某特大斜拉桥工程项目计算分析报告

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资料等级:某特大斜拉桥工程项目计算分析报告
发布时间:2014-11-3
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资料简介
                               某特大斜拉桥工程项目计算分析报告
主桥全长440m,为110m+220m+110m的三跨双塔四索面预应力混凝土斜拉桥。采用平行的上下行两幅桥,两主梁横向完全分离,斜拉索布置在主梁两侧成空间四索面。
桥幅布置为:1.5m索带+0.5m防撞护栏+19m车行道+0.5m防撞护栏+1.5m索带+4m中央分离带+1.5m索带+0.5m防撞护栏+19m车行道+0.5m防撞护栏+1.5m索带=全桥总宽50m。
主梁采用预应力混凝土肋板式结构,主梁纵向按全预应力混凝土结构设计,横梁按部分预应力混凝土A类构件设计。主肋高度2.2m,顶宽1.6m,底宽1.8m,局部受力需要加厚0.7m,桥面板厚0.3m,普通横梁厚0.26m,边墩顶横梁加厚至4.0m,辅助墩顶横梁加厚至2m,主塔处横梁加厚至1.5m。主梁纵向布置4根通长的15Φ15.24mm钢绞线索和通长的直径32mm预应力粗钢筋,配合混凝土地浇注逐段张拉锚固。中跨合拢索采用14根15Φ15.24mm钢绞线,边跨合拢索采用7根15Φ15.24mm钢绞线。
本桥斜拉索采用空间四索面扇形布置,主塔两侧各分布14对,全桥共112对224根。斜拉索采用OVM250高强度环氧涂层钢绞线索,采用拉索群锚锚固体系。拉索在S1~S3号索采用27-Φs15.24mm,在S4~S6号索采用31-Φs15.24mm,在S7~S9号索采用37-Φs15.24mm,在S10~S12号索采用43-Φs15.24mm,在S13~S14号索采用55-Φs15.24mm。斜拉索为四索面,布置在每片主梁的两侧上。塔根部附近无索区长度为31m,跨中无索区长度为7m,梁上索距7m,塔上索距1.6m。
塔型为两个并列的菱形塔横向连接而成。承台高程为-0.5m(-1.5m),塔顶高程为+91.094m,塔高91.549(92.549)m,自桥面以上塔高60.7m。整个主塔由下塔柱、横梁、上塔柱和塔尖等部分组成。塔柱及横梁间连接转折处设大半径圆曲线,以适应结构内力的需要。上塔柱采用箱形截面,纵向宽度为5.5m,壁厚1.2m,横向宽度为2.5m,壁厚0.7m。下塔柱采用实心断面,纵向宽度为5.5m,横向宽度为2.5m。为平衡上、下塔柱的横向水平分力,加强两个菱形塔的横向连接,设置预应力混凝土横梁,截面为箱形,高3m,宽度为5.5m,顶底板厚均为0.7m,腹板厚0.8m。
采用MIDAS6.7.1对施工过程中主桥上部结构的空间杆系有限元计算与分析。
资料目录
1概述••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.1结构概况•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.2计算分析基本资料••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.2.1技术标准•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.2.2设计规范•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
2主桥静力分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
2.1结构整体分析说明••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
2.1.1杆系有限元模型简述•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
2.1.2材料特性和截面特性•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
2.1.3施工阶段划分 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
2.1.4计算荷载参数 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
2.2整体分析计算主要结果•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10
2.2.1主梁计算结果 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10
2.2.2索塔计算结果•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
2.2.3拉索计算结果•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
2.2.4支反力结果 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
2.3结论•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
2.3.1主梁••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
2.3.2索塔••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
2.3.3拉索••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
2.3.4支反力•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
3局部应力及剪力滞分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
3.1概述••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
3.2主要计算内容•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
3.3构件基本参数及有限元模型••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
3.3.1构件基本参数及材料特性••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
3.3.2有限元模型及加载方案•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
3.4主梁节段模型局部受力分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
3.4.1主梁位移••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
3.4.2主梁应力••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
3.4.3横隔板位移 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••45
3.4.4横隔板应力 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••45
3.5剪力滞效应••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••45
3.6结论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52
4索塔锚固区局部计算分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••53
4.1概述••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••53
4.2主要计算内容•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••53
4.3索塔锚固区空间有限元分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••54
4.4锚固区的局部受力分析结果••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••55
4.4.1张拉锚固区预应力束结果 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••55
4.4.2斜拉索和预应力共同作用结果•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••61
4.5结论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••68
5基础验算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
5.1概述••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
5.2单桩承载力验算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
5.2.1辅助墩桩基•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
5.2.2过渡墩桩基•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
5.2.3主塔桩基••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••70
5.3桩身强度验算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 70
5.3.1辅助墩桩基•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••70
5.3.2过渡墩桩基•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••70
5.3.3主塔桩基••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••70
5.4结论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••71
6抗风分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••72
6.1结构自振特性分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••72
6.1.1裸塔自振特性••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••72
6.1.2最大双悬臂自振特性••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••74
6.1.3成桥自振特性••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••75
6.2颤振风速评估•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••77
6.3静阵风效应••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••78
6.3.1主梁静阵风效应计算结果••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••78
6.3.2索塔静阵风效应计算结果••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••82
6.4稳定性验算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••82
6.4.1裸塔自振 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••82
6.4.2最大双悬臂自振•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••84
6.4.3成桥自振••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••86
6.5结论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••87

 
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