生态综合治理项目-- 人行索桥施工图设计计算书.docx

生态综合治理项目人行索桥施工图设计计算书【全一册】工程编号：1概述11.1 工程概况11.2 设计依据11.3 主要设计规范11.4 主要技术标准11.5 主要材料及性能要求21.5.1 混凝土21.5.2 拉索21.5.3 普通钢筋21.5.4 钢材21.5.5 木料31.6 结构概述31.6.1 总体设计31.6.2 上部结构设计41.6.3 下部结构设计52主索计算62.1 设计荷载62.2 基本数据62.3 主索强度验算63桥台计算73.1概述73.20号桥台计算81.1.1 抗倾覆稳定81.1.2 抗滑移稳定91.1.3 地基承载能力验算93.3 1号桥台计算103.3.1 抗倾覆稳定103.3.2 抗滑移稳定113.3.3 地基承载能力验算123.4 拉索锚梁计算133.4.1 内力计算133.4.2 验算结果144结论161概述1.1 工程概况为完善景区交通功能，同时兼顾美观，与整个园区景观相协调。在竹艺多功能与平台之前设置一座人行吊桥，桥梁跨径75m,净宽2m。1.2 设计依据(1)建设单位与我院签订的设计合同；(2) 1:500现状地形图；(3)川渝高竹新区胡家梁子生态综合治理项目(景观)工程地质勘察报告(重庆蜀通岩土工程有限公司2022.07)。1.3 主要设计规范(1)公路工程技术标准OTGBOI-2014)(2)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015),以下简称通规(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018),以下简称桥规(4)公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)(5)公路桥梁抗震设计规范(JTG/T2231-01-2020)(6)钢结构设计标准(GB500172017)(7)钢丝绳通用技术条件(GB/T20118-2017)(8)城市桥梁抗震设计规范(CJJI66-2011)(9)公路桥涵地基与基础设计规范(JTG33632019)(10)公路桥梁抗风设计规范(JTG/T3360-012018)(11)公路悬索桥设计规范(JTG/TD65-05-2015)1.4 主要技术标准(I)桥梁设计基准期：100年；(2)主体结构设计使用年限：50年；(3)安全等级：一级；(4)结构重要性系数：1.1；(5)设计荷载：人群荷载：3.5kPa;(6)地震烈度：动峰值加速度为ag=0.05g;(7)抗震设防类别：丁类；(8)桥面净宽：2m；(9)环境类别：I级。1.5 主要材料及性能要求1.5.1 混凝土(1) C30混凝土：桥台台身；(2) C25混凝土：基础。1.5.2 拉索本桥主索采用6x61M-IWRC钢丝绳，绳径为52mm；扶手索采用6×19M-FC(28)钢丝绳；平衡索采用6×19M-FC(16)钢丝绳；抗风主索为6×37M-IWRC(28)钢丝绳；抗风拉索为6×7-FC(8)钢丝绳。均应满足钢丝绳通用技术条件(GB/T20118-2017)t>1.5.3 普通钢筋设计采用HPB300钢筋、HRB400钢筋，HPB300钢筋其质量应符合钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋GB1499.1-2017的规定，HRB400钢筋其质量应符合钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋(GB1499.2-2018)要求。除特别说明外直径N22mm的钢筋采用机械连接，接头连接等级为I级，连接区段内的接头率不大于50%,并满足钢筋机械连接技术规程(JGJ107-2016)要求。HPB300钢筋：抗拉设计强度fsd>250MPa,标准强度fsk>300MPa,弹性模量E=2.IxlO5MPaoHRB400钢筋：抗拉设计强度fs<j>330MPa,标准强度fsk>400MPa,弹性模量E=2.0×IO5MPao1.5.4 钢材平衡梁采用28x2800工字钢，桥跨栏杆采用10x1530槽钢。构件之间联结方式采用栓接；锚梁主索定位钢板、抗风索锚头垫板采用Q235B钢材；锚头套筒采用铸钢ZG310-570,拉杆、锚头合金采用合金钢；主索鞍采用铸铁件。1.5.5 木料桥面板采用200CmXI8cmx5cm防腐松木板条，直接锚固于缆索上，施工时应结合景观设计需求。桥面木板下增加3mm镀锌钢板，增强桥面板的刚度和整体稳定性。1.6 结构概述161总体设计桥梁采用柔性吊桥结构形式。桥梁净跨径L=75m,净矢高f=2.3m,矢跨比fL=1/32.6o桥面净宽为2m,桥面系采用型钢骨架加木质桥面板组成。主缆锚固体系采用重力式地锚形式。图Ll桥梁平面布置图图1.1桥梁立面布置图1.6.2上部结构设计1）主索及平衡索本桥主索采用二次抛物线型，以索鞍中心线处主索中心为坐标原点，主索方程为：Y=2.3-l611.5x（37.5X）2°主索材料为6x61M-IWRC钢丝绳，公称直径为52mm,公称抗拉强度为1770MPa0桥梁横向均匀布置7根受力主索，横向间距为30cm,为加强桥梁横向稳定性，在平衡梁两端各布置一根平衡索。平衡索采用6x19M-FC钢丝绳，公称直径为16mm,公称抗拉强度为1770MPa,其线型方程与主索一致。2）抗风索由于人行桥梁宽度小，跨度大，桥梁横向摆动严重，故本设计抗风索，以增加桥梁横向及总体稳定。斜向风缆收紧度是防止桥梁摆动和确保稳定的关键，故必须全桥对称进行。抗风主索为6x37M-IWRC钢丝绳，公称直径为28mm,公称抗拉强度为1770MPa0风缆在不考虑风缆索及风缆夹等自重的情况下，风缆索在一个与水平面呈45度角的斜面上，风缆锚固在桥台基础。风缆腹绳采用6x7-FC钢丝绳，公称直径为8mm,公称抗拉强度为1770MPa。3）桥面系为了加强桥的横向稳定性和整体受力性能，本桥在主索间共设15道平衡梁，平衡梁为128工字钢构件。桥面采用木桥面，满铺于人行道索上，每块桥面板与人行道索均采用U型螺栓连接。桥跨栏杆采用槽钢穿扶手绳的柔性栏杆。扶手索采用6x19M-FC钢丝绳，公称直径为28mm,公称抗拉强度为1770MPa。桥跨栏杆采用10x1530槽钢，并栓接于横梁。1.6.3下部结构设计下部结构桥台采用重力式桥台+扩大基础，桥台尺寸为4mx8.lmx6.4m,主索和平衡索锚固于位于台身的D80cm钢筋混凝土锚梁上。2主索计算2.1 设计荷载D永久作用（1） 一期恒载（结构自重）主索采用7根526×61M-IWRC1770钢丝绳，重量为1080kg100m,换算为均布荷载为q=0.108kNmo（2）二期恒载二期恒载包括平衡梁、镀锌钢夹板、螺栓及螺母、扶手绳、人行道木板、风缆荷载。合计q2=2.437=0.353kNm°（3）恒载合计g=q+q2=0.353+0.108=0.461kNmo2）可变作用（1）活载：人群荷载3.5kNm2,换算为主索均布荷载为p=3.5x27=LOkN/m。（2）温度桥位地区最高温度Tl=41.40C,桥位地区最低温度T2=-3oC,安装完毕温度T=20°Co2.2 基本数据主跨l=75m,f=2.3m,n=fL=1/32.6；2.3 主索强度验算1）恒载作用下主索水平拉力140.9/c/V_gl2_(0.108+0,353)×752Hg=8f=8×2.32）活载作用下主索水平拉力=305.7/c/Vpl2_1.0×7528/=8x2.33）主索总水平拉力Hg+p=Hg+Hp=140.9+305,7=446.6kN4)主索在索鞍处最大内力5）主索的强度验算安全系数k=-=3.28>2.95安全445.03桥台计算3.1 概述本项目桥台采用重力式锚碇，基础为扩大基础，台身采用C30混凝土，基础C25混凝土。主要验算桥台抗倾覆稳定、抗滑移稳定以及地基承载能力，拉索锚梁承载力和裂缝宽度验算。图3.1 0#桥台一般构造图图3.21#桥台一般构造图3.2 0号桥台计算3.2.1 抗倾覆稳定根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG3363-2019）5.4.1、543节计算。k0=-eQe+EHihe°=式中：k0墩台基础抗倾覆稳定性系数；S在截面重心至合力作用点的延长线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离（m）;eO所有外力的合力R在验算截面的作用点对基底重心轴的偏心距（m）；Pi不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用标准值组合引起的竖向力（kN）；ei竖向力Pi对验算截面重心的力臂（m）；Hi不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用标准值组合引起的水平力（kN）；hi水平力对验算截面的力臂（m）。以下计算，弯矩顺时针为负，逆时针为正。最不利活载作用下每根拉索作用在锚梁上的拉力Tix=446.6kN,力臂Hi=4.1m;Tiy=Tix*tan26.1o=218.8kN,力臂ei=2.9m;基础重力：Pl=10.4×9.1×1.5×24+8.4×8.6×1.5×24=6008kN,力臂el=0m；台身重力（不考虑空腔）：P2=8.1×4×6.4×25=5184kN,力臂e2=0.56m;台身空腔重力:P3=8.24×3×25=618kN,力臂e3=1.9m;桥台上柱重力：P4=1.2×1.4×0.35×2×25=29.4kN,力臂e4=1.6m°_-446.6×4.1×7-218.8×2.9×7+5184X0.25-618X1.9-29.4X1.6°=-218.8×7÷6008+5184-618+29.4=-1.89m厢=第=2.4>1.5满足规范要求。1.893.2.2抗滑移稳定根据公路桥涵地基与基础设计规范(JTG3363-2019)5.4.2、5.4.3节计算。,Pi+%c"一一式中：kc桥涵墩台基础的抗滑动稳定性系数；Pi竖向力总和(kN)；HiP抗滑稳定水平力总和(kN)；Hia滑动水平力总和(kN)；基础底面与地基土之间的摩擦系数，根据地勘报告，取0.5。最不利活载作用下每根拉索作用在锚梁上的拉力Tix=446.6kN；Tiy=Tix*tan26.1o=218.8kN;基础重力：Pl=10.4×9.1×1.5×24+8.4×8.6×1.5×24=6008kN;台身重力(不考虑空腔)：P2=8.1×4×6.4×25=5184kN；台身空腔重力：P3=8.24×3×25=618kN;桥台上柱重力：P4=1.2×1.4×0.4×2×25=29.4kN；支座竖向力：F=446.6×(tan8.3o+tan26.1o)=283.9kNo_0,5×(6008+5184-618+29.4÷283.9X7)kc=446.6×7=2.01>1.3满足规范要求。3.2.3地基承载能力验算根据公路桥涵地基与基础设计规范(JTG3363-2019)5.2.2节计算。NP=ZNMPmax=彳+记&YRfa式中：p基底平均压应力；PmaX基底最大压应力；N本规范第3.0.6条规定的作用组合下基底的竖向力(kN)；M本规范第3.0.6条规定的作用组合下墩台的水平力和竖向力对基底重心轴的弯矩（kN.m）；A基础底面面积（n?）；W基底底面偏心方向的面积抵抗距（m，）。以下计算，弯矩顺时针为负，逆时针为正。最不利活载作用下每根拉索作用在锚梁上的拉力Tix=446.6kN,力臂Hi=4.1m;Tiy=Tix*tan26.1o=218.8kN,力臂ei=2.9m;基础重力：Pl=10.4×9.1×1.5×24+8.4×8.6×1.5×24=6008kN,力臂el=0m;台身重力（不考虑空腔）：P2=8.1×4×6.4×25=5184kN,力臂e2=0.56m;台身空腔重力：P3=8.24×3×25=618kN,力臂e3=1.9m;桥台上柱重力：P4=l.2×1.4×0.35×2×25=29.4kN,力臂e4=1.6m°支座竖向力：F=446.6×（tan8.3o+tan26.1o）=283.9kNoN=Pl÷P2-P3+P4+F=6008+5184-618+29.4+283.9x7=12590.7kN；M=-446.6×4.1×7-218.8×2.9×7+5184X0.56-618X1.9-29.4X1.6=-15577.3kN.m;A=I0.4x9.l=94.64m2;W=10.4x9.126=143.54m3；/V12591P=-=9464=133kpafa=600kpa,满足要求。NM1259115577田Lk上Pmax=彳+讨=944+1434=242kpa标启=600kpa,?两足要求。3.31号桥台计算3.3.1抗倾覆稳定根据公路桥涵地基与基础设计规范(JTG33632019)5.4.1、5.4.3节计算。k0-eQ-Piei+Hihie°=Ji式中：k0墩台基础抗倾覆稳定性系数；S在截面重心至合力作用点的延长线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离（m）;eO所有外力的合力R在验算截面的作用点对基底重心轴的偏心距（m）；Pi不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用标准值组合引起的竖向力（kN）；ei竖向力Pi对验算截面重心的力臂（m）；Hi不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用标准值组合引起的水平力（kN）；hi水平力对验算截面的力臂（m）。以下计算，弯矩顺时针为负，逆时针为正。最不利活载作用下每根拉索作用在锚梁上的拉力Tix=446.6kN,力臂Hi=4.1m;Tiy=Tix*tan26.1o=218.8kN,力臂ei=2.9m;基础重力：Pl=I0.4×9.1×1.5×24+8.4×8.6×1.5×24=6008kN,力臂el=0m；台身重力（不考虑空腔）：P2=8.1×4×6,4×25=5184kN,力臂e2=0.56m;台身空腔重力：P3=8.24×3×25=618kN,力臂e3=1.9m;桥台上柱重力：P4=1.2×1.4×0.35×2×25=29.4kN,力臂e4=1.6m°_-446.6×4.1×7-218.8×2.9×7+5184X0.56-618X1.9-29.4X1.6e0=-218.8×7+6008+5184-618+29.4=-1.72mM=鬻=2.6>1.5满足规范要求。3.3.2抗滑移稳定根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG33632019）5.4.2、5.4.3节计算。7B+%pc一一式中：kc桥涵墩台基础的抗滑动稳定性系数；EPi竖向力总和（kN）；HiP抗滑稳定水平力总和（kN）；Hia滑动水平力总和(kN)；基础底面与地基土之间的摩擦系数，根据地勘报告，取0.5。最不利活载作用下每根拉索作用在锚梁上的拉力Tix=446.6kN；Tiy=Tix*tan26.1o=218.8kN；基础重力：Pl=10.4×9.1×1.5×24+8.4×8.6×1.5×24=6008kN；台身重力(不考虑空腔)：P2=8.1×4×6.4×25=5184kN；台身空腔重力：P3=8.24×3×25=618kN;桥台上柱重力：P4=1.2×1.4×0.4×2×25=29.4kN；支座竖向力：F=446.6×(tan5.1o÷tan26.1o)=258.6kN。_0,5×(6008+5184-618+29.4+258.6X7)C=446.6X7=1.98>1.3满足规范要求。3.3.3地基承载能力验算根据公路桥涵地基与基础设计规范(JTG3363-2019)5.2.2节计算。NP=1%NMPmax=了+而WYRfa/1VV式中：P基底平均压应力；PmaX基底最大压应力；N本规范第3.0.6条规定的作用组合下基底的竖向力(kN)；M本规范第3.0.6条规定的作用组合下墩台的水平力和竖向力对基底重心轴的弯矩(kN.m)；A基础底面面积();W基底底面偏心方向的面积抵抗距(m3)。以下计算，弯矩顺时针为负，逆时针为正。最不利活载作用下每根拉索作用在锚梁上的拉力Tix=446.6kN,力臂Hi=4.1m;Tiy=Tix*tan26.1o=218.8kN,力臂ei=2.9m;基础重力：Pl=10.4×9.1×1.5×24+8.4×8.6×1.5×24=6008kN,力臂el=0m；台身重力(不考虑空腔)：P2=8.1×4×6,4×25=5184kN,力臂e2=0.56m;台身空腔重力:P3=8.24×3×25=618kN,力臂e3=1.9m;桥台上柱重力：P4=1.2×1.4×0.35×2×25=29.4kN,力臂e4=1.6m°支座竖向力：F=446.6×(tan5.1o+tan26.1o)=258.6kN。N=P1+P2-P3÷P4+F=6OO8+5184-618+29.4+258.6x7=12413.6kN；M=-446.6×4.1×7-218.8×2.9×7+5184X0.56-618X1.9-29.4X1.6=-15577.3kN.m;A=I0.4x9.l=94.64m2;W=10.4x9.126=143.54m3;N12414P=-=9464=131kpafa=600kpa,满足要求。NM1241415577四LPmax=T+TjT=TZ+IAaM=239kPaYRfa=600kP3j病足要求。3.4拉索锚梁计算3.4.1 内力计算锚梁上作用的力分解成水平力和竖向力，加载在模型上。Fx=448.8kN,porwnmUflMOtMBU«1*'rI三三M8n!I三图3.3锚梁弯矩图（单位:kN*m）图3.4锚梁剪力图（单位：kN）3.4.2验算结果D使用阶段正截面抗弯验算距构件比起始点距茗-1937 7194-1162.63164-387 54388-387 543881162 631641937 71MMn(Min)-rMu(Mw ) Mn(Max)- - rMu(Mn)图3.5使用阶段正截面抗弯验算包珞图（单位:kN*m）根据验算结果，锚梁使用阶段正截面抗弯承载能力满足规范要求。2）使用阶段斜截面抗剪验算zWRl1789.494-1789 494357 8988-10736964距构件组起始点距茗Vn(Z-Mr)rVd(Z-Mac)三Vn(Z-Mw)-rVd(Z-Min)图3.6使用阶段斜截面抗剪验算包络图（单位:kN）根据验算结果，锚梁使用阶段斜截面抗剪承载能力满足规范要求。3）使用阶段裂缝宽度验算图3.7使用阶段裂缱宽度验算（单位:mm）根据验算结果，锚梁使用阶段裂缝宽度WmaX=O.06mm<0.2mm,满足规范要求。4结论综上，上部、下部结构验算满足规范要求。