02钢管拱计算-1-典尚设计分析.doc

第二章 85m钢管混凝土拱结构验算 一、主要材料 （一）混凝土 1、 主拱肋钢管内灌C40微膨胀混凝土，核算时按C40混凝土计。 抗压弹性模量EC=32500MPa 容重γ=24kN／m3 标准抗压强度fck=26.8MPa 标准抗拉强度ftk=2.4 MPa 线膨胀系数α=0.00001 2、 主桥系杆和横梁采用C50混凝土，核算时按C50号混凝土计。 抗压弹性模量EC=34500MPa 容重γ=26kN／m3 标准抗压强度fck=32.4MPa 标准抗拉强度ftk=2.65 MPa 线膨胀系数α=0.00001 3、 行车道板、现浇层和拱桥墩帽梁采用C40混凝土。核算时按C40混凝土计。 抗压弹性模量EC=32500MPa 容重γ=26kN／m3 标准抗压强度fck=26.8MPa 标准抗拉强度ftk=2.4 MPa 线膨胀系数α=0.00001 4、防撞护栏和搭板采用C30混凝土，核算时按C30混凝土计。 抗压弹性模量EC=30000MPa 容重γ=26kN／m3 标准抗压强度fck=20.1MPa 标准抗拉强度ftk=2.01 MPa 线膨胀系数α=0.00001 （二）普通钢筋及钢材 普通钢筋采用R235光圆钢筋和HRB335螺纹钢筋． 拱肋及风撑钢管采用Q345C钢材，所采用的板材符合GB1591—94标准的规定。 弹性模量Eg=200000MPa 泊松比 μ=0.3 容重γ=78.5kN／m3 抗拉、抗压、抗弯设计强度f=310MPa 线膨胀系数α=0.000012 抗剪设计强度fv=180MPa （三）预应力钢材 1、拱桥系杆、横梁采用符合ASTM A416—97a标准的ΦS 15.24mm低松弛钢绞线，标准强度fpk=1860MPa，松弛率2.5%，弹性模量Ep=195000 MPa。 2、拱桥吊杆采用ΦP7mm高强钢丝，标准强度fpk=1670MPa，松弛率2.5%。 二、整体验算 （一）横向分布系数计算 图1 活载荷横向分布系数采用空间有限元法计算（见图1）。空间计算建模详见后节。按照公路-I级车辆荷载，在桥面上偏靠一侧布置，计算出各拱肋分担的荷载效应，进而得出汽车荷载的横向分布系数。 两列汽车时，两片拱肋分别承担总荷载效应的64.5%和35.5%， 横向分布系数为 2×0.645=1.29。 三列汽车时，两片拱肋分别承担总荷载效应的55.65%和44.35%， 横向分布系数为 3×0.78×0.5565=1.302。 故检算中汽车横向分布系数取值为1.302。 （二）计算模型 纵向静力计算按平面杆系进行结构分析，采用公路桥梁结构设计系统GQJS V9.2 程序。按施工顺序进行结构离散，拱肋由钢管单元和混凝土单元（钢管单元和混凝土单元共用节点）组成，吊杆采用索单元，系杆由预应力混凝土单元组成。共划分为72个节点，240个单元，其中1-38为系杆单元，39-72为钢管拱单元，73-106为下管内的砼单元，107-140为腹腔内的砼单元，141-174为上管内的砼单元，其余为吊索单元和支承单元。结构离散图见图2。 （三）计算荷载和主要参数 1、活载 公路-Ⅰ级； 桥面梯度温差 T1=14°C，T2=5.5°C,A=300mm； 体系均匀升温25°C，体系均匀降温25°C。 2、恒载 结构的自重和二期恒载均按单幅桥宽的一半计入。 3、内力组合 组合1：恒载+公路-Ⅰ级 组合2：恒载+公路-Ⅰ级+梯度温差 组合3：恒载+公路-Ⅰ级+体系升温 组合4：恒载+公路-Ⅰ级+体系降温 组合5：恒载+公路-Ⅰ级+梯度温差+体系升、降温 （四）施工阶段 根据设计文件中的施工阶段及次序划分,并按照主桥上部结构在施工全过程的受力和体系转换特点，共划分为18个阶段，逐阶段计算并累加后得到成桥内力和其他荷载效应。 阶段1：系杆和部分横梁在支架上浇筑完成，系杆第1批力筋张拉。 阶段2 : 钢管拱架设完毕并落架。 阶段3: 下管混凝土灌毕，但未形成强度。 阶段4: 下管混凝土形成强度，腹腔混凝土灌毕，但未形成强度。 阶段5: 腹腔混凝土形成强度，上管混凝土灌毕，但未形成强度。 阶段6: 上管混凝土形成强度，吊杆安装并初次张拉。 阶段7: 其余横梁完成，系杆第2批力筋张拉，系杆落架。 阶段8: 行车道板安装完成，系杆第3批力筋张拉。 阶段9: 5#吊杆第2次张拉。 阶段10: 8#吊杆第2次张拉。 阶段11: 3#吊杆第2次张拉。 阶段12: 7#吊杆第2次张拉。 阶段13: 2#吊杆第2次张拉。 阶段14: 4#吊杆第2次张拉。 阶段15: 6#吊杆第2次张拉。 阶段16: 1#吊杆第2次张拉。 阶段17: 桥面二期恒载施加完毕