公铁两用桥计算书2010.7.26

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1、6东侧横门水道主跨780m公铁两用钢桁斜拉桥计算分析6.1结构静力分析6.1.1模型建立采用有限元分析软件MIDAS建立由板、梁、索单元组成的三维空间有限元模型。主塔、主桁、横联和桥面纵横梁等均采用直线梁单元模拟，桥面板采用板单元模拟，U肋折算成板厚计入模型，斜拉索采用桁架单元模拟。全桥共2765个节点，共7307个单元。图6.1-1桥梁有限元模型6.1.2设计参数确定（1）材料参数钢材：弹性模量E=2.1e11Pa，松泊比μ=0.3，线膨胀系数а=1.2e-5。斜拉索：弹性模量E=2.0e11Pa

2、，松泊比μ=0.3，线膨胀系数а=1.2e-5。C50混凝土：弹性模量E=3.55e10Pa，松泊比μ=0.2，线膨胀系数а=1.0e-5。（2）边界条件塔底承台直接固结。因为阻尼器的存在，在不考虑制动力工况下，全桥无顺桥向约束。在考虑制动力工况下，阻尼器参与抵抗制动力，两个主塔均考虑为塔梁固定支座。具体边界条件见下表。表6.1-1边界条件表纵向位置UxUyUzRxRyRz边墩011000辅助墩011000桥塔011000注：0表放松，1表约束（3）设计荷载一期恒载：主塔、索根据构件实际容重计算，钢

3、桁梁采用整体节点板，故考虑1.3的构造系数。二期恒载：二期恒载按300kN/m计算。公路桥面铺装6cm环氧沥青混凝土+防撞栏杆；铁路桥面二期恒载包括混凝土道砟槽、道砟、轨道结构和辅助附属结构等。活载：公路活载按8车道加载，汽车荷载等级按公路-Ⅰ级取用；铁路活载按两线中-活载加载。（4）支座沉降：按不均匀沉降主塔基础3cm，其他基础2cm考虑。（5）温度体系温差：混凝土主塔±15℃，斜拉索、钢梁及桥面板±30℃；局部温差：主塔±5℃、索梁温差±10℃。（6）风荷载：极限风：34m/s。（7）制动力：铁

4、路制动力，按单线列车的10%确定。（8）列车横向摇摆力：按规范取100kN作用于最不利位置。（9）冲击系数：公路冲击系数按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004中规定计算。铁路冲击系数按《铁路桥涵设计基本规范》中规定计算。6.1.3荷载组合荷载组合有以下几种：组合一（恒载）：一恒+二恒+基础沉降+压重荷载。组合二（主力）：恒载+活载。组合三（主+纵附）：主力+温度+制动力+顺风。组合四（无车）：恒载+顺桥向风力。组合五（主+横附）：主力+温度+横向有车风+横向摇摆力。组合六（无车）：主力+横

5、桥向风力。6.1.4静力计算计算主要侧重于成桥状态下主要构件的结构的刚度验算和强度验算。结果汇总如下。以下所有结果单位均如下：力kN，长度mm，应力MPa，应力以拉为正，压为负。（1）结构刚度结构竖向、横向刚度结果汇总见下表：表6.1-2刚度结果汇总项目荷载数值（mm）挠跨比主跨跨中挠度（cm）0.9×两线中-活载+0.75×八车道公路Ⅰ级荷载-903.71/863<1/650梁端竖向转角（rad）0.9×两线中-活载+0.75×八车道公路Ⅰ级荷载1.2‰<2‰梁端纵向位移（cm）体系升温293.7

6、体系降温-293.7跨中横向位移（cm）风力+摇摆力+整体升温30℃303.41/2571（2）主桁应力主桁在运营工况下的应力见下图。a.主上弦应力恒载工况下应力图主力工况下应力图主+附工况下应力图图6.1-2上弦应力包络图从上图可以看出，主上弦杆件最大拉应力为100.2MPa，发生在辅助墩附近，主跨跨中也有拉应力，其值为84.2MPa；最大压应力为184MPa，发生在主塔附近。由计算结果可知：主力工况下，杆件应力均小于规范弯曲应力允许值[σw]=220MPa；主力+附加力工况下，杆件应力均小于规范

7、弯曲应力允许值1.2×[σw]=264MPa。b.副上弦应力恒载工况下应力图主力工况下应力图主+附工况下应力图图6.1-3上弦应力包络图从上图可以看出，副上弦杆件最大拉应力为146.3MPa，发生在主跨跨中，辅助墩附近也有拉应力，其值为74.5MPa；最大压应力为187.1MPa，发生在主塔附近。由计算结果可知：主力工况下，杆件应力均小于规范弯曲应力允许值[σw]=220MPa；主力+附加力工况下，杆件应力均小于规范弯曲应力允许值1.2×[σw]=264MPa。c.下弦应力恒载工况下应力图主力工况下

8、应力图主+附工况下应力图图6.1-4下弦应力包络图从上图可以看出，下弦杆件最大拉应力为76.1MPa，发生在辅助墩附近；最大压应力为241.1MPa，发生在主塔支座处。除开主塔支座处这一点压应力，下弦杆件其它部位压应力下降较快，最大压应力为220.4MPa，主力工况下为198.7MPa，发生在主塔附近。由计算结果可知：主力工况下，杆件应力均小于规范弯曲应力允许值[σw]=220MPa；主力+附加力工况下，杆件应力均小于规范弯曲应力允许值1.2×[σw]=264MPa。