毕业论文-临沂临沭铁路线2-12.05m铁路框构桥设计.doc

毕业设计说明书临沂-临沭2-12.05m铁路框构桥设计河北工程大学土木工程学院2013年5月28日河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书 2011年摘 要本设计的主要内容为框构桥设计。设计的目的是根据所提供的桥址平面图，以及工程地质资料，做出相应的框构设计，运用迈达斯软件制作模型并进行受力分析，以此加深对框构桥设计的原理和方法的认识。本设计包含桥梁发展概括、设计资料、结构尺寸拟定、荷载计算、迈达斯建模、主体结构配筋、地基处理、挡土墙设计、框构工程量计算等。通过本次设计，加深了我对框构桥设计基本理论和重要概念的理解，熟悉具体设计内容、步骤和方法，使大学期间所学的理论知识与实践较好地结合起来，对知识掌握得更牢固。关键词：立体框构 荷载计算 迈达斯建模 配筋 AbstractThe design of the main content for the box structure bridge design. Is designed according to the plan, provided such as engineering geology material, make corresponding box structure design, use Wallace darth software production model and stress analysis, to deepen our understanding of the box structure bridge design principle and method of cognition. This design includes bridge development design information, summary and worked structure size load calculation, Wallace, the main structure modeling, darth reinforcement, foundation treatment, retaining wall design, frame structure calculation etc. Through this design, deepen the constitutive bridge design for box my basic theory and important, be familiar with the concept of specific design contents, procedures and methods, make the university theories knowledge and practice well combined, more firmly grasped for knowledge Keywords: three-dimensional frame Load calculation Wallace darth modeling reinforcement目 录0. 绪论10.1 桥梁的发展史10.2 框构桥梁21. 设计资料31.1 基本设计资料31.2材料及工艺31.3地基处理方式31.4 本章小结42. 结构尺寸拟定52.1尺寸设计52.2桥面防水及桥面排水方式的选定52.3框构关键部位高程的确定52.4本章小结63. 荷载的计算73.1 桥上的荷载计算73.2 荷载的组合73.3 本章小结84. 迈达斯建模94.1 定义材料和截面并建立结构模型94.2 修正结构模型94.3 输入荷载并运行有限元分析程序104.4 本章小结105. 主体结构配筋115.1 用迈达斯软件计算各关键截面的内力115.2 根据迈达斯的计算结果，提取各关键截面的内力115.3 根据提力结果，用容许应力法对截面进行配筋计算，并对钢筋进行布置125.4 根据配筋计算结果绘制钢筋图195.5 本章小结206. 地基处理216.1设计依据216.2 地基处理计算226.3 本章小结227. 挡土墙的设计237.1 挡土墙设计依据237.2 挡土墙的计算步骤237.3 挡土墙的设计267.4 本章小结268. 框构工程量的计算278.1 钢筋工程量的计算278.2 主要工程数量表的计算298.3 本章小结309. 总结31鸣 谢32参考文献33附件1 工程地质资料附件2 新醋公路框构平面图附件3 迈达斯内力截图附件4配筋计算-边墙体系数据计算表附件5配筋计算-中墙体系数据计算表附件6挡土墙数据计算表河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书 2011年临沂临沭铁路线2-12.05m铁路框构桥设计0. 绪论桥是人类文明的产物，桥是社会走向发展、走向进步的标志。一部桥梁史，就是一部浓缩的人类文明史。人类的桥梁建设是随着经济发展、交通运输的需要与建桥技术的可能而发展的。它从一个侧面反映出一个国家、一个地区的社会、经济与科学技术发展程度。桥梁建设随着社会与经济的发展走过其漫长的发展之路。作为城市基础设施，桥梁的建设必然是随着城市经济的发展而发展。0.1 桥梁的发展史早期的桥梁建设，基本是根据需要而建，顾不上美观创意。上世纪60年代，在技术上较有影响的是顶进式地道桥技术。天津市市政工程设计研究院创造了在铁路不停运的情况下，通过顶进技术建造地道桥，这一创新解决了当时困扰行业的一大技术难题，后来在全国推广。 进入上世纪70年代，随着预应力桥梁技术的发展，海河上出现了第一座由天津人自己设计建造的混凝土桥梁，这就是天津市市政工程设计研究院设计的北安桥，同时这也是当时全国第一座利用悬臂拼装技术建造的跨河梁式桥梁。 上世纪80年代以后，桥梁建设向轻质、高强、大跨度方向发展，同时广泛应用弯、坡、斜、异结构，这是经济发展的必然结果。而且，在经济发展上，这时也有能力考虑桥梁的美观了。我国自上世纪70年代中期开始修建混凝土斜拉桥，但大跨度斜拉桥的设计建造始于此时，斜拉桥是现代桥梁的标志性桥梁，比梁式桥有更大的跨越能力，更美观更轻型。能满足抵抗9度抗震烈度要求，为日后的斜拉桥建造积累了宝贵经验。据统计，目前我国已建和在建的跨度大于400米的斜拉桥有30多座，且还在呈上升趋势。 从上世纪80年代开始，我国进入经济发展的快车道，要想富，先修路，修路必修桥，由于道路建设的发展，立交桥相继开始建设。天津城市道路“三环十四射”的建设给市政工程设计研究立交桥的建造提供了良好契机，八里台立交桥、中山门蝶形立交桥等都是当时十分出色的作品，在立交桥的设计上，设计者采用弯、坡、斜、异结构，使立交桥不仅实用，而且美观。其中的上海莘庄立交桥为当时亚洲面积最大的立交桥，该工程设计获上海市优秀设计一等奖。随着技术的进步，公路桥的跨径也越来越大。近年来，我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥。 悬索桥因其优美的造型和具有大跨度，成为现代桥梁的巨作。悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，是跨千米以上桥梁的唯一桥型。根据理论分析，就目前的建材水平，悬索桥的最大跨径可达到3500米左右。已建成的日本明石海峡大桥，主跨已达1990米。新中国成立后，我国共建成70多座此类桥，但跨度都不太大。上世纪90年代后，我国悬索桥建设进入新的历史时期。主跨452米的广东汕头海湾大桥被誉为中国第一座大跨度现代悬索桥，其主跨位居预应力混凝土加劲悬索桥世界第一。0.2 框构桥梁随着城市建设的不断发展，交通运输量也在不断的增加。伴随着城市发展一同发展的高速铁路运输也随之不断增加，影响道路交通的顺畅，道路与铁路的平交道口成为城市交通的瓶颈。当铁路与城市干道平面交叉时，对交叉道口的干扰很大，既不安全也影响道路交通运输效率。这就要求在运营次数频繁的高速铁路线上修建立交桥，框构桥作为下穿铁路的立交形式具有比较明显的优点。其外形轻巧、造型美观、整体性好、不受道岔限制，且正交时要求地基承载力较低。当站内股道较多或填土高度受到限制时，框构桥作为铁路桥的一种，是不错的选择，可以大大节省投资成本。框构铁路桥是重要的交通运输设施，任何中断行车都会造成很大的经济损失和社会影响，为此，桥梁结构物应尽量做到少维修或免维修，这就需要在设计时将改善结构物的耐久性作为主要设计原则，统一考虑合理的结构布局和构造细节并在施工中严格控制、保证质量。一些国家规定高速铁路桥梁在结构耐久性方面要求的设计基准期，一般以50年不需维修为目标，在正常检查、养护前提下，期待能达到100年的耐用期。框构铁路桥作为重要的现代交通运输线，应强调结构与环境的协调，重视生态环境保护。这主要指桥梁造型要与周围环境相一致并注重结构外观和色彩，在居民点附近的桥梁应有降噪措施，避免桥面污水损害生态环境等。1. 设计资料 1.1 基本设计资料 (1) 跨径及桥宽 标准跨径：2-12.05m； 立交要求：净高5.6m；桥面净宽 8m。(2) 设计荷载 Z-K 活载。(3) 设计行车速度 250300km/h。(4) 设计年限桥涵100年。1.2材料及工艺 (1) 混凝土：框构桥主体采用C40混凝土；基础垫层采用C25混凝土，挡墙采用C30混凝土。(2) 钢筋： HRB335钢筋。(3) 基本计算数据:按铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范3.1.4条和3.2.2条,基本计算数据见表1-1。 材料及特性 表1-1名称项目符号单位数据普通钢筋HRB335钢筋抗拉标准强度fskMpa335抗拉设计强度fsdMpa280C40混凝土弹性模量EcMpa3.4 104轴心抗压标准强度fckMpa27轴心抗拉标准强度ftkMpa2.7轴心抗压设计强度fcdMpa16.7轴心抗拉设计强度ftdMpa1.57短暂状态容许压应力0.7fckMpa16.38容许拉应力0.7ftkMpa1.54持久状态标准荷载组合容许压应力0.5fckMpa11.7容许主压应力0.6fckMpa14.04短期效应组合容许拉应力st-0.85pcMpa0容许主拉应力0.6ftkMpa1.321.3地基处理方式根据工程地质说明表(附件1),经计算初步决定采用换填的地基处理方式。1.4 本章小结本章给定了框构桥的基本设计资料包括跨径及桥宽、设计荷载、设计行车速度、设计年限，由地质资料确定框构主体，基础以及挡墙使用的材料及工艺，并初步作出地基的处理方式。给此次框构桥的设计提供基本数据。2. 结构尺寸拟定 2.1尺寸设计2.1.1顺桥向尺寸拟定本铁路桥设计采用2孔12.05米的框构结构，根据立交协议净高取5.6米。根据铁路桥涵设计基本规范3.2.9条的规定和本框构的跨度，顶板取0.8米厚，底板取0.9米厚，边墙取0.8米，中墙取0.7米,则全长米。2.1.2横桥向尺寸拟定桥上布置为临沂临沭铁路线，通过线路的详细位置见铁三院提供的新醋公路框构平面图（见附件），根据框构平面图并考虑悬臂板、沉降缝且在满足框构最宽处要求的前提下得出框构中心线处的横向尺寸从北往南依次为1.50米、2.50米、2.50米、1.50米、全宽8.00米。 2.2桥面防水及桥面排水方式的选定框构顶及边墙被土掩埋部分均涂刷一层JS-18环保型防水涂料及阻燃型防水卷材，框构顶设排水坡，排水坡度取0.5% 。桥上轨道排水，按路基设计，漫流至栏杆基础下，集中到两侧，尤设在路基边坡的截水槽引到路面。2.3框构关键部位高程的确定根据临沂临沭线路资料提供的数据，线路在框构中心线以及框构端部的设计高程和框构关键部位的高程如下表所示。 临沂临沭轨道设计高程计算表 表 2-1已知数据计算数据桩号DK7DK8DK9DK8DK8DK8+800+400+050+365.4+378.6+391.8轨面设计高程61.3264.0263.3763.8663.9263.96轨底设计高程61.14463.84463.19463.68463.74463.784坡度及坡长4.5%/600m,-1%/650m4.5%/26.40m框构关键部位高程控制数据表 表2-2线路名称临沂临沭线轨底设计高程63.86顶板顶高程62.92顶板底高程62.12底板顶高程56.52底板底高程55.622.4本章小结本章通过基本数据资料，根据框构通用图对桥的顶板、底板、边墙、中墙等尺寸进行拟定，桥面防水及桥面排水方式的选定，由所给定平面图所给中心点里程计算出框构中心点调程以及关键点的轨面设计高程以及轨底设计高程，进而求得顶板顶、顶板底、底板顶、底板底的高程。完成了框构图绘制的主要尺寸设计。3. 荷载的计算3.1 桥上的荷载计算见表3-1 桥上荷载计算表。 桥上荷载计算表 表3-1人群荷载：固定值:4 kpa作用位置:作用在悬臂板的上表面。道渣荷载:计算公式:道渣厚道渣的容重 作用位置:作用在铁路中心线两侧，每条线路下侧的道渣宽5m。钢轨及扣件荷载：计算公式:(钢轨重+扣件重)重力系数/作用的面积作用位置:作用在铁轨中心线两侧，每侧宽1.5。枕木荷载：计算公式:枕木重重力系数/作用的面积 作用位置:作用在铁轨中心线两侧，每侧宽1.5。防水层荷载计算公式:厚度面积 作用位置:全桥的框构表面。摇摆力：固定值:100KN作用位置:作为一个集中荷载取最不利位置,以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面制动力：计算公式:按列车竖向静活载的10%计算。作用位置:作用在轨顶以上2m处,计算时移至轨道顶。底板覆土荷载计算公式:覆土厚度容重 作用位置:作用在底板上表面不包括边墙和中墙的范围内。底板铺装荷载：计算公式:铺装厚度容重 作用位置:作用在底板上表面不包括边墙和中墙的范围内。地基刚度：10 m 根据换填后的地质情况,通过查铁路桥涵地基和基础设计规范得：100000KN/m3土压力荷载的计算土压力计算公式:土的容重厚度土体 kN/m3 恒载侧向土压力顶板轴线处： 作用位置:边墙两侧,为流体荷载轨底至框顶高度 m活载水平土压力作用位置:作用在边墙单侧.3.2 荷载的组合根据铁路桥涵设计基本规范4.1.1条,荷载的组合分为主力组合以及主力加附加力组合,组合的具体组成见表3-2。 荷载组合工况表 表3-2主力组合工况主力M主力V荷载工况系数荷载工况系数自重(ST)1自重(ST)1电缆槽荷载(ST)1电缆槽荷载(ST)1道碴荷载(ST)1道碴荷载(ST)1钢轨扣件及枕木荷载(ST)1钢轨扣件及枕木荷载(ST)1桥面防水层荷载(ST)1桥面防水层荷载(ST)1底板覆土荷载(ST)1底板覆土荷载(ST)1底板铺装荷载(ST)1底板铺装荷载(ST)1活载土压力(ST)1活载土压力(ST)1框侧恒载土压力(ST)1框侧恒载土压力(ST)1收缩荷载(ST)1收缩荷载(ST)1运营(MV)1.07运营(MV)1.07主力加附加力组合工况主力M+附加力主力V+附加力荷载工况系数荷载工况系数主力V(CB)1主力V(CB)1制动力(ST)1制动力(ST)1温升20度(ST)1温升20度(ST)13.3 本章小结本章给定作用于桥上的荷载包括人群荷载、道渣荷载、收缩荷载、活载土压力等荷载，各种荷载在桥上的作用位置，应用容重法计算各种荷载对设计桥梁的影响值，并对荷载进行组合分为主力及主加附。4. 迈达斯建模4.1 定义材料和截面并建立结构模型 输入材料数据,如图4-1所示。图4-1 材料定义图输入框构截面数据,如图4-2所示。 图4-2 框构截面数据图4.2 修正结构模型在模型中加入悬臂板,并建立顶板、底板、中墙和边墙四个组，统一坐标轴，定义荷载组合，添加厚度、添加地基刚度等。 分组情况和建立的模型如下图4-3所示。图4-3：分组及框构模型图4.3 输入荷载并运行有限元分析程序将外荷载计算单计算出来的数据添加到铁路桥涵设计基本规范规定的作用位置，添加移动荷载，确认模型无误后运行迈达斯有限元程序进行分析。4.4 本章小结本章通过前面几章对结构尺寸的拟定，运用框构桥专用软件迈达斯软件对结构建立模型，进上步修正模型，在模型中加入悬臂板，并建立顶板、底板、边墙、中墙四个组，添加各个板的厚度并定义荷载组合，按照荷载作用位置添各个荷载，从而建立一个框构桥模型。5. 主体结构配筋用容许应力法分别计算主力组合和主力加附加力组合工况下，顶板、底板端部截面、夹腋变截面、1/4截面、跨中，以及中侧墙上、中、下部的截面配筋。5.1 用迈达斯软件计算各关键截面的内力模型内力图见附件3：附图一：模型弯矩图；附图二：模型剪力图；附图三：模型轴力图；附图四：顶板弯矩图；附图五：顶板剪力图；附图六：底板弯矩图；附图七：底板剪力图；附图八：边墙弯矩图；附图九：边墙轴力图；附图十：中墙弯矩图；附图十一：中墙轴力图。5.2 根据迈达斯的计算结果，提取各关键截面的内力对框构整体进行配筋计算时，分为边墙和中墙两个体系，提取的内力如表5-1 和表5-2所示。 配筋计算内力提取表-边墙体系 表5-1顶板弯矩(KN-m)端部截面变截面1/4截面跨中截面主力组合696.7303.1461.9558.3主+附组合745327.7481564.3底板弯矩(KN-m)端部截面变截面1/4截面跨中截面主力组合757.9244.6343.8316主+附组合798.3271.2359.3311.2顶板剪力(KN)端部截面变截面1/4截面主力组合499.5318.4220.8主+附组合499.4323225.22.11.21底板剪力(KN)端部截面变截面1/4截面主力组合785.6278.6112.6主+附组合782.8287.6102.60.33.02侧墙内力侧墙顶部侧墙中部侧墙底部弯矩(KN.m)轴力(KN)弯矩(KN.m)轴力(KN)弯矩(KN.m)轴力(KN)主力组合517.6463.9242.7403.6665.6701.1主+附组合549.1469.2243.6406.8693.1697.6 配筋计算内力提取表-中墙体系 表5-2 顶板弯矩(KN-m)端部截面变截面1/4截面跨中截面主力组合1710.4511184.9558.3主+附组合1740.4524.7191.2564.3底板弯矩(KN-m)底板端部截面变截面1/4截面跨中截面主力组合930.2109204.8316主+附组合951.4119.6208311.2顶板剪力(KN)顶板端部截面变截面1/4截面主力组合849.8467.9328主+附组合849.2473.5333.6剪力段长（m）2.11.21底板剪力(KN)底板端部截面变截面1/4截面主力组合609.5332.1162.6主+附组合618.4337.5166.9剪力段长（m）0.33.02侧墙内力侧墙顶部弯矩(KN.m)侧墙中部弯矩(KN.m)侧墙底部轴力(KN)255.7989.461.5853.1118.21328.3主+附组合304.999461.5853.5167.31323.95.3 根据提力结果，用容许应力法对截面进行配筋计算，并对钢筋进行布置5.3.1 配筋和布置原则根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.1.1条：钢筋混凝土结构应按容许应力法设计。计算强度时，不应考虑混凝土承受拉力（除主拉力检算外），拉力应完全由钢筋承受。计算结构变形时，截面刚度应按0.8EC I 计算，EC为混凝土的受压弹性模量，I 分别按下列规定计算： 静定结构：不计混凝土受拉区，计入钢筋； 超静定结构：包括全部混凝土截面，不计钢筋。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.2.1条：本框构C40混凝土的容许应力分别采用下表数值 C35混凝土的容许应力表 表5-3序号应力种类符号等级:C351中心受压c10.82弯曲受压及偏心受压b13.53有箍筋及斜筋时的主拉应力tp-12.434无箍筋及斜筋时的主拉应力tp-20.905梁部分长度中全由混凝土承受的主拉应力tp-30.456纯剪应力c1.357光钢筋与混凝土之间的粘结力c1.138局部承压应力 计算底面积AC 局部承压面积c-110.8 (A/Ac)12根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.2.2条：HRB335钢筋在主力或主力加附加力作用下,容许应力s分别为130MPa或160MPa。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.2.3条：具有纵筋及一般箍筋的轴心受压构件的强度与稳定性应按下列公式计算：(1) 强度： ( 5-1)(2) 稳定性： ( 5-2)式中 c 混凝土压应力( MPa)；N 计算轴向压力 (MN) ；Ac 构件横截面的混凝土面积(m2)；AS 受压纵筋截面积 (m2)；m 钢筋抗拉强度标准值与混凝土抗压极限强度之比，本框构采用12.4；c 混凝土容许压应力,本框构采用2.25； 纵向弯曲系数，根据构件的长细比采用。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.2.5条：受弯构件的强度应按下列公式计算(1) 混凝土的压应力 ( 5-3) (2) 钢筋的拉应力 ( 5-4)式中 c 混凝土压应力( MPa)；s 钢筋拉应力( MPa)；M 计算弯矩(MN/m)；WO ,Ws -对混凝土受压边缘及对所检算的受拉钢筋重心处的换算截面抵抗矩(m3) ；n 钢筋的弹性模量与混凝土的变形模量之比，(3) 中性轴处的剪应力 ( 5-5)式中 中性轴处的剪应力( MPa)；V 计算剪力( MN)；b 构件中性轴处的腹板厚度(m)；z 内力偶的力臂(m)。(4) 当梁中各截面剪应力均小于或等于tp-2 时，可不进行抗剪强度检算，而按构造要求配置钢筋，否则，对于剪应力大于tp-3的区段，应力应全部由钢筋（箍筋或斜筋）承担。(5) 对受弯构件除计算中性轴处的剪应力外，还应按下式检算板与梗相交处的剪应力： ( 5-6)式中板与梗相交处的剪应力( MPa)； 梗内中性轴处的剪应力( MPa)；c 纯剪时混凝土的容许剪应力( MPa)；hf 截面的上翼缘高度(m);S1 截面以外部分面积对中性轴的面积矩(m3)根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.2.6条：偏心受压构件的强度应按下列公式计算:(1)混凝土的压应力 ( 5-7)式中c 混凝土的压应力( MPa)； N 换算截面重心处的计算轴向压力( MN)； A0及W0 钢筋混凝土换算截面面积（不计受拉区）及其对受压边缘或受压较大边缘的截面抵抗矩，分别以m2和m3计。M 计算弯矩（MN.m）； 挠度对偏心距影响的增大系数；K 安全系数，主力时用2.0，主力 + 附加力时用1.6；EC 混凝土的受压弹性模量，本框构采用3.30104 MPa；IC 混凝土全截面的惯性矩( m4)； 考虑偏心矩对值的影响系数；e0 轴向力作用点至框构截面重心的距离(m)；h 弯曲平面内的截面高度；l0 压杆计算长度。(2) 混凝土的剪应力 ( 5-8)式中 混凝土的剪应力( MPa)；V 计算剪力( MN)；SC 计算点以上部分换算面积对构件换算截面（不计混凝土受拉区）重心轴的面积矩（m3）；I0 换算截面对重心轴的惯性矩（m4）。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.2.7条：本框构钢筋混凝土的计算裂缝宽度不应超过0.20mm。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.2.8条：本框构的计算裂缝宽度可按下列公式计算： = ( 5-9)式中wf 计算裂缝宽度K1 钢筋表面形状影响系数，对光钢筋k1=1.0 , 带肋钢筋k1=0.8 ;K2 荷载特征影响系数; 系数, 对光钢筋取 0.5 , 对带肋钢筋取0.3 ;M1 活载作用下的弯矩 ( MN.m);M2 恒载作用下的弯矩(MN.m)；M 全部计算荷载作用下的弯矩，当主力作用时为恒载弯矩与活载弯矩之和，主力加附加力作用时为恒载弯矩、活载弯矩及附加力弯矩之和（MN.m）;r 中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比，对梁和板，r 可分别采用1.1和1.2 ；s 受压钢筋重心处的钢筋应力（MP）；ES 钢筋的弹性模量（MP）；d 受拉钢筋直径（mm）； 受拉钢筋的有效配筋率；, 单根，两根一束，三根一束的受拉钢筋根数；1,2,3 考虑成束钢筋的系数，对单根钢筋1=1.0 ,两根一束0.85，三根一束0.70；As1 单根钢筋的截面积（m）；AC1 与受拉钢筋相互作用的受拉混凝土面积，取为与受拉钢筋重心相重的混凝土面积（）。5.3.2配筋计算-边墙体系 本框构的边墙部分的配筋计算示例及结果如下所示(计算过程及结果数据表见附件4)：表5-4 配筋计算表-边墙-顶板抗弯配筋检算表、表5-5：配筋计算表-边墙-底板抗弯配筋检算表、表5-6 配筋计算表-边墙-顶板配筋抗剪检算表、表5-7 配筋计算表-边墙-底板配筋抗剪检算表、表5-8 配筋计算表-边墙-边墙压弯配筋检算表表5-9配筋计算表-边墙-顶底板裂缝检算内力表.(1)边墙顶板端部抗弯配筋计算示例 MPa; KPa 1）求受压区高度x故x的二次方程为解得 2)求内力偶臂Z3）验算应力符合要求(2)边墙体系顶板剪应力计算示例现分别求顶板端部截面及变截面的剪应力1）顶板端部截面2）变截面3）容许应力 最大主拉应力,故截面符合要求，,截面符合要求。4）箍筋的设计箍筋钢筋直径选用Dk=12mm，箍筋间距Sk=125mm,，箍筋所承受的主拉应力为：5）斜筋的设计斜筋所承受的面积：所需斜筋的总面积：所需斜筋的根数：根，取1根(3)边墙体系顶板端部裂缝计算示例1）裂缝的宽度公式因为为螺纹钢筋,所以K1=0.8 ,对板 r=1.2, M1为活载作用引起的弯矩M2为恒载作用引起的弯矩将上述数据代入上述公式:s = 113.05 MPa ； d=22mm ； Es=200000 MPa2）计算uz根据桥规可知：n1 =1 ； n2 =2 ； n3 =3，对应的1 =1 ；2 =0.85 ；3 =0.7，将上述数据代入下述公式中得,并参照CAD图：将上述数据代入到下述公式中： 3）计算裂缝宽度wf将上述所求数据代入到下述公式中符合要求5.3.3配筋计算-中墙体系 本框构的中墙部分的配筋计算结果（见附件5 配筋计算-中墙体系数据计算表）如表：表5-10 配筋计算表-中墙-顶板抗弯配筋检算表、表5-11：配筋计算表-中墙-底板抗弯配筋检算表、表5-12 配筋计算表-中墙-顶板抗剪检算表、表5-13 配筋计算表-中墙-底板配筋抗剪检算表、表5-14 配筋计算表-中墙压弯配筋检算表表5-15配筋计算表-中墙-顶底板裂缝检算内力表。5.4 根据配筋计算结果绘制钢筋图根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.3.1条：受拉区域的钢筋可以单根或两至三根成束布置，钢筋的净距不得小于钢筋的直径(本框构为计算直径)，并不得小于30mm，当钢筋层数等于或多于三层时，其净距横向不得小于1.5倍的钢筋直径并不得小于45mm，竖向仍不得小于钢筋直径并不得小于30mm。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.3.2条：钢筋混凝土结构最外层钢筋的净保护层厚度不得小于35mm，并不得大于50mm，对于顶板有防水层及保护层的最外层钢筋净保护层不得小于30mm。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.3.3条：本框构的锚固段长度取4.25d ,HRB335钢筋的弯曲半径R采用12d 。根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5.3.4条：本框构的轴心受压构件的配筋构造应符合下列规定：(1) 纵筋截面积不应小于构件截面积的0.5%，也不宜大于3%；(2) 纵筋的直径不宜小于12mm；(3) 箍筋的间距不应超过纵筋直径的15倍，也不应大于构件横截面的最小尺寸；(4) 箍筋的直径不应小于纵筋直径的1/4，也不应小于6mm 。钢筋图见附件25.5 本章小结本章运用迈达斯软件对模型进行了提力得到各关键截面的弯矩、轴力、剪力三个内力图，用容许应力法分别计算主力组合和主力加附加力组合工况下，边墙及中墙顶板、底板端部截面、夹腋变截面、1/4截面、跨中，以及中侧墙上、中、下部的截面配筋，进而根据配筋计算结果绘制钢筋图。6. 地基处理6.1设计依据根据铁路桥涵地基和基础设计规范4.1.3条。当基础的宽度b大于2m或基础底面的埋置深度h大于3m ,且h/b4时，地基的容许承载力可按下式计算： （6-1）式中 地基的容许承载力；0 地基的基本承载力；b 基础的短边宽度(),大于10m时，按10m计算；本框构为5.4m,采用5.4m；h 基础底面的埋置深度，对于本框构，位于挖方内，由开挖后地面算起，取3.4m；1 基底以下持力层土的天然容重，如持力层在水面以下，且为天然透水者，应采用浮重；本框构采用天然容重；2 基底以上土的天然容重的平均值；如持力层在水面以下，且为透水者，水中部分应采用浮重，如为不透水者，不论基底以上水中部分土的透水性质如何，应采用饱和容重，本框构采用饱和容重；1 、2宽度、深度修正系数，按持力层土确定，本框构1 =0、2=1.5；根据铁路桥涵地基和基础设计规范4.1.4条软土地基的容许承载力，必须同时满足稳定和变形两个方面的要求，可按下列方法确定，但应同时检算基础的沉降量，并符合有关规定。 （6-2） 对于小桥和涵洞基础，也可由下式确定软土地基容许承载力 （6-3） 地基的容许承载力；m 安全系数，可视软土灵敏度及建筑物对变形的要求等因素选1.5-2.5；CU 不排水剪切强度（kpa）2 基底以上土的天然容重的平均值；h 基础底面的埋置深度；0 地基的基本承载力；根据铁路桥涵地基和基础设计规范5.1.2条：基底压应力不得大于地基的容许承载力。6.2 地基处理计算6.2.1上部结构作用与基础的荷载计算截面面积：8(0.22+26.4) =214.4m2结构重：（7.326.4-12.055.62+1.80.62+0.30.32）825=12020KN电缆槽：8.91.526.4=352.44KN道碴：26.450.9421=2605.68KN钢轨扣件枕木：326.42.55=201.96KN防水层：2.526.48=528KN中活载：2（5220+92(26.4-51.5)）=2838.8KN底板铺装：6.924.18=1330.32KN底板覆土：124821=4032KN基底素混凝土：(0.22+26.4)80.223=986.24KN基底压应力： (12020+352.44+2605.68+201.96+528+2838.8+1330.32+4032+986.24)/214.4=130.08KPa6.2.2 地基稳定和变形的计算6.2.3地基容许承载力的计算本桥主体基底换填砂夹碎石并分层夯实，换填厚度为1.5m,换填范围为基底外0.5m以内向下1:1放坡；挡墙基底换算厚度最薄处为2.2m，主体基底设计应力为200KPa，挡墙底设计应力为192KPa，换填后地基承载力必须满足以上应力要求。6.3 本章小结本章通过所给地质资料，根据铁路桥涵地基和基础设计规范进行地基处理的计算，分别对上部结构作用以及基础的荷载计算，从而算出基底压应力，对地基容许承载力进行验算，使结构满足应力要求。7. 挡土墙的设计7.1 挡土墙设计依据根据新建时速200500公里客运专线铁路设计暂行规定4.9.2条：重力式挡土墙应采用混凝土或片石混凝土砌筑；本框构采用C30混凝土根据新建时速200500公里客运专线铁路设计暂行规定4.9.3条：应避免设置高度大于12m的重力式路肩墙和路堑墙及高度大于10m的重力式路堤墙，无法避免时应适当提高安全系数。7.2 挡土墙的计算步骤挡土墙在墙后填土压力作用下，必须满足足够的整体稳定性和结构强度，设计时应验算挡土墙在土压力和其他外荷载作用下沿基底的滑移稳定性；验算墙身抗倾覆稳定；验算墙身强度及基底承载力。7.2.1挡土墙的稳定验算稳定验算如下：(1)抗滑移稳定验算 （7-1）()抗倾覆稳定验算 （7-2）式中 G 挡土墙每延米自重；X0 挡土墙重心离墙趾的水平距离；土对挡土墙基底的摩擦系数；Gn垂直于基底的重力分力, ；Gt平行于基底的重力分力， ；Eat平行于基底的土压力分力， ；Ean垂直于基底的土压力分力， ；Eax；Eaz；xfxf=b-zcota；zfzf=z-btana0；a0挡土墙的基底倾角；土对挡土墙墙背的摩擦角；b 基底的水平投影宽度；z 土压力作用点离墙踵的高度。 ()基底合力的偏心距=（土质地基） =（岩石地基） （7-3）式中 e 基底偏心距； C基底合力点距墙趾端点的距离； ()基底应力验算当时， （7-4）当时， （7-5）偏心荷载作用下，承载力应满足式中 基底最大压应力； 基底最小压应力；fa 修正后的地基承载力特征值。()软弱下卧层验算 （7-6）式中 PZ软弱下卧层顶面处的附加应力设计值；PCz 软弱下卧层顶面处的自重应力设计值；Faz 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力的特征值。当基底下受力层范围内有软弱土层时，应按滑移面进行验算 （7-7）式中 MR 作用于滑移体上对滑移中心的抗滑移力矩；Ms 作用于滑移体对滑移中心的滑移力矩；Ks 抗滑移稳定系数。7.2.2 挡土墙的截面强度验算挡土墙截面强度验算包括偏心受压承载力计算，弯曲承载力验算和抗剪承载力验算。(1)偏心受压承载力计算按砌体结构偏心受压构件计算，其偏心受压构件承载力计算公式为： （7-8）式中 N 挡土墙的轴向压力设计值；A 挡土墙截面积；f 砌体抗压强度设计偏心距和高厚比对承载力的影响系数。当为石砌挡土墙时，偏心距按荷载标准值时不宜超过0.7y，y为截