橋梁下部結(jié)構(gòu)計(jì)算

1、第九章 下部結(jié)構(gòu)計(jì)算9.1基本資料上部結(jié)構(gòu)本橋?yàn)閮艨鐝?0.22等截面懸鏈線空腹式圬工拱橋。下部結(jié)構(gòu)小石子混凝土砌片石，重力密度為，砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為。地基弱風(fēng)化石英巖，容許承載力為10002000。路面重力密度22。9.2橋臺(tái)設(shè)計(jì)幾何尺寸橋墩墩身自重及其頂上的汽車(chē)荷載墩身自重及其對(duì)墩身底點(diǎn)的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表14.1。 表14.1對(duì)表14.1計(jì)算說(shuō)明：1） 腹孔墩及腹孔墩以上部分自重墩帽自重墩帽以上部分自重（除腹拱）腹拱圈自重腹孔墩墩身自重（以上均以每米寬計(jì)算）自重對(duì)點(diǎn)的力臂：這部分對(duì)點(diǎn)的力矩：2） 圖14.1中部分的自重上式中的為臺(tái)口尺寸，部分對(duì)點(diǎn)的力臂：部分對(duì)點(diǎn)的彎矩：3） 圖14.1

2、中部分的結(jié)構(gòu)自重部分對(duì)點(diǎn)的力臂部分對(duì)點(diǎn)的彎矩 4） 以上三部分自重及對(duì)點(diǎn)的彎矩合計(jì)5） 全部自重作用點(diǎn)至點(diǎn)的距離6） 全部自重對(duì)臺(tái)身底截面重心的偏心距 （正值表示在界面重心以右）7） 全部自重對(duì)臺(tái)身底截面偏心矩8） 橋墩上路面有效長(zhǎng)度內(nèi)汽車(chē)荷載對(duì)臺(tái)身底的壓力及偏心矩橋墩上有效橋面長(zhǎng)度為2.80m，汽車(chē)荷載為雙車(chē)道，其均布荷載為；其作用點(diǎn)離點(diǎn)的距離為。偏心距為 （表示在中點(diǎn)以右），其偏心彎矩為 橋墩上有效路面內(nèi)的汽車(chē)荷載對(duì)臺(tái)身底的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 表14.2荷載豎向力（）偏心距（）偏心彎矩（）汽車(chē)44.100.146.174拱腳的作用效應(yīng)對(duì)臺(tái)身底的豎向力和偏心彎矩拱腳永久荷載水平推力（考慮彈性壓縮）拱

3、腳永久荷載反力拱腳汽車(chē)荷載效應(yīng)當(dāng)橋面上布滿汽車(chē)荷載時(shí)，拱腳的水平推力和反力最大，拱腳汽車(chē)荷載計(jì)算如下：1）拱腳推力，當(dāng)均布荷載加載時(shí)，按1994年拱橋手冊(cè)附表（）-14（67），考慮彈性壓縮的水平推力影響線面積與兩相應(yīng)的之和，即 ，均布荷載推力為 ；當(dāng)集中荷載按49.698加載時(shí)，按1994年拱橋手冊(cè)附表（）-12（9），考慮彈性壓縮的水平推力為 ：（和為彈性壓縮系數(shù)）。以上合計(jì) 2）左拱腳反力，當(dāng)均布荷載加載時(shí)，按1994年拱橋手冊(cè)附表（）-14（67），影響線面積為與兩相應(yīng)的反力之和，即 這樣均布荷載的反力為 ；當(dāng)集中荷載加載時(shí)，按1994年拱橋手冊(cè)附表（）-7（9），左拱腳反力在跨中截面

4、坐標(biāo)為0.5，由汽車(chē)荷載集中力產(chǎn)生的左拱腳反力為 （通用規(guī)范第條，集中荷載計(jì)算剪力時(shí)，應(yīng)乘以系數(shù)1.2），由汽車(chē)荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為 。3）溫度作用產(chǎn)生的拱腳效應(yīng)，由前面的上部結(jié)構(gòu)計(jì)算可知，溫度下降時(shí)墩臺(tái)受力較大，拱腳的水平推力為汽車(chē)荷載及溫度作用對(duì)拱腳的作用效應(yīng) 表14.3荷載作用力力臂彎矩汽車(chē)荷載水平推力（）3417.431豎向反力（）578.1631319.368溫度下降水平推力（）111.044臺(tái)身后土側(cè)壓力按通用規(guī)范第條，臺(tái)后主動(dòng)土壓力計(jì)算如下：式中：主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（）；土（風(fēng)化石英巖）的重力密度，??；墩臺(tái)寬度，；計(jì)算土層高度，；填土表面與水平面的夾角，；臺(tái)背與豎直面的夾角，；土

5、（風(fēng)化石英巖）的內(nèi)摩擦角，?。慌_(tái)背與填土間的摩擦角，。于是庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)為：主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值為：自臺(tái)身底起土側(cè)壓力作用點(diǎn)：土側(cè)壓力對(duì)臺(tái)身底彎矩：臺(tái)身底面作用效應(yīng)總匯臺(tái)身底作用效應(yīng)總匯表 表14.4 項(xiàng)目作用豎向力（）豎向偏心矩（）豎向力彎矩（）水平推力（）水平推力力臂（）水平推力彎矩（）永久荷載墩臺(tái)自重5110.7420.028143.101拱腳水平推力3.216拱腳反力7948.3672.28218138.17土側(cè)壓力989.6041.1671154.868汽車(chē)荷載橋墩上部汽車(chē)荷載44.100.146.174拱腳水平推力3.216拱腳反力578.1632.2821319.368溫度下降拱

6、腳水平推力3.216臺(tái)身底截面承載能力極限狀態(tài)按公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范第條，截面承載能力極限狀態(tài)按下列公式計(jì)算：式中：結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，；軸向力設(shè)計(jì)值，按通用規(guī)范公式（-1）計(jì)算；墩臺(tái)底截面面積；砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，。按通用規(guī)范的規(guī)定，承載能力極限狀態(tài)基本效應(yīng)表達(dá)式為：式中：作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，；結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù)，；土側(cè)壓力分項(xiàng)系數(shù)，；汽車(chē)荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，；除汽車(chē)荷載效應(yīng)以外的可變作用組合系數(shù)，一種可變效應(yīng)組合時(shí)，；兩種可變效應(yīng)組合時(shí)，；三種效應(yīng)組合時(shí)，；四種及四種以上效應(yīng)組合時(shí)，。永久作用、汽車(chē)作用和溫度作用標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)墩臺(tái)底截面驗(yàn)算分兩種情況進(jìn)行，一種是永久作用分項(xiàng)系數(shù)自重取1.

7、2，土側(cè)壓力取1.4，以取得較大的豎向力；另一種的永久作用分項(xiàng)系數(shù)取1.0，以取得較大的偏心距。兩種情況分別驗(yàn)算，相互比較。1） 較大豎向力設(shè)計(jì)值豎向力設(shè)計(jì)值：彎矩設(shè)計(jì)值：偏心距：（負(fù)值表示偏心偏向臺(tái)后）按公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范表規(guī)定，偏心距限制為：計(jì)算結(jié)構(gòu)大于1.284m，符合規(guī)定。在方向上，故。式中的，小于3取3.，小于3取3.式中：不同砌體材料構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比修正系數(shù)；構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度。符合規(guī)定。2） 按較大彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算豎向力設(shè)計(jì)值：彎矩設(shè)計(jì)值：偏心距：按公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范表規(guī)定，偏心距限制為： 大于1.480m，符合規(guī)定。符合規(guī)定。地基承載力驗(yàn)算地基承載力按公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ024-8

8、5）和公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTJ021-89）規(guī)定驗(yàn)算。地基承載力驗(yàn)算按荷載組合一計(jì)算（較大豎向力設(shè)計(jì)值），即僅考慮永久荷載和汽車(chē)荷載。溫度影響力屬于，荷載組合二，沒(méi)有其他可變荷載加入對(duì)地基的影響不會(huì)起控制作用。按荷載組合一計(jì)算。地基承載力驗(yàn)算可利用墩臺(tái)底截面的承載力計(jì)算數(shù)據(jù)，但永久荷載增加的基礎(chǔ)自重，土側(cè)壓力由于增加的基礎(chǔ)高度等需重新計(jì)算：1） 永久荷載增加基礎(chǔ)自重其豎向力為：對(duì)基底無(wú)偏心。2） 土側(cè)壓力由于土側(cè)壓力增加的基礎(chǔ)高度，重新計(jì)算如下：于是新計(jì)算土側(cè)壓力為 自基底起土側(cè)壓力作用點(diǎn)為土壓力對(duì)基地的彎矩為3） 拱腳水平推力其作用力臂為其對(duì)臺(tái)身底的力臂再加2.00m，即，3.216+2

9、.0=5.216m4） 對(duì)于豎向力基底偏心距應(yīng)按作用于基底的豎向力和彎矩計(jì)算。基底作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值如下表所示：基底作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值 表14.5 項(xiàng)目作用豎向力（）豎向力偏心力距（）豎向力彎矩（）水平推力（）水平推力力臂（）水平推力彎矩（）永久荷載墩臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)自重5110.7420.028143.101基礎(chǔ)自重3132.000拱腳水平推力5.216拱腳反力7948.32.28218138.17土側(cè)壓力2443.7161.8334479.331汽車(chē)荷載墩臺(tái)上部有效路面汽車(chē)荷載效應(yīng)44.100.146.174拱腳水平推力5.216拱腳反力578.1632.2821319.368合計(jì)16813.3721

10、9606.816基底應(yīng)力驗(yàn)算：地基承壓面積：地基面積彈性抗力矩：地基承壓應(yīng)力：出現(xiàn)負(fù)值，表明基底出現(xiàn)應(yīng)力重分布，其驗(yàn)算公式如下：順橋方向 ：橫橋方向 ：；式中：橫橋向和順橋向基礎(chǔ)底面的邊長(zhǎng)；順橋方向驗(yàn)算時(shí)，基底受壓面積在順橋方向的長(zhǎng)度；即橫橋方向驗(yàn)算時(shí)，基底受壓面積在橫橋方向的長(zhǎng)度，即由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，弱風(fēng)化石英巖的容許承載力為，均符合規(guī)定?；A(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算基礎(chǔ)穩(wěn)定性按公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ024-85）第四節(jié)來(lái)驗(yàn)算。1） 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算式中：基地截面重心軸心至截面最大受壓邊距離，；所有外力的合力的豎向分力對(duì)地基重心的偏心距，（為各豎向力與偏心距的乘積總和，為各水平力與其力臂乘積的總和，具體數(shù)值可參見(jiàn)表14.4） 符合規(guī)定。2）