某橋下部結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、0 前言隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步和人民的生活水平的日益提高，交通的便利程度和安全性得到了人們的廣泛關(guān)注，橋梁又是現(xiàn)代交通中不可缺少的組成部分，于此同時(shí)，橋梁建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，我國(guó)橋梁工程無(wú)論在建設(shè)規(guī)模上，還是在科技水平上，均已躋身世界先進(jìn)行列。各種功能齊全、造型美觀橋梁開(kāi)始頻繁的出現(xiàn)在人們的生活中，給人們帶來(lái)方便的同時(shí)很多橋梁也逐漸成為城市的標(biāo)志性建筑。本設(shè)計(jì)為葫蘆島市女兒河大橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)系列叢書(shū)，以及依照交通部頒發(fā)的有關(guān)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG系列）擬定設(shè)計(jì)而成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，作者還參考了諸如橋梁工程、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程、橋涵水文、橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、專業(yè)英語(yǔ)等

2、相關(guān)書(shū)籍和文獻(xiàn)。設(shè)計(jì)中考慮了各種尺寸與材料的選用符合規(guī)范中對(duì)強(qiáng)度、應(yīng)力、局部承壓強(qiáng)度的要求，并且產(chǎn)生在規(guī)范容許范圍內(nèi)的變形，使橋梁在正常使用的情況下能夠達(dá)到安全，穩(wěn)定和耐久的標(biāo)準(zhǔn)。在可預(yù)期偶然荷載下仍能達(dá)到基本正常使用的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)時(shí)還充分考慮女兒河大橋所處區(qū)域的地質(zhì)和水文條件，既保證符合規(guī)范要求，同時(shí)保證因地制宜并且便于施工和維護(hù)，并且兼顧橋梁本身的美觀性與社會(huì)經(jīng)濟(jì)性，既要設(shè)計(jì)合理，又要起到良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。1 原始資料及方案比選女兒河大橋位于葫蘆島寺缸線上，橋孔布置為4×35m的預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡(jiǎn)支梁橋，橋梁全長(zhǎng)140m。本橋上部為預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁墩臺(tái)。1

3、.1 技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1）橋面凈寬：10.5m；2）荷載等級(jí)：公路級(jí)荷載；3）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100；4）設(shè)計(jì)安全等級(jí)：二級(jí)；5）環(huán)境類別：級(jí)；6）計(jì)算行車速度：60km/h；7）公路等級(jí)：公路級(jí)，二車道。1.2 主要設(shè)計(jì)依據(jù)1）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）；2）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）；3）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）；4）公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)墩臺(tái)與基礎(chǔ)；5）公路橋梁墩臺(tái)設(shè)計(jì)與施工；6）女兒河大橋設(shè)計(jì)資料。1.3 工程地質(zhì)資料根據(jù)地質(zhì)勘察，得出地形、地貌及地層的特征如下：1）地形地貌：女兒河大橋位于葫蘆島市缸

4、屯鎮(zhèn)鋼東村北側(cè)，勘察場(chǎng)地較平坦，屬河谷、洪積相地貌。2）地層特征：地層由上至下主要?jiǎng)澐譃槿龑樱?圓礫、.強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、.中風(fēng)化花崗巖，各巖層特征分述如下：（1）圓礫：黃褐色，松散中實(shí)，以稍密為主，由輝巖、砂巖、安山巖、花崗巖等卵、礫及長(zhǎng)石、石英質(zhì)砂礫組成，卵、礫呈中風(fēng)化、次圓狀，級(jí)配中等，厚度3.43.7m，基層標(biāo)高92.2193.26m，分布普通。（2）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：太古界，黃褐色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由長(zhǎng)石、石英、云母等礦物組成，結(jié)構(gòu)部分破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石較軟，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為級(jí)?？刂茖雍?.03.8m，層底標(biāo)高88.4191.26m，分布普遍。（3）中風(fēng)化花崗巖：黃褐色，

5、花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)少部分破壞，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，礦物成分主要為長(zhǎng)石、石英和云母，巖石硬度較大，巖芯呈短柱狀，屬較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為級(jí)，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD較好?？刂茖雍?.64.5m，層底標(biāo)高84.8186.76m，分布普遍。3）地下水狀況：擬建場(chǎng)地地下水主要賦存于圓礫層中，水量較豐富，屬第四季孔隙式潛水類型，地下水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土無(wú)腐蝕性。4）該區(qū)域地震基本烈度為度，標(biāo)準(zhǔn)凍層深度為1.10m。5）巖土層承載力（表1-1）表1-1 巖石承載力圖層編號(hào)巖（土）層名稱容許承載力水下鉆孔灌注樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（）極限側(cè)阻力端準(zhǔn)值（）圓礫400130強(qiáng)風(fēng)化花崗巖50014018

6、00弱風(fēng)化花崗巖12002002800注：?jiǎn)挝唬篕Pa1.4 水文資料橋位灘面廣闊，主河槽溝形不太明顯，相對(duì)較窄，河道彎曲。測(cè)量時(shí)水面寬約5.0，水深約0.5。設(shè)計(jì)洪水頻率為1/100，設(shè)計(jì)流量為3895.00，設(shè)計(jì)水位為100.501，橋址上游匯水面積542/s。1.5 氣候資料該地區(qū)地處嚴(yán)寒地區(qū)，年平均最高氣溫為30，年平均最低氣溫為-14，本區(qū)地震基本烈度為度。1.6 橋型擬定從橋梁受力體系可以將橋梁分為梁式橋、拱式橋、懸索橋、斜拉橋和剛架橋，從安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀四個(gè)方面分析。同時(shí)，橋型的選擇應(yīng)充分考慮施工及養(yǎng)護(hù)維修的便利程序。根據(jù)水文、氣象、地質(zhì)等條件，初擬橋型方案有三種。方案一：

7、斜拉橋圖1-1斜拉橋示意圖Fig.1-1 Cable stayed bridge方案分析：斜拉橋抗風(fēng)能力較大，且跨越能力較強(qiáng)，做成變截面時(shí)，外形也很美觀；但是它風(fēng)險(xiǎn)較大，塔也過(guò)高，支架昂貴，維修費(fèi)用高，多適用于城市橋梁。方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T型梁橋圖1-2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T型梁橋Fig.1-2 Prestressed concrete continual T-beam bridge方案分析：預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的技術(shù)先進(jìn)，工藝要求比較嚴(yán)格，需要專門設(shè)備和專門技術(shù)熟練的隊(duì)伍，但預(yù)應(yīng)力梁的反拱度不容易控制。從使用效果方面看，該結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)受力較好，無(wú)伸縮縫，行車條件好，養(yǎng)護(hù)方便，但是該方案機(jī)具耗

8、用多，前期投入大，成本較多，成本回收難。方案三：預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋圖1-3預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋Fig.1-3 Prestressed concrete simple support T-beam bridge方案分析：簡(jiǎn)支梁受力明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單施工方便，可便于裝配施工，省時(shí)省工，適用于本設(shè)計(jì)的規(guī)模。簡(jiǎn)支梁屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力不如連續(xù)梁，同時(shí)伸縮縫多，養(yǎng)護(hù)麻煩，但是造價(jià)低廉勞動(dòng)力耗用少，工作量小，經(jīng)濟(jì)，中小型橋尤其適用。1.7 比選結(jié)果綜上所述：結(jié)合女兒河大橋的地質(zhì)、水文條件進(jìn)行比選，本著安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀的橋梁建造原則以及未來(lái)使用條件，女兒河大橋不是城市的標(biāo)志性建筑，故不用過(guò)多考慮美

9、觀性因素。方案一由于造價(jià)昂貴，雖然橋型美觀，但是女兒河大橋不是城市道路橋梁，因此，可不考慮美觀性因素。方案二屬于超靜定結(jié)構(gòu)，施工比較復(fù)雜，同時(shí)造價(jià)也比較高。而方案三的簡(jiǎn)支T型梁橋具有結(jié)構(gòu)造型靈活、整體性好、重量輕、用料省、造價(jià)低、耐久性強(qiáng)、行車舒適、外形美觀等特點(diǎn)，其跨徑較小，可便于裝配施工，省時(shí)省工，適用于本設(shè)計(jì)的規(guī)模。方案三雖然在工期上會(huì)比方案一長(zhǎng)，但在從安全角度看，更具有優(yōu)勢(shì)，而且方案三中混凝土材料以砂、石為主，對(duì)于本設(shè)計(jì)可就地取材，更加經(jīng)濟(jì)合理。1.8 墩臺(tái)比選1.8.1 橋墩比選方案一：雙柱式鉆孔灌注樁橋墩：它由分離的兩根樁柱所組成。外形美觀、圬工體積小、重量比較輕、施工便利、速度快

10、、工程造價(jià)低。最重要的是它能減輕墩身重力節(jié)約圬工材料，還能配合各種基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)靈活多樣。它也是目前運(yùn)用最廣泛的橋墩結(jié)構(gòu)之一。方案二：重力式橋墩：它是靠自身重量來(lái)平衡外部作用、保持穩(wěn)定。墩身比較厚實(shí)，可以不用鋼筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它適用于承受作用值較大的大、中型橋梁或流水、漂浮物較多的河流中，或在砂石方便的地區(qū)，小橋也可以采用。它的缺點(diǎn)就是圬工材料數(shù)量多、自重大，因而要求地基承載力高。另外，阻水面積也較大。1.8.2 比選結(jié)果綜上，著重從經(jīng)濟(jì)、安全的立足點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合本設(shè)計(jì)聯(lián)系的相關(guān)地質(zhì)條件情況。方案二雖然有著承載能力強(qiáng)、配用鋼筋少的優(yōu)點(diǎn)，但是其所用的圬工材料巨大、地基承載力要求也高。

11、不是很符合本設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)和安全的立足點(diǎn)原則，而方案一能夠節(jié)省材料，節(jié)約成本。所以，選擇方案一。1.8.3 橋臺(tái)比選方案一：重力式橋臺(tái)：適用于填土高度為4-10m的單孔及多孔橋。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基礎(chǔ)底承壓面積大，應(yīng)力較小。但圬工體積較大，兩側(cè)墻間的填土容易積水，除增大土壓力外還易受凍脹而使側(cè)墻裂縫。方案二：輕型橋臺(tái)：輕型橋臺(tái)體積輕、自重小，它借助結(jié)構(gòu)物的整體剛度和材料強(qiáng)度承受外力，從而可以節(jié)省材料，降低對(duì)地基強(qiáng)度的要求和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。1.8.4 比選結(jié)果綜上，根據(jù)女兒河大橋的地質(zhì)條件，橋址周圍的材料以及經(jīng)濟(jì)、節(jié)約的角度進(jìn)行比選。重力式橋臺(tái)體積較大，使用材料較多，不符合節(jié)約的原則，所以方案一不適用。而

12、方案二對(duì)地基承載力的要求相對(duì)較小，節(jié)省材料降低成本。因此選擇方案二。2 支座的設(shè)計(jì)2.1 板式橡膠支座的選用板式橡膠支座由多層橡膠片與薄鋼板鑲嵌、粘合壓制而成。有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，能將上部構(gòu)造的反力可靠地傳遞給墩臺(tái)，有良好的彈性，以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動(dòng)；又有較大的剪切變形以滿足上部構(gòu)造的水平位移。板式橡膠支座與原用的鋼支座相比，有構(gòu)造 簡(jiǎn)單，安裝方便；節(jié)約鋼材，價(jià)格低廉；養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便，易于更換等優(yōu)點(diǎn)，且建筑高度低，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)與降低造價(jià)有益；有良好的隔震作用，可減少活載與地震力對(duì)建筑物的沖擊作用，因此本設(shè)計(jì)選用板式橡膠支座。采用天然橡膠，適用溫度為（溫度環(huán)境），硬度取。2.2 計(jì)算支座反力根據(jù)

13、上部結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，梁體自身構(gòu)造產(chǎn)生的支座反力標(biāo)準(zhǔn)值為，公路級(jí)荷載引起的支座反力標(biāo)準(zhǔn)值為，則支座壓力標(biāo)準(zhǔn)值。公路級(jí)荷載作用下產(chǎn)生的跨中撓度，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，主梁的計(jì)算溫差。2.3 支座平面尺寸的確定對(duì)于橡膠板：式中：橡膠制作承受的平均壓應(yīng)力。支座壓力標(biāo)準(zhǔn)值。橡膠支座使用階段的平均壓應(yīng)力限值，。則有，選定支座的平面尺寸為，為順橋方向長(zhǎng)，為橫橋方向?qū)?。為使支座與梁肋等寬，在三根主梁每一梁端設(shè)置一個(gè)橡膠支座。支座初擬定選用66mm，其中有四層鋼板和五層橡膠片，上下表層橡膠片厚8mm,中間各層10mm，加勁鋼板每層厚5mm，橡膠片總厚度。1）計(jì)算支座的平面形狀系數(shù)S： （2-1）(注：)2）計(jì)算橡膠

14、支座的彈性模量： （2-2）式中：常溫下支座抗剪彈性模量，取Ge=1.0Mpa。3）橡膠支座的應(yīng)力驗(yàn)算： （2-3）2.4 確定支座的厚度主梁上的計(jì)算溫差為44，伸縮變形為兩端均攤，則每一支座的水平位移：車道荷載在一個(gè)設(shè)計(jì)車道上的總重力為。按橋規(guī)規(guī)定，制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)不得小于90，故取90參與計(jì)算。五片梁共10支座，作用于一個(gè)支座，每個(gè)支座承受水平力。確定需要的橡膠片總厚度不計(jì)汽車動(dòng)力： 計(jì)入汽車制動(dòng)力：按橋規(guī)的其他規(guī)定：，滿足要求。支座總厚度。2.5 支座偏轉(zhuǎn)情況的驗(yàn)算 計(jì)算支座的平均壓縮變形 （2-4）式中：橡膠體積模量，。按橋規(guī)規(guī)定，驗(yàn)算通過(guò)。 計(jì)算梁端轉(zhuǎn)角由關(guān)系式和可得： （2-5）設(shè)結(jié)構(gòu)自

15、重作用下，主梁處于水平狀態(tài)。已知公路級(jí)荷載作用下的跨中撓度，代入上式得： 驗(yàn)算偏轉(zhuǎn)情況 （2-6）即，驗(yàn)算合格，支座不會(huì)落空。2.6 驗(yàn)算支座的抗滑穩(wěn)定性 計(jì)算溫度變化引起的水平力 （2-7） 驗(yàn)算滑動(dòng)穩(wěn)定性以及 （合格）。結(jié)果表明支座不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。3 橋墩設(shè)計(jì)3.1 橋墩類型和主要材料橋墩選用鉆孔灌注樁雙柱式橋墩。主要材料：混凝土采用混凝土；主筋采用鋼筋；鋼筋混凝土容重取。3.2 橋墩截面尺寸擬定根據(jù)女兒河大橋的設(shè)計(jì)資料，參照公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)墩臺(tái)與基礎(chǔ)中的有關(guān)規(guī)定和計(jì)算實(shí)例以及其它相關(guān)的規(guī)范中的相關(guān)要求，先初步擬定橋梁橋墩的尺寸如圖3-1所示，然后進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，如不符合要求，進(jìn)行必

16、要的修改。圖3-1橋墩一般構(gòu)造/cmFig.3-1 Pier general structure /cm3.3 蓋梁計(jì)算蓋梁截面尺寸見(jiàn)圖3-2。圖3-2蓋梁尺寸/cmFig.3-2 The size of bent cap /cm 垂直荷載計(jì)算1）蓋梁自重及內(nèi)力計(jì)算（表3-1）表3-1 梁自重及內(nèi)力表截面自重/彎矩/剪力/左右1-1-34.38-34.382-2-40.48-40.483-3-97.18189.004-4126.00126.005-500Tab.3-1 The dead-weight and internal force of bent cap2）活載計(jì)算（1）活載橫向分配荷載

17、對(duì)稱布置用杠桿法,非對(duì)稱布置用偏心壓力法。a. 單列公路級(jí)荷載對(duì)稱布置：圖3-3單列公路級(jí)荷載對(duì)稱布置Fig.3-3 Single row road- level of load symmetrical arrangement， ， b. 雙列公路級(jí)荷載對(duì)稱布置：圖3-4雙列公路級(jí)荷載對(duì)稱布置Fig.3-4 Double row road- level of load symmetrical arrangement， ， c. 單列公路級(jí)荷載非對(duì)稱布置：圖3-5單列公路級(jí)荷載非對(duì)稱布置Fig.3-5 Single row road- level of load asymmetrical arr

18、angement， （3-1）d. 雙列公路級(jí)荷載非對(duì)稱布置圖3-6雙列公路級(jí)荷載非對(duì)稱布置Fig.3-6 Double row road- level of load asymmetrical arrangement， ， （2）公路級(jí)荷載順橋行駛：a. 單孔單列公路級(jí)荷載圖3-7公路級(jí)荷載單孔單列布置Fig.3-7 Road- level of load single-hole and single row arrangementb. 雙孔單列公路級(jí)荷載圖3-8公路級(jí)荷載雙孔單列布置Fig.3-8 Road - level of load two-hole and single row a

19、rrangement（3）活載橫向分配后各梁支點(diǎn)反力：計(jì)算式為：計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3-2表3-2 梁活載反力計(jì)算表Tab.3-2 Calculation of anti-beam live load荷載橫向分布情況公路級(jí)荷載計(jì)算方法荷載布置橫向分布系數(shù)單孔雙孔對(duì)稱布置按杠桿理法計(jì)算單列行車366.4070507.163082.442114.112201.524278.94082.442114.11200雙列行車366.40741.221507.16357.056201.524278.940247.325342.335201.524278.94041.22157.056非對(duì)稱布置按偏心受壓法計(jì)算單列行

20、車366.407196.028507.163303.432134.655186.38273.281101.43311.90816.483-49.465-68.467雙列行車366.407139.235507.163192.722106.258147.07773.281101.43340.30555.7887.32810.143（4）恒載與活載反力匯總恒載與活載反力匯總見(jiàn)表3-3雙孔布載L=69.92m45m，故表中沖擊系數(shù)。表3-3 各梁反力匯總表Tab.3-3 The summary of anti-beam force 荷載情況1號(hào)梁2號(hào)梁3號(hào)梁3號(hào)梁3號(hào)梁/KN/KN/KN/KN/KN上

21、部恒載1202.881059.661097.921059.661202.88公路級(jí) （雙孔雙列對(duì)稱布置）70.189343.10421.07334.1070.19公路級(jí)（雙孔雙列非對(duì)稱布置）237.05180.91124.7668.6212.48 雙柱反力計(jì)算計(jì)算式為：；圖3-9雙柱反力計(jì)算圖/cmFig.3-9 Reactions acting of double Pier/cm表3-4 墩柱反力計(jì)算表Tab.3-4 Calculation of pier reaction荷載情況計(jì)算式上部恒載2811.50公路級(jí)（雙孔雙列對(duì)稱布置）623.82公路級(jí)（雙孔雙列非對(duì)稱布置）499.05 蓋梁

22、各截面內(nèi)力計(jì)算 1）彎矩計(jì)算支點(diǎn)彎矩采用非對(duì)稱布置時(shí)的計(jì)算值，跨中彎矩采用對(duì)稱布置時(shí)的計(jì)算值。圖3-10蓋梁各截面內(nèi)力計(jì)算圖/cmFig.3-10 Interal forces of coping in sections on bent cap /cm其蓋梁各截面彎矩值見(jiàn)表3-5表3-5 彎矩計(jì)算表Tab.3-5 The calculation of moments荷載情況墩柱反力梁的反力各截面彎矩1-1上部恒載2811.501202.881059.661097.920-120.29-1202.88405.741503.66公路級(jí)對(duì)稱623.8270.19343.10421.070-7.02-

23、70.19483.44904.51非對(duì)稱499.05237.05180.91124.760-23.71-237.0524.95187.152）相應(yīng)于最大彎矩值時(shí)的剪力計(jì)算見(jiàn)表3-6一般計(jì)算公式：1-1截面：，； 2-2截面：；3-3截面：，；4-4截面：，；5-5截面：。表3-6 剪力計(jì)算表/KNTab.3-6 The calculation of shear forces/KN荷載情況墩柱反力梁的反力各截面剪力1-12-23-34-45-5左右左右左右左右左右上部恒載2811.501202.881059.661097.920-1202.881202.881202.88-1202.881608

24、.621608.62548.96548.96-548.96公路級(jí)對(duì)稱623.8270.19343.10421.070-70.1970.19-70.19553.63553.63553.63210.54210.54-210.54公路級(jí)非對(duì)稱499.05237.05180.91124.760-237.05237.05237.05-237.05262.00262.0081.1081.10-43.673）截面內(nèi)力組合（1）彎矩組合見(jiàn)表3-7其中活載按最不利情況考慮。表3-7 彎矩組合表Tab.3-7 Combination of moments截面號(hào)彎矩組合值1-12-23-34-45-51上部恒載0-

25、120.29-1202.88405.741503.662蓋梁自重-12.03-15.78-77.7279.78-366.583公路級(jí)對(duì)稱布置0-7.02-70.19483.44904.514公路級(jí)非對(duì)稱布置0-23.71-237.0524.95187.1551+2+3-14.44-173.11-1634.991259.442630.8161+2+4-14.44-196.48-1868.59617.551626.50（2）剪力組合見(jiàn)表3-8表3-8 剪力組合表Tab.3-8 Combination of shear forces截面號(hào)剪力組合值/KN1-12-23-34-45-51上部恒載012

26、02.88-1202.881608.62548.96-1202.881202.881608.62548.96-548.962蓋梁自重-34.38-40.48-97.18126.000-34.38-40.48198.00126.0003公路級(jí) 對(duì)稱布置070.19-70.19553.63210.54-70.1970.19553.63210.54-210.544公路級(jí) 非對(duì)稱布置0237.05-237.05262.0081.10-237.05237.05262.0081.10-43.6751+2+3-42.261493.15-1658.342856.63953.51-1582.981493.152

27、932.231104.71-953.5161+2+4-42.261726.751891.942448.34772.292-1816.581726.752523.94923.49-719.89 各墩水平力計(jì)算采用集成剛度法進(jìn)行水平力分配。上部構(gòu)造每片內(nèi)中梁支點(diǎn)反力為548.96KN，每片內(nèi)邊梁支點(diǎn)反力為529.83KN，每片外邊梁支點(diǎn)反力為601.44KN。中墩橡膠支座中鋼板總厚度20mm，剪切模量1000，每跨梁一端設(shè)有4個(gè)支座，每個(gè)支座的抗推剛度為： （3-2）每個(gè)墩上設(shè)有兩排橡膠支座，則支座剛度為2×20869.5741739.1 （3-3）取橋臺(tái)及兩聯(lián)間橋墩的橡膠支座的摩擦系數(shù)

28、=0.3，其中最小摩擦系數(shù)=0.2。1）橋墩（臺(tái)）剛度計(jì)算墩（臺(tái)）采用C40混凝土，其彈性模量。（1）各墩（臺(tái)）懸臂剛度計(jì)算（圖3-11）； ； ；一墩一柱： （3-4）圖3-11橋面連續(xù)布置/mFig.3-11 The consecutive of bridge arrange/m對(duì)于橋臺(tái)：向河方向：向岸方向：臺(tái)背填硬塑粘性土的地基系數(shù)K及容重分別為：k=0.5010，=19.5，=1041469 （2）墩（臺(tái)）與支座串連，串聯(lián)后各剛度為：對(duì)橋墩： 對(duì)橋臺(tái)： 向河方向： 向岸方向： 2）制動(dòng)力的分配 （1）制動(dòng)力計(jì)算公路級(jí)荷載布置如圖3-12，制動(dòng)力按車道荷載計(jì)算。單列行車產(chǎn)生的制動(dòng)力：雙孔

29、布載時(shí)： 單孔布載時(shí)： 圖3-12公路級(jí)荷載布置/mFig.3-12 Road- level of load arrange/m但按照橋規(guī)4的規(guī)定，T不得小于165KN，故取T=165KN。（2）制動(dòng)力分配 （3-5）那么，各墩臺(tái)分配的制動(dòng)力為：（3）0號(hào)及4號(hào)臺(tái)的最小摩阻力 其中則： 因大于0（4）號(hào)臺(tái)H0（=24.73KN）和H4（=24.73KN），兩臺(tái)處支座均無(wú)滑移的可能性，故制動(dòng)力不再進(jìn)行重分配。（4）橋臺(tái)板式橡膠支座的水平力取摩檫系數(shù)，則板式橡膠支座產(chǎn)生的摩阻力，F(xiàn)大于0號(hào)臺(tái)H0（=24.73KN）和H4（=24.73KN），故取H0=24.73KN，H4=24.73KN。3）溫度

30、影響力的分配（1）對(duì)一聯(lián)中間各墩設(shè)板式橡膠支座的情況a. 求溫度變化臨界點(diǎn)距0號(hào)臺(tái)的距離=70m計(jì)算各墩溫度影響力： （3-6）式中：和則： 臨界點(diǎn)以左：臨界點(diǎn)以右：0號(hào)臺(tái)及4號(hào)臺(tái)最小摩阻力，大于溫度影響力，故溫度影響力不必進(jìn)行重分配。（2）對(duì)橋臺(tái)及兩聯(lián)間橋墩設(shè)板式橡膠支座的情況：板式橡膠支座的摩阻力為843.44KN，大于溫度影響力，故0號(hào)臺(tái)為280.25KN，4號(hào)臺(tái)為280.25KN。4）各墩臺(tái)水平力匯總（表3-9）表3-9 各種水平力匯總表Tab.3-9 The summary of horizontal forces墩臺(tái)號(hào)荷載名稱012341制動(dòng)力/KN24.7340.0635.414

31、0.0624.732溫度影響力/KN280.25226.990226.99280.253制動(dòng)力+影響力/KN304.98267.0535.41267.05304.983.3.5 蓋梁配筋設(shè)計(jì)蓋梁采用C40混凝土，其軸心受壓強(qiáng)度為：=18.4MPa主筋采用鋼筋，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：=280MPa鋼筋保護(hù)層厚度取,一根鋼筋的面積為1）彎矩作用時(shí)，各截面配筋設(shè)計(jì)表3-10 截面配筋設(shè)計(jì)Tab.3-10 The design section of steel reinforcement截面號(hào)b/mm1-1-14.44180012300.352-2-173.11180013203.963-3-1634.

32、991800132037.404-41259.441800132028.815-52603.811800132060.18截面號(hào)所需鋼筋根數(shù)實(shí)用鋼筋根數(shù)1-141.900.091049090.2222-2468.400.951049090.2073-34423.909.011049090.2074-43407.806.941049090.2075-57118.4014.50167854.40.331注：表中結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)。2）剪力作用時(shí)各截面的強(qiáng)度驗(yàn)算（1）計(jì)算公式公路橋規(guī)規(guī)定，當(dāng)矩形截面受彎構(gòu)件符合公式時(shí)，可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算，而僅需按構(gòu)造要求配置箍筋。當(dāng)時(shí)，需設(shè)斜筋，其中： （

33、3-7）（2）計(jì)算參數(shù)箍筋采用圓筋，其，C40混凝土，其（3）各截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算見(jiàn)表3-11 （3-8） （3-9） （3-10） （3-11）表3-11 各截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算表Tab.3-11 Shear strength of every section checking截面號(hào)1-12-23-34-45-5左右左右左右左右左右-42.26-1819.581726.751726.75-1726.152781.302704.31320.281104.77-2394.32/mm18001800180018001800123013201320132013201826.552960.202960.20

34、2960.202960.200.2220.2070.2070.2070.3310.000560.000560.000560.000560.00056實(shí)配斜筋根數(shù)只需按構(gòu)造要求配箍筋3）各截面抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算（1）選取4號(hào)墩進(jìn)行驗(yàn)算按公路橋規(guī)規(guī)定，按構(gòu)造要求配置抗扭鋼筋的條件為： 按控制斜壓破壞的條件為：（2）驗(yàn)算抗扭強(qiáng)度采用的公式： （3-12）抗扭縱筋：，其中 （3-13）（3）蓋梁各截面剪力及扭矩計(jì)算列于表3-12表3-12 各截面剪力及扭矩計(jì)算表Tab.3-12 The shear force and torque moment of every section calculation 荷載

35、情況截面號(hào)1-12-23-34-45-5剪力/KN左-42.261726.751891.942856.63953.51右-1816.581726.752932.231104.71-953.51彎矩/KNm26.2428.0428.0428.0428.04183.56196.18196.18196.18196.18113.39113.39113.39113.3913.39420.15438.89438.89438.89438.89（4）和相應(yīng)的計(jì)算a. 制動(dòng)力： T=40.06KN；溫度影響力： H=280.25KN；汽車偏載： P=B2-B1=296.67-69.88=226.89KNb. 蓋

36、梁各截面抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算抗扭縱筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：抗扭箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：則蓋梁各截面抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算見(jiàn)表3-13從表3-13可以看出，驗(yàn)算結(jié)果滿足相應(yīng)的要求。表3-13 截面抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算表Tab.3-13 Calculation of every section torsional strength截面Vd/kNTd/kNmbmmh0mmhmmtAsv1AstAst+314實(shí)需抗扭鋼筋抗扭縱筋/根10箍筋/根1-1-42.26420.15180012301310118.059595.96909.9653-1816.5818000.88748.31593.901907.90532-21726.7

37、5438.891800132014000.8833.6068128.98442.98531726.7518000.8833.6068128.98442.98533-31891.94438.891800132014000.8717.2668259.86573.86532932.2318000.79430.2171080.571394.57534-42856.63438.891800132014000.82122.188793.451107.45531104.7118001-31.38-1122.15-808.15535-5953.51438.891800132014001-31.38-1122.

38、15-808.1553-953.5118001-31.38-1122.15-808.15533.4 墩柱計(jì)算3.4.1 恒載計(jì)算1）一孔上部構(gòu)造恒載：1202.88+1059.662+1097.92=5623.00KN2）蓋梁自重（半邊）：34.38+6.10+56.70+63.00+126.00=286.18KN3）一根墩柱自重（當(dāng)hi=6m時(shí)）：4）承臺(tái)自重：5）樁身每米自重：3.4.2 活載計(jì)算1）水平荷載：制動(dòng)力與溫度影響力總和為：H=304.98KN2）垂直荷載：公路級(jí)荷載：?jiǎn)慰讍瘟熊嚕弘p孔單列車： 墩柱配筋設(shè)計(jì)1）雙柱反力橫向分布系數(shù)計(jì)算（1）公路級(jí)荷載單列布載（圖3-13）圖3-

39、13公路級(jí)荷載單列布置/cmFig.3-13 Single row road- level of load arrangement /cm（2）公路級(jí)荷載雙列布載（圖3-14）圖3-14公路-級(jí)荷載雙列布置/cmFig.3-14 Double row road- level of load arrangement /cm，2）活載內(nèi)力計(jì)算（1）公路級(jí)荷載，雙孔布載產(chǎn)生的支點(diǎn)反力最大，單孔布載產(chǎn)生的偏心彎矩最大。（2）最大最小垂直力計(jì)算表見(jiàn)表3-14表3-14 最大最小垂直力計(jì)算表Tab.3-14 Calculation of the biggest and smallest vertical

40、forces荷載情況最大垂直力/最小垂直力/公路級(jí) 雙孔，雙列69.88296.67366.541.058477.00-0.058-26.15公路級(jí) 雙孔，三列139.76593.33733.090.800721.360.200180.34（3）相應(yīng)于最大最小垂直力時(shí)的彎矩計(jì)算見(jiàn)表3-15表3-15 相應(yīng)最大最小垂直力時(shí)的彎矩計(jì)算Tab.3-15 Calculation of moments according to the biggest and smallest vertical forces荷載情況A墩底彎矩/kNmB墩底彎矩/kNm7.4H/20.5(B2-B1)(1+)K17.4H/

41、20.5(B2-B1)(1+)K2公路級(jí)雙孔 雙列69.88296.671.058-0.058147.56-8.09雙孔 三列139.76593.330.8000.200223.1655.79制動(dòng)力40.06148.22148.22溫度影響力280.25-1036.931036.93（4）最大彎矩計(jì)算見(jiàn)表3-16表3-16 最大彎矩計(jì)算Tab.3-16 Calculation of the biggest moments 荷載情況H/kNB1/kNB2/kNK1K2垂直力/kNA墩底彎矩/kNmA墩底彎矩/kNm(B1+B2) (1+)K1(B1+B2) (1+)K27.4H/20.5(B2-

42、B1)(1+)7.4H/20.5(B2-B1)(1+)公路級(jí)單孔雙列0.00366.411.058-0.058476.82-26.14238.41-13.07單孔三列0.00732.810.8000.200953.64-52.78476.82-26.39制動(dòng)力40.06148.22148.22溫度影響力280.251036.931036.933）墩柱底截面內(nèi)力組合4表見(jiàn)表3-17表3-17 內(nèi)力組合表Tab.3-17 Combination of inner force內(nèi)力名稱 截面位置A柱底截面B柱底截面N/KNH/KNM/KNmN/KNH/KNM/KNm1上部恒載2811.502811.5

43、02蓋梁自重296.18286.183墩柱自重301.44301.444公路級(jí) 雙孔，單列477.00147.56-26.15-8.095公路級(jí) 雙孔，雙列721.36223.16180.3455.796公路級(jí) 單孔，單列476.82238.41-26.14-13.077公路級(jí) 單孔，雙列953.64476.82-52.78-26.398溫度影響力280.251036.95280.251036.939制動(dòng)力40.06148.2240.06148.22101+2+3+4+8+94746.74313.901338.524042.34313.9041150.12111+2+3+5+8+95088.8

44、4313.901473.874331.42313.9041239.55121+2+3+6+8+94746.49313.901495.224042.35313.901143.15131+2+3+7+8+95414.04313.901828.994005.05313.901124.50141+2+3+44746.74206.594042.36-11.32151+2+3+55088.84312.424331.4278.11161+2+3+64746.49333.774042.35-18.30171+2+3+75414.04667.554005.05-36.954）墩柱強(qiáng)度驗(yàn)算（1）由內(nèi)力組合表得知，

45、以下三種組合控制設(shè)計(jì)：a. 恒載+雙孔單列汽車荷載+制動(dòng)力+溫度影響力：Nj=4746.74KN，Mj=1338.52KNmb. 恒載+單孔雙列汽車荷載+制動(dòng)力+溫度影響力Nj=5414.04KN，Mj=1828.99KNmc. 恒載+雙孔雙列汽車荷載：Nj=5088.84KN，Mj=1473.87KNm（2）墩柱配筋設(shè)計(jì)墩柱采用C40混凝土，主筋采用HRB335鋼筋，并取主筋保護(hù)層厚度c=7cm，那么：， 圓柱截面： 假定按墩柱一端固定，一端自由計(jì)算。則有：故需考慮縱向彎曲對(duì)偏心距的影響。a. 對(duì) ， b. 對(duì)， c. 對(duì)， 利用公式： （3-14）配筋率： （3-15）按上兩式列表進(jìn)行計(jì)算

46、，結(jié)果見(jiàn)表3-18表3-18 配筋系數(shù)表Tab.3-18 The parameters of reinforcedABCD0.210.3480.278-1.4671.462-0.00386000.05931.11.0120.220.3720.294-1.4071.500-0.00386309.56437.40.9800.200.3240.262-1.5291.421-0.01388344.15770.11.020注：1.系數(shù)A，B，C，D由設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）附錄C查得。2通過(guò)計(jì)算知，墩柱只需按構(gòu)造要求配筋。3.4.4 墩身裂縫計(jì)算按照設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）第條的規(guī)定，裂縫計(jì)算公式： =0.20mm （3-16） （3-17）對(duì)組合：恒載+單孔雙列汽車荷載+溫度力+制動(dòng)力對(duì)于帶肋鋼筋，C11.0。已知由于，故取。取10根鋼筋，則：則 ， 滿足要求。3.5 樁基的設(shè)計(jì)計(jì)算方法：按m法計(jì)算。 承臺(tái)底內(nèi)力組合（表3-19）表3-19 承臺(tái)底內(nèi)力組合表Tab.3-19 Combination of inner f