钢管混凝土系杆拱空间结构计算书

钢管混凝土系杆拱空间结构计算书

一、设计依据

1、交通部部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)；

2、交通部部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)；

3、交通部部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG

D62-2004)；

4、交通部部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)；

5、交通部部颁《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)；

6、交通部部颁《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)；

7、交通部部颁《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)；

8、中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》

(CECS-28:90)；

9、建设部部颁《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

10、Dr.Bridge系统--<<桥梁博士>>V3.1版；

11、Midas Civil 6.7.1空间有限元分析软件

二、技术指标

1、路线等级：高速公路，按双向6车道计算；

2、计算行车速度100公里/小时；

3、半幅桥面宽度：0.5米(护栏)+11.5米（行车道）+0.5米(护栏)=12.50

米；

5、设计荷载：公路-Ⅰ级；

6、结构重要性系数：1.1；

7、桥孔布置：跨径60米系杆拱桥；

8、桥面采用单向横坡2%（由横梁倾斜形成）；

9、护栏类别：采用三横梁护栏，护栏底座宽50厘米

三、材料参数

1、混凝土：

a、系梁采用C50混凝土：

轴心抗压标准强度fck=32.4Mpa，抗拉标准强度ftk=2.65Mpa

弹性模量Ec=3.45×104Mpa。容重2.6t/m3；

b、沥青混凝土铺装8厘米，按9厘米计入受力，容重2.3t/m3；

c、整体化混凝土采用10厘米C50混凝土，容重2.6 t/m3；

2、钢材：

a、预应力钢绞线：采用 15.20Ⅱ级松弛钢绞线束

标准强度fpk=1860 Mpa，弹性模量E p=1.95×105 Mpa。公称面积

140mm2，张拉控制应力1330Mpa；

塑料波纹管摩阻系数μ=0.17，孔道偏差摩阻系数k=0.0015，一端锚

具变形δ=6mm，松弛系数ζ=0.3(低松弛)；

b、锚具：预应力钢绞线采用OVM型锚具或其它成型锚具；

c、拉索及锚具：中系梁吊杆采用OVM PES(FD) 7-109成品拉索，边系

梁吊杆采用OVM PES(FD) 7-55成品拉索，外包双层HDPE保护套

（黑色+彩色），锚具采用与拉索配套的OVM LZM系列冷铸墩头锚。

抗拉强度标准值fpk=1670Mpa, 抗拉强度设计值fpd=1140Mpa；

抗压强度设计值fpd’=410Mpa, 弹性模量Ep=2.05×105Mpa；

钢丝束公称面积38.48mm2；

d、拱肋及主要结构钢材：Q345C钢，其技术性能符合国家标准《低合金

高强度结构钢》GB/T1591规定。

抗拉、压强度设计值fa=310Mpa, 弹性模量Es=2.06×105Mpa；

质量密度ρ=78.5kN/m3,线膨胀系数αs=1.2×10-5/℃；

3、普通钢筋

采用HRB335钢筋。

4、伸缩装置：

桥台两侧均采用D80型伸缩缝装置，缝宽6cm。

5、支座：待计算后确定。

四、结构形式及结构尺寸

桥梁结构形式采用下承式钢管混凝土系杆拱桥，计算跨径60米，桥梁全长62.6米，拱轴线形式采用二次抛物线，矢跨比f=1/5,设计时采用三拱肋整幅设计。桥梁结构主要由钢管混凝土拱肋、预应力混凝土系梁、横梁、吊杆，桥面

板及桥面系组成。

1、系梁：

●中系梁采用矩形断面，中系梁跨中尺寸（高x宽）：1.62mx1.8m；

梁端尺寸（高x宽）：2.35mx2.0m；

梁端变化段长度：2.719m；

●边系梁采用矩形断面，边系梁跨中尺寸（高x宽）：1.75mx1.0m

梁端尺寸（高x宽）：2.35mx1.2m；

梁端变化段长度：2.533m；

2、拱肋：采用钢管混凝土结构，断面采用圆端形，中拱肋：竖向高度

1.55m，横向宽度1.2m；边拱肋：竖向高度1.2m，横向宽度

0.9m。钢管由14mm厚的Q345C钢板卷制焊接管，内灌C50微膨

胀混凝土（抗压强度设计值f cd=23.5Mpa,抗拉强度设计值f t=2Mpa,

Ec=3.45×104Mpa），形成钢管混凝土结构。

3、横梁：横梁为预应力混凝土结构，端横梁高1.54m，宽1.99m，其中悬臂

长0.34m，悬臂端部高0.3m，悬臂根部高0.45m；中横梁为梁肋宽

0.6米的“十”型梁，高为1.37m；边、中横梁均设启口放置桥面

板，横梁采取现浇方式，钢束一次张拉成型；

4、风撑：采用钢管结构，断面采用圆形， 0.65m，钢管由14mm厚的Q345C

钢板卷制焊接而成。

5、桥面板：桥面板采用25cm的实体预制板；

6、上部具体尺寸见一般构造图。

7、钢束型号及布置见附页。

五、单元离散

因1/100<((EI)拱/(EI)系)<100,本次计算按刚性系杆刚性拱考虑，系杆与

拱肋视为刚性连接。

●全桥共划分583个单元, 518个节点:

梁单元550个：1to52、343to394号单元为边系梁单元，157-238号

单元为中