第四章 驷马河大桥结构分析验算
4.1 基础资料
1、跨径
跨径组合60+90+60m（正交）。 2、主要材料
混凝土：主梁采用C50混凝土。
预应力钢绞线：高强度低松弛镀锌钢绞线钢绞线?s15.2，fpk?1860MPa，
Ep?1.95?105MPa。
精轧螺纹粗钢筋：竖向预应力采用直径JL32mm的高强精轧螺纹粗钢筋，抗拉强度标准值fpk=785MPa，张拉控制应力为抗拉设计强度的0.9倍，弹性模量
Es?2.0?105MPa。其技术标准应符合《预应力高强精轧螺纹粗钢筋设计施工暂行规定》的规定。
普通钢筋：采用HPB300、HRB400级钢筋及钢筋焊接网，其技术标准应分别符合《钢筋混凝土用热轧圆钢筋》（GB1499.1-2008）、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）、《钢筋混凝土用焊接钢筋网》（YB/T076-1997）的规定。
3、横断面布置
主桥桥面宽度为13.5m，具体跨中、支座位置横断面布置如下图：
图4.1 跨中横断面图（单位：cm）
图4.2 支座横断面图（单位：cm）
4、计算采用主要参数： 材料密度：
现浇箱梁采用C50混凝土，重力密度??26KN/m3 10cm沥青混凝土铺装，重力密度??24KN/m3 8cm防水混凝土铺装，重力密度??26KN/m3 预应力张拉控制参数：
MPa 锚下控制张拉力：?con?0.75fpk?1395锚具变形与钢束回缩值（一端）：?l?6mm 管道摩阻系数：0.2
管道每米偏差系数：0.0015m 纲束松弛系数：??0.3
4.2 计算荷载
4.2.1永久作用
1、结构重力：包括主要是混凝土主梁自重，按实际断面计计算。 2、二期恒载：二期恒载是结构主体施工完成后施加的荷载，桥面铺装和防撞护栏和人行道栏杆，其等效均布荷载值为78.75kN/m。
3、收缩徐变：主梁的收缩、徐变，参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》附录四计算。
4、主梁预应力：高强度低松弛镀锌钢绞线钢绞线?s15.2，fpk?1860MPa，
MPa 张拉控制应力?con?0.75fpk?13955、支座沉降：即基础变位作用，通过建立支座沉降组实现。边墩支座沉降20mm；主墩支座沉降20mm，取四个支座沉降的最不利组合计算。 4.2.2可变作用
1、汽车荷载：车道为三车道，设计荷载为公路-I级；主桥整体计算采用车道荷载，具体数值参照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）4.3.1
2、汽车冲击力：即将车辆作用的动力影响用车辆的重力乘以冲击系数?来表达。
冲击系数的计算：参照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）４.3.2可得：
连续梁桥的竖向弯曲基频
EIc13.616f1?2?l2mc （1）
EIc23.651f2?2?l2mc （2）
式中:l—连续梁桥主跨跨径（m） 冲击系数?可按下式计算： 当f＜1.5Hz时，?＝0.05；
当1.5Hz≤f≤14Hz时，?＝0.1767lnf-0.0157； 当f≥14Hz时，?＝0.45； 式中：f为结构基频（Hz）
根据上次计算，本文的冲击系数取值为
正弯矩剪力效应?1=0.05；负弯矩效应?2=0.0585
3、温度作用：体系升温20℃，体系降温-30℃；主梁上下缘温差采用非线性梯度温度14℃、5.5℃、0℃，同时按规范计入温度负效应。
4.3 主桥上部结构有限元分析模型的建立
上部结构采用桥梁计算软件Midas Civil2011进行结构分析，本模型采用了空间分析模型，其离散图如下，以顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向Z轴。
图4.3 驷马河大桥有限元结构离散图
根据施工图及优化设计文件，并考虑了施工阶段的效应，建立了有限元分析模型，模型共有115节点；88个单元，单元均为梁单元。
4.4 持久状况承载能力极限状态验算
1、正截面抗弯承载能力计算 荷载基本组合表达式：
?0Sudn?m????0??S??S???SQ1Q1kc?QjQjk? ??GiGikj?2?i?1??0?1.1；1.0.9取用，其中公路桥涵设计安全等级按《公路桥涵设计通用规范》
其他各分项系数的取值见《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）式（4.1.6-1.）。
由程序计算得主要控制截面抗弯承载能力见下表：
表4.1 各跨主要控制截面抗弯承载能力（KN.m）
效应?0Md 截面位置 抗力Mn Mdmax 边跨支点 -88.4668 Mdmin -1125.7834 Mnmax 42143.3585 Mnmin 42119.3653
边跨1/4 边跨跨中 边跨3/4 中跨支点 中跨1/4 中跨跨中 79492.1360 50599.9009 -80917.8795 -287594.8961 -10952.4489 119137.7067 28271.2190 -22729.0826 -186943.2021 -456554.0224 -85546.7710 43794.2519 106399.9669 115278.0242 335045.2781 694916.9088 221258.5453 121189.6931 106395.6707 75326.2291 319978.9979 694916.9088 208514.0462 121186.0077 下图为承载能力极限状态下主桥弯矩包络图
图4.4 承载能力极限状态下主桥弯矩包络图
2、斜截面抗剪承载能力计算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）5.2.7条,抗剪承载力应符合以下规定：
?0Vd?Vcs?Vsb?Vpb
Vcs??1?2?30.45?10?3bh0(2?0.6p)fcu,k?svfsv Vsb?0.75?10?3fsd?Asbsin?s Vpb?0.75?10?3fpd?Apbsin?p
各分项系数的取值见上述规范。上式抗剪强度计算时，?1?1.0及
0.9,?2?1.25,?3?1.1。