7M0??0.7?126.?07? M支??8K8N.2 4m?9由于板厚与梁高之比?0.23252?14

M中?0.5M0?0.5?126.07?63.035KN?m

2.3.1.2 边跨桥面板的计算 （一）恒载内力

沿横桥方向取一米宽的板条进行计算 1、每延米板条上的恒载g

沥青混凝土铺装g1： 0.0?91?.0 2?3.0kN2.0m7板的平均厚度t： 0.25?0.15?0.30/3.3?0.26364m 桥面板自重g2： 0.263?64?1.0?26 6k.8N54m6k4N m/合计： g??gi?8.92462、每米宽板条的恒载内力： （1）、板的计算跨径

板的计算跨径按照《桥规》（JTGD 62—2004）规定：

l?l0?t?3.3?0.26364?3.56364m，且不大于l0?b?3.6?0.4?4m，所以板的计算跨

径取为l?3.56364m，上式中l0为板的净跨径，t为板厚，b为中横梁腹板宽度。

（2）、恒载弯矩

M0g?11gl2??8.92464?3.563642?14.1673kN?m 88（二）活载内力

设计荷载为城市-A级，选用的车辆荷载同上。 （1）、荷载取用P?200kN时

①、荷载位于板中央的有效分布宽度

34

b?b1?l3?0.7?83.56364?1.9m6 7932323?3.56364?2.3758m，所以，

《桥规》（JTGD 62—2004）规定b不小于l?b?2.3758m,此时有效工作宽度相互重叠，则取每个车轮荷载的有效分布宽度为 b?(1.8?1.3)/2?1.55m

②、荷载位于板支承处的有效分布宽度

0.78?0.263?64 b'?b1?t?1.0m 4364 《桥规》（JTGD 62—2004）规定b'不小于l??3.56364?1.18788m，所以，

33b'?1.18788m

11③、板的有效工作宽度如下图所示

pg

图51 单向板内力计算图

④、汽车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数1??=1.3）

M0P?(1??)P8b(l?a12)?1.3?2008?1.55?(3.56364?0.382)?70.738kN?m

（2）、荷载取用2?(P?140KN)时 板的有效工作宽度同上，如下图所示

35

ppg

图52 单向板内力计算图

汽车及冲击力弯矩（偏于安全地取冲击系数1??=1.3）

l1403.56364?(?0.6)]?1.3??(?0.6) 2b22?1.552?69.384kN?m

所以，汽车及冲击力弯矩取用荷载为P?200kN时的弯矩计算，即M0P?(1??)[M0p?70.738KN?m

P（三）荷载组合

M0?1.2M0g?1.4M0p

?1.2?14.1673?1.4?70.738?116.034KN?m

0.7M0??0.7?116.0?34? M支??8K1N.22?38 m由于板厚与梁高之比?0.263642?14

M中?0.5M0?0.5?116.034?58.017KN?m

2.3.2 桥面板强度复核

迎宾大桥行车道板上下缘纵向钢筋都配置了HRB335等级的钢筋，直径φ20，钢筋间距10cm，即每米板宽配10根φ20钢筋，受力钢筋保护层为5.8cm，行车道板混凝土强度等级为C55。桥面板作为矩形截面受弯构件，按规范第5.2.2条计算截面受弯承载力，计算时偏于安全地不考虑受压钢筋，结果列出在下表。

36

桥面板截面抗弯承载力计算见下表：

计算内容 设计弯矩 桥梁结构重要性系数 截面宽度 截面高度 混凝土强度等级 受拉钢筋类型 受拉钢筋直径 受拉钢筋根数 受拉钢筋保护层 混凝土轴心抗压强度设计值 受拉钢筋面积 受拉钢筋设计强度 中性轴位置 受压区高度界限 校核 正截面抗弯承载弯矩 校核 ξMd γ0 b h d a fcd As fsd x jgh0主跨桥面板 支点截面 kN·m cm cm mm 根 cm MPa cm2 MPa cm -88.249 1 100 37 55 HRB335 20 10 5.8 24.4 31.42 280 3.6056 16.848 OK -258.63 OK 63.035 1 100 22 55 HRB335 20 10 5.8 24.4 31.42 280 3.6056 8.748 OK 126.661 OK 边跨桥面板 -81.224 1 100 40 55 HRB335 20 10 5.8 24.4 31.42 280 3.6056 18.468 OK -285.02 OK 58.017 1 100 25 55 HRB335 20 10 5.8 24.4 31.42 280 3.6056 10.368 OK 153.054 OK 跨中截面 支点截面 跨中截面 cm kN·m Mj 表14 桥面板强度验算表 桥面板强度复核表明，板的受力是安全的，极限承载力有足够的安全储备。

2.4 上部结构计算复核结论

对迎宾大桥上部结构受力进行的计算复核，得到以下结论：

1、使用阶段主缆的安全系数最小为2.8393，吊杆的安全系数在3.24~7.63之间，均满足规范要求；

2、主梁拉应力不满足规范对A类构件的要求；混凝土主塔的承载能力满足规范要求；

3、对自锚式悬索桥各个部位的横梁进行了抗裂验算和持久状况应力验算，基本满足要求；

4、主梁桥面板极限承载力大于设计内力，板的受力是安全的，满足规范要求。

第3章 下部结构计算复核

3.1 钻孔灌注桩单桩容许承载力计算

根据《临沂市柳清河迎宾悬索桥施工图设计》，桩尖持力层达到3-3层（弱风化安山岩）。根据交通部标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85）第4.3.4条，支承在基岩上或嵌入基岩内的钻（挖）孔桩的单桩轴向受压容许承载力[P]，可按下

37

式计算：

[P]?(c1A?c2Uh)Ra

式中 [P]——单桩轴向受压容许承载力（kN）；

Ra——天然湿度的岩石单轴极限抗压强度（kPa）； h——桩嵌入基岩深度（m），不包括风化层； U——桩嵌入基岩部分的横截面周长（m）； A——桩底横截面面积（m2）；

c1,c2——根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数，按规范表4.3.4中条件为“一般的”并对钻孔桩系数降低20％取c1＝0.4，c2＝0.032。

按柱承桩计算的单桩容许承载力结果列于下表：

桥墩台 桩桩径 桩底标高 弱风化安岩 U 号 (m) (m) 顶面标高(m) (m) 11 14 1#塔墩 17 20 23 26 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 51.112 51.112 51.112 47.112 46.112 46.112 54.200 53.590 54.800 50.080 49.470 48.230 A (m2) h (m) Ra MPa 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 设计值 kN 13484.0 12426.1 14524.4 13275.9 13952.2 11801.8 4.712 1.767 3.088 4.712 1.767 2.478 4.712 1.767 3.688 4.712 1.767 2.968 4.712 1.767 3.358 4.712 1.767 2.118 表15 单桩容许承载力计算表

因为弱风化安山岩天然湿度下的单轴极限抗压强度Ra远远大于钻孔灌注桩的C25混凝土轴心抗压强度设计值fcd?11.5MPa，因此表中Ra取混凝土的轴心抗压强度设计值。

按柱承桩计算得到1号桥塔基础φ1.5m钻孔灌注桩单桩容许承载力

[P]?11801.K8N。

3.2 桥塔基础计算复核

迎宾桥为独塔自锚式悬索桥，1号墩为悬索桥桥塔中墩，0号、2号桥台分别为悬索桥主跨和边跨桥台。桥塔基础计算包括：承台验算、钻孔灌注桩承载力及桩身强度验算。

3.2.1 作用在承台底面荷载

根据《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98第4.2.1条，桥塔所受制动力为：10%的车道荷载：0.1?(95?15?300)?2?345KN?2?160?320KN；

38

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