預(yù)應(yīng)力簡支板橋下部結(jié)構(gòu)計算書

1、第四章 下部結(jié)構(gòu)計算書4.1 設(shè)計資料4.1.1設(shè)計標準及上部構(gòu)造 設(shè)計荷載：公路級； 橋面凈空：12.5+2×0.5=13.5m 計算跨徑： 上部構(gòu)造：鋼筋混凝土空心板橋4.1.2 水文地質(zhì)條件本橋橋位處地下水位埋深較淺，當采用天然地基挖方時將揭露地下水，且表層一般為發(fā)育軟土層，施工難度較大，建議本段橋梁采用樁基礎(chǔ)。4.1.3 材料 鋼筋：蓋梁主筋用HRB335鋼筋，其他均用R235鋼筋 混凝土：蓋梁用C30混凝土，橋臺樁基用C25混凝土4.1.4 橋墩尺寸 考慮原有標準圖，選用下圖所示結(jié)構(gòu)尺寸： 圖414.1.5 設(shè)計依據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTG D62007）4.2

2、蓋梁計算4.2.1上部結(jié)構(gòu)永久荷載 上部結(jié)構(gòu)荷載及支座反力 表41每片邊梁自重（KN/m）每片中梁自重（KN/m）一孔上部構(gòu)造自重（KN）每一個支座恒載反力（KN）1、13號212號邊板1、13號中板212號18.60 16.46 2182.693.0 82.34.2.2 蓋梁自重及內(nèi)力計算 圖42蓋梁內(nèi)力計算表表42截面編號自重彎矩剪力（KN）（KN/m）（KN·m）Q左Q右1-1截面-15.6-15.62-2截面-54-543-3截面 -73.797.64-4截面81.181.15-5截面6.026.026-6截面-69.06-69.067-7截面-85.6-85.64.2.3

3、活載計算（1）活載橫向分配系數(shù)計算，荷載對稱布置時用杠桿原理法，非對稱布置時用鉸接板法 1）對稱布置時 a) 單列車對稱布置時 圖43b) 雙列車對稱布置時 圖44 c)三列車對稱布置時 圖45d) 四列車對稱布置時 圖462) 非對稱布置時a) 單列車非對稱布置時b) 雙列車非對稱布置時c) 三列車非對稱布置時d) 四列車非對稱布置時（2） 按順橋向活載移動情況，求得支座活載反力的最大值 本橋計算跨徑為9.6m，考慮到橋面連續(xù)處也可布載，布載長度為： 圖47a) 單孔荷載 單列車時：當為兩列車時，則：當為三列車時，則：當為四列車時，則：b）雙孔荷載單列車時：當為兩列車時，則：當為三列車時，則

4、：當為四列車時，則：（3）活載橫向分布后各梁支點反力見下表 各支點反力計算表 表43荷載橫向分布情況公路二級荷載計算方法荷載布置橫向分布系數(shù)單孔雙孔BR1BR1對稱布置 按杠桿原理法單列行車10188.590227.180 2000 3000 4000 5000 60.4584.9 102.2 70.118.9 22.7 80.4584.9 102.2 9000 10000 11000 12000 13000 雙列行車10377.180 454.4 0 200 0 300 0 400 0 50.275103.7 125.0 60.325122.6 147.7 70.35132.0 159.0

5、80.325122.6 147.7 90.275103.7 125.0 1000 0 1100 0 1200 0 1300 0 三列行車10565.770681.540200030.156.6 68.2 40.4226.3 272.6 50.275155.6 187.4 60.45254.6 306.7 70.156.6 68.2 80.45254.6 306.7 90.275155.6 187.4 100.4226.3 272.6 110.156.6 68.2 1200013000四列行車10754.360908.72020.225169.7 204.5 30.375282.9 340.8

6、40.35264.0 318.1 50.275207.4 249.9 60.325245.2 295.3 70.35264.0 318.1 80.325245.2 295.3 90.275207.4 249.9 100.35264.0 318.1 110.375282.9 340.8 120.225169.7 204.5 13000非對稱布置 按鉸接板法單列行車10.197192.5437.9 231.9546 20.18635.8 43 30.1630.8 37 40.1325.0 30 50.119.3 23 60.0611.6 13.9 70.059.6 11.6 80.0611.6 1

7、3.9 90.119.3 23 100.1325.0 30 110.1630.8 37 120.18635.8 43 130.19737.9 46 雙列行車10.136385.0852 463.9 63 20.13452 62 30.1350 60 40.12347 57 50.11443.9 52.9 60.09436.2 43.6 70.16864.7 77.9 80.09436.2 43.6 90.11443.9 52.9 100.12347 57 110.1350 60 120.13452 62 130.13652 63 三列行車10.1577.6257.8 695.8569.6 20

8、.157.8 69.6 30.157.8 69.6 40.09756.0 67.5 50.09554.9 66.1 60.13779.1 95.3 70.21121.3 146.1 80.13779.1 95.3 90.09554.9 66.1 100.09756.0 67.5 110.157.8 69.6 120.157.8 69.6 130.157.8 69.6 四列行車10.08770.1661.6 927.874.2 20.0861.6 74.2 30.0861.6 74.2 40.0861.6 74.2 50.0861.6 74.2 60.11286.3 103.9 70.17130

9、.9 157.7 80.11286.3 103.9 90.0861.6 74.2 100.0861.6 74.2 110.0861.6 74.2 120.0861.6 74.2 130.0861.6 74.2 （4） 各梁恒載、活載反力組合： 表中取用各板的最大值，其中沖擊系數(shù)為1.368 各板恒載活載反力組合計算表 表44編號荷載情況1號板2號板3號板4號板5號板6號板7號板恒載9382.382.382.382.382.382.3公路-級四列對稱荷載0279.8 466.2 435.2 341.9 404.0 435.2 公路-級四列非對稱荷載101.5 101.5 101.5 101.5

10、101.5 142.1 215.7 +93362.1 548.5 517.5 424.2 486.3 517.5 +194.5 183.8 183.8 183.8 183.8 224.4 298.0 4.2.4三柱反力計算 柱反力計算 表45荷載組合情況計算式 公路-級四列對稱公路-級四列非對稱4.2.5 內(nèi)力計算（1）、恒載加活載作用下各截面彎矩計算 各種荷載組合下的各截面彎矩計算表： 表46 荷載組合情況 各截面彎矩-公路-級四列對稱荷載-56.7 -144.2 381.9 1506.0 416.0 -45.2 公路-級四列非對稱荷載-118.6 -251.4 -40.3 488.6 14

11、5.7 -30.6 （2）、相應(yīng)于最大彎矩時的剪力計算一般計算公式為： 剪力計算表 表47荷載組合情況各截面剪力-公路-級四列對稱荷載-93-455.1 1054.0 -11.9 -922.4 公路-級四列非對稱荷載-194.5 -378.3 423.2 55.6 -352.7 4.2.6 蓋梁截面配筋設(shè)計與承載力校核采用C30混凝土，主筋選用HRB335，直徑20mm，取保護層厚度50mm， 。 （1）、正截面抗彎承載力驗算 以下取-截面作配筋設(shè)計，已知取，即：就正截面承載能力與配筋率而言，配筋設(shè)計滿足公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范要求。（2）、斜截面抗剪承載力驗算按公路鋼筋混凝土

12、及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范要求，當截面符合： 可不進行斜截面抗剪承載力計算，僅需按構(gòu)造要求配置箍筋。對于-截面： 對于-至-截面： 對照剪力數(shù)值表，知在-截面和-截面需按計算配置箍筋，在這兩個截面處進行加密，間距為100mm 圖484.3 橋墩樁柱設(shè)計4.3.1 恒載計算由前式計算得：（1） 上部構(gòu)造恒載，一孔重2182.6；（2） 蓋梁自重：513.9；（3） 墩柱自重作用于墩柱底面的恒載垂直力為：4.3.2可變荷載組合（1）、最大垂直反力 由前面計算知，四列車雙孔荷載為，則最大垂直反力為： （2） 、最大彎矩豎向力偏心產(chǎn)生的彎矩：制動力作用于柱頂?shù)膹澗兀?.3.3 截面配筋計算及應(yīng)力驗算（

13、1）作用于墩柱頂?shù)耐饬?1）、垂直力 2）、水平力 3）、彎矩 （2）作用于墩柱底的外力 圖49（3）截面配筋計算 已知墩柱頂用C30混凝土，采用10根直徑為25mm的HRB335鋼筋，=4909，則縱向鋼筋配筋率， 雙孔荷載，按最大垂直力時，墩柱頂按軸心受壓構(gòu)件驗算，根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范5.3.1條：滿足規(guī)范要求4.4 鉆孔樁計算 鉆孔灌注樁直徑1.2m，用C25混凝土，直徑為20mm的HRB335鋼筋，灌注樁按m法計算，取m值為 ，樁身混凝土受壓彈性模量4.4.1 荷載計算每一根樁承受的荷載為：（1）、一孔恒載反力：（2）、蓋梁恒重反力：（3）、一根墩柱恒重：作用于

14、柱頂?shù)暮爿d反力：（4）、灌注樁每延米自重 （5）、可變荷載反力 1)、兩跨可變荷載反力： 2）、單跨可變荷載反力： 3）、制動力：（6）、作用于樁頂?shù)耐饬Γp孔）（雙孔）4.4.2 樁長計算由于假定土層是單一的，可由確定單樁容許承載力的經(jīng)驗公式初步計算樁長。灌注樁最大沖刷線以下的樁長為，則：式中：樁周長，考慮用旋轉(zhuǎn)式鉆機，成孔直徑增大5cm，則U=×1.25=3.93(m)； 樁壁極限摩阻力，按表值取為40kPa，即40kN/m2； 土層厚度（m）； 考慮樁入土深度影響的修正系數(shù)，取為0.75； 考慮孔底沉淀厚度影響的清底系數(shù)，取為0.80；樁底截面積，A=R2=1.13m2；樁底土

15、層容許承載力，取=220kPa；深度修正系數(shù)，取=1.5；土層的重度，取=8.0kN/m3(已扣除浮力)；沖刷線以下深度（m）假定2.5m。代入得： 樁底最大垂直力為： 取h=20m，即地面以下樁長為20.5m，由上式反求：可知樁的軸向承載能力能滿足要求。4.4.3 樁的內(nèi)力計算（m法）（1）、樁長的計算寬度（2）、樁的變形系數(shù)式中：。受彎構(gòu)件：。故： 可按彈性長樁計算。（3）、地面以下深度z處樁身截面上的彎矩Mz與水平應(yīng)力zx的計算。已知作用于地面處樁頂上的外力為： 1）、樁身彎矩式中的無綱量系數(shù)，可由表格查得，計算見下表，樁身的彎矩分布示于圖。 樁身彎矩圖 表480.240.1 0.117

16、.0 386.8393.8 0.47 0.20.1980.99913.9 386.4 400.3 0.93 0.40.3790.98726.6 381.8 408.3 1.40 0.60.54320.9638.1 371.3 409.4 1.87 0.80.6490.91445.5 353.5 399.0 2.34 1.0 0.7270.85251.0 329.6 380.5 3.04 1.30.770.72254.0 279.3 333.2 3.50 1.50.760.63153.3 244.1 297.3 4.67 2.0 0.6280.40444.0 156.3 200.3 5.84 2

17、.50.4270.23229.9 89.7 119.7 7.01 3.0 0.2250.05915.8 22.8 38.6 8.18 3.50.1130.0097.9 3.5 11.4 9.35 4.0 0-0.0420.0 -16.2 -16.2 10.51 4.5-0.017-0.034-1.2 -13.2 -14.3 11.68 5-0.033-0.026-2.3 -10.1 -12.4 2）、樁身水平壓應(yīng)力，式中無綱量系數(shù)，可由表格查得，為換算深度，。計算見下表，樁身的水平壓應(yīng)力分布示于圖。 樁身水平應(yīng)力 表49 0.2400000.47 0.22.1121.2932.74 9.26

18、12.0 0.93 0.41.7961.0034.66 14.36 19.0 1.64 0.71.3530.6426.14 16.08 22.2 2.10 0.91.0860.4486.33 14.43 20.8 2.57 1.10.850.2946.06 11.57 17.6 3.50 1.50.4630.0714.50 3.81 8.3 4.67 20.142-0.071.84 -5.01 -3.2 7.01 3-0.075-0.089-1.46 -9.56 -11.0 9.35 4-0.05-0.028-1.30 -4.01 -5.3 11.68 5-0.0090.000 -0.29 0.00 -0.3 圖4104.4.4 樁身截面配筋與承載力驗算 驗算最大彎矩z=1.4m處的截面強度，該處的內(nèi)力值為： 樁內(nèi)豎向鋼筋按0.6%配置，則： 選用14根25的HRB335鋼筋，。樁的換算面積為： 樁的換算截面模量為： 為樁的計算長度，當時，取根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范的5.3.9條和5.3.10條相關(guān)規(guī)定：偏心增大系數(shù)： 則。按前一節(jié)所示方法，查公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝