毕业设计桥梁下部结构设计(含开题报告)

1、0 前言 随着我国社会的发展与进步和人民的生活水平的日益提高，交通的便利程度和安全 性得到了人们的广泛关注，桥梁又是现代交通中不可缺少的组成部分，于此同时，桥梁 建设得到了迅猛发展，我国桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身 世界先进行列。各种功能齐全、造型美观桥梁开始频繁的出现在人们的生活中，给人们 带来方便的同时很多桥梁也逐渐成为城市的标志性建筑。 本设计为沈阳市青年大桥下部结构设计，是根据公路桥涵设计手册系列丛书， 以及依照交通部颁发的有关公路桥涵设计规范（jtg 系列）拟定设计而成。在设计过程中， 作者还参考了诸如桥梁工程、土力学、基础工程、桥涵水文、桥梁结构力学、材料力

2、学、 专业英语等相关书籍和文献。 设计中考虑了各种尺寸与材料的选用符合规范中对强度、应力、局部承压强度的要 求，并且产生在规范容许范围内的变形，使桥梁在正常使用的情况下能够达到安全，稳 定和耐久的标准。在可预期偶然荷载下仍能达到基本正常使用的标准。设计时还充分考 虑青年大桥所处区域的地质和水文条件，既保证符合规范要求，同时保证因地制宜并且 便于施工和维护，并且兼顾桥梁本身的美观性与社会经济性，既要设计合理，又要起到 良好的社会经济效益。 1 原始资料及方案比选 青年大桥位于沈阳，桥孔布置为 522m 的预应力混凝土箱型简支梁桥，桥梁全长 110m。本桥上部为预应力混凝土箱型梁，下部结构为钻孔灌

3、注桩墩台。 1.1 技术设计标准 1）桥面净宽：10.5m； 2）荷载等级：公路级荷载； 3）设计安全等级：二级； 4）环境类别：级； 5）计算行车速度：60km/h； 6）公路等级：公路级，二车道。 1.2 主要设计依据 1） 公路桥涵设计通用规范 （jtg d60-2004） ； 2） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （jtg d62-2004） ； 3） 公路桥涵地基与基础设计规范 （jtg d63-2007） ； 4） 公路桥涵设计手册墩台与基础 ； 5） 公路桥梁墩台设计与施工 ； 6）青年大桥设计资料。 1.3 工程地质资料 根据地质勘察，得出地形、地貌及地层的特征如下：

4、 1）地形地貌：女儿河大桥位于葫芦岛市缸屯镇钢东村北侧，勘察场地较平坦，属河 谷、洪积相地貌。 2）地层特征：地层由上至下主要划分为三层：.圆砾、.强风化花岗岩、.中风 化花岗岩，各岩层特征分述如下： （1）圆砾：黄褐色，松散中实，以稍密为主，由辉岩、砂岩、安山岩、花岗岩等 卵、砾及长石、石英质砂砾组成，卵、砾呈中风化、次圆状，级配中等，厚度 3.4 3.7m，基层标高 92.2193.26m，分布普通。 （2）强风化花岗岩：太古界，黄褐色，花岗结构，块状构造，由长石、石英、云母 等矿物组成，结构部分破坏，风化裂隙发育，岩石较软，属软岩，岩体基本质量等级为 级。控制层厚 2.03.8m，层底标

5、高 88.4191.26m，分布普遍。 （3）中风化花岗岩：黄褐色，花岗结构，块状构造，结构少部分破坏，风化裂隙较 发育，矿物成分主要为长石、石英和云母，岩石硬度较大，岩芯呈短柱状，属较软岩， 岩体基本质量等级为级，岩石质量指标 rqd 较好。控制层厚 3.64.5m，层底标高 84.8186.76m，分布普遍。 3）地下水状况：拟建场地地下水主要赋存于圆砾层中，水量较丰富，属第四季孔隙 式潜水类型，地下水对钢结构有弱腐蚀性，对钢筋混凝土无腐蚀性。 4）该区域地震基本烈度为度，标准冻层深度为 1.10m。 5）岩土层承载力（表 1-1） 表 1-1 岩石承载力 tab.1-1 rock cap

6、acity list 水下钻孔灌注桩 图层编号岩（土）层名称 容许承载力 o 极限侧阻力标准值 （） sik q 极限侧阻力端准值 （） pk q 圆砾400130 强风化花岗岩5001401800 弱风化花岗岩12002002800 注：单位：kpa 1.4 水文资料 桥位滩面广阔，主河槽沟形不太明显，相对较窄，河道弯曲。测量时水面宽约 5.0，水深约 0.5。设计洪水频率为 1/100，设计流量为 3895.00，设计水位为mmsm3 100.501，桥址上游汇水面积 542/s。m 2 km 1.5 气候资料 该地区地处严寒地区，年平均最高气温为 30，年平均最低气温为-14，本区地震

7、基本烈度为度。 1.6 桥型拟定 从桥梁受力体系可以将桥梁分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥和刚架桥，从安 全、适用、经济和美观四个方面分析。同时，桥型的选择应充分考虑施工及养护维修的 便利程序。根据水文、气象、地质等条件，初拟桥型方案有三种。 方案一：斜拉桥 图 1-1 斜拉桥示意图 fig.1-1 cable stayed bridge 方案分析：斜拉桥抗风能力较大，且跨越能力较强，做成变截面时，外形也很美观； 但是它风险较大，塔也过高，支架昂贵，维修费用高，多适用于城市桥梁。 方案二：预应力混凝土连续 t 型梁桥 图 1-2 预应力混凝土连续 t 型梁桥 fig.1-2 prestres

8、sed concrete continual t-beam bridge 方案分析：预应力连续梁的技术先进，工艺要求比较严格，需要专门设备和专门技 术熟练的队伍，但预应力梁的反拱度不容易控制。从使用效果方面看，该结构属于超静 定结构受力较好，无伸缩缝，行车条件好，养护方便，但是该方案机具耗用多，前期投 入大，成本较多，成本回收难。 方案三：预应力混凝土简支 t 型梁桥 图 1-3 预应力混凝土简支 t 型梁桥 fig.1-3 prestressed concrete simple support t-beam bridge 方案分析：简支梁受力明确，构造简单施工方便，可便于装配施工，省时省工，

9、适 用于本设计的规模。简支梁属于静定结构，受力不如连续梁，同时伸缩缝多，养护麻烦， 但是造价低廉劳动力耗用少，工作量小，经济，中小型桥尤其适用。 1.7 比选结果 综上所述：结合青年大桥的地质、水文条件进行比选，本着安全、经济、适用、美 观的桥梁建造原则以及未来使用条件，青年大桥不是城市的标志性建筑，故不用过多考 虑美观性因素。方案一由于造价昂贵，虽然桥型美观，但是青年大桥不是城市道路桥梁， 因此，可不考虑美观性因素。方案二属于超静定结构，施工比较复杂，同时造价也比较 高。而方案三的简支t 型梁桥具有结构造型灵活、整体性好、重量轻、用料省、造价低、 耐久性强、行车舒适、外形美观等特点，其跨径较

10、小，可便于装配施工，省时省工，适 用于本设计的规模。方案三虽然在工期上会比方案一长，但在从安全角度看，更具有优 势，而且方案三中混凝土材料以砂、石为主，对于本设计可就地取材，更加经济合理。 1.8 墩台比选 1.8.1 桥墩比选 方案一：双柱式钻孔灌注桩桥墩：它由分离的两根桩柱所组成。外形美观、圬工体 积小、重量比较轻、施工便利、速度快、工程造价低。最重要的是它能减轻墩身重力节 约圬工材料，还能配合各种基础，设计灵活多样。它也是目前运用最广泛的桥墩结构之 一。 方案二：重力式桥墩：它是靠自身重量来平衡外部作用、保持稳定。墩身比较厚实， 可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于承受作

11、用值较大的大、中型 桥梁或流水、漂浮物较多的河流中，或在砂石方便的地区，小桥也可以采用。它的缺点 就是圬工材料数量多、自重大，因而要求地基承载力高。另外，阻水面积也较大。 1.8.2 比选结果 综上，着重从经济、安全的立足点出发，结合本设计联系的相关地质条件情况。方 案二虽然有着承载能力强、配用钢筋少的优点，但是其所用的圬工材料巨大、地基承载 力要求也高。不是很符合本设计的经济和安全的立足点原则，而方案一能够节省材料， 节约成本。所以，选择方案一。 1.8.3 桥台比选 方案一：重力式桥台：适用于填土高度为 4-10m 的单孔及多孔桥。它的结构简单， 基础底承压面积大，应力较小。但圬工体积较大

12、，两侧墙间的填土容易积水，除增大土 压力外还易受冻胀而使侧墙裂缝。 方案二：轻型桥台：轻型桥台体积轻、自重小，它借助结构物的整体刚度和材料强 度承受外力，从而可以节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围。 1.8.4 比选结果 综上，根据女儿河大桥的地质条件，桥址周围的材料以及经济、节约的角度进行比 选。重力式桥台体积较大，使用材料较多，不符合节约的原则，所以方案一不适用。而 方案二对地基承载力的要求相对较小，节省材料降低成本。因此选择方案二。 2 支座的设计 2.1 板式橡胶支座的选用 板式橡胶支座由多层橡胶片与薄钢板镶嵌、粘合压制而成。有足够的竖向刚度以承受 垂直荷载，能将上部构造的反

13、力可靠地传递给墩台，有良好的弹性，以适应梁端的转动； 又有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移。板式橡胶支座与原用的钢支座相比， 有构造 简单，安装方便；节约钢材，价格低廉；养护简便，易于更换等优点，且建筑高 度低，对桥梁设计与降低造价有益；有良好的隔震作用，可减少活载与地震力对建筑物 的冲击作用，因此本设计选用板式橡胶支座。采用天然橡胶，适用温度为 （温度环境），硬度取。40 60cc23 34cc60 2.2 计算支座反力 根据上部结构计算结果，梁体自身构造产生的支座反力标准值为，公路601.44kn 级荷载引起的支座反力标准值为，则支座压力标准值。256.35kn875.79 ck r

14、kn 公路级荷载作用下产生的跨中挠度，根据当地的气象资料，主梁的计3.93fcm 算温差。44tc 2.3 支座平面尺寸的确定 对于橡胶板： ckck cc rr aa b 式中：橡胶制作承受的平均压应力。 c 支座压力标准值。 ck r 橡胶支座使用阶段的平均压应力限值，。 c 10 c mpa 则有， 2 4 875.75 875.75 10 10 ck c r acm 选定支座的平面尺寸为，为顺桥方向长，为横桥方向宽。 2 24006040cmbaab 为使支座与梁肋等宽，在三根主梁每一梁端设置一个橡胶支座。支座初拟定选用 66mm， 其中有四层钢板和五层橡胶片，上下表层橡胶片厚 8mm

15、,中间各层 10mm，加劲钢板每层 厚 5mm，橡胶片总厚度。mmt4610382 1）计算支座的平面形状系数 s： （2-1） 812 600400102 600400 2 bat ab s (注：) 510 a t a 2）计算橡胶支座的弹性模量： （2-2）mpasge ee 60.777120 . 14 . 54 . 5 22 式中：常温下支座抗剪弹性模量，取 ge=1.0mpa。 e g 3）橡胶支座的应力验算： （2-3） mpampa a n 1057 . 3 600400 1079.857 3 max 2.4 确定支座的厚度 主梁上的计算温差为 44，伸缩变形为两端均摊，则每一

16、支座的水平位移： 5 11 1044 (345040)7.68 22 g t lmm 车道荷载在一个设计车道上的总重力为 。7.785 34.5223.5495.188kn 按桥规规定，制动力标准不得小于 90，故取 90参与计算。五片梁共 10knkn 支座，作用于一个支座，每个支座承受水平力。 90 9 10 bk fkn 确定需要的橡胶片总厚度 e t 不计汽车动力： 22 0.7681.536 eg tcm 计入汽车制动力： 0.768 1.127 9 0.70.7 2 1.0 40 602 g e bk e a b tcm f g l l 按桥规的其他规定：，满足要求。0.20.2

17、408 e tacm 支座总厚度。 1 464 566 n i i tmm 2.5 支座偏转情况的验算 2.5.1 计算支座的平均压缩变形 （2-4） , 875.79 0.046857.79 0.046 0.244 0.4 0.6 777.60.4 0.6 2000 ckecke c m abeabb rtrt cm llelle 式中：橡胶体积模量，。 b e2000 b empa 按桥规规定，验算通过。0.070.07 4.60.322 e tcm 2.5.2 计算梁端转角 由关系式和可得： 4 5 384 gl f ei 3 24 gl ei （2-5） 3 51616 16 2455

18、 lglf eill 设结构自重作用下，主梁处于水平状态。已知公路级荷载作用下的跨中挠度 ，代入上式得：3.93fcm 16 3.93 0.003645 5 3450 rad 2.5.3 验算偏转情况 （2-6） , 2 a c m l 即，验算合格，支座不会落空。 40 0.003645 0.2440.0729 2 cmcm 2.6 验算支座的抗滑稳定性 2.6.1 计算温度变化引起的水平力 （2-7） 3 0.768 0.4 0.6 1.0 1040.07 0.46 g tabe e hll gkn t 2.6.2 验算滑动稳定性 1 0.23601.44256.35167.81 2 ck

19、 rkn 1.41.4 40.079.065.10 tbkck hfknr 以及 （合格） 。0.23 601.44138.331.456.06 gkt rknhkn 结果表明支座不会发生相对滑动。 3 桥墩设计 3.1 桥墩类型和主要材料 桥墩选用钻孔灌注桩双柱式桥墩。 主要材料：混凝土采用混凝土；主筋采用钢筋；钢筋混凝土容重取40c335hrb 。 3 25kn m 3.2 桥墩截面尺寸拟定 根据女儿河大桥的设计资料，参照公路桥涵设计手册墩台与基础中的有关 规定和计算实例以及其它相关的规范中的相关要求，先初步拟定桥梁桥墩的尺寸如图 3-1 所示，然后进行配筋设计和验算，如不符合要求，进行必

20、要的修改。 图 3-1 桥墩一般构造/cm fig.3-1 pier general structure /cm 3.3 盖梁计算 盖梁截面尺寸见图 3-2。 图 3-2 盖梁尺寸/cm fig.3-2 the size of bent cap /cm 3.3.1 垂直荷载计算 1）盖梁自重及内力计算（表 3-1） 表 3-1 梁自重及内力表 tab.3-1 the dead-weight and internal force of bent cap 34.386.1056.7063.00 126.00286.18q 3 25mknr 2）活载计算 （1）活载横向分配 剪力/kn截 面 自重/

21、kn弯矩/kn m 左右 1-1 1 (0.61.3)0.8 1.82534.38 2 34.38 0.3512.03 -34.38-34.38 2-2 1 (1.31 1.4)0.1 1.8256.10 2 34.38 0.456.100.0515.78 -40.48-40.48 3-30.9 1.4 1.82556.7034.38 1.356.100.9556.70.4577.72 -97.18189.00 4-41.0 1.4 1.82563.00 34.38 2.356.1 1.95 56.7 1.4563 0.579.78 q 126.00126.00 5-52.0 1.4 1.82

22、5126.00 34.38 4.356.1 3.9556.7 3.45 63 2.5 126 1.0366.58 q 00 荷载对称布置用杠杆法,非对称布置用偏心压力法。 a. 单列公路级荷载对称布置： 图 3-3 单列公路级荷载对称布置 fig.3-3 single row road- level of load symmetrical arrangement ， ， 15 0 24 190 0.225 2200 3 20090 0.55 200 b. 双列公路级荷载对称布置： 图 3-4 双列公路级荷载对称布置 fig.3-4 double row road- level of load

23、symmetrical arrangement ， ， 15 145 0.1125 2200 24 12204565 0.55 2200200 3 20065 0.675 200 c. 单列公路级荷载非对称布置： 图 3-5 单列公路级荷载非对称布置 fig.3-5 single row road- level of load asymmetrical arrangement ，5n 335emm 2 3 22 1 2 (200400 )400000 i i a （3-1） 2 1 1 i in i i ea n a 1 2 3 4 5 1335 400 0.535 5400000 1335

24、200 0.3675 5400000 0.2 1335 200 0.0325 5400000 1335 400 0.135 5400000 d. 双列公路级荷载非对称布置 图 3-6 双列公路级荷载非对称布置 fig.3-6 double row road- level of load asymmetrical arrangement ， ， 5n 180emm 2 3 22 1 2 (200400 )400000 i i a 1 2 3 4 5 1180 400 0.38 5400000 1180 200 0.29 5400000 0.2 1180 200 0.11 5400000 1180

25、 400 0.02 5400000 （2）公路级荷载顺桥行驶： a. 单孔单列公路级荷载 图 3-7 公路级荷载单孔单列布置 fig.3-7 road- level of load single-hole and single row arrangement 1 2 12 0 1.0141 35 223.5 1.0141 7.875366.407 2 366.407 b bkn bbbkn b. 双孔单列公路级荷载 图 3-8 公路级荷载双孔单列布置 fig.3-8 road - level of load two-hole and single row arrangement 1 2 12

26、1.0141 35 7.87569.878 2 2 1.0141 35223.5 34.5 7.875296.665 434 366.543 bkn bkn bbbkn （3）活载横向分配后各梁支点反力： 计算式为： i rb 计算结果见表 3-2 表 3-2 梁活载反力计算表 tab.3-2 calculation of anti-beam live load 荷载横向分布情况 公路级荷载 单孔双孔 计算方法 荷载 布置 横向分布 系数 /b kn / i rkn /b kn 1/ rkn 0 1 00 2 0.225 82.442114.112 3 0.55 201.524278.940

27、4 0.225 82.442 114.112 单列行车 0 5 366.407 0 507.163 0 1 0.1125 41.22157.056 2 0.55 201.524278.940 3 0.675 247.325342.335 4 0.55 201.524278.940 对称布置 按杠杆理 法计算 双列行车 5 0.1125 366.407 41.221 507.163 57.056 1 0.535 196.028303.432 2 0.3675 134.655186.382 2 . 0 3 73.281101.433 4 0.0325 11.90816.483 单列行车 5 0.1

28、35 366.407 -49.465 507.163 -68.467 1 0.38 139.235192.722 2 0.29 106.258147.077 2 . 0 3 73.281101.433 4 0.11 40.305 55.788 非对称布置 按偏心受压法 计算 双列行车 5 0.02 366.407 7.328 507.163 10.143 （4）恒载与活载反力汇总 恒载与活载反力汇总见表 3-3 双孔布载 l=69.92m45m，故表中冲击系数。11.23 表 3-3 各梁反力汇总表 tab.3-3 the summary of anti-beam force 1 号梁2 号梁

29、3 号梁3 号梁3 号梁 荷载情况 /kn 1 r/kn 2 r/kn 3 r/kn 4 r/kn 5 r 上部恒载1202.881059.661097.921059.661202.88 公路级 （双孔双列对称布置） 1 70.189343.10421.07334.1070.19 公路级（双孔双列非对称布置） 1 237.05180.91124.7668.6212.48 3.3.2 双柱反力计算 i g 计算式为：； i g 12345 700500300100100 600 i rrrrr g 图 3-9 双柱反力计算图/cm fig.3-9 reactions acting of doub

30、le pier/cm 表 3-4 墩柱反力计算表 tab.3-4 calculation of pier reaction 荷载情况计算式 1/ gkn 上部恒载 1 (700 1202.88500 1059.66300 1097.92 600 100 1059.66 100 1202.88) 2811.50 公路级（双孔双 列对称布置） 1 (700 70.19500 343.10300 421.07 600 100 343.10 100 70.19) 623.82 公路级（双孔双 列非对称布置） 1 (700 237.05500 180.91 300 124.76 600 100 68.6

31、2 100 12.48) 499.05 3.3.3 盖梁各截面内力计算 1）弯矩计算 支点弯矩采用非对称布置时的计算值，跨中弯矩采用对称布置时的计算值。 1 1 0m 122 3 . 0 rm 133 2 . 1 rm 1144 9 . 01 . 2grm 21155 1 . 20 . 32 . 4rgrm 图 3-10 盖梁各截面内力计算图/cm fig.3-10 interal forces of coping in sections on bent cap /cm 其盖梁各截面弯矩值见表 3-5 表 3-5 弯矩计算表 tab.3-5 the calculation of moments

32、 墩柱反 力 梁的反力各截面弯矩/ kn m 荷载情况 1 /gkn 1 r 1 r 1 r1-122334455 上部恒载2811.501202.881059.661097.920-120.29-1202.88405.741503.66 对称623.8270.19343.10421.070-7.02-70.19483.44904.51 公路 级 非对 称 499.05237.05180.91124.760-23.71-237.0524.95187.15 2）相应于最大弯矩值时的剪力计算见表 3-6 一般计算公式： 1-1 截面：，； 0v 左1 vr 右 2-2 截面：； 1 vvr 左右

33、3-3 截面：，； 1 vr 左11 vgr 右 4-4 截面：，； 11 vgr 左112 vgrr 右 5-5 截面：。 112 vvgrr 左右 表 3-6 剪力计算表/kn tab.3-6 the calculation of shear forces/kn 梁的反力各截面剪力 1-12-23-34-45-5 荷载 情况 墩柱 反力 1 g 1 r 2 r 3 r 左右左右左右左右左右 上部恒 载 2811 .50 1202. 88 1059. 66 1097. 92 0 - 1202.8 8 1202. 88 1202. 88 - 1202.8 8 1608 .62 1608. 62

34、 548. 96 548. 96 - 548.96 公路 级对称 623. 82 70.19 343.1 0 421.0 7 0-70.1970.19 - 70.19 553.63 553. 63 553.6 3 210. 54 210. 54 - 210.54 公路 级非对 称 499. 05 237.0 5 180.9 1 124.7 6 0 - 237.05 237.0 5 237.0 5 - 237.05 262. 00 262.0 0 81.1 0 81.1 0 -43.67 3）截面内力组合 （1）弯矩组合见表 3-7 其中活载按最不利情况考虑。 表 3-7 弯矩组合表 tab.3

35、-7 combination of moments 截面号弯矩组合值/kn m1-12-23-34-45-5 1上部恒载0-120.29-1202.88405.741503.66 2盖梁自重-12.03-15.78-77.7279.78-366.58 3 公路级对称布置 0-7.02-70.19483.44904.51 4 公路级非对称布置 0-23.71-237.0524.95187.15 51+2+3-14.44-173.11-1634.991259.442630.81 61+2+4-14.44-196.48-1868.59617.551626.50 （2）剪力组合见表 3-8 表 3-8

36、 剪力组合表 tab.3-8 combination of shear forces 截面号 剪力组合值/kn 1-12-23-34-45-5 v左01202.88-1202.881608.62548.96 1上部恒载 v右-1202.881202.881608.62548.96-548.96 v左-34.38-40.48-97.18126.000 2盖梁自重 v右-34.38-40.48198.00126.000 v左070.19-70.19553.63210.54 3 公路级 对称布置 v右-70.1970.19553.63210.54-210.54 v左0237.05-237.05262

37、.0081.10 4 公路级 非对称布置 v右-237.05237.05262.0081.10-43.67 v左-42.261493.15-1658.342856.63953.51 51+2+3 v右-1582.981493.152932.231104.71-953.51 v左-42.261726.751891.942448.34772.292 61+2+4 v右-1816.581726.752523.94923.49-719.89 3.3.4 各墩水平力计算 采用集成刚度法进行水平力分配。 上部构造每片内中梁支点反力为 548.96kn，每片内边梁支点反力为 529.83kn，每片 外边梁支

38、点反力为 601.44kn。 中墩橡胶支座中钢板总厚度 20mm，剪切模量1000，每跨梁一端设有 4 e g 2 /kn m 个支座，每个支座的抗推刚度为： （3-2） 0.40 0.60 1000 520869.57 / 20.066 e r ab g knkn m 每个墩上设有两排橡胶支座，则支座刚度为 220869.5741739.1 （3-3） r k/kn m 取桥台及两联间桥墩的橡胶支座的摩擦系数 =0.3，其中最小摩擦系数 =0.2。 1）桥墩（台）刚度计算 墩（台）采用 c40 混凝土，其弹性模量。 472 3.25 103.25 10/ c empakn m （1）各墩（台

39、）悬臂刚度计算（图 3-11） 0 k 4 k ； ； ；mhh4 40 mhh6 31 2 7hm 一墩一柱： （3-4） 3 3 c i i e i k h 4 4 4 322. 0 64 6 . 1 64 m d i 7 13 3 3 3.25 100.322 145347.22/ 6 kkkn m 图 3-11 桥面连续布置/m fig.3-11 the consecutive of bridge arrange/m 7 2 3 3 3.25 100.322 91530.61/ 7 kkn m 对于桥台： 04 kk 向河方向： 7 04 3 3 25 100.322 490546.8

40、7/ 4 kkkn m 向岸方向：台背填硬塑粘性土的地基系数 k 及容重分别为： k=0.50 10， 6 3 /kn m =19.5， 0 3 /kn m =1041469 04 kkmkn / （2）墩（台）与支座串连，串联后各刚度为： i k 对桥墩： 1 13 1 145347.22 41739.1 32427.08/ 145347.2241739.1 r r kk kkkn m kk 对桥台： 2 2 2 91530.61 41739.1 28666.72/ 91530.6141739.1 r r kk kkn m kk 向河方向： 40 kk 0 0 r r kk kk mkn94

41、.20017 57.2086987.490546 57.2086987.490546 向岸方向： 0 04 0 490546.87 20869.57 20017.94/ 490546.8720869.57 r r kk kkkn m kk 2）制动力的分配 （1）制动力计算 公路级荷载布置如图 3-12，制动力按车道荷载计算。 单列行车产生的制动力： 双孔布载时： knt475.7710 5 . 223875 . 7 352 0 0 单孔布载时： knt91.4910 5 . 223875 . 7 35 0 0 图 3-12 公路级荷载布置/m fig.3-12 road- level of

42、load arrange/m 但按照桥规4的规定，t 不得小于 165kn，故取 t=165kn。 （2）制动力分配 （3-5）0012354 . 0 76.133556 165 i k t r 那么，各墩台分配的制动力为： 向岸方向 向河方向 knkrhh knkrh knkrhh knkrhh 73.2459.204590012354 . 0 41.3572.286660012354 . 0 06.4008.324270012354 . 0 73.2494.200170012354 . 0 040 22 131 040 （3）0 号及 4 号台的最小摩阻力 其中 min 0.2fn knn

43、48.281196.54844.60182.5292 则： knf296.52648.28112 . 0 min 因大于 0（4）号台 h0（=24.73kn）和 h4（=24.73kn） ，两台处支座均无滑移的 min f 可能性，故制动力不再进行重分配。 （4）桥台板式橡胶支座的水平力 取摩檫系数，则板式橡胶支座产生的摩阻力，f0.3knf44.84348.28113 . 0 大于 0 号台 h0（=24.73kn）和 h4（=24.73kn） ，故取 h0=24.73kn，h4=24.73kn。 3）温度影响力的分配 （1）对一联中间各墩设板式橡胶支座的情况 a. 求温度变化临界点距 0

44、 号台的距离x 1 1 0 , n iii i ijn j i i l k xll k 则， =70m 76.133556 94.2001714008.3242710572.286667008.3242735 x 计算各墩温度影响力： （3-6） ii t 式中：和 5 10 20tc 则： 5 10200.0002 iii xx 临界点以左： knkh knkh 99.22635700002 . 0 08.32427 25.280700002 . 0 94.20017 111 000 临界点以右： knkh knkh 25.280)70140(0002 . 0 94.20017 99.226

45、701050002 . 0 08.32427 444 333 0 号台及 4 号台最小摩阻力，大于温度影响力，故温度影响力不必knf30.562 min 进行重分配。 （2）对桥台及两联间桥墩设板式橡胶支座的情况： 板式橡胶支座的摩阻力为 843.44kn，大于温度影响力，故 0 号台为 280.25kn，4 号 台为 280.25kn。 4）各墩台水平力汇总（表 3-9） 表 3-9 各种水平力汇总表 tab.3-9 the summary of horizontal forces 墩台号 荷载名称 01234 1制动力/kn24.7340.0635.4140.0624.73 2温度影响力/

46、kn280.25226.990226.99280.25 3制动力+影响力/kn304.98267.0535.41267.05304.98 3.3.5 盖梁配筋设计 盖梁采用 c40 混凝土，其轴心受压强度为：=18.4mpa cd f 主筋采用钢筋，其抗拉强度设计值为：=280mpa335hrb sd f 钢筋保护层厚度取,一根钢筋的面积为cmc825 2 909 . 4 cmag 1）弯矩作用时，各截面配筋设计 表 3-10 截面配筋设计 tab.3-10 the design section of steel reinforcement 截面号 / j mkn m b/mm 0 / mmh

47、 2 0 00 2 / d cd r m xhhmm fb 1-1-14.44180012300.35 2-2-173.11180013203.96 3-3-1634.991800132037.40 4-41259.441800132028.81 5-52603.811800132060.18 实用钢筋32 截面号 2 / cd s sd f bx amm f 所需钢筋根数32 根数 2 / s amm 1-141.900.091049090.222 2-2468.400.951049090.207 3-34423.909.011049090.207 4-43407.806.941049090

48、.207 5-57118.4014.50167854.40.331 注：表中结构的重要性系数。1 . 1 0 2）剪力作用时各截面的强度验算 （1）计算公式 公路桥规规定，当矩形截面受弯构件符合公式时， 3 020 0.50 10 jtd vfb h 可不进行斜截面抗剪承载力的验算，而仅需按构造要求配置箍筋。 当时，需设斜筋，其中： 0dcssb vvv （3-7） 3 1230, 3 (0.45 10 )20.6 (0.75 10 )sin cscu ksvsv sbsdsbs vbhpff vfa （2）计算参数 箍筋采用圆筋，其8 235r ， 22 195,4,0.503, 4 0.5

49、032.012 sdksv fmpa nacmacm sv sv v a sb c40 混凝土，其 td 18.4, 1.65 cd fmpafmpa （3）各截面抗剪强度验算见表 3-11 （3-8） 3 202 0.50 10(1) jtd vfb h （3-9） 3 0.75 10sin sb sb sds f v a （3-10） 4.909 sbsb g n aa a （3-11） sbdcsvvv 3 1056 . 0 18020 012 . 2 sv 表 3-11 各截面抗剪强度验算表 tab.3-11 shear strength of every section checki

50、ng 1-12-23-34-45-5 截面号 左右左右左右左右左右 knvj/ -42.26-1819.581726.751726.75-1726.152781.302704.31320.281104.77-2394.32 /mm b18001800180018001800 0/ hmm12301320132013201320 knvj/ 1826.552960.202960.202960.202960.20 p 0.2220.2070.2070.2070.331 sv 0.000560.000560.000560.000560.00056 / cs vkn s sbdcs vvv 2 / s

51、b amm n 实配斜筋 根数 只需按构造要求配箍筋 3）各截面抗扭强度验算 （1）选取 4 号墩进行验算 按公路桥规规定，按构造要求配置抗扭钢筋的条件为： 2333 1 0 0 0 10825 . 0 65 . 1 105 . 0105 . 0mmknf w t bh v td t dd 按控制斜压破坏的条件为： 233 , 3 2 0 0 0 1023 . 3 401051 . 0 1051 . 0 mmknf w t bh v kcu t dd （2）验算抗扭强度采用的公式： （3-12） 00 2 0 1 3 6 dd vt bh bhb 抗扭纵筋： ，其中 （3-13）, 22 uc

52、oruv stsv corcorsdcorcorsd tut s aa b hfb hf 1.2 （3）盖梁各截面剪力及扭矩计算列于表 3-12 表 3-12 各截面剪力及扭矩计算表 tab.3-12 the shear force and torque moment of every section calculation 荷载情况截面号1-12-23-34-45-5 左-42.261726.751891.942856.63953.51 剪力/kn 右-1816.581726.752932.231104.71-953.51 2 06.40 1 i d h t26.2428.0428.0428

53、.0428.04 2 25.280 2 i d h t183.56196.18196.18196.18196.18 5 . 0787.226 3 d t113.39113.39113.39113.3913.39 弯矩 /knm 321 3 . 1 dddd tttt420.15438.89438.89438.89438.89 （4）和相应的计算 max d v d t a. 制动力： t=40.06kn； 温度影响力： h=280.25kn； 汽车偏载： p=b2-b1=296.67-69.88=226.89kn b. 盖梁各截面抗扭强度验算 抗扭纵筋的抗拉强度设计值为：280 sd fmpa

54、 抗扭箍筋的抗拉强度设计值为：195 sd fmpa 则盖梁各截面抗扭强度验算见表 3-13 从表 3-13 可以看出，验算结果满足相应的要求。 表 3-13 截面抗扭强度验算表 tab.3-13 calculation of every section torsional strength 实需抗扭钢 筋 截 面 vd/kntd/knmbmmh0mmhmmtasv1astast+314抗扭 纵筋/ 根 10 箍筋/ 根 -42.261800118.059595.96909.9653 1-1 -1816.58 420.15 1800 12301310 0.88748.31593.901907.

55、9053 1726.7518000.8833.6068128.98442.9853 2-2 1726.75 438.89 1800 13201400 0.8833.6068128.98442.9853 1891.9418000.8717.2668259.86573.8653 3-3 2932.23 438.89 1800 13201400 0.79430.2171080.571394.5753 2856.6318000.82122.188793.451107.4553 4-4 1104.71 438.89 1800 13201400 1-31.38-1122.15-808.1553 953.5

56、118001-31.38-1122.15-808.1553 5-5 -953.51 438.89 1800 13201400 1-31.38-1122.15-808.1553 3.4 墩柱计算 3.4.1 恒载计算 1）一孔上部构造恒载：1202.88+1059.66 2+1097.92=5623.00kn 2）盖梁自重（半边）：34.38+6.10+56.70+63.00+126.00=286.18kn 3）一根墩柱自重（当 hi=6m 时）：kng44.3012566 . 1 4 2 1 4）承台自重：kng 6 . 721256 . 12 . 22 . 8 2 5）桩身每米自重：kng2

57、6.282512 . 1 4 2 3 3.4.2 活载计算 1）水平荷载： 制动力与温度影响力总和为：h=304.98kn 2）垂直荷载： 公路级荷载： 单孔单列车：knbb41.366, 0 21 knbbb41.366 21 双孔单列车： knbknb67.296,88.69 21 knbbb54.366 21 3.4.3 墩柱配筋设计 1）双柱反力横向分布系数计算 （1）公路级荷载单列布载（图 3-13） 图 3-13 公路级荷载单列布置/cm fig.3-13 single row road- level of load arrangement /cm 058 . 0 058 . 1

58、1,058 . 1 00 . 6 200 . 6 35 . 3 21 kk （2）公路级荷载双列布载（图 3-14） 图 3-14 公路-级荷载双列布置/cm fig.3-14 double row road- level of load arrangement /cm ， 8 . 0 00 . 6 200 . 6 8 . 1 1 k2 . 08 . 01 2 k 2）活载内力计算 （1）公路级荷载，双孔布载产生的支点反力最大，单孔布载产生的偏心弯矩最 大。 （2）最大最小垂直力计算表见表 3-14 表 3-14 最大最小垂直力计算表 tab.3-14 calculation of the b

59、iggest and smallest vertical forces 最大垂直力/kn最小垂直力/kn 荷载情况knb1knb2knb 1 k 1 1bk 2 k 2 1bk 公路级 双孔，双列 69.88296.67366.541.058477.00-0.058-26.15 公路级 双孔，三列 139.76593.33733.090.800721.360.200180.34 （3）相应于最大最小垂直力时的弯矩计算见表 3-15 表 3-15 相应最大最小垂直力时的弯矩计算 tab.3-15 calculation of moments according to the biggest an

60、d smallest vertical forces a 墩底弯矩/knmb 墩底弯矩/knm 荷载情况 knhknb1knb2 1 k 2 k 7.4h/2 0.5(b2- b1)(1+)k1 7.4h/2 0.5(b2- b1)(1+)k2 双孔 双列 69.88296.671.058-0.058147.56-8.09 公路 级 双孔 三列 139.76593.330.8000.200223.1655.79 制动力40.06148.22148.22 温度影响力280.25 - 1036.9 3 1036.93 （4）最大弯矩计算见表 3-16 表 3-16 最大弯矩计算 tab.3-16