预应力简支板桥下部结构计算书

1、第四章 下部结构计算书4.1 设计资料4.1.1设计标准及上部构造 设计荷载：公路级； 桥面净空：12.5+2×0.5=13.5m 计算跨径： 上部构造：钢筋混凝土空心板桥4.1.2 水文地质条件本桥桥位处地下水位埋深较浅，当采用天然地基挖方时将揭露地下水，且表层一般为发育软土层，施工难度较大，建议本段桥梁采用桩基础。4.1.3 材料 钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其他均用R235钢筋 混凝土：盖梁用C30混凝土，桥台桩基用C25混凝土4.1.4 桥墩尺寸 考虑原有标准图，选用下图所示结构尺寸： 图414.1.5 设计依据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D62007）4.2

2、盖梁计算4.2.1上部结构永久荷载 上部结构荷载及支座反力 表41每片边梁自重（KN/m）每片中梁自重（KN/m）一孔上部构造自重（KN）每一个支座恒载反力（KN）1、13号212号边板1、13号中板212号18.60 16.46 2182.693.0 82.34.2.2 盖梁自重及内力计算 图42盖梁内力计算表表42截面编号自重弯矩剪力（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、活载计算（1）活载横向分配系数计算，荷载对称布置时用杠杆原理法，非对称布置时用铰接板法 1）对称布置时 a) 单列车对称布置时 图43b) 双列车对称布置时 图44 c)三列车对称布置时 图45d) 四列车对称布置时 图462) 非对称布置时a) 单列车非对称布置时b) 双列车非对称布置时c) 三列车非对称布置时d) 四列车非对称布置时（2） 按顺桥向活载移动情况，求得支座活载反力的最大值 本桥计算跨径为9.6m，考虑到桥面连续处也可布载，布载长度为： 图47a) 单孔荷载 单列车时：当为两列车时，则：当为三列车时，则：当为四列车时，则：b）双孔荷载单列车时：当为两列车时，则：当为三列车时，则

4、：当为四列车时，则：（3）活载横向分布后各梁支点反力见下表 各支点反力计算表 表43荷载横向分布情况公路二级荷载计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔BR1BR1对称布置 按杠杆原理法单列行车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 双列行车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 三列行车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 1200013000四列行车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非对称布置 按铰接板法单列行车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 双列行车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 三列行车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 四列行车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） 各梁恒载、活载反力组合： 表中取用各板的最大值，其中冲击系数为1.368 各板恒载活载反力组合计算表 表44编号荷载情况1号板2号板3号板4号板5号板6号板7号板恒载9382.382.382.382.382.382.3公路-级四列对称荷载0279.8 466.2 435.2 341.9 404.0 435.2 公路-级四列非对称荷载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 4.2.4三柱反力计算 柱反力计算 表45荷载组合情况计算式 公路-级四列对称公路-级四列非对称4.2.5 内力计算（1）、恒载加活载作用下各截面弯矩计算 各种荷载组合下的各截面弯矩计算表： 表46 荷载组合情况 各截面弯矩-公路-级四列对称荷载-56.7 -144.2 381.9 1506.0 416.0 -45.2 公路-级四列非对称荷载-118.6 -251.4 -40.3 488.6 14

11、5.7 -30.6 （2）、相应于最大弯矩时的剪力计算一般计算公式为： 剪力计算表 表47荷载组合情况各截面剪力-公路-级四列对称荷载-93-455.1 1054.0 -11.9 -922.4 公路-级四列非对称荷载-194.5 -378.3 423.2 55.6 -352.7 4.2.6 盖梁截面配筋设计与承载力校核采用C30混凝土，主筋选用HRB335，直径20mm，取保护层厚度50mm， 。 （1）、正截面抗弯承载力验算 以下取-截面作配筋设计，已知取，即：就正截面承载能力与配筋率而言，配筋设计满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范要求。（2）、斜截面抗剪承载力验算按公路钢筋混凝土

12、及预应力混凝土桥涵设计规范要求，当截面符合： 可不进行斜截面抗剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋。对于-截面： 对于-至-截面： 对照剪力数值表，知在-截面和-截面需按计算配置箍筋，在这两个截面处进行加密，间距为100mm 图484.3 桥墩桩柱设计4.3.1 恒载计算由前式计算得：（1） 上部构造恒载，一孔重2182.6；（2） 盖梁自重：513.9；（3） 墩柱自重作用于墩柱底面的恒载垂直力为：4.3.2可变荷载组合（1）、最大垂直反力 由前面计算知，四列车双孔荷载为，则最大垂直反力为： （2） 、最大弯矩竖向力偏心产生的弯矩：制动力作用于柱顶的弯矩：4.3.3 截面配筋计算及应力验算（

13、1）作用于墩柱顶的外力 1）、垂直力 2）、水平力 3）、弯矩 （2）作用于墩柱底的外力 图49（3）截面配筋计算 已知墩柱顶用C30混凝土，采用10根直径为25mm的HRB335钢筋，=4909，则纵向钢筋配筋率， 双孔荷载，按最大垂直力时，墩柱顶按轴心受压构件验算，根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范5.3.1条：满足规范要求4.4 钻孔桩计算 钻孔灌注桩直径1.2m，用C25混凝土，直径为20mm的HRB335钢筋，灌注桩按m法计算，取m值为 ，桩身混凝土受压弹性模量4.4.1 荷载计算每一根桩承受的荷载为：（1）、一孔恒载反力：（2）、盖梁恒重反力：（3）、一根墩柱恒重：作用于

14、柱顶的恒载反力：（4）、灌注桩每延米自重 （5）、可变荷载反力 1)、两跨可变荷载反力： 2）、单跨可变荷载反力： 3）、制动力：（6）、作用于桩顶的外力（双孔）（双孔）4.4.2 桩长计算由于假定土层是单一的，可由确定单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长。灌注桩最大冲刷线以下的桩长为，则：式中：桩周长，考虑用旋转式钻机，成孔直径增大5cm，则U=×1.25=3.93(m)； 桩壁极限摩阻力，按表值取为40kPa，即40kN/m2； 土层厚度（m）； 考虑桩入土深度影响的修正系数，取为0.75； 考虑孔底沉淀厚度影响的清底系数，取为0.80；桩底截面积，A=R2=1.13m2；桩底土

15、层容许承载力，取=220kPa；深度修正系数，取=1.5；土层的重度，取=8.0kN/m3(已扣除浮力)；冲刷线以下深度（m）假定2.5m。代入得： 桩底最大垂直力为： 取h=20m，即地面以下桩长为20.5m，由上式反求：可知桩的轴向承载能力能满足要求。4.4.3 桩的内力计算（m法）（1）、桩长的计算宽度（2）、桩的变形系数式中：。受弯构件：。故： 可按弹性长桩计算。（3）、地面以下深度z处桩身截面上的弯矩Mz与水平应力zx的计算。已知作用于地面处桩顶上的外力为： 1）、桩身弯矩式中的无纲量系数，可由表格查得，计算见下表，桩身的弯矩分布示于图。 桩身弯矩图 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）、桩身水平压应力，式中无纲量系数，可由表格查得，为换算深度，。计算见下表，桩身的水平压应力分布示于图。 桩身水平应力 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 图4104.4.4 桩身截面配筋与承载力验算 验算最大弯矩z=1.4m处的截面强度，该处的内力值为： 桩内竖向钢筋按0.6%配置，则： 选用14根25的HRB335钢筋，。桩的换算面积为： 桩的换算截面模量为： 为桩的计算长度，当时，取根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的5.3.9条和5.3.10条相关规定：偏心增大系数： 则。按前一节所示方法，查公路钢筋混凝土及预应力混凝