1、目 录1 概述 .11.1 工程概况 .11.2 技术标准及参考规范 .21.2.1 技术标准 .21.2.2 参考规范及资料 .21.3 主要材料 .31.4 荷载组合 .41.5 容许应力 .42 结构内力计算 .62.1 内力方向图 .62.2 单元编号 .62.3 结构内力表 .63 主体构件强度验算 .343.1 拱肋应力验算 .343.2 横撑应力验算 .433.3 边主梁应力验算 .474 局部构件强度验算 .634.1 横梁强度验算 .634.1.1 B0B10 节段叠合横梁 .634.1.2 B11 节段叠合横梁 .694.1.3 端横梁 .744.1.4 叠合横梁横向钢筋计
2、算 .774.2 托架强度验算 .784.2.1 验算托架截面尺寸 .784.2.2 确定托架的拼接板尺寸 .784.2.3 据内力确定托架拼接板的螺栓布置 .794.3 支撑加劲强度验算 .804.3.1 横向支座验算 .804.3.2 竖向支座验算 .814.3.3 验算焊缝抗剪能力 .824.4 主梁吊耳强度验算 .824.4.1 吊耳各部分的截面积 .824.4.2 吊耳应力验算 .824.4.3 活载应力幅作用下的吊耳应力验算 .834.4.4 验算耳板底部附加应力及吊点位移 .834.5 拱肋吊点强度验算 .854.6 钢混结合段强度验算 .865 构件局部稳定验算 .885.1
3、边主梁局部稳定验算 .885.1.1 钢边主梁顶底板局部稳定性验算 .885.1.2 钢边主梁腹板局部稳定性验算 .895.2 横梁局部稳定性验算 .905.3 拱肋及风撑局部稳定验算 .935.3.1 横撑稳定性验算 .935.3.2 拱肋稳定性验算 .946 抗疲劳计算 .1006.1 计算参考依据 .1006.2 钢梁的疲劳计算 .1006.3 横撑的疲劳计算 .1036.4 横梁的疲劳计算 .1046.5 剪力钉的疲劳计算 .107凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 1 页1 概述1.1 工程概况凤凰三桥跨越下横沥水道，两岸地势平坦，江面宽约 420，水深约510，桥下船舶通行繁忙，上
4、游北岸离桥边线 190处设有三千吨级码头，南岸离桥边线 110m 处设有千吨级散货码头。主桥通航孔按 I 级航道标准，通航净高 Hm=18、净宽 Bm=200，最高通航设计水位采用二十年一遇洪水位7.46。考虑水下地形、水深、上游两岸码头以及桥墩宽度与防撞等因素，设单个双向通航孔时，跨径取 308，并将主跨布置在河流中央。主桥跨径组合为 40+61+308+61+40m=510m，边中跨比 0.198，主桥长为510m，大致成对称布置在河道中，并以 61m 跨到达河堤边。以 40m 跨越南岸河堤。主跨为中承式系杆斜拉钢混组合拱桥，边跨主梁为砼结构，中跨主梁为钢砼组合结构，吊杆纵向间距为 10.
5、2m。桥面以上拱肋为钢箱结构，桥面以下三角刚架为混凝土结构。主拱采用矢跨比为 1/4.5，拱轴系数为 m=1.25 的悬链线箱形拱肋。拱肋向内以 1：5 的斜率倾斜，构成提篮式拱。主桥桥型布置凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 2 页主桥断面布置1.2 技术标准及参考规范1.2.1技术标准设计荷载等级：公路 I 级。 桥面净宽：按双向八车道设置。洪水频率：百年一遇或最大历史洪水。通航标准：按 I 级航道标准，通航净高 Hm=18、净宽 Bm=220。地震：按烈度 7 度设防。1.2.2参考规范及资料公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ 025-86）铁路桥梁钢结构设计规范 （TB 1000
6、2.2-2005）钢结构设计规范 （GB 50017-2003）公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 3 页城市桥梁设计荷载标准 （CJJ 77-98）日本道路桥示方书公路桥梁抗风设计规范 （JTG/T D60-01-2004）现代钢桥 （上册）组合结构桥梁钢混组合结构设计手册南京长江第三大桥钢索塔技术钢桥、混凝土桥及结合桥BS5400公路钢结构桥梁设计规范征求意见稿 （参考）钢混组合桥梁设计与施工细则征求意见稿 （参考）1.3 主要材料主体结构采用 Q345qC；部分含有 Z
7、 向受力的采用 Q345qE-Z25；附属结构采用 Q235B；组合结构中混凝土采用 C50 钢纤维混凝土。基本设计参数Q345：弹性模量 E=2.1105MPa剪切模量 G=0.81105MPa轴向容许应力：200 MPa剪切容许应力：120 MPa弯曲容许应力：210 MPa端部承压：300 MPaQ235：弹性模量 E=2.1105MPa剪切模量 G=0.81105MPa轴向容许应力：140 MPa剪切容许应力：85 MPa凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 4 页弯曲容许应力：145 MPa端部承压：210 MPaC50：弹性模量 E=3.45104MPa剪切模量 G=1.38104M
8、Pa抗压强度设计值：22.4MPa抗拉强度设计值：1.83MPa1.4 荷载组合设计中考虑了三种荷载组合：荷载 组合 所包含荷载工况容许应力增大系数组合 1 成桥恒载 + 汽车 + 人群 1组合 2 成桥恒载 + 汽车 + 人群 + 温度 + 风力 25 1.25组合 3 成桥恒载 + 温度 + 风力 31.3 1.25成桥恒载指包括自重、沉降在内的永久作用。其中风力 25 是根据 公路桥梁抗风设计规范 （JTG/T D60-01-2004）中的相关规定，在风荷载参与汽车荷载组合时，桥面高度处的风速 Vz 取为25m/s。风力 31.3 是取广州地区重现期为 100 年的基本风速值 31.3
9、m/s。1.5 容许应力根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ 025-86）的有关规定，在不同荷载组合下容许应力可以相应有不同的提高。Q345 钢材的容许应力（86 规范）容许应力（MPa）荷载组合轴向应力 弯曲应力 剪应力组合一 200 210 120组合二 250 262.5 150组合三 250 262.5 150同时参考日本道路桥示方书中的规定，钢材的容许应力需要考虑荷载组合、整体稳定、局部稳定和板厚的影响：ca=cagcal /cao式中 ca 为容许轴向压应力凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 5 页cag 为考虑整体稳定但未考虑局部稳定的容许轴向压应力cal 为考虑局部稳
10、定的容许弯曲应力cao 为未考虑稳定的容许轴向压应力得到 Q345 钢材的容许应力，见下表：Q345 钢材的容许应力（日本规范） （以拱肋长细比为例）容许轴向应力（MPa）板厚（mm） 组合一 组合二 组合三40 134.2 181.2 181.2 40 140.5 189.6 189.6 凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 6 页2 结构内力计算2.1 内力方向图断面受力方向2.2 单元编号拱肋单元离散图（由下至上为： 17141910）边主梁单元离散图（由边至中为：7241158）2.3 结构内力表除特别注明外，本计算书涉及作用效应单位分别为：轴力：千牛（KN）弯矩：千牛.米（KN.m）应
11、力：兆帕（MPa ）凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 7 页长度：米（m）拱肋荷载组合一（最大值）最大编号 节点N Q-y Q-z T M-y M-z1714 I1491 -58785.8 356.8 1342.3 409.0 40971.2 1140.21714 J1495 -58482.2 253.5 1760.6 409.0 32927.8 -789.21726 I1495 -56880.5 252.8 2126.8 521.9 32927.5 -832.91726 J1499 -56604.7 154.6 2533.1 521.9 19608.2 -2028.71734 I1499
12、-56621.8 154.6 1125.2 620.4 19608.3 -2058.71734 J1503 -56363.6 59.4 1525.3 620.4 13269.6 -2630.01746 I1503 -55352.0 58.5 1822.8 710.0 13269.5 -2653.51746 J1507 -55139.5 -22.5 2168.0 710.0 5153.2 -2646.41766 I1507 -55154.6 -22.5 773.2 798.3 5153.3 -2670.91766 J1511 -54892.6 -126.5 1222.1 798.3 4138.4
13、 -1861.01778 I1511 -54209.7 -127.6 1142.3 853.7 4138.5 -1868.21778 J1515 -54051.0 -193.1 1428.7 853.7 1819.6 -834.21794 I1515 -54051.6 -193.0 21.2 886.2 1819.5 -830.71794 J1519 -53807.7 -298.3 487.8 886.2 7313.4 1836.31802 I1519 -52283.2 -300.5 966.1 859.4 5243.7 1843.91802 J1527 -52176.8 -348.5 118
14、1.3 859.4 4209.8 3383.31806 I1527 -52179.2 -348.6 263.7 814.1 4209.8 3385.01806 J1531 -52062.2 -403.2 510.6 814.1 5976.0 5496.41814 I1531 -51892.0 351.3 -127.4 481.9 5823.1 4418.41814 J1537 -51786.6 300.0 106.1 481.9 9200.7 3417.01818 I1537 -50387.3 297.2 1027.2 448.9 7207.2 3410.91818 J1541 -50300.
15、8 253.6 1227.3 448.9 5332.2 2768.31826 I1541 -50303.3 253.6 -149.1 404.2 5332.2 2756.11826 J1549 -50113.0 151.5 324.3 404.2 9407.0 1977.41830 I1549 -48808.7 148.4 801.5 380.7 7498.6 1978.51830 J1553 -48735.4 106.3 998.7 380.7 5933.1 1972.31838 I1553 -48738.0 103.1 210.0 364.7 5933.1 1972.11838 J1561
16、 -48662.3 57.7 423.9 364.7 6356.9 2156.21846 I1561 -48593.7 180.6 -318.0 592.6 6304.3 1806.91846 J1567 -48509.8 127.3 -65.3 592.6 9147.3 1396.01850 I1567 -47924.7 122.6 948.7 595.9 9147.3 1386.91850 J1571 -47864.2 81.9 1143.1 595.9 6806.5 1256.81854 I1571 -47865.6 81.9 -174.3 602.4 6806.5 1244.51854
17、 J1575 -47745.1 -6.7 252.0 602.4 9289.2 1552.81858 I1575 -47259.8 -8.8 819.2 597.9 9289.3 1544.21858 J1579 -47215.1 -45.5 996.8 597.9 7205.8 1943.01862 I1579 -47217.3 -48.0 286.0 590.1 7205.8 1939.51862 J1583 -47179.7 -80.6 445.1 590.1 6953.2 2448.1凤凰三桥钢拱肋及组合梁结构计算书第 8 页1870 I1583 -47140.8 244.8 -300
18、.0 826.9 6965.4 2191.61870 J1589 -47090.2 196.6 -64.6 826.9 9409.9 1409.01874 I1589 -46712.8 192.8 952.0 830.1 9410.0 1399.01874 J1593 -46681.0 159.3 1116.4 830.1 6921.8 1007.71878 I1593 -46678.9 159.3 -235.6 843.2 6921.6 998.21878 J1597 -46614.7 80.5 152.9 843.2 9659.9 638.51882 I1597 -46329.3 78.2
19、 822.3 864.3 9660.0 631.21882 J1601 -46307.3 45.5 984.1 864.3 7697.1 731.11886 I1601 -46308.1 45.5 276.1 874.3 7697.1 726.91886 J1605 -46291.9 18.7 409.2 874.3 7648.7 900.21894 I1605 -46278.2 148.0 -412.8 1125.8 7620.4 673.41894 J1611 -46253.5 97.9 -163.4 1125.8 11092.9 279.11898 I1611 -46072.1 95.5
20、 991.0 1145.1 11092.9 274.91898 J1615 -46059.6 63.6 1150.4 1145.1 8911.2 184.01902 I1615 -46054.8 63.5 -278.1 1171.1 8911.1 177.01902 J1619 -46036.4 -12.0 98.8 1171.1 13272.3 626.61906 I1619 -45956.3 -14.3 1257.0 1182.5 13272.2 620.21906 J1623 -45953.4 -41.5 1393.1 1182.5 11003.5 1012.11910 I1623 -4
21、5959.1 -41.6 715.1 1184.0 11003.5 1007.31910 J1627 -45958.1 -67.4 844.0 1184.0 10412.2 1478.7拱肋荷载组合一（最小值）最小编号 节点N Q-y Q-z T M-y M-z1714 I1491 -65125.7 207.3 -1580.9 -1992.2 -24305.2 -3611.61714 J1495 -64822.1 103.9 -1162.6 -1992.2 -19318.5 -4657.51726 I1495 -63023.5 103.2 -323.4 -1935.3 -19318.5 -46
22、71.31726 J1499 -62747.7 4.9 82.9 -1935.3 -20673.7 -5051.01734 I1499 -62768.0 5.0 -1291.6 -1872.0 -20673.6 -5058.61734 J1503 -62509.8 -90.2 -891.6 -1872.0 -17197.0 -4861.01746 I1503 -61395.3 -91.1 -192.1 -1803.5 -17197.0 -4866.81746 J1507 -61182.8 -172.2 153.0 -1803.5 -19773.9 -4267.61766 I1507 -6119
23、8.3 -172.1 -1211.2 -1727.9 -19773.9 -4272.51766 J1511 -60936.3 -276.1 -762.3 -1727.9 -18464.8 -3064.81778 I1511 -60116.2 -277.2 -453.1 -1671.5 -18464.7 -3076.21778 J1515 -59957.5 -342.6 -166.8 -1671.5 -20397.0 -2152.51794 I1515 -59959.3 -342.6 -1549.1 -1628.5 -20397.0 -2172.51794 J1519 -59715.4 -447
24、.9 -1082.6 -1628.5 -18285.0 -172.81802 I1519 -58085.4 -450.1 -308.1 -1631.2 -20283.1 -189.71802 J1527 -57979.1 -498.1 -92.9 -1631.2 -22616.9 936.01806 I1527 -57982.3 -498.1 -999.1 -1654.0 -22617.1 920.61806 J1531 -57865.3 -552.8 -752.2 -1654.0 -22877.3 2498.11814 I1531 -57631.4 195.8 -1361.8 -1366.2 -23024.3 1839.6
