【1号桥桥台结构设计6800字（论文）】

1号桥桥台结构设计目录TOC\o"1-2"\h\u19649摘要 引言桥台是所有桥梁的重要组成构件部分，是保证桥梁稳定性、强度的重要环节。综合运用桥涵水文、结构设计、桥梁工程以及各种公路桥规，结合墩台与基础指导书学习计算桥台计算具有深远意义。工程概况及设计依据工程概况该工程位于内蒙古。套马河一号桥的桥位位于设计路线A段K6+445处。套马沟河属于腾格淖尔水系，它发源于固阳圪臭山，河口为达茂旗的猪场，流域面积为七百八十五点三平方千米，河沟长度七十二点四千米。 设计依据桥位所在地的工程地质剖面图、桥位布置桥位平面图、桥位纵断面图。方案比选上部结构方案比选套马和1桥的上部结构经考虑将选用T梁。表1-1上部结构方案比选优点缺点T梁施工便，造价低，对施工设备没有特殊要求。跨越能力强、梁体的安装方便、方便于成批次的大批量的生产。横向易产生位移，从梁底部向上来看,主梁和横隔梁的数量相对较多,景观视觉效果也比较差。空心板结构有特点，施工时安装方便，自重小。因为板与梁体之间所采用的连接方式是一种铰接,所以这种结构的整体特点比较差，美观性也不高。箱梁整体性能较好，相比于其他结构抗扭最好，适合做大跨径桥梁，工程的经验成熟。施工程序慢，设备投入量很大。造价偏高。跨径不大的桥梁使用铺张浪费。水文计算中桥孔净长，但实际河道宽度为200m，为了尽量不压缩河道，结合上述内容，经对比后上部结构选用：10×20m的预应力混凝土简支梁。桥墩方案比选表1-2桥墩方案比选优点缺点重力式桥墩施工方法简易，资源节约、取材方便。墩身饱满,一般情况下不需要使用钢筋作为建筑物的主体，而采用自然石材进行砌筑，比如说片石混凝土。该类型在地基较为优良的大中型桥梁应运较广。阻水多，地基负荷增大；美观性低。轻型桥墩双柱式桥墩相对较小的自重能够有效减轻路面地基的负荷,节约了基础建设成本。它具有轻盈美观的外形，圬工工作量少等优势。施工效率高，工期短。需要额外的措施提高刚度，技术要求高。框架墩轻巧，钢筋提高承载能力。有轻型桥墩的优点，所以梁高得到降低，节省工程量,使结构轻巧美观。结构难，施工要求技术较高。套马河1桥桥墩经考虑拟采用双柱式桥墩，双柱式桥墩属于轻型桥墩。因为重力式桥墩墩身厚重，厚重的墩身对地基承载力要求严格，地基负荷高，外形粗大、笨重，与“美”的要求不符，体积大，同时也增大了阻水面积，对水流有一定影响。轻型桥墩对地基承载力的要求并不高，可以用砼石料砌筑，这是重力式桥墩无法企及的优点。框架墩具有美观、轻便的特点，但施工过程相对复杂，且结构复杂，不便于计算，所以经过考虑，选用双柱式桥墩。下部结构方案比选表1-3下部结构方案比选优点缺点重力式桥台桥台主体构造简单，可以直接使用钢筋混凝土、片石、块石砌筑。体积和自重相对较大，对地基的要求也比较高。轻型桥台埋置式桥台肋板式桥台自重较小、体积轻、节省材料。有护坡，可能压缩河道，需要视情况增加桥长，增加了工程量。桩柱式桥台桥台经考虑选用肋板式桥台。根据设计，因为桥台填土高度在7-9米之间，一般当填土大于5m时一般采用肋板式，采用钻孔灌注桩基础配合肋板式桥台。根据水文计算所得：一般冲刷线值为4.2169米，桥面最底标高为1406.672米，局部冲刷线值为1.576米。技术标准道路级别:一级公路；设计荷载：公路Ⅰ级荷载；桥面宽度：12米。两端路缘石宽0.5米。桥面横坡：1.5%；结构设计安全等级：一级；设计基准期：100年；设计使用年限：100年主体结构：100年；伸缩缝、支座等可更换部件：15年；设计环境类别：Ⅰ类；地震的烈度：七度；标准冻深：2.0米；桥面铺装：十厘米中粒式的改性沥青混凝土外加七厘米厚粗粒式的沥青混凝土，SBS改性沥青防水层，十厘米厚C50砼铺装层。现浇层钢筋用D10冷轧带肋钢筋焊接网。

主要技术规范1.《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2015）；2.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）；3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）；4.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)。建设条件3.1自然地理条件套马河1桥位于内蒙古境内，是典型的大陆性季风气候，四季特征明显，洪水季节多雨，平日河流无流水，河床特征不明显，非通航河段。雨量集中在每年夏天。每年平均气温一般在零下十八摄氏度到十八摄氏度之间。3.2地质概况土壤:自地面线而下分别为粉土、砾砂、全风化砂岩。构造：太古界深变质岩、侏罗系砂岩。不良地质：无。3.3水文概况套马沟河属于腾格淖尔水系，发源于固阳圪臭山，河口为达茂猪场，流域面积为785.3平方千米，河沟长度72.4千米。

第四章主要材料4.1混凝土水泥：应尽量采用质量好、强度大的硅酸盐水泥，保证钢筋和混凝土协同作用时具有较高的强度。粗集料：连续的级配，避免出现强度问题。下部结构：桥墩与桥台的盖梁结构、挡块、耳墙与背墙、支座垫石、墩柱、系梁、承台、桥头搭板等均选择使用强度等级为C30的混凝土；桩基础则采用强度等级为C30的水下混凝土。4.2钢筋采用HPB300和HRB400钢筋，钢筋应符合规范的规定。钢筋的平均外径大于等于十二毫米时，应当采用HRB400热轧制带肋钢筋；当钢筋平均外径小于十二毫米，需采用HPB300热轧光圆钢筋。这次设计中HRB400钢筋主要采用了平均外径d=12毫米、平均外径16毫米、平均外径32毫米的几种规格；HPB300钢筋主要采用了平均外径d=8mm的规格。4.3其它钢板：采用Q235B钢板。支座：板式橡胶支座。保证其符合国家标准。砌体：防护措施均采用M10砂浆砌MU40片石，M10水泥砂浆勾缝。

第五章设计要点5.1水文计算5.1.1确定设计水位给定的设计流量为Q=375m3，根据规范中的计算公式：（5-1） （5-2）（5-3）其中：——历史洪水流量()；、——河槽、河滩过水面积()；、——河槽、河滩平均流速()；、——河槽、河滩糙率；、——水力半径()。——水面比降。假定设计水位为1403.272米，列过水面积及宽度计算表，计算出各个桩号对应的河床高程、水深、平均水深、间距、过水面积与湿周。湿周的算法可利用几何关系。河槽和河滩对应的流量和流速分别计算，代入上面的三个公式可得出：河槽的流量和流速、河滩的流量和流速为及全断面的流量与流速的值。与给定的设计流量375立方米非常接近。则试算设计水位为1403.272米。所以，拟定1403.272米为套马河1桥的设计水位。5.1.2桥孔净长的计算用根据公路桥规的规定，该桥位所在地为弯曲河段，故采用下面的公式计算最小桥孔净长：（5-4）式中：——桥孔最小净长的长度()；——设计流量()；——河槽流量()；——河槽宽度()；、——系数和指数考虑护坡的长度、桥墩阻水面积等因素，桥长应拟定的较桥孔净长大，所以桥长拟定为200米。因为分孔时还要满足最小桥孔净长、不使桥梁全长过长而超出河道宽度，以经济性、不宜过多压缩河道等原则，所以上部结构采用10跨标准跨径为20米的预应力T形简支梁。5.1.3冲刷计算一般冲刷计算套马河1桥的一般冲刷采用公路桥规第8.3节所述内容计算，计算式见下式。(5-5)式中:Bcj——河槽部分桥孔过水净宽(米)，河槽特别宽时即为全桥桥长。——桥下河槽的平均水深(米)；——河槽泥沙的平均粒径(毫米)；——与汛期含沙量有关的系数。按非粘性土河槽计算，(5-5)计算的值为4.2169另一计算式见下式：（5-6）式中未知数均可查规范获得，按非粘性土河槽计算，(5-6)计算值为：1.5762。一般冲刷（5-5）公式计算结果为4.2169m。（5-6）公式计算结果为2.075m。局部冲刷套马河1号桥的墩台局部冲刷采用公路桥规的第8.4节所述内容计算，公式如下：（5-7）其中，（5-8）（5-9）（5-10）（5-11）式中：——河床颗粒影响系数；——指数；——河床泥沙平均粒径；——桥下一般冲刷后的最大水深；——一般冲刷后的墩前行进流速；——桥墩的计算宽度。局部冲刷另一计算公式：,（5-12）其中,未知参数的计算公式为：,（5-13）,（5-14）,（5-15）。（5-16）式中：——桥墩局部冲刷深度；——墩形系数，按附录选择；——桥墩的计算宽度（米）；——河床泥沙的平均粒径（毫米）；——河床颗粒影响的系数；—一般冲刷后的墩前行进流速；——指数；——河床的泥沙起动流速（米每秒）；——墩前的泥沙的始冲流速（米每秒）。根据上述公式，结合地质情况查询附表计算出数值。5.1.4最低桥面标高计算套马河1桥的桥面最低标高计算方法采用《》（）第7.4节所述的内容计算，因为该河段是非通航河流，桥前最大壅水高度，波浪高，河床淤积高度共1米,故采用下式计算桥面最低标高：（5-17）式中:——桥面最低高程(米)；——设计水位(米)；——各种高度等诸因素的总和(米)；——桥下净空安全值(米)，应符合规范中的规定；——桥梁上部构造建筑物高度(米)，应当包括桥面铺装的高度。计算得到最低桥面标高为1406.672米。5.2结构5.2.1构造处理套马河1桥的下部结构0号桥台经过方案比选后选择采用肋板式桥台，并配合采用钻孔灌注桩基础。选择配套的支座，支座厚度6.5厘米，支座与钢板的摩擦因数为0.08。5.2.2结构分析第一步：拟定桥台的尺寸，并在正视图和侧视图中标明标注尺寸，其中盖梁长度为12米、宽度1.4米、厚度为1.1米，两边为梯形构造。背墙长11米，高为1.3米，厚度为0.3米。耳墙分布在两侧，呈梯形形状，上底长0.75米，下底长1.5米，高为2.7米。台墙厚1.0米，高4米，侧视图呈梯形状，上底长1.2米，下底长253米。承台长9米，宽6.4米，高1.5米。桩的直径拟为1.3米，距承台边缘0.4米。第二步：台帽计算，台帽计算需要进行上部恒载和活载的计算。恒载的支点反力计算需参考20m跨径标准横断面图，核心思想为体积乘以容重得到自重，对于边主梁和中主梁来说，边主梁只有一片横隔梁，中主梁有两片横隔梁，所以计算合计时需分情况计算。由于上述步骤仅算出单位长度的恒载，恒载还需乘以T梁的长度。在计算过程完毕得出结果后计算活载的支点反力。汽车荷载横向分布主要有对称布置和非对称布置两种方式。荷载对称分布时主要采用杠杆原理法进行计算，通过该方法计算出横向分布的系数；而当荷载非对称分布时则使用偏心受压法计算横向的分布系数。单列荷载与双列荷载应分开计算，把计算结果综合汇总于5片梁的横向分布系数的一个表格中。计算支点最大反力时，公路一级车道荷载标准值为均布荷载，集中荷载，计算得。各活载在各个梁上的反力由与进行乘法运算而来，分别针对汽车单列非对称布置、汽车单列对称布置、汽车双列非对称布置、汽车双列对称布置的各个值进行计算并将最终计算结果汇入表格。活载计算完后需计算台身反力，每片T梁的竖向荷载作用下与台墙的支撑反力为计算模型，先对左侧台墙向上的作用力的取距，得到一个方程式。再通过静力平衡的关系，即5片T梁的上部作用力等于两片台墙的支撑反力，得到另一个方程式，解方程组，得出与的关系系数，最后解出、的数值。第三步：盖梁内力计算：取盖梁的一半为计算模型，其中第一片T梁的中心线作为1-1截面，台墙支撑盖梁的中心线作2-2截面，第2片T梁的中心线作为3-3截面，第3片T梁的中心线作为4-4截面。对每个截面进行活载、恒载的剪力计算，1-1截面，2-2截面，3-3截面，4-4截面。剪力已知后，通过剪力乘以作用点到截面的距离求出弯矩，列表为恒载、活载弯矩计算表。盖梁的自重反力反力计算前，先进行耳墙、挡块等自重的计算，核心思想为体积乘以单位体积的质量。因为上部的全部构件的恒载的和等于两片台墙的反力，所以可以得到一片台墙的受力情况。盖梁自重剪力、弯矩计算需对其各个截面分析并列表，最后把上部构造各个截面的剪力弯矩、盖梁各个截面的剪力弯矩、汽车荷载的剪力弯矩汇总为内力汇总表。已知内力便可进行结构设计，根据结构设计原理矩形截面的配筋计算公式进行计算，具体流程如下：进行荷载组合，结构重要系数为1.1，各个截面的组合值乘以结构重要系数作为设计依据。正截面强度计算中，先验证是否需要采用双筋截面，用截面中弯矩最大值计算，经验算，弯矩最大的截面不需要双筋布置，所以盖梁截面均可按单筋截面计算。分别对每个截面进行配筋、复核受压区高度，均不会出现超筋的情况，并且需要抗弯承载力满足要求。经验算：4-4截面所需配置钢筋的总面积为7230.95平方毫米，设计时选取10根公称直径为32毫米的HRB400级钢筋，钢筋面积为8846.2平方毫米，实际最小配筋率为，满足了最小配筋的基本要求，受压区高度151.1毫米，所以不会出现超筋的情况，箍筋取公称直径8毫米的HRB300级钢筋。3-3截面所需钢筋的面积为2101.196平方毫米，设计时选取5根公称直径为32毫米的HRB400级钢筋，钢筋面积为4021平方毫米，且实际最小配筋率为，满足了最小配筋的基本要求，受压区高度68.68毫米，所以不会出现超筋的情况，负弯矩处所需钢筋的面积为343.076平方毫米，实际最小配筋率为，不能够满足最小配筋的基本设计要求，故按最小配筋率进行配筋，设计时选取5根公称直径为32毫米的HRB400级钢筋，钢筋面积为4021平方毫米，受压区高度68.68毫米，不会出现超筋的情况，并箍筋选择公称直径8毫米的HRB300级钢筋。2-2截面所需钢筋的面积为3813.615平方毫米，设计时选取五根公称直径为32毫米的HRB400级钢筋，钢筋面积为4021平方毫米，实际最小配筋率为，满足最小配筋的基本要求，受压区高度68.68毫米，不会出现超筋的情况，并选取箍筋为公称直径8毫米的HRB300级钢筋。1-1截面设计时采用四根公称直径为32毫米的HRB400级钢筋，钢筋面积为3217平方毫米，验算均满足要求。把钢筋用量汇总为正截面钢筋用量表。斜截面经验算满足要求。第四步：一片台墙的计算：台墙计算主要包括荷载对台墙各截面产生的弯矩，以及土压力对台墙各截面产生的弯矩，截面的划分情况为：1-1截面为盖梁顶部、2-2截面为盖梁与台墙接缝处、3-3截面为台墙中部、4-4截面为台墙与承台接缝处、5-5截面为台墙底部。恒载包括上部结构及盖梁部分重力，土压力包括台前溜坡土压力、台后填土土压力、活载引起的水平土压力等。暂时不进行抗震设计。基础的计算：该设计中基础采用双排钻孔灌注桩基础，按在进行计算与验算时按照摩擦桩进行设计。桩基础的设计内容主要包括：桩基础长度、计算宽度的确定；刚度系数、变形系数的选取；承台的变位计算；以及确定桩基础在承受荷载时最大弯矩处的位置以及桩身最大弯矩的数值，根据最大弯矩数值进行配筋设计及相关验算；最后进行截面承载力复核，验算裂缝宽度等内容。

第六章施工要点1、钢筋的制作施工严格按照技术规范及相关设计图纸的要求进行。2、混凝土浇筑使用模板时应提前将其中杂物以及先前已浇筑成型的混凝土表面的泥土清理干净，在对模板、钢筋进行检查且检查结果合格后，方可进行相关混凝土浇筑作业