景觀人行橋計算書

景觀人行橋計算書圖11所示：橋型布置示意圖1.2結構支承體系全橋豎向均采用盆式橡膠支座（除引橋搭接主橋處），分固定、雙向滑動、單向滑動三種。主橋0#橋臺梁端設置豎向板式支座，引橋搭接主橋處設置板式支座。1.3主梁主橋為單幅箱梁結構，主橋梁高1.8m，頂板寬4.2366m，底板與右側腹板采用整體彎制板，頂、底板厚12mm，腹板厚度為12mm，頂、底、腹板均采用120x10mm板肋加勁，板肋標準間距350mm，左側為變長度焊接H型橫梁，橫梁長度從邊至跨中為2.5m~5.5m，橫梁內側截面高度為0.915m,外側高度為0.238m。由于0號橋臺位置梁端為受壓設計，該處沿縱向9.5m，中腹板由常規(guī)12mm加厚至24mm，同時設置雙側腹板加勁肋。橫隔板全橋設置，標準間距2.5m，跨中隔板厚12mm，支撐隔板24mm。結構內側偏重，自行會形成內坡，不刻意設置橫坡。引橋為單幅箱梁結構，主橋梁高1.5m，頂板寬3.5m，底板腹板采用整體彎制板，頂、底板厚12mm，腹板厚度為12mm，頂、底、腹板均采用120x10mm板肋加勁；橫隔板全橋設置，標準間距2.0m，跨中隔板厚12mm，支撐隔板24mm，通過結構找縱、橫坡。頂板橫坡為雙向1.0%，底板為水平。主橋跨中橫斷面圖1.4橋塔橋塔塔身為變截面圓形，軸線與豎向夾角18度，橋塔分為三部分，塔頂，錨固區(qū)塔柱和下塔柱。上塔柱長5.0m，為半個橢圓錐體造型，壁厚30mm圓鋼管+C50微膨脹混凝土，鋼管內側設置剪力釘，外圓直徑從0m變化為2.0m。錨固區(qū)塔柱長33.0m，為變截面圓錐體，外圓直徑2.0~2.99m，壁厚30mm圓鋼管+C50微膨脹鋼筋混凝土，鋼管內側在吊耳處設置環(huán)向加勁肋，加勁肋厚為20mm，寬為300m，同時內側全截面設置剪力釘。下塔柱長27.0m，為變截面圓錐體，外圓直徑2.99~3.8m，其中上部19.8m為壁厚30mm圓鋼管+C50微膨脹鋼筋混凝土，內側設置剪力釘，下部7.2m為鋼筋混凝土。。1.5下部結構主橋2~4#橋墩均采用單肢矩形花瓶墩形式，順橋向寬度1.5m，2#、4#橋墩橫橋向底寬3.0m，頂寬6.8m，3#橋墩橫橋向底寬4.0m，頂寬8.3m，橋墩下接承臺，承臺尺寸6.0x3.0x2.5m，承臺下為直徑1.5m的樁基，每個橋墩下2根樁基，同時為抵消結構水平力，每個橋墩墩頂均設置了橫向位移限位槽，槽內側壁預埋20mm后不銹鋼板。主橋1#橋臺為樁承式縱向抗推橋臺，承臺尺寸10.5x9.0x3.0m，下接6根直徑1.8m的圓樁。主橋5#橋臺為樁柱式橋臺，橋臺橫向寬為9.0m，縱向長為4.94m，高為3.6m。橋臺下面設置3根直徑1.5m的樁基礎。主橋D1#、D2#錨錠都為帶樁錨錠，錨碇高為2.0m，長為5.0m，寬為2.0m；下接承臺7x3.0x3.0m+2根直徑1.8米的樁基礎。引橋A#橋墩采用單肢矩形花瓶墩形式，順橋向寬度1.0m，橫橋向底寬1.0m，頂寬2.0m，橋墩下接直徑1.5m的樁基。引橋橋B#橋臺為樁柱式橋臺，橋臺橫向寬為3.5m，縱向長為4.98m，高為3.3m。橋臺下面設置1根直徑1.5m的樁基礎。1.6纜索體系主纜共11根橋面索主纜和2根背索主纜，橋面索主纜為55-φ7股平行鋼絲索股，每根主纜共55絲，主纜為圓形，外包雙層PE護層。直徑為75mm；背索主纜為131-φ7股平行鋼絲索股，每根主纜共131絲，主纜為圓形，外包雙層PE護層。直徑為110mm。

2整體計算模型2.1計算依據1）與業(yè)主簽定的設計合同。2）業(yè)主提供的現狀1:500實測管線及地形資料。3）規(guī)劃提供的道路周邊地塊發(fā)件情況。4）國家頒布的有關標準、規(guī)范、規(guī)程及其他有關規(guī)定。5）【《開州區(qū)城區(qū)安康、駟馬、三中濱湖公寓等移民小區(qū)環(huán)境綜合治理工程》庫岸整治工程（舉子園段）、開州漢豐湖景觀人行橋工程地質勘察報告(直接詳細勘察)》】（核工業(yè)（天津）工程勘察院有限公司2023.04）6）業(yè)主提供的其他資料。7）《工程結構通用規(guī)范》GB55001-20218）《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》GB55002-20219）《建筑與市政地基基礎通用規(guī)范》GB55003-202110）《混凝土結構通用規(guī)范》GB55008-202111）《鋼結構通用規(guī)范》GB55006-202112）《建筑與市政工程防水通用規(guī)范》GB55030-2022。2.2主要規(guī)范標準《城市人行天橋與人行地道技術規(guī)范》（CJJ69-1995）《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD60-2015)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG3363-2019）《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650－2020）《城市橋梁抗震設計規(guī)范》（CJJ166-2011）《公路橋梁抗風設計規(guī)范》（JTG/T3360-01-2018）《混凝土結構設計規(guī)范（2015版）》（GB50010-2010）《公路鋼結構橋梁設計規(guī)范》（JTGD64-2015）《公路橋梁抗震設計規(guī)范》（JTG/T2231-01-2020）《城市道路交通工程項目規(guī)范》（GB55011-2021）《城市橋梁設計規(guī)范（2019年版）》（CJJ11-2011）《公園設計規(guī)范》（GB51192-2016）《鋼管混凝土結構技術規(guī)范》（GB50936-2014）《公路鋼結構橋梁制造和安裝施工規(guī)范》（JTG/T3651-2022）《鋼管混凝土結構技術規(guī)范》（GB50936-2014）《公路橋梁超高強鋼管混凝土技術規(guī)程》（DB51/T2598-2019）《鋼管混凝土橋梁檢驗評定規(guī)程》（DB51/T2425-2017）《公路斜拉橋設計規(guī)范》（JTG/T3365-01-2020）《大跨度斜拉橋平行鋼絲拉索》（JT/T775-2016）《斜拉橋換索設計與施工規(guī)程》（DB37/T1312-2009）2.3設計技術標準1）通航標準：Ⅵ通航要求，其中：雙向通航凈寬≥40m，凈高≥6.0m2）橋面寬度：主橋總寬6.0~9.0m；引橋3.5m；3）橋面縱坡：≤8.0%；4）橋面橫坡：雙向1.0%；5）設計基準期：100年6）設計工作年限：100年5）橋面高程：根據通航要求，通航孔不低于180.283m；6）技術標準：人行橋，荷載根據規(guī)范采用；7）通航凈寬及凈空如下圖所示通航凈寬及凈空8）溫度荷載：升溫取30°，降溫取25°，日照溫差按JTGD62-2015規(guī)定的溫度場計算；9）地震設防類別：場地地震基本烈度為6°，設計基本地震加速度值為0.05g，按7°構造設防。10）設計安全等級：一級，結構重要性系數1.111）設計環(huán)境類別：Ⅰ類12）防洪水頻：1%13）設防高程：173.54m2.4主要材料2.4.1混凝土錨錠、橋墩：C40混凝土橋臺、承臺：C35混凝土樁基：水下C35混凝土承臺墊層：C20混凝土橋塔：C50混凝土C20混凝土：軸心抗壓強度設計值fcd=9.0MPa，軸心抗拉強度設計值ftd=1.06MPa，彈性模量Ec=2.55×104MPa。C30混凝土：軸心抗壓強度設計值fcd=13.8MPa，軸心抗拉強度設計值ftd=1.39MPa，彈性模量Ec=3.0×104MPa。C40混凝土：軸心抗壓強度設計值fcd=18.4MPa，軸心抗拉強度設計值ftd=1.65MPa，彈性模量Ec=3.25×104MPa。C50混凝土：軸心抗壓強度設計值fcd=22.4MPa，軸心抗拉強度設計值ftd=1.83MPa，彈性模量Ec=3.25×104MPa。2.4.2普通鋼筋設計采用HPB300E、HRB400E鋼筋。HPB300E鋼筋材料和連接應滿足《鋼筋混凝土用鋼第1部分:熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1－2017）的規(guī)定；HRB400E鋼筋材料和連接應滿足《鋼筋混凝土用鋼第2部分:熱軋帶肋鋼筋》(GB1499.2－2018)的要求。除特別說明外直徑≥16mm的鋼筋均采用機械連接，接頭連接等級為I級，連接區(qū)段內的接頭率不大于50%，并滿足《鋼筋機械連接技術規(guī)程》（JGJ107—2016）要求。鋼筋焊接網：設計主要采用D10規(guī)格的鋼筋焊接網，其材料應滿足相關現行規(guī)范的要求。。2.4.3預應力鋼材錨錠錨點處，鋼板和混凝土結合采用Φ32精軋螺紋鋼筋，其應符合圖紙要求及《預應力混凝土用螺紋鋼筋》（GB/T20065-2016）中的規(guī)定。精軋螺紋鋼筋主要技術要求應符合如下規(guī)定：公稱直徑：32mm截面面積：804.2mm2抗拉強度標準值：fpk=980MPa彈性模量：E=2.0×105MPa鋼筋松弛率：≤0.015預應力管道每米局部偏差對摩擦的影響系數：k=0.0015（塑料波紋管）一端錨具變形及鋼束回縮值小于等于：1mm2.4.4錨具和波紋管錨具(1）預應力錨具必須經過正式鑒定和重大橋梁工程的檢驗，錨具的結構型式及規(guī)格應符合圖紙及《預應力筋用錨具、夾具和連接器》（GB/T14370-2015）、《預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規(guī)程》（JGJ85—2010）的相關要求。(2）錨具應具有可靠的錨固性能和足夠的承載能力，錨具產品的檢驗應按《預應力筋用錨具、夾具和連接器》（GB/T14370-2015）規(guī)定進行。(3）除了滿足規(guī)范要求的技術指標外，錨具組裝件應配有密封蓋帽，且此密封蓋帽的材質為HT200，應帶有觀察孔。密封蓋帽的作用主要用于通過觀察孔以檢測密封預應力孔道和壓漿質量。(4）錨具組裝件技術要求應符合如下要求：a.靜載錨固性能應滿足：錨具效率系數≥95％，達到極限拉力時的總應變≥2％。b.疲勞荷載性能高強鋼絲錨固組裝件試驗應力上限取高強鋼絲抗拉強度標準值的65％，疲勞應力幅度取值不小于80MPa，經200萬次循環(huán)荷載試驗后，錨具零件不應疲勞破壞。c.周期荷載性能高強鋼絲斜拉索錨具，還應滿足周期荷載性能。試驗應力上限取高強鋼絲抗拉強度標準值的80％，下限以高強鋼絲抗拉強度標準值的40％，試件經50次的周期荷載試驗后，不能發(fā)生高強鋼絲破斷、滑移和夾片松脫現象。d.錨具內縮量應不大于1mm。e.錨口摩阻損失不大于2.5％。f.錨具應滿足分級張拉、補張拉及放松高強鋼絲的要求。g.靜載錨固能力檢驗、疲勞荷載檢驗、周期荷載檢驗各抽取3套試件用的錨具進行檢驗，如符合上述規(guī)定的判定為合格；如有一個零件不符合要求，則應另取雙倍數量重做試驗，如仍有一個試件不合格，則該批產品判為不合格品。波紋管預應力管道均采用塑料波紋管，波紋管同時要求滿足《預應力混凝土橋梁用塑料波紋管》（JT/T529-2016）相關規(guī)定；塑料波紋管應具有專用連接、排漿和觀察的裝置。管道灌漿管道灌漿方式為真空輔助壓漿工藝，必須保證灌漿飽滿密實。真空輔助壓漿的技術如下：1）壓漿漿體設計和外加劑：為滿足壓漿質量的要求，壓漿漿體可以加入部分的外加劑，以改善漿體的性能。配制好的壓漿漿體，應具備如下技術指標：a.外加劑應具有減水、緩凝、微膨脹的功能；但不得含有鋁粉。b.水灰比：0.29-0.35,一般取0.33。c.泌水率：小于2%,24小時內泌水被吸收。d.流動度:14-24(秒),停止30分鐘后再測流動度，損失不得大于2秒。e.抗壓強度:7天齡期的抗壓強度大于42MPa;28天齡期后，漿體抗壓強度大于60MPa。f.膨脹率小于5%。2.4.5鋼材鋼材橋塔、主梁采用鋼結構。主體結構：Q355C，板厚8～60mm.（GB/T1591-2018）輔助結構：Q235B（GB/T700-2006）基本設計參數Q355C：彈性模量E=2.06×105MPa剪切模量G=0.79×105MPa抗拉、抗壓、抗彎強度：≤16mm275Mpa16~40mm270Mpa40~63mm260Mpa抗剪強度：≤16mm160Mpa16~40mm155Mpa40~63mm150MPaQ235B：彈性模量E=2.06×105MPa剪切模量G=0.79×105Mpa抗拉、抗壓、抗彎強度：≤16mm190Mpa16~40mm180Mpa40~100mm170Mpa抗剪強度：≤16mm110Mpa16~40mm105Mpa40~100mm100MPa焊接材料塔焊接所用焊絲必須滿足下列標準：NB/T20009.1-2021碳鋼焊條。NB/T20009.2-2021低合金鋼焊條。GB/T14957-1994熔化焊用鋼絲。焊接所用焊劑必須滿足下列標準：NB/T20009.9-2021埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑（CO2氣體純度應大于99.5%。）2.4.6主纜吊索鋼絲：鍍鋅高強度鋼絲?？估瓘姸取?770Mpa，鍍鋅后鋼絲直徑為7.0mm，E≥1.95×105MPa。其相關參數應該滿足《大跨度斜拉橋平行鋼絲拉索》（JT/T775-2016），采用55-φ7與131-φ7兩種成品雙層PE防護主纜（高密度黑色乙烯和高密度彩色乙烯，其性能參數詳見下表）。分別分為橋面索主纜和背索主纜。主纜錨頭：叉耳采用45Cr；錨杯內填充冷鑄料，各種物料均應符合相關的技術標準；銷軸采用45Cr。高密度黑色聚乙烯技術條件序號項目技術指標1密度0.942-0.965g/cm32熔體流動速率≤0.45g/10min3拉伸斷裂應力≥25MPa4拉伸屈服應力≥15MPa5斷裂標稱應變≥400%6邵氏硬度≥507拉伸彈性模量≥500MPa8彎曲彈性模量≥550MPa9軟化溫度≥115℃10沖擊脆化溫度≤-76℃11沖擊強度≥25kJ/m212耐環(huán)境應力裂性IUIgcpalco≥5000h13耐熱應力開裂F0≥96h14碳黑分散性：分散度≥6分炭黑含量2.5±0.3%15100℃168小時空氣箱老化拉伸強度變化率±20%斷裂伸長率變化率±20%16耐臭氧老化延伸25％；溫度24℃±8℃無異常變化臭氧濃度0.01～0.15mg/m317耐熒光紫外老化老化時間480小時±25％拉伸斷裂應力變化率±25％斷裂標稱應變變化率高密度彩色聚乙烯技術條件序號項目技術指標1密度0.942-0.965g/cm32熔體流動速率≤0.45g/10min3拉伸斷裂應力≥25MPa4拉伸屈服應力≥15MPa5斷裂標稱應變≥400%6邵氏硬度≥507拉伸彈性模量≥500MPa8彎曲彈性模量≥550MPa9軟化溫度≥115℃10沖擊脆化溫度≤-76℃11沖擊強度≥25kJ/m212耐環(huán)境應力裂性IUIgcpalco≥5000h13耐熱應力開裂F0≥96h14耐光色牢度≥7級15100℃168小時空氣箱老化拉伸強度變化率±20%斷裂伸長率變化率±20%16耐臭氧老化延伸25％；溫度24℃±8℃無異常變化臭氧濃度0.01～0.15mg/m317耐熒光紫外老化老化時間3000小時拉伸斷裂應力變化率±25％斷裂標稱應變變化率±25％主纜對主要應力的安全系數≥2.5。設計基準溫度：20℃。主纜錨杯的用鋼應符合《一般工程用鑄造碳鋼件》（GB11352－2009）標準的規(guī)定。成品需通過符合超聲檢驗并具備合格證明書。錨杯尺寸應嚴格滿足設計要求，錨杯內容積最小應為設計容積的97%以上。2.5計算參數1)一期恒載材料密度取值結構自重：預應力混凝土26kN/m3；鋼筋混凝土25kN/m3；瀝青混凝土23kN/m3；鋼材78.5kN/m3；主纜鋼絞線容重為G×(1+10%)(其中10%為防腐材料重量)；混凝土收縮和徐變：按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）取值；2)二期恒載橋面鋪裝為4.9~7.525kN/m，單側人行道護欄為0.31kN/m。3)設計活載人群荷載：根據各跨不同,程序自動計算；4)溫度荷載=1\*GB3①體系溫度：結構整體升溫：30℃降溫：=25℃；=2\*GB3②橋面板計算溫度梯度：按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》4.3.10條。。5)風荷載根據《公路橋梁抗風設計規(guī)范》，在橫橋向風作用下主梁單位長度上的橫向靜陣風荷載可按下列公式計算：式中為作用在主梁單位長度上的靜陣風荷載（N/m）；為空氣密度（kg/m3），取為1.25；為靜陣風系數；為基準高度Z處的風速（m/s）；為靜陣風風速（m/s）；為主梁的阻力系數；主梁投影高度本橋為（m）。主拱、拉索上的靜風荷載按下式計算：上式中為橋梁各構件順風向投影面積（m2），對拉索取其為直徑乘以其投影高度。按《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTGD60-2015第4.3.7條計算風荷載標準值。成橋狀態(tài)：k0=1.0；施工階段:k0=0.75；6)預應力張拉力和拉索及系桿張拉力鋼絞線控制張拉應力：，管道摩阻系數（；拉索及系桿張拉力根據計算確定。2.6計算軟件總體計算采用大型有限元分析軟件MIDASCivil2022對全橋整體靜力工況進行分析。2.7模型簡介在實際建模分析過程中，對于主梁、橋塔、橫梁均采用三維梁單元模擬，主索采用桁架單元模擬，施工支架按照節(jié)點彈性連接方式模擬。結構截面特性按照結構實際尺寸進行取值。各部位邊界條件，根據結構實際情況分別進行模擬。樁基礎的模擬采用winker地基梁模擬，分部彈簧剛度根據“m”法進行計算。如下圖所示：總體計算模型圖空間模型圖（軸側視圖）空間模型圖（正立面圖）空間模型圖（俯視圖）空間模型圖（側視圖）2.8結構靜力分析工況結構靜力分析工況主要包括施工過程分析和各可變荷載及偶然荷載加載工況。按照各個施工過程對結構進行計算，計算過程中考慮混凝土的收縮、徐變。主橋主要施工順序為：（1）基礎及主塔本方案橋墩及橋塔基礎處于河道中，需采用筑島圍堰完成承臺的施工，以度過洪水期，保證施工進度。（2）下部構造搭設水中少支架，預留臨時通航孔；主梁節(jié)段運至現場進行節(jié)段組拼；（3）主梁采用吊裝方法架設主梁節(jié)段，對已經就位的鋼梁節(jié)段進行焊接；（4）拉索同批次逐索張拉到位；（5）附屬支架脫架，施工橋面鋪裝等附屬結構；（6）荷載試驗，竣工通車。2.9本計算書所采用的單位制及內力位移方向單位制：本計算書采用m、kN(力)、t(質量)、kPa、℃、弧度單位制，重力加速度g=9.806m/s2。內力方向：支承彈簧單元以受拉為正；加勁梁的豎向彎矩以使單元下緣受拉為正，軸力以拉為正；應力符號：正應力以受拉為正；位移符號：程序采用左手定則決定的坐標系，位移以與坐標軸方向一致為正。3 整體靜力計算分析3.1成橋階段分析 3.1.1主梁內力計算 （1）主梁： 圖3SEQ圖\*ARABIC\s21-1成橋恒載作用下彎矩圖（kN-m）圖31-2成橋恒載作用下面內軸力圖（kN）圖31-3成橋恒載作用下剪力圖（kN）圖31-4活載作用下彎矩圖（kN-m）圖31-5活載作用下軸力圖（kN）圖31-6活載作用下剪力圖（kN）圖31-7承載能力狀態(tài)下彎矩圖（kN-m）圖31-8承載能力狀態(tài)下軸力圖（kN）圖31-9承載能力狀態(tài)下彎矩圖剪力圖（kN） （2）橫梁： 圖3SEQ圖\*ARABIC\s21-10成橋恒載作用下彎矩圖（kN-m）圖31-11成橋恒載作用下面內軸力圖（kN）圖31-12成橋恒載作用下剪力圖（kN）圖31-13活載作用下彎矩圖（kN-m）圖31-14活載作用下軸力圖（kN）圖31-15活載作用下剪力圖（kN）圖31-16承載能力狀態(tài)下彎矩圖（kN-m）圖31-17承載能力狀態(tài)下軸力圖（kN）圖31-18承載能力狀態(tài)下彎矩圖（kN-m） 3.1.2橋塔內力計算圖31-19成橋恒載作用下彎矩圖（kN-m）圖31-20成橋恒載作用下面內軸力圖（kN）圖31-21成橋恒載作用下剪力圖（kN）圖31-22活載作用下彎矩圖（kN-m）圖31-23活載作用下軸力圖（kN）圖31-24活載作用下剪力圖（kN）圖31-25承載能力狀態(tài)下彎矩圖（kN-m）圖31-26承載能力狀態(tài)下軸力圖（kN）圖31-27承載能力狀態(tài)下剪力圖（kN） 3.1.3拉索計算圖31-28承載能力狀態(tài)下軸力圖（kN） 3.1.4主梁應力計算 （1）主梁圖31-29承載能力狀態(tài)下應力圖（MPa） （2）橫梁圖31-30承載能力狀態(tài)下應力圖（MPa） 3.1.5拉索應力計算圖31-31承載能力狀態(tài)下應力圖（MPa）3.2施工階段分析 3.2.1主梁內力計算 （1）主梁 圖32-1施工階段恒載作用下彎矩圖（kN-m）圖32-2施工階段恒載作用下面內軸力圖（kN）圖32-3施工階段恒載作用下剪力圖（kN） （2）橫梁圖32-4施工階段恒載作用下彎矩圖（kN-m）圖32-5施工階段恒載作用下面內軸力圖（kN）圖32-6施工階段恒載作用下剪力圖（kN） 3.2.2橋塔計算 圖32-7施工階段恒載作用下彎矩圖（kN-m）圖32-8施工階段恒載作用下面內軸力圖（kN）圖32-9施工階段恒載作用下剪力圖（kN） 3.2.3主梁應力計算 （1）主梁圖32-10施工階段恒載作用下應力圖（MPa） （2）橫梁圖32-11施工階段恒載作用下應力圖（MPa） 3.2.4橋塔應力計算圖32-12施工階段恒載作用下應力圖（MPa） 3.2.5拉索計算圖32-13施工階段恒載作用下軸力圖（kN）3.3小結 在成橋運營階段，主梁最大應力162MPa，小于規(guī)范允許值270MPa，橫梁最大應力106MPa，小于規(guī)范允許值270MPa。 在施工階段，主梁最大應力51MPa，小于規(guī)范允許值270MPa，橫梁最大應力54MPa，小于規(guī)范允許值270MPa。 在成橋階段，橋面拉索最大內力1088kN，最大應力518MPa，安全系數為3.4，，滿足規(guī)范2.5要求；背索最大內力2451kN，最大應力486MPa，安全系數為3.6，滿足規(guī)范2.5要求。4 整體穩(wěn)定性分析4.1計算模式采用MIDASCivil2020版進行成橋階段屈曲穩(wěn)定分析，在屈曲分析中，主要利用結構在彈性穩(wěn)定階段，結構的幾何剛度矩陣[KG]與荷載矩陣[F]成線性關系這一原理。也就是隨著結構外荷載的增加，結構剛度也隨著增加，其增加倍數與外荷載的增加倍數相同，即可獲得該結構的彈性穩(wěn)定安全系數。即：{[KD]+λ[KG]}{δ}=λ[F]，當結構達到臨界失穩(wěn)時的λ值即為結構穩(wěn)定安全系數。4.2荷載工況整體穩(wěn)定計算過程中，考慮結構荷載工況在恒載恒定不變的情況下，對活載值按照不同的加載步進行加載，以獲得成橋階段穩(wěn)定安全系數。4.3分析結果成橋階段橋塔彈性屈曲安全系數為75.4，失穩(wěn)模態(tài)為主梁豎向彎曲失穩(wěn)，失穩(wěn)模態(tài)如下圖所示：圖4-1成橋階段主拱一階失穩(wěn)模態(tài)圖 參考《公路斜拉橋設計規(guī)范》（JTG/T3365-01-2020）一階彈性穩(wěn)定系數應大于4，由以上計算結果可得全橋的整體穩(wěn)定滿足要求。5撓度計算恒載+活載作用下最大豎向撓度（mm）預拱度值（mm）恒載+活載作用下，鋼梁變形為198mm，規(guī)范要求值為102000/400=255mm，主梁需設置預拱度，預拱度值為恒載+1/2活載。設置原則為第一跨跨中向上15，第二跨跨中上拱103，第三跨跨中上拱5mm，第四跨跨中上拱9mm。6 整體動力計算分析6.1反應譜分析地震力的作用，按現行國家標準《公路橋梁抗震設計細則》JTG/TB02-01-2008的規(guī)定計算，采用反應譜理論進行分析。E1地震作用時，即50年超越概率10％的地震作用下，結構不發(fā)生破壞。E2在罕遇地震作用下，即50年超越概率2％的地震作用下，結構允許出現損傷，但可以修復。表5-1場地水平向設計反應譜參數表超越概率t1(s)Tg(s)Ciβmax50年10%0.10.350.432.5950年2%0.10.351.37.83地震反應分析的場地條件為Ⅲ類場地，反應譜特征周期為0.35s；抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.05g。根據《公路橋梁抗震設計細則JTG/TB02-01-2008》第5.2.1~5.2.5條確定的主橋設計加速度反應譜如圖5-9所示。E1水平向加速度反應E1豎向加速度反應譜E2水平向加速度反應譜E2豎向加速度反應譜圖5-1主橋設計加速度反應譜根據《公路橋梁抗震設計細則JTG/TB02-01-2008》第5.1條規(guī)定，在進行主橋反應譜分析時，利用前述動力特性分析所采用的結構有限元模型，取用前200階振型進行反應譜分析，振型組合采用CQC法；分別單獨計算水平向X、Y和豎向Z地震作用產生的最大效應，方向組合采用SRSS法計算得到總的設計最大地震作用效應。6.2主梁的地震響應圖5-2E1地震作用下主梁軸力響應（kN）圖5-3E1地震作用下主梁彎矩響應（kN.m）圖5-4E2地震作用下主梁軸力響應（kN）圖5-5E2地震作用下主梁面內彎矩響應（kN.m）反應譜計算分析表明，地震效應不控制主梁的設計。6.3主塔的地震響應圖5-6E1地震作用下拱軸力響應（kN）圖5-7E1地震作用下拱彎矩響應（kN.m）圖5-8E2地震作用下拱軸力響應（kN）圖5-9E2地震作用下拱面內彎矩響應（kN.m）反應譜計算分析表明，地震效應不控制主拱的設計。6.4拉索的地震響應拉索在地震作用下的軸力見表5-2。表5-2拉索索地震作用下軸力表拉索位置拉索索編號E1地震(kN)E2地震(kN)拉索位置拉索索編號E1地震(kN)E2地震(kN)左側吊索1#184665右側吊索15#632282#19971916#26933#18968317#592134#16760318#31611415#14151019#2769966#12043420#2318347#11641721#1896828#12645622#1565639#15957423#13749510#23083124#13348111#320115325#14251112#4917826#15555813#3713527#16258614#4114728#152547注：表中拉索力皆為拉力。拉索在“恒載+E1地震”組合和“恒載+E2地震”組合下的軸力及安全系數見表5-3。表5-3拉索索“恒載+地震”組合作用下軸力表拉索位置拉索索編號E1地震+恒載(kN)安全系數E2地震+恒載(kN)安全系數拉索位置拉索索編號E1地震+恒載(kN)安全系數E2地震+恒載(kN)安全系數左側吊索1#5501210306右側吊索12852380582#64101131493#12950623103#8279236274#39166474144#787816124558711130756#41616318206#39816100167#62104363187#2382773198#16340492138#12153528129#3192073499#501294081610#539121140610#262493781711#78781621411#491324181512#70551991912#12830531713#75521722313#28114704614#115342221714#54779434注：表中拉索力皆為拉力。7 橋塔塔柱、承臺和樁基礎驗算結果最不利樁內力結果：樁基內力統(tǒng)計如下表：彎矩（kN/m)最小軸力（kN)最大軸力（kN)基本組合1819102810997標準組合14878885短期13861487長期13567.1橋塔樁基礎驗算7.1.1橋塔最不利單樁承載力驗算樁基直徑d1.8m端阻發(fā)揮系數c10.4巖層的側阻發(fā)揮系數c2ic210c220c230.03樁嵌入各巖層部分的厚度hih10mh20mh312m樁端巖石飽和單軸抗壓強度標準值frkifrk10kPafrk20kPafrk39500kPa土層的側阻力標準值qikq1k60kPaq2kkPaq3kkPa各土層的厚度lil119ml20ml3m覆蓋層土的側阻發(fā)揮系數ζs0.8單樁軸向受壓承載力設計值P10997kN計算過程參數樁端截面面積Ap2.5m2各土層或各巖層部分樁身周長u5.7m計算結果單樁軸向受壓承載力容許值[Ra]31588kN承載能力是否滿足滿足標準組合下橋臺最不利單樁承載力滿足規(guī)范要求，安全系數2.87。7.1.2橋塔單樁正截面抗壓承載能力驗算C35C?(20,25,30,35,40,45,50,55)混凝土等級fcd＝16.1(N/mm2)混凝土抗壓強度設計值fckftd＝1.52(N/mm2)混凝土抗拉強度設計值ftEc＝31500(N/mm2)混凝土彈性模量Ec縱向鋼筋強度等級400(HPB235,HRB335,HRB400)縱筋強度等級fsd(fsd')＝330(N/mm2)縱筋抗拉壓強度設計值fyEs＝200000(N/mm2)計算長度Lc計算樁底地基情況樁頂固接樁頂約束情況，在下拉列表中選擇，用來計算樁的計算長度樁底地基情況樁底嵌于巖石內樁底地基情況，在下拉列表中選擇，用來計算樁的計算長度是否考慮樁身偏心矩增大系數考慮樁身偏心矩增大系數計算砼偏心受壓時的樁身承載力，一般存在土的側向抗力約束，可不考慮偏心增大系數；但對于樁有外露地面較長及樁側土有液化土層和地基土極限承載力標準值小于50kPa（或土的不排水抗剪強度小于10kP?。┑能浫跬翆訒r，應考慮偏心增大系數；在下拉列表中選擇γ0=1.1結構重要性系數Nd=10997kN基本組合軸向力設計值Md=1819kN.m基本組合彎矩設計值L=31m總樁長Lo=0m承臺底距地面或局部沖刷線長度h=31m地面或局部沖刷線以下樁入土深度h=L-L0d=1.8m樁徑或垂直于水平力作用方向樁的寬度（m）L1=0m平行于水平力作用方向的樁間凈距；梅花形布樁時，若相鄰兩排樁中心距c小于（d+1）m時，可按水平力作用面各樁間的投影距離計算N'=1樁基根數n=1平行于水平力作用方向的一排樁的樁數m=6793.7kN/m4非巖石地基水平向抗力系數的比例系數h1=8.4m地面或局部沖刷線以下樁的計算埋入深度,取h1=3（d+1）,但不大于地面或局部沖刷線以下樁入土深度hk=1.000平行于水平力作用方向的樁減相互影響系數；對于單排樁或L1≥0.6h1的多排樁，k=1.0；對于L1＜0.6h1的多排樁，k=b2+（1-b2）*L1/（0.6*h1）kf=0.9樁形狀換算系數，視水平力作用面（垂直于水平力作用方向）而定，圓形或圓端形截面kf=0.9；b1=2.52m樁的計算寬度（m），b1≤2d；當d≥1.0m時，b1=k*kf*（d+1）；當d＜1.0m時，b1=k*kf*（1.5d+0.5）b2=1m與平行于水平力作用方向的一排樁的樁數n有關的系數，n=1時b2=1.0；n=2時b2=0.6；n=3時b2=0.5；n≥4時b2=0.45；A=2.54m2樁基截面積；A=π*d^2/4I=0.515m4樁的毛截面慣性矩；I=d^4*π/64EI=12985553kN.m2樁的抗彎剛度EI=0.8*EcIα=0.26547m-1樁的變形系數α=（m*b1/（EI））^(1/5)樁的計算長度Lc=10.60m樁的計算長度Lc；樁頂鉸接：當樁底支于非巖石土中時：當h<4/α時，Lc=（L0+h）；當h≥4/α時,Lc=0.7*（L0+4/α）當樁底支于巖石土中時：當h<4/α時，Lc=0.7*（L0+h）；當h≥4/α時，Lc=0.7*（L0+4/α）；樁頂固接：當樁底支于非巖石土中時：當h<4/α時，Lc=0.7*（L0+h）；當h≥4/α時,Lc=0.5*（L0+4/α）當樁底支于巖石土中時：當h<4/α時，Lc=0.5*（L0+h）；當h≥4/α時，Lc=0.5*（L0+4/α）；偏心距增大系數η計算e0=165mm初始偏心距e0＝M/N，介于20mm和l/30之間h=1800mm樁的截面高度，對于圓形樁取樁身直徑h=dr=900mm樁基半徑r=h/2as=100mm主筋中心至圓周邊緣距離rs=800mm縱向鋼筋所在圓周半徑i=450mm回轉半徑i=sqrt（I/A）=r/2h0=1700mm樁身截面的有效高度h0=r+rsζ1＝0.463荷載偏心率對截面曲率的影響系數ζ1=0.2+2.7*ei/h0≤1ζ2＝1.00構件長細比對截面曲率的影響系數：ζ2=1.15-0.01*Lc/h'≤1η＝1.00偏心距增大系數η=1+(1/(1300*ei/ho))(Lc/h')^2*ζ1*ζ2(當Lc/i≤17.5時，η＝1.0)ηei＝165.41mm考慮偏心距增大系數后的計算偏心軸向力偏心距e0計算ζ＝1.126截面實際受壓區(qū)高度與圓形截面直徑的比值；利用單變量求解相對受壓區(qū)高度ζ，使得D=0d=28mm樁基縱向鋼筋直徑n1=45全部樁基縱向鋼筋根數As=27708.85mm2樁基縱向鋼筋面積As=d^2*π*n1/4ρ=1.09%縱向鋼筋配筋率ρ=As/（π*r^2)g=0.89縱向鋼筋所在圓周的半徑rs與圓截面半徑之比g=rs/rεcu=0.0033混凝土的極限應變εcu=0.0033β＝0.77截面受壓區(qū)矩形應力分布高度與實際受壓區(qū)高度的比值；當ζ≤1.0時β=0.8；當1<ζ≤1.5時β=1.067-0.267ζθc＝2.38與矩形應力分布高度x相應的截面受壓面積所對的圓心角之半θc＝arccos（1-2*β*ζ)≤πθsc＝1.71由周邊均勻配置的縱向鋼筋變換的薄壁鋼環(huán)，在壓塑區(qū)起點所對的圓心角之半:θsc＝arccos（2*ζ/(g*εcu)*fsd’/Es+(1-2ζ)/g)≤πθst＝3.14由周邊均勻配置的縱向鋼筋變換的薄壁鋼環(huán)，在壓塑區(qū)起點所對的圓心角之半:θst＝arccos（-2*ζ/(g*εcu)*fsd/Es+(1-2ζ)/g)≤πA＝2.88A=0.5*(2θc-sin(2θc))B＝0.22B=sin(θc)^3*2/3C＝2.52C=θsc-π+θst+1/(gcos(θsc)-(1-2ζ))*(g(sin(θst)-sin(θsc))-(1-2ζ)(θst-θsc))D＝0.51D=sin(θsc)+sin(θst)+1/(gcos(θsc)-(1-2ζ))*(g(θst-θsc)/2+(sin(2θst)-sin(2θsc)/2)-(1-2ζ)(sin(θst)-sin(θsc))e0=82.99軸向力的偏心距e0=(Bfcd+Dρgfsd')r/(A*fcd+Cρfsd')單變量求解D=82.420D=ηei-e0（利用單變量求解使D=0）圓形截面正截面抗壓承載能力驗算γ0*Nd=12096.7kNγ0*Nd≤A*r^2*fcd+C*ρ*r^2*fsd'A*r^2*fcd+C*ρ*r^2*fsd'=44926.7kNγ0*Nd*e0=1003.9kN.mγ0*Nd*e0≤B*r^3*fcd+D*ρ*r^3*fsd'B*r^3*fcd+D*ρ*r^3*fsd'=3876.3kN.m強度安全系數K=3.71正截面抗壓承載力滿足要求7.1.3橋塔單樁最不利截面裂縫驗算結果圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構件裂縫驗算Ns=1487.0kN短期效應軸力Ms=1386kN.m短期效應彎矩NL(ML)==1356.0kN長期效應軸力(或彎矩）L0=10.6mm參見樁身強度計算過程r=900.0mm構件截面半徑as=127.00mm單根鋼筋中心至構件邊緣的距離rs=773.00mm構件截面縱向鋼筋所在圓周的半徑A=2544690.05mm2構件毛截面面積C=100.0mm砼保護層厚度fcu,k=35.0N/mm2砼抗壓強度標準值Es=200000.0N/mm2鋼筋彈模C1=1.0鋼筋表面形狀系數，光圓鋼筋為1.4；帶肋鋼筋1.0C2=1.46作用（或荷載）長期效應系數，C2=1+0.5NL/Ns（ML/Ms）C3=0.75圓形截面偏心受壓構件，規(guī)范6.4.3e0=932.1mm軸向力對截面重心軸的偏心距e0=Ms/Nsηs=1.00偏心距增大系數,當l0/2r≤14時，ηs=1.0，規(guī)范6.4.4n=45全部縱向鋼筋根數d=28.0mm縱向鋼筋直徑d2=10.0mm箍筋直徑As=27708.85mm2縱向鋼筋面積ρ=0.01縱向鋼筋配筋率β=0.57縱向受拉鋼筋對裂縫的貢獻系數ρte=0.013當ρte＞0.1時取0.1，ρte≤0.01時取0.01，規(guī)范6.4.5c=50.0mm縱向受拉鋼筋保護層，當c＞50時取50σss=25.7N/mm2鋼筋應力，規(guī)范6.4.4Wfk=0.029mm當e0/r≤0.55時，不計算裂縫，規(guī)范6.4.3裂縫允許值0.2mm結果判斷裂縫寬度滿足要求7.1.4結論橋塔樁基設計滿足規(guī)范要求。7.2 橋塔承臺驗算經計算比較承載能力極限組合為承臺控制設計組合。7.2.1橋塔承臺正截面承載力驗算7.2.2橋塔承臺斜截面抗剪承載力驗算7.2.3橋塔承臺抗沖切承載力驗算7.2.4橋塔承臺局部承壓承載力驗算7.2.5結論由以上計算結果可知承臺正截面承載力、斜截面抗剪承載力、抗沖切承載力、局部承載力設計均符合規(guī)范要求。7.3 橋墩樁基驗算7.3.1橋墩單樁地基承載力驗算以最不利橋墩樁基P3為例7.3.2橋墩單樁最不利正截面抗壓承載能力驗算7.3.3橋墩單樁最不利截面裂縫驗算結果7.3.4結論由以上計算結果橋墩最不利單樁承載力、樁身抗壓承載力、樁身裂縫均滿足現有設計規(guī)范要求。7.5橋墩結構驗算7.5.1抗壓承載力驗算7.5.2裂縫驗算7.5.3結論經驗算橋墩設計抗壓承載力及裂縫均滿足現行規(guī)范要求。7.6橋塔塔柱結構驗算基本組合作用下結構彎矩圖（KN?m）基本組合作用下結構軸力圖（KN）基本組合作用下結構剪力圖（KN）7.6.1抗壓承載力驗算原始數據荷載結構重要系數ro1.0設計軸力NdkN22071.0設計彎矩MdkN*m19312.0結構信息截面直徑m3.8偏心受壓計算構件長度L0m65鋼筋直徑mm28鋼筋根數根165鋼筋保護層厚度m0.05鋼筋圓周半徑rsm1.85其他信息混凝土強度(C15~C40)50混凝土極限壓應變ξcu0.0033鋼筋抗拉(壓)設計值fsd,f'sdMpa280鋼筋彈性模量EsMpa200000fcdMpa18.4e00.875h0m3.75hm3.8半徑比g=rs/r0.973684211截面鋼筋面積Amm2101599.1縱向鋼筋配筋率ρ0.90%ξ10.830ξ20.978947368η1.728η*e0m1.512ξ試算結果ξβADeo誤差0.4780.81.104771.9383111.5126230.06%項目左側右側(容許)軸力驗算5.3.122071.0213412.4軸力驗算5.3.9-122071.072538.8彎矩驗算5.3.9-233366.7109723.8經驗算橋墩抗壓承載力滿足現行規(guī)范要求。7.6.2裂縫驗算塔底1）鋼筋表面形狀系數C1=12）長期效應影響系數C2=1.53）鋼筋彈性模量Es=2000004）鋼筋直徑d=285）受拉鋼筋根數n=776）鋼筋中心距柱邊距離t=507）柱直徑D=38008）配筋率ρ=0.0041806099）短期組合彎矩Ms=1931200010）短期組合軸力Ns=2207000011）偏心距e0=0.87503398312）構件計算長度l0=6500013）軸力偏心距增大系數ηs=314.477140714）混凝土抗壓強度標準值fcu，k=3015）開裂截面受拉鋼筋應力σs=不需驗算裂縫16