斜拉桥—xxx桥局部分析计算书成果.docx
第一章江番高速西江水道桥2八、局部分析2(1)计算模型一的结果5(a)、自重:混凝土密度2600kg/m3,重力加速度9.806m/s220、传递竖向力:该荷载是梁端横隔板承受的最重要外荷载，可由成桥 阶段支座反力减去梁端横隔板自重及上面的二期荷载(两项合称横隔板恒载) 得到，由全桥静力分析可得成桥阶段支座反力与梁端横隔板恒载为 20719.4KN。传递竖向力的作用点是关键问题，我们知道主梁竖向力经腹板 和横隔板最终都传到支座上，现假设支座附近腹板承担三分之二传递竖向 力，中腹板承担三分之一传递竖向力。图8.2-1标准梁段横隔板计算简图图8.4-2计算模型(1)工况1:箱梁顶底板验算工况计算结果：持久状况承载能力极限状态计算结果如图8.4-3,可见横隔板持久状况 承载能力极限状态满足规范要求。Flexure-y.4.3723104-004 3.577350*004 2.78238e*OO41.98741e(X>41.19245 004O.OOOOOe+OOO-3.974330-003-1.19245e*OO4-1.98741c*OO4-2.7823S«*OO4-3.57735e*OO4-4.37231e*OO4图8.4-3基本组合承载能力（单位KN M）正常使用极限状态正截面抗裂验算计算结果如图8.4-45,可见横隔板 在短期效应组合下底缘出现最大拉应力1.54MPa<0.7/： =L92MPa,满足 规范要求。- -7.7OO37G-OO1H-1.3915Oe*OOO-2.O1296e*OOO-2.634429*000.3.25589«.OOO -3.87735e*000Y.498812000 -5.12O27c*OOO -5.74173e*OOO 636320006.98466e*OOO7.G0G12o+0001.53081。+OOO1.53081。+OOO8.6122Oe-OOl-4.95953«-OOl-1.17454«*OOO-1.85313e*OOO-2.53171e*OOO3.88889000-4.56747e*OOO5.24GO6a+OOO图8.4-4短期组合顶缘应力图（单位MPa）-5.92465e*OOO OOO图8.4-5短期组合底缘应力图（单位MPa）持久状况构件正应力验算计算结果如图8.4-67,可见横隔板在使用阶 段正截面混凝土最大压应力7.67MPa<0.5/> 17.75MPa,满足规范要求。girjivy,-0MWI.-7.62a41e-001-1.39O72e*OOO-2.O186Oq+OO。 -2.64648*000 -3.2743Oe*OOO 3.90224000-4.53O12e*OOO515801OOO5.7858Oe*OOO-G.413770*000-7.O4165e*OOO7QG953e+OOO图8.4-6弹性组合顶缘应力图（单位MPa）1.59857e*OOO9.14644e-OOl 0.00000O4-0004.53214e OOI-1.13714e*OOO 1.821070-00。-2.5O5OOe*OOO3 188935000 -3.872860*000 -4.55679e*OOO 5,24072*000 -5.92465e*OOO图8.4-7弹性组合底缘应力图（单位MPa）（2）工况2:翼缘板验算工况计算结果:持久状况承载能力极限状态计算结果如图8.4-8,可见横隔板持久状况 承载能力极限状态满足规范要求。4.372310*010 3.569210 2.76621e*OlO 1.96316eOlO 1.16Olle*OlO O.OOOOOeOOO y. 45995c-009 -1.249O5c*OlO -2.052106*010 -2.85515e*010 -3.65820e*010 -4.4O125e*OlO图8.4-8基本组合承载能力（单位KN M）正常使用极限状态正截面抗裂验算计算结果如图8.4-910,可见横隔板 在短期效应组合下底缘出现最大拉应力1.52MPa<0.7/； =L92MPa,满足规范要求。规范要求。1.516030-0007.55793e-OOl o.oooooe*ooo -7.65888e 001 -1.52673e*OOO 2.28757 *000 -3,O4a41e*OOO -3.8O925e*OOOY.57OO9e-OOO-5.330Q3o*CXX) 609177000 *6.85261e*OOO图8.4-9短期组合顶缘应力图（单位MPa）B 8.407316001O.OOOOOe*OOO -5.30717e-OOl 1.2161-OOO -l.QO167©*OCX) -2.58714e*OOO-3.27261e*OOO -3.958090000 4.643560*000 1 5.329O4e*OOO-6.01451e*CXX)P.G0998o*OOO图8.41（）短期组合底缘应力图（单位MPa）持久状况构件正应力验算计算结果如图8.4-1112,可见横隔板在使用 阶段正截面混凝土最大压应力7.()3MPa<0.5£ =17.75MPa,满足规范要求。S2.75O45Q+OOO 1.900489*000 1.05652 *000 O.OOOOOo 4-000 <6.434210-001 -1.49339e*OOO -2.34336e*OOO-3.19333e*OOO 4.O433Oe*OOO-4.89326e*OOO-5.74323e*OOO-6.5932Oe*OOO图8.411弹性组合顶缘应力图（单位MPa）5.9986Oe-OOlO.OOOOOeOOO>7.87&OOe-OOl-1.481630*000-2.17546c*OOO2.8G02-OOO-3.56312e*OOO4.25695e*OOO-4.95O78c*OOO-5.04401©- CXJO-6.33a44e*OOO-7.O3227c*OOO图8.4-12弹性组合底缘应力图(单位MPa)5、索塔锚固区局部分析斜拉索的巨大索力斜向集中作用于桥塔的锚固区，该区域会产生较大 应力集中，另一方面巨大索力经锚固区如何传递到整个桥塔(即应力场的分 布)，是桥塔设计控制的重要内容。边索索力一般相对较大，根据西江水道桥的斜拉索在塔上的锚固位置 和索塔的结构特点，选取索塔顶部9根索锚固范围(31号至23号索)的25m 索塔进行建模分析，并主要关注顶部4根索锚固范围的索塔应力。模型底 部边界取为固结。材料:主塔采用C50混凝土材料，顺桥向预应力采用22,15.2钢绞线, 九=1860MPao计算荷载：(a)、自重:混凝土容重26KN/nA(b)、预应力:张拉控制应力为0.75/；=1395MPa,考虑35%的预应力损 伤。(c)、拉索索力:分两个工况，工况1:静力计算工况下两侧均为最大索力；工况2:静力计算工况下边跨侧为最大索力，中跨侧为最小索力。表8.5-1两种计算工况的索力工况1（两侧索力均为最大）工况2（边跨侧索力最大，中跨侧最小）索编号索力(KN)索编号索力(KN)索编号索力(KN)索编号索力(KN)B317662.5Z316989.3B317662.5Z316868.4B307593.6Z307032.3B307593.6Z306930.8B297527.6Z297079.7B297527.6Z296996.4B287470.9Z287121.1B287470.9Z287054.9B277416.9Z277032.8B277416.9Z276982.2B267491.7Z266748.7B267491.7Z266712.3B257402.2Z256862.6B257402.2Z256839.1B247325.7Z246967.0B247325.7Z246940.5B237553.8Z237062.6B237553.8Z237032.1图8.51计算模型（左侧为边跨侧）图8.5-2上部网格划分工况1:两侧索力为最大值的计算结果：计算结果所列图表中拉应力为正，压应力为负。叙述时使用最大或最 小拉、压应力均指绝对值最大或最小，不引起歧义XX省略正负号。图8.53顺桥向正应力(50.2MPa)图8.54横桥向正应力(52MPa)图8.5-5主拉应力G0.82MPa)图8.5-6主压应力(-6OMPa)图中应力显示范围(彩色部分)为图名中括号内所示范围，灰色区域表示 该区域不在显示范围内。由图8.53可见，除去拉索锚固点和顺桥向预应力 束锚固点附近的应力集中区域，顺桥向正应力小于().2MPa,绝大部分都处于压应力状态；由图8.54可见，拉索通过的塔壁外侧(图中红色区域)的横 桥向拉应力接近2MPa,其余区域(不含拉索和预应力束锚固处的应力集中 区域)横桥向正应力小于0.35MPa；由图8.5-5和图8.5-6可见，主拉应力小 于2MPa(且大部分主拉应力小于IMPa),主压应力绝对值小于5MPa。工况2:边跨侧索力为最大值、中跨侧索力为最小值图8.5-7顺桥向正应力(-50.2MPa)图8.58横桥向正应力G52MPa)sie -i nxr-i SI UWI MU -00Wil 31a -.201XK4 皿M«444图8.5-9主拉应力(-0.82MPa)图8.5-10主压应力(-6OMPa)从图8.5-78.5-10可见，工况2的索塔应力场分布规律与工况1相同。6、索塔牛腿局部分析索塔牛腿处安装支座支撑主梁，是设计控制的重要内容。主要分析最 大支座反力下，牛腿的应力分布。根据结构横桥向对称性，取一个牛腿和 相连的一半索塔进行分析。混凝土结构用实体单元模拟，预应力束用只受 拉Link单元模拟，共划分94881个实体单元和498个Link单元（如图8.6-1 和图 8.6-2）o图8.6-2牛腿部分单元划分第一章江番高速西江水道桥八、局部分析2、标准梁段横隔板计算标准梁段拉索间距为6m,每个节段拉索区设置一道横隔板。主梁横向 受力体系可简化为支撑于拉索锚固点的悬臂梁模型(如图8.2-1),计算截面 取工字型截面，顺桥向取6m梁段，计算截面特性及翼缘板有效宽度按规范 取值。验算按A类预应力混凝土构件进行。材料:主梁横隔板采用C55混凝土，横向预应力采用22,15.2钢绞线, 九=1860MPao计算荷载：、自重:混凝土容重26KN/nA(b)、二期恒载:6cm混凝土找平层+7cm沥青混凝土。边护栏9.55KN/m, 中护栏8.63KN/mo、预应力:张拉控制应力为0.75./；=1395MPa。(d)、活载:公路I级，双向8车道。纵向和横向均按最不利作用布置， 冲击系数取1.3o(e)、混凝土收缩、徐变按现行规范取值。材料:主塔和牛腿采用C50混凝土,弹性模量E=3.45xl()4MPa,泊松比-0.2,密度p=2600kg/m3 0横桥向预应力采用22 615.2钢绞线， =1860MPao位移边界:索塔底端约束竖向和顺桥向平动位移，索塔顺桥向中心面设 置对称边界。计算荷载：(a)、自重:混凝土密度2600kg/m3,重力加速度9.806m/s2(b)、预应力:张拉控制应力为0.754=1395MPa,按25%损失计算。(c)、支座反力:取全桥静力计算的最大反力23557KN,均布于支座垫块。计算结果：计算结果所列图表中拉应力为正，压应力为负。叙述时使用最大或最 小拉、压应力均指绝对值最大或最小，不引起歧义XX省略正负号。图8.6-3横桥向正应力(Pa) 图8.6-4顺桥向正应力(Pa)从图8.6-3的横桥向正应力可见，除去预应力束锚固区域附近出现拉应力外，其余区域均处于受压状态，最大压应力在支座垫块底部，为15.3Mpa。从图8.6-4的顺桥向正应力可见，在牛腿末端的中部有大片区域出现拉应力，最大值达至U 7.0MPa,但该区域主要分布在表层，拉应力大于2.0MPa的区域厚度最大约30cmo的区域厚度最大约30cmoitou soLunea(b)(a)EP1SIB -1 nn-iSZ (AW)IST3-0D派 g -,747Z4C7图8.6-5竖向正应力(Pa)从图的竖向正应力可见，牛腿大部分处于受压状态，最大压应力 在支座垫块底部角点，为21.5Mpa,该区域属于应力过度集中区域。除去支座垫块，牛腿的最大压应力仅为-7.5MPa。图8.6-6主拉应力(Pa)图8.6-7主压应力(Pa)从图8.6-6的主拉应力可见，牛腿末端中部表层有较大主拉应力，最大值达 7.0MPao从图8.6-7的主压应力可见，最大主压应力在支座垫块底部角点，最大 值为-27.0Mpa,除去支座垫块牛腿的最大压应力仅为-15.0MPa。图8.21标准梁段横隔板计算简图图8.2-2计算模型持久状况承载能力极限状态计算结果如图8.2-3,可见横隔板持久状况 承载能力极限状态满足规范要求。H6-1：97311C4-004705284-0043.169600 0041.9O176c*OO46.339200 4-003O.OOOOOe-OOO-1.901766*004-3.1696Oe*OO4-4.43 744c* 004-5.7O528cOO44.43744*004-6.973110*004图8.2-3基本组合承载能力（单位KN M）正常使用极限状态正截面抗裂验算计算结果如图8245,可见横隔板 在短期效应组合下顶缘和底缘均不出现拉应力，满足规范要求。图8.2-4短期组合顶缘应力图（单位MPa）-7.11465c-OOI-1.093930 4-000-1.4764Oe*OOO1.85887 4 000-2.24134c*OOO-2.62 38104-OOO -3.00628000 -3.38875e*OOO -3.77122e*OOO -4.15369c* 000 -4.5361Gq*OOO -4.918630*000-1.27073e-001 -6.05352e-001 l.O8363c+OOO -1.56191Q4-OOO 2.0401000 -2.51847Q4-CXJO -2.99674e*OOO -3.47502e*000 3.9533000 4.43138c+OOO 4.90988+000 -5.38814e*OOO图8.2-5短期组合底缘应力图（单位MPa）持久状况构件正应力验算计算结果如图3.207,可见横隔板在使用阶 段正截面混凝土最大压应力6.13MPa<0.5/ =17.75MPa,满足规范要求。4.124e4001O.OOOOOe*OOO-4.9O899C-OO1-9.42581O-001 1.394200。 -l.B4594«-bOOO -2.29762e*OOO -2.74931e*OOO 3.2OO99c+OOO 3.G52G70+000 -4.1O435e*OOO -4.55603e*000图8.2-6弹性组合顶缘应力图（单位MPa）-6.2713Oc-OOI-1.128060 4-000-1.62898e*OOO-2.1299Oe*OOO-2.63082c-*-OOO313174a+OO。-3.63267e*OOO-4.13359e*OOO4.63451 +000-5.13543e*OOO-5.63635e*OOO-6.13727Q4-OOO图8.2-7弹性组合底缘应力图(单位MPa)3、梁端无索区梁段横隔板计算梁端无索区梁段横隔板计算除边界条件外，其余与标准梁段横隔板相 同。边界条件取图8.3-1和图8.3-2两种，分别称为计算模型一、计算模型 二。从两个模型的计算结果(图8.3312)可见，模型一的各项验算满足规范要求，模型二在抗裂验算时不满足规范要求。图8.31梁端无索区梁段横隔板计算简图一图8.3-2梁端无索区梁段横隔板计算简图二(1)计算模型一的结果持久状况承载能力极限状态计算结果如图8.3-3,可见横隔板持久状况 承载能力极限状态满足规范要求。6.97311e*0045.70528e*0044.43744e0043.16960e*0041.90176e*0046.33920e*003O.OOOOOeOOO-1.90176e*004-3.16960e*004-4.43744e*004-5.7O528e*OO4-6.973 lle-004图8.3-3基本组合承载能力（单位KN M）正常使用极限状态正截面抗裂验算计算结果如图8.3-45,可见横隔板 在短期效应组合下顶缘和底缘均不出现拉应力，满足规范要求。二 U 虬 UiLMiwuwuUWU-7.11466e-OOl1.O93945OOO-1.47641e*000-1.85887e*OOO-2.24134e*000-2.62381e*000-3.OO628e*OOO-3.3887Se*000-3.77122e*0O0-4.15369e*OOO-4.53616e*OOO-4.91863e*OOO图8.3-4短期组合顶缘应力图（单位MPa）. 6.27137c 001B-1.06673e*000-1.5O632e*OOO-1.94591e*OOO2.3855Oe.OOO 282 5095000 3.264 68e000-3.7O427e*OOO-4.14386e*OOO-4.S834Se*000-5.02304e*000-5.46263e*OOO图8.3-5短期组合底缘应力图（单位MPa）持久状况构件正应力验算计算结果如图8307,可见横隔板在使用阶 段正截面混凝土最大压应力5.46MPa<0.5/： =17.75MPa,满足规范要求。4.124C3e-CX)l O.OOOOOq+OOO-4.9O9OOe-OOl-9.42581C-OO1-1.39426e*OOO-l.H4594e*OOO-2.29763e*OOO-2.74931c* CXX)-3.2OO99e*OOO 3.65267。+OOO -4.1O-I35Q4-OOO -4.55603O4-000图8.3-6弹性组合顶缘应力图（单位MPa）B-6.27137e-OOll.O6673e*OOO 1.506321000 1.945。1。+000-2.3855Oe*OOO- -2.82 5096*0003.26468e*OOO3.7O427e*OOO4.14388+000-4.58345e*OOO-5.O23O4eOOO5.46263c+000图8.3-7弹性组合底缘应力图（单位MPa）（2）计算模型二的结果持久状况承载能力极限状态计算结果如图8.3-8,可见横隔板持久状况 承载能力极限状态满足规范要求。5.45129640044.46015e-H)043.469OOc*OO4 2.47786e*OO4 1.48672e-H>O4 4.95572e-H>03 O.OOOOOeOOO-1.48672e*OO4 -2.47786c*004 -3.469OOc*OO4 -4.4601Se*004 545129e+OO4图8.3-8基本组合承载能力（单位KN M）正常使用极限状态正截面抗裂验算计算结果如图8.3-910,可见横隔板在短期效应组合下底缘最大拉应力2.26MPa>0.7/； =1.92MPa,不满足规范要求。ffljB 227759000-2.93445c*000359131e+000-4.24817e*0004.9O5O3e+OOO-5.56190e 4-0006.21876c*000-6.87562e*OOO.7,3248c000 8.189 348+0008.84620e+000-9030764-000图8.3-9短期组合顶缘应力图（单位MPa）口 口 InrnWT2.25771eOOO 1.56275e*OOO 8.67796e-001 O.OOOOOcOOO-S2122e-001 -11708e 4-000 -1.91204e000 -2.6070064-000 330196c*000 -3.9969264-000 4.69187000 -586830000图8.3-10短期组合底缘应力图（单位MPa）持久状况构件正应力验算计算结果如图8.3-1112,可见横隔板在使用 阶段正截面混凝土最大压应力9.57MPa0.5f =17.75MPa,满足规范要 求。227759000294O8Oe+OOO-3.6O4O2e*OOO-4.26724e*000 4930455000 -5.59367e*000 625688c*000 -6.920 lOe4-000 7583328+000 824653e + 000 -8.9097564-000 -9 7296e 4-000图8.3/1弹性组合顶缘应力图（单位MPa）rnwm 口1111 UMiCr：B 2.32820e4<>00 1.62683c*OOO 9.25464e-001 0.00000c *OOO -4.77269e-001 1.1786364-000 -1.8800064-000 2.5813764-000 p- -3.28273G4-OOO -3.9B41Oe*OOO-4.6854764-000-5.38683e*OOO图8.3/2弹性组合底缘应力图(单位MPa)4、梁端横隔板计算梁端横隔板承受着较大的支座反力，从另一个角度看即是承受着主梁 传来的较大竖向力。梁端横隔梁支撑体系明确，是支撑于支座处的伸臂简 支梁模型(如图&41),计算截面为带缺口的矩形截面，顺桥向宽2.3m。验 算按A类预应力混凝土构件进行。材料:主梁横隔板采用C55混凝土，横向预应力采用225.2钢绞线, 。=1860MPa。计算荷载：(a)、自重:混凝土容重26KN/m3。(b)、二期恒载:6cm混凝土找平层+7cm沥青混凝土。边护栏9.55KN/m, 中护栏8.63KN/m。、预应力:张拉控制应力为().75<=1395MPa。(d)、活载:公路I级，双向8车道。纵向和横向均按最不利作用布置， 横向最不利作用分翼缘板和箱室顶底板两种工况，冲击系数取1.3。(e)、混凝土收缩、徐变按现行规范取值。
