装配式预应力混凝土T型简支梁桥设计计算书最终计算书2

1、第三章下部结构设计第一节支座的设计一、选用支座的平面尺寸采纳板式橡胶支座。橡胶支座的平面尺寸111橡胶板的抗压强度和梁段或墩台顶混凝土的局部承压强度来确信。关于橡胶板应知足：导卜假设选定支座平面尺寸为：a=40x40=160Q?2,那么支座形状系数s为：ab40x40/、s=42.1i(cm)2t(a+b)2x0.5x(20+18)当$>8时-，橡胶板的平均允许压应力为b=10M以橡胶支座的弹性模量E=4601MPa计算时，最大支座反力的剪力值：N=923.28(KN)按允许应力法计算的最大支座反力为：N=丝'=738.62(KN)1.25故at=/?!-2=0A6(KN/an2

2、)=4.6MPavb=10MPaJab40x40LyJ知足要求。二、确信支座原度主梁计算温差取T=35。温度变形由两头的支座均摊，那么每一个支座经受的水平位移为:115=-2刀=-x10-5X35X(1900+40)=0.34(cvn)22计算活载制动力引发的水平位移时.，第一需要确信作用在每一个支座上的制动力“7。关于25m桥跨可布置一行车队。车辆荷载：30+120x2+140x2=55(XKN)制动力为550x10%=55(KN)一辆加重车总重为280KN,制动力为280x30%=8«KN)七根主梁共14个支座，每一支座经受的水平力为：%=|=6(KN)按桥规要求：Zt<&

3、#176;21=。2x20=4(7?)选用六层钢板，七层橡胶组成橡胶支座。上基层橡胶片厚度为0.25cm,中间厚度为0.5cm,薄钢板厚度为0.2cm.那么=5x0.5+2x0.25=3(ctn)<Acm支座总厚度：%=Z/+6X0.2=4.2(cm)三、验算支座的偏转支座平均压偏变形6为:按桥规要求应知足：540.05%/,即3.7xl()T<O.O5xO.O3=15x1OT,符合要求。梁端转角8为:设恒载作用下，主梁处于水平状态，活载作用下跨中挠度f=l.25o因此0=0.0025x1900验算偏转情形应知足:陛=3.7xIO-加N夕3=0.0021X=2.1xl0-4(m)2

4、2符合桥规要求。四、验算支座的抗滑稳固性按桥规第8.4.3条规定：验算支座抗滑稳固性应知足：“L4G4式中火一由结构自重标准值和倍汽车荷载标准值(计入冲击系数)引发的支座反力%一由汽车荷载引发的制动力标准值，%=9KN4一支座平面毛面积A"一橡胶支座与混凝土表面的摩阻系数，=0.36一支座剪变模量，取那么R.=213.91x0.5+251.3=3583()o3440.3x358.3=107.5(KN)>L4xll.0x3.6x+9=15.36(KN)3.0知足桥规要求，支座可不能发生相对滑动。第二节盖梁的设计一、荷载计算(-)上部构造恒载具体计算结果见表3-1表3-1每片边梁自

5、重(kN/m)每片中梁自重(kN/m)一孔上部结构自重(kN)每个支座恒载反力(kN)1、7号2、3、4、5、6号边梁1,7中梁2、3、4、5、6(二)盖梁自重及内力计算混凝土简支桥盖梁的跨高比L/h为：VL/hV此处L为盖梁的计算跨径，应取Ln和二者较小者。其中L为盖梁支承中心之间的距离，L为盖梁的净跨径。在确信盖梁净跨径时，圆形截面柱可换算为边长等于倍直径的方形截面柱。二一1_.互L.-.i!i95-.f：图3-1盖梁构造图示（单位cm）具体盖梁自重及内力计算结果见下表3-2o表32盖梁自重产生的弯矩剪力效应计算截面编-tThj号自重（KX）弯矩（KNm）剪力（KN）左右11%=0.8x0

6、.5x1.7x26+x0.3x1.7x25=17+2.479=19.4.r°5cr、0.5M.=-17x-2.479x123=-4.25-0.413=-4.66322q?="x(1.03+1.5)x1x1.7x26=53.7632=-0.75x0.8x1.7x26x0.5-x0.7x-21.5xl.7x26x=-38.25-11.156=-49.406333%=1.5x0.95x1.7x26=60.5632451M.=-0.8x2.45xl.7x26x-x0.7xl.5xl.7x25x22-0.95x0.7xl.7x26x=-127.0113244q4=1.5x0.7xl.

7、7x26=44.6251A,V=36Q17x0.7X(60.563+44.625)xp-0,8x1.5x1,7x26x1.707-xl.5x1.7x26x(1.625+0.5)=32.50355=1.5x2.85x1.7x26=181.68845M5=36Q117x3.55-(60.563+44.625+18.688)x_(。：8xx17)x(45+0.75)0.5x0,7x1.5x1.7x25x(+4.5=907.294（三）活载计算1.活载横向散布系数计算荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置时用偏心压力法。（1）车辆荷载1）单列车，对称布置时图32n'=啊=0m2=人=0m3=m5=

8、gx0.5625=0.281/z/4=1x(0.4375+0.4375)=0.4382）双列车，对称布置时11J至f.一5J梁717号梁图337 = ni=0m2=m(y=Jx0.5312=0.266=入=1x(0.4688+0.4062)=0.438匕=/x0.5938x2=0.5943)单列车，非对称布置时(图34)由m；=±n=7,6=3.1,2»/=2x(18+3.22+4.82)=71.68那么m.=17131X48=0,35171.683.1x3.2=Q28171.6831X1-6=O.21271.680.1433.1x1.6=0.07471.683/*3.2=

9、。0。571.683.1x4.8八八/=0.06571.684）双列车，非对称布置时（图34）已知=7,e=L55,2Zq2=71.68那么7171"J =1.55x 4.8 d：7 1.681.55x 3.27 1.681.55x 1.67 1.680.143= 0.247=0.2 I 2=O. 1 78155X1 6=O.1O8 7 1.68LX-。9 7 1.68】.55x4.8 =0039 7 1.683K18：单列车双列车图34（单位cm）5）三列车，非对称布置时（图35）已知刀=6,e=72611.65x5.5八c/c1=0.269771.68L+-65x3.3=0219

10、771.6811.65x1.1八.上c7 1.6810.168=0.143=1_7= y-/?7 = 71 65X1 1 =0,118 7 1.6865x3.3 =0 067 7 1.68"X 5.5 =0 0177 1.68图35（单位cm）2 .按顺桥向活载移动情形，求得支座活载反力的最大值（1）车辆荷载简化成均布力%和集中力1%,布载长度为/=24.96？260图361)单孔布载时单列车：/=JLX1.00X24.96X0.5+260=266.24(KN)2双列车：F=26624x2=53248(3)三列车：F=0.78x266.24x3=623(kN)2)双孔布载时单列车：F

11、=lx24.96x2x1.00x10.5+1.00x260=522.08(A：/V)2双列车：f=52208x2=104416(KN)三歹|J车：F=0.78x52208x3=122L67(KN)3 ,活载横向散布后各梁支点反力表33荷载横向分布情况公路一一I级计算方法荷载布置横向分布系数m单孔双孔BRiBRi对称布置按杠杆法计算单列车mi=000ni2=000叱二叫二m5=nio=000m7=000双列车mi=000叱二nh二nil二m5=叫二m7=000三列车皿二623nt二叱二nil二叱二叱二非对称荷载按偏心压力法计算单列车m；=m二一叫二m5=叫二二双列车m；=nt二叱二mF小广叫二I

12、D：二三列车m：=623m：二叱二mi二ms二叫二m：二4.各梁恒载、活载反力组合车辆冲击系数取。计算见表34,表中均取用各梁的最大值。表3-4编号荷载情况1号梁2号梁3号梁4号梁5号梁6号梁7号梁恒载公路一级双列对称00公路一级三列对称公路一级双列非对称公路一级三列非对称©+5.双柱反力G：的计算由表3-4可知，由荷载组合时（公路一一I级、三列对称布置）操纵设计，现在Gk。二、内力计算1 .恒载加活载作用下各截面的内力（1）弯矩计算（见图3-1）求得最大弯矩值，支点负弯矩取用非对称布置时的数值，跨中弯矩取用对称布置时的数值。按图31,给出的截面位置，各截面弯矩计算式为：Mi=0“2

13、-2=-R1X1.0%_3=-鸟x1.95M-4=-Rix2.65-R2xO.45+Gx0.7=-Rix5.5-R）x3.3-R?xl.l+Gx3.55JJ】，JI计算结果见下表3-6o2 .剪力计算相应于最大弯矩时的剪力计算，一样计算公式为：截面一1：Q,=0,。右=一弋截面22：Q,=。右=一4截面33：Q.=_R1,Q右=G-R?截面44：Q.=G&-RrQ:=G&-R?截面55：Q；,：=GR、-R?=G-R?-R3计算结果见下表35。表34荷组1号梁距离2号梁距离3号梁距离4号梁距离5号梁距离6号梁距离反7号梁距离力©表35=荷载组合墩柱反(kN)梁支座反力

14、(kN)截面11截面22截面33戳面44截面55G：RiR：r3V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右组合0组合0组合0组合0表3-6荷载组合情况墩柱反力（kN）梁支座反力（kN）各截面弯矩GtRiR3截面22截面33截面44截面05组合公路一-I级双列对称组合公路一1级三列对称组合公路一一I级双列非对称组合公路一一1级三列非对称2802437.6P- 1700x1450x 100% = 0.099% <0.20%(三)盖梁内力汇总下表3-8中各截面数值均取以上两表中的最大值。表38-Biiix截面1-1截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5弯矩(km)M门M荷欣0MiiW剪力(kN

15、)V自奥左0右0V«®左0右V峰左右三、截面配筋设计与承载力校核采纳。40混凝土，主筋用HRB335,28钢筋，a=50，fcd=8AMPfs(t=2S0MPa(-)正截面抗弯承载力验算依照桥规第8.2.4条，70Md4f5dAzZ=(0.75+0.054%-0.5x)h取为=1.1，乂ZrfA=九加1 .截面1一1：M=Y.66的%=1500-50-350=11OOmnb=1700z。4.663xl06<18.4x170(kj0.75+0.05*；x(1450-0.5x)解得x=0.14=mj8.4-“=237(面)几280依照桥规规定：最小配筋率为机显然，依照最小

16、配筋率能够知足要求。选用11中2&A=67738/o2 .截面22：M、=9629KNm/?=1500-50=1450,U962.9X106<18.4x1700x(0.75+0.05x-)(1450-0.5x)解得X=21.82/77/7?=24376。，)fcM18.4x1700x21.82按桥规最小配筋率的要求,选用112&A=67738/n病。3.截面33：M3=T9O832A7V，71908.32x106<18.4x1700.v(0.75+0.05x解得/=43.57mm18.4x1700x43.5728048671700x1450= 0.197% <

17、0.20%按桥规最小配筋率的要求，选用112&A,=67738?九4.截面44：M4=-87958m76X77879.58xlO6<18.4x1700x(0.75+0.05x-)x(1450-0.5x)解得x=19.92(/n/n)fedbx18.4x1700x19.92一门，4=222568(/?w2)fsd280按桥规最小配筋率的要求，选用112&A=67738"?"，。5.截面55：M5=548882KV-m5488.82xl06<18.4x1700x(0.75+0.05x2)x(1450-0.5x)165解得x=1291("7?

18、)18.4x1700x129.1280采纳21O28,A=147792/。表39盖梁截面钢筋用量表截面号M(km)As(mm:)选用根数P(%)根数A二(mm')截面1-111截面2-211截面3-3486711截面4-411截面5-521（二）斜截面抗剪承载力验算按桥规第&2.6条规定：14-i九匕«（F/）,10"gJ（2+0.6）亿;成,（KN）3-3匕一验算截面处的剪力组合设计值%一持续梁异号弯矩阻碍系数，计算近边支点梁段的抗剪承载力时.，6=1.0；计算中间支点梁段及刚构各节点周围时、囚=0.9P一受拉区纵向受拉钢筋的配筋率。A=103，夕=当p&

19、gt;25时，耳沏=2.5恤八一箍筋的抗拉强度设计值b一盖梁的截面宽度（mm）h0一盖梁的截面有效高度（mm）1 .关于截面11：0.50x10-3%=o.5Ox10-3xl.0xl.65xl700x1100=154275>1170216KN故仅需按构造配置箍筋。2 .关于截面2二、5一5：0.50x1CT"。2aM)=0.50x1O-3xl.0xl.65xl700x1450=179438(KN)>122405仅需按构造配置箍筋。3.关于截面44,体会算需要按计算配筋。14779p=x100=0.6,1700x1450687714-234735<0.9x(x1O-3

20、x1700x1450xJ(2+O.6xO.35)VJ6rv19520因此>0.27%按桥规第9.3.13条规定，pn,n=0.12%o选用R235钢筋，六肢箍，S、,=80?6x78.5Ar=0.346%>pinin=0.12%80x1700第三节桥墩墩柱的设计采纳直径为1500mm,用C40混凝土，HRB335钢筋一、荷载计算（一）恒载计算按桥规第3.3.1及条规定，桥涵净空高不小于5.0限故取墩柱净空高度为5.5m,那么墩柱长为4.5m。上部构造恒载，一孔重盖梁自重（半根盖梁）墩柱自重乃0.7?x4.5x26=173.072（7GV）故作用于墩柱底面的恒载垂直力为：N恒=gx3

21、584.03+312.12+173.072=2277.21（KN）（二）车辆荷载计算荷载布置及行驶情形见（图32）（图35）。1.公路一I级（1）单孔荷载（图32）三列车：国=0,B2=62%N、B+B2=62初V按公桥规第4.3.6条规定：一个设计车道上由汽车荷载制动产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。公路一I级汽车荷载制动力标准值不得小于165KN。相应的制动力：T=623x2x0.1=124.6（MV）<3861KN故取7=386.1KN（2）双孔荷载（图33）三列车时：4=1221.67KN制动力：T=1221.67x2.0x0.1=244.3

22、34（KN）<386.KN汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大值，即产生最大墩柱垂直力，汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。（三）双柱反力横向散布计算1 .单列车时：465+355一m.=1.155710皿=1-1.155=-0.1552 .双列车时：320+355八八一=0.944710=1.000-0.944=0.0563 .三车时:165+355hl=0.732710m.=1.000-0.732=0.2684 .荷载组合（1）最大最小垂直反力时.，计算结果见下表310。表310可变荷载组合垂直反力计算（双孔）编号荷载状况最大垂直反力（kN）最小垂直反力（kN）横向

23、分布m：Bmx(1+u)横向分布DieBm:(1+u)1公路I级列单车2双列车3三列车（2）最大弯矩，计算见下表311。表3-11编号荷载情况墩柱顶反力计算式Bmi（l+P）垂直力（kN）水平力H（kN）对柱顶中心弯矩（kNm）Bxb21上部结构与盖梁计算002单孔三列车623*0注水平力由两墩柱平均分派二、截面配筋计算及应力验算（-）作用于墩柱顶的外力L垂直力最大垂直力：Nnux=239197+11384=35304(MV)最小垂直力：Nmin=239L97+58Q5=29722(A7V)2 .水平力=124.6KN3 .可矩Mmax=145.13+220077=365.2(KN-m)(二)

24、作用于墩柱底面的外力，由表3-5,3-6Nmax=443L9(KN)Nmin=262Ll(KN)Mg,=149261(KN?)(三)截面配筋计算墩柱顶用C40混凝土,采纳1625,R335钢筋。AA,=7854nnf.那么纵向钢筋配筋率为p=0.51%>pmin=0.5%k按桥规第5.3.1条规定：b=2=6.43v7,故不计偏心增大系数。2r2x0.7取=0=1.01 .双孔荷载，按最大垂直力时.，墩柱顶按轴心受压构件验算。依照桥规第5.3.1条规定：/O/Vd<0.90(p(fcdA+fxiAx)0.9x1.0x18.4x106x(1.54-0.012+280x78.54x10

25、2x10-3=2767565(/W)>N：=353Q4k7Vmax知足要求。2 .单孔荷载，最大弯矩时，墩柱顶按最小偏心受压构件计算。M=297223"=36521KNm储365.21=12ynm际29722=6.43<7,故"=I.。,。=123tnm2r按桥规第5.3.9条规定，偏心受压构件承载力计算应符合以下规定:*N'WA户fcd+Cp尸y°N岛&B/几+Dpg，%e_Bfd+Dpgfs“一刈+C成式中e0一轴向力的偏心距A、4一有关混凝土承载力的计算系数C、。一有关纵向钢筋承载力的计算系数r一圆形截面的半径g一纵向钢筋所在圆周

26、的半径”与圆截面半径之比，g=ZAp一纵向钢筋配筋率，0=Tk此处,700-25-50g=0.89700代入人心£，。后，经整理得18.48+1.2710八-e(.=x0.718.4A+1.428C按桥规附表C表圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表，经试算查得各系数A、B、C、D为:设4=0.91,A=2.4501B=0.4699C=2.0507D=0.8483代入后,x 0.7 = 0.0936(/)18.4x0,4699+1.271x0.848318.4x2.4501+1.428x2.0507A户fd+Cp户fs=2.450lx7OO2x18.4+2.0507x

27、0.005lx7OO2x280=2352502Q/V)=2352502KN>yQNd=29722KNB户fcd+DpgNf'M=(0.4699x18.4+0.8483x0.005lx0.89x280)x700-=3335429x106(/V-mni)=3335429(KN?)>yQN,e0=27820KN-m墩柱承载力知足桥规要求。第四节钻孔桩的设计钻孔灌注桩直径为1.50cm,用C40混凝土，R335钢筋。灌注桩按m法计算。依照地质资料，m值为5xlO4KN/m4（中密，密实的砂砾，碎石类土）。桩身混凝土受压弹性模量4=3.25x1。一、荷载计算（-）每一根桩经受的荷载为

28、：一孔恒载反力：7V,=1x4431=2215.5（AT7V）2盖梁恒重反力：N2=32KN一根墩柱恒重：N、=23Q9KN作用在桩顶的恒载反力：N.yi=N1+N2+Ny=27854KN（二）灌注桩每延米自重：=-x1.52x26=46.95（A：7V/h）4（三）可变荷载反力1 .两跨可变荷载反力：N,=125478KN（公路一I级2 .单跨可变荷载反力：5=5805侬（公路一1级）汽车制动力：7=165KN,作用点在支座中心，距柱顶距离为：；x0.17+1.5+4.5=6.085（m）3 .作用于桩顶的外力：（见图314a）Nn.=278541+125478=404019（KN）（双孔）

29、Nmin=278541+58Q5=336591（KN）（单孑L）H=124.6KNM=580x0.35+165x6.085=120703（KN-m）（单跨可变荷载时;4 .作用于地面处桩顶上的外力：（见图314b）=404Q19+44.16x1.0=408435（KN）N协=336591+44.16xl.0=341Ql（/C）Ho=124.6KNMo=1207.03+124.6x1.0=133L63（KN-m）(a)(b)图314二、桩长计算依照地质资料，分析采纳摩擦桩。单根桩的竖向承载力体会计算公式为Q*=M盗14+wpq双A冰36其中V点一桩侧第i层土的极限侧阻力标准值(KPa)“汰一桩径

30、为0.8m时的极限端阻力标准值；对其他成桩工艺可查相应表。.一桩身穿越土层的厚度(m)出一桩端面积(/)加,外一别离为大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数，查表得。关于摩擦桩，要紧考虑摩擦力，能够忽略桩端承载力。故竖向承载力为：011k=1.5x()5x(160x1+85x1.5+35x)=109814+1317%1.5桩的最大垂直力为：N2=408435+44.16x2.448+0.5x44.16xxIlldX即1098.14+133.71=4192.5+22g解得x=27.7(加)取x=30z故埋入地下的桩长为30唳轴向承载力验算：n=22155+108.08x30=54795(KN)>

31、;Nz=342436+22.08x30=408676(KV)可见桩的轴向承载力知足要求。三、桩的内力计算(m法)()桩的计算宽度：b=kf(d+1)=0.9x(1.5+1.0)=2.25(/?)(二)桩的变形系数：a=式中：Eh=3.25xlO7KTV/ah2J=0.0491xJ4=0.249(/w4)关于受弯构件：£/=0.677故因为= 0.3045x10x2.250.67x3.25xl0?x0.249ah=0.304x30=9.12(/h)>2.5m,因此可按弹性桩计算。（三）地面以下深度z处桩身截面上的弯矩Mz和水平压应力%的计算已知作用于地面处桩顶上的外力：M=4O8

32、435/GV,o=124.6K7V，M）=133L6371.桩身弯矩Mza等权+a2M。bZBXaH°b0.3030x124.6232=16.30.3032 x133L63232= 52.7式中的无量纲数值A,此可由表格查得。计算结果见下表3-12表312桩身弯矩计算表zaZahAmBmHO/a*AmMoBmMz12342.桩身水平压应力计算结果见下表3-13o表313水平压应力计算表ZZ=aZA、纥也2Axbxb%000020.11.32.15.23.15.16.31.11.16.23-19.四、桩身截面配筋与承载力验算验算最大弯矩Z=1.9737m处的截面强度，该处的内力值为:M

33、=14942MV,N=408435K7V桩内竖向钢筋按的配筋率配置，那么A,=?x16x0.6%x104=120.64(KN)选用R235钢筋，2028,A=123146m病，夕=0.61%桩的换算面积为：4)=4+-?X16X20X123.15X10-1=2.25(/)桩的换算截面模量为：叱=£/+=三x0.83+2(桂123.15型(厂”()”().().=0402+0.008=0.41(3)°42R42x0.8桩的计算长度为Ip=0.7x30=0.7x30=21(/72)依照桥规第5.3.9条和条规定：刍=0.2+2.7Md 365.21Nd 29722= 0.123(/7?)01234=0.2+2.7x=0.420.8+0.72蜃=1.15-0.01-= L21>L 取与= 1.0偏心增大系数：/； = ! +140Qx0.236 X(2x0.8)2 家2 =109那么0.8 + 0.72Kj = 1.09x 0.123x1=13407。按上述桥墩墩柱所示的方式，查桥规附表C表圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表，经试算查得各系数为：4=0.7&可知A=2.0617B=0.6061C=1.5482/)=1.1787n70g=0.