30.7+100+30.7m钢桁拱桥 长江路大桥计算书-典尚设计

京杭运河常州市区段改线工程施工图设计

长江路大桥

复核计算书

2005年3月

一、主要技术标准及设计采用规范

1、主要技术标准

（1）道路等级：城市主干道路；

（2）荷载标准：公路-1级，人群荷载：3.5kN/m2；

（5）平纵曲线：本桥位于直线段，桥面最大纵坡：3%；

（6）桥面横坡：行车道2%人字坡；

（7）地震：无资料。

2、设计采用规范

（1）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）

（2）《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)

（3）《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)

（4）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)

（5）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

（6）《城市桥梁设计准则》(JTJ11-93)

（7）《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)

（8）《钢结构工程施工及验收规范》（GB50215-95）

（9）参考规范《铁路钢桥制造及验收规范》（TB10212-98）

二、桥梁总体布置

1、桥型与孔跨布置

主桥采用1联（30.7+100+30.7）m钢桁拱桥，主桥全长161.4m。

2、桥梁横断面布置

桥梁横断面布置为：1.5m(人行道、栏杆)+3.0m（非机动车道）+2.0m(拱肋及吊杆区，含防撞护拦)+23.0m(机动车道)+2.0m（拱肋及吊杆区，含防撞护拦）+3.0m（非机动车道）+1.5m(人行道、栏杆)，桥面全宽36.0m。

三、桥梁结构设计

1、上部结构设计

本桥上部结构采用连续钢桁拱结构，两片承重主桁间距为25m，主桁间距远大于桥梁宽跨比1/20的要求，通过合理的系杆与桥面结构布置，具有良好的横向刚度。主跨拱圈矢高20m，矢跨比接近1/4，拱脚在桥面以下高度为6m；边跨计算跨度30m，平弦钢桁梁主桁高度9.5m。

桁梁和拱肋的标准节间距为5m。弦不分上下弦杆、拱部分上下弦杆、加劲弦杆、系杆均采用箱形截面，横梁采用工字形截面、设有纵横加劲肋，吊杆、腹杆及平纵联均采用工字形截面。

桥面板主要采用钢筋混土Π形板，边跨机动车道部分为了增加压重而采用矩形截面钢筋混凝土板，人行道部分全桥均采用槽形板。

2、下部结构设计

本桥下部结构采用柱式墩、钻孔灌注桩基础，9、10号墩桩径1.5m，8、11号墩桩径1.2m。

四、图纸中存在的问题

本桥采用钢结构，虽然造价较高，但结构新颖美观。总体来说设计文件图表清晰，各种设计计算参数取值合理，结构构件尺寸较为优化。这种结构在国外的高速铁路桥梁上采用较为普遍，其主要受力特点是横竖向刚度大、稳定性好，国内目前在京沪高速铁路南京长江大桥上采用此方案，但还未实施。

本次计算复核所收到的图纸不全，主要缺桥面系、施工方法及施工步骤、全桥主要工程数量表、和设计说明的图纸。

从收到的图纸来看，有以下问题：

1、《主桁结构总图》中的上平联、拱桁下平联及桥门架设计图与相应的详图相矛盾。

2、《端桥门架设计图》中的QM1-3及QM1-4杆件图与数量表中的尺寸不符。

3、《杆件图二十六》中的N2钢板厚应为16mm。

4、桥面板未铺到伸缩缝处，只到端横梁的一半处，从端横梁中心到伸缩缝处的设计图纸没有。

五、主要设计计算参数

1、钢桁拱均采用Q345q钢，弹性模量为2.1×105Mpa，其计算容重取钢材

实际容重的1.18倍（按现有图纸合计全桥总的用钢量为：1870.3吨），为

γ＝92.38kN/m3。

2、钢筋混凝土容重：γ＝25kN/m3；

3、桥面铺装沥青混凝土容重为22 kN/m3，由于本次复核计算时没有桥面铺

装及其它桥面系的图纸，所以暂定为8cm厚的沥青混凝桥面铺装。

4、人行道、栏杆、防撞墙等也没有图纸，按下表取值：

5、活载：

本桥采用的活载等级为：公路-1级；

人群荷载：按照《城市桥梁设计荷载标准》取值：2.4kN/m2；非机动车道也是人群荷载控制。

冲击系数：按《城市桥梁设计荷载标准》规定计算。

6、温度力：

钢材线胀系数为0.000012，本次计算暂不考虑温度力。

7、基础不均匀沉降：

相邻两桥墩基础不均匀沉降值取1cm，本次计算暂不考虑。

8、地震力荷载

按《公路工程抗震设计规范》采用反应谱理论计算。由于地震无资料，本次计算只算出自振频率。

六、二期恒载在横梁及托架上的分布

按照以上取值，可以计算出二期恒载（包括人行道、栏杆、防撞墙、桥面铺装）分配到各横梁及托架上的集中力和均布力如下（其中P为集中力，q为均布力）：

七、计算模型

采用空间计算模型，对主桥钢桁拱分别进行了静力计算、稳定计算及自震特性计算。

为了比较准确地掌握结构的受力状况，验证结构的安全性，对结构分别按梁单元及桁架单元建立模型模拟计算。

计算采用《MIDAS/Civil Ver 5.9.0》有限元结构分析软件。

共有462个节点，887个单元。机动车、非机动车及人群活载均按最不利影响线加载。

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八、结构离散图

九、桥梁自振特性分析

自振分析中桥梁的二期恒载转化为节点集中质量，其自振周期见下表：

前三阶振形如下：

1、振形一：

2、振形二：

3、振形三：

十、稳定性分析

从得弹性稳定分析来看，本桥的整体稳定性较好。