大寧河特大橋審查報告 最終版

2021-09-10 19:31:21 字數 3790 閱讀 8451

第一章概述

國家重點公路杭州至蘭州線重慶巫山至奉節段大寧河特大橋主橋為鋼箱桁架上承式拱橋,淨跨徑400m,淨矢高80m,矢跨比1/5,拱軸線採用懸鏈線,拱軸係數m選用1.9。主拱肋採用鋼箱桁架結構,拱上行車道結構採用鋼-混凝土組合梁,跨徑27m,拱上立柱墩採用鋼排架結構。

引橋採用30m預製預應力混凝土t梁,先簡支後剛構。全橋孔跨布置為:5×30+16×27+3×30m,全長682m。

大寧河特大橋由中交第二公路勘察設計研究院設計。

受重慶高速公路發展****渝東分公司委託,我方承擔了大寧河特大橋施工圖設計的審查工作。本次審查在中交第二公路勘察設計研究院提交的「國家重點公路杭州至蘭州線重慶巫山至奉節段兩階段施工圖設計檔案第三冊第五篇大寧河特大橋(送審稿) 二00五年十月」的基礎上進行計算審查。

在接到審查任務後,我公司組織了審查工作小組,並至武漢與中交第二公路勘察設計研究院設計組成員就大寧河特大橋設計中技術問題進行**,同時進行審查工作的審查計算先期工作。在二零零五年十二月十五日收到設計檔案(送審稿)後,對結構進行對比研究和分析,同時聘請鋼結構資深專家對圖紙進行諮詢。於二零零六年一月十五日完成最終審查報告。

本次設計審查重點從結構受力、構造以及施工工藝等三方面著手,分別提出審查意見,並提供主要計算成果資料。

第二章結構分析主要結論

根據本橋已提交的施工圖,我公司視需要對結構進行了多項計算,現對計算結論進行簡要描述,主要計算成果資料詳見本報告第五章。

本橋結構新穎,造型美觀,技術含量高,為中國橋梁不可多得的佳作。本橋造型獨特,結構新穎,通過計算發現,本橋主體結構的強度、剛度、總體穩定和區域性穩定等均滿足相關規範的要求。有關受力較為合理的內容在本章不再贅述,以下僅就計算中發現值得商榷的某些受力問題進行闡述,供設計單位參考。

其餘結構計算審查結論詳見本報告《第五章主要計算成果資料》。

一、設計引數取值

設計檔案中部分設計引數與規範不太一致。

對於體系溫度的設計值,設計檔案《設計說明》中說明:「多年平均氣溫18.4°c,極端最高氣溫43.

1°c(7月),極端最低氣溫-9.2°c(1月),月平均最高氣溫29.5°c,月平均最低氣溫2.

2°c。」同時,《設計說明》中還說明:「混凝土構造可按當地平均最高氣溫和最低氣溫確定,合攏溫度取10°c~15°c,經綜合考慮後計算取混凝土體系公升溫25°c,降溫25°c,鋼結構體系公升溫36°c,體系降溫29°c」 本橋為混凝土橋面板鋼橋,根據規範jtg d60-2004 4.

3.10條相關公式反推,可得知設計採用的計算平均溫度為最高月平均溫度和最低月平均溫度,而不是規範jtg d60-2004 4.3.

10條規定的最高日平均溫度和最低日平均溫度。

設計檔案《設計說明》中說明:「汽車荷載按公路i級荷載計算,考慮橫向折減係數,6車道同時載入」設計是否考慮偏載效應不明確。

設計檔案的設計標準中無設計水位,設計最高、最低通航水位及通航淨空等內容,建議設計檔案補充相關內容。

同時,對於主拱圈結構為鋼箱桁架結構,節點較多,節點疲勞問題為主要控制檢驗的設計值之一,但由於現階段規範的不明確性,建議設計檔案中補充疲勞檢驗荷載等設計引數的相關說明。

二、立柱支座

通過計算,如下圖所示部分立柱的qz1500gd鋼支座的標準值作用支座計算反力略超過設計承載能力。

圖2.2.1 超過設計承載力的支座位置及編號

圖2.2.2 超過設計承載能力支座的編號-軸力圖

由圖可知,大部分邊縱樑立柱標準值作用支座計算反力超出設計值,其中橋端部支座反力最大達到172噸,建議設計單位仔細核對,調整相關支座型號。

三、主拱圈區域性應力

主拱圈第一節段區域性分析採用ansys結構分析軟體,取主拱圈第一節段單片拱肋進行分析。幾何引數:所建模型板厚參照設計圖紙。

材料引數:彈性模量e取206000mpa,泊松比γ=0.3。

結構分析採用板殻單元shell63,計算模型如圖2.3.1所示。

圖2.3.1

邊界條件:考慮到拱圈橫向聯絡較弱,故此取單片拱肋作為分析物件。拱肋拱腳處固結,另一端自由。自由端荷載取總體分析中的相應結點內力。

計算結果:

主拱圈靜力計算結果(恆載+活載)

拱圈靜力計算結果見圖2.3.2~圖2.

3.3所示。由圖可見,拱腳區域上拱圈橫隔板處mises應力最大,最大mises應力最大值為200.

9mpa左右,略大於容許值182mpa。

圖2.3.2 上拱圈拱腳處靜力計算結果

圖2.3.3 下拱圈拱腳處靜力計算結果

計算結論:

上拱圈橫隔板處mises應力最大值為200.9mpa左右,略大於容許值182mpa,建議增大板厚或更改鋼箱材質為受板厚影響較小的q345qd。

另,根據本報告《第五章主要計算成果資料》,對於拱肋跨中區域,也出現了逼近容許檢驗值的區域性應力,建議設計考慮增大板厚或採用q345qd。

四、桁架節點疲勞

本橋所有桁架連線均採用三面角焊縫,全橋共1107根計算桁架,其中在標準值計算**現拉應力的桁架(即需進行疲勞檢驗的桁架)為854根。

三面角焊縫連線的疲勞容許應力的取值:

1、《鋼結構設計規範》中三面角焊縫連線的主體金屬200萬次疲勞容許應力為69 mpa ;

2、《公路橋涵鋼結構及木結構設計規範》中三面角焊縫連線的連線等級為f級,該處疲勞容許應力為43.75 mpa ;

3、bs5400中三面角焊縫連線的連線等級為w級,有n×σrm=k2,n=2×106( 200萬次),其中w級,m=3,k2=1.6×1012,得 σr=43mpa 。

疲勞檢驗荷載的取值:

疲勞檢驗荷載一:6車道標準車(設計單位宣告的疲勞檢驗荷載)

疲勞檢驗荷載二:雙車道標準車

由於bs5400中σr為採用標準疲勞車檢驗的結果。其採用的車輛單軸軸重為8噸的4軸車(等代於單軸最大軸重10噸的33.5噸級半拖車,出現機率27%),同時,僅考慮慢車道及鄰車道。

(1971-2023年英國統計資料)

中國規範中的汽-20(2023年中國統計資料制定)的車輛荷載與英國的33.5噸級半拖車均為20~30噸級制定的荷載。而本橋採用的荷載為公路i級,其標準車為55噸,同時根據最近的統計資料(出現單軸軸重10噸以上級車輛中40%以上的貨運車單軸軸重為12~17噸,與汽-超20重車(標準車)類似)。

因此,本橋同時採用標準車為疲勞車,採用雙側單車道布載驗算其對應的σr。以供設計參考。

其計算結果如下:

疲勞檢驗荷載一:6車道標準車

在854根檢驗桁架中,共有117根桁架的疲勞應力幅超出69mpa,其中最大疲勞應力幅為106.9mpa。其117根桁架分布如下圖 2.4.1 所示,均為拱桁腹杆。

圖2.4.1 (6車道標準車)疲勞應力幅超出69mpa的桁架杆分布

疲勞檢驗荷載二:雙車道標準車

在854根檢驗桁架中,共有28根桁架的疲勞應力幅超出43.75mpa,其中最大疲勞應力幅為50.3mpa。其28根桁架分布如下圖 2.4.2 所示,均為拱桁腹杆。

圖2.4.2 (雙側單車道標準車)疲勞應力幅超出43.75mpa的桁架杆分布

從圖中可以看出,在檢驗荷載下,邊拱肋跨中每側6對腹杆,共24根和邊立柱對應的共4根邊腹杆,其應力幅略超檢驗值。

計算結論:

本橋所有桁架連線均採用三面角焊縫,全橋共1107根計算桁架,其中在標準值計算**現拉應力的桁架(即需進行疲勞檢驗的桁架)為854根。

在這854根檢驗桁架中,在6車道標準車檢驗荷載下,共有117根桁架的疲勞應力幅超出69mpa,其中最大疲勞應力幅為106.9mpa;在雙幅單車道標準車檢驗荷載下,共有28根桁架的疲勞應力幅超出43.75mpa,其中最大疲勞應力幅為50.

3mpa。(另,如採用單疲勞車檢驗,最大桁架腹杆應力幅為26.6mpa,也未能通過bs5400中損害度檢驗。

)在兩種檢驗荷載下,均有部分拱肋腹杆的應力幅超過了疲勞檢驗值。建議設計更改拱肋腹杆連線模式,可採用螺栓連線或對接焊縫連線。

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