范文一:预应力混凝土简支空心板桥设计
预应力混凝土空心板桥课程设计任务书
一、设计资料
原南关大桥位于某县城南端,是107国道郑州-武汉段跨越汝河的一座大型公路桥梁,于1976年建成通车。其上部结构为钢筋混凝土简支T 梁,下部结构为双柱式墩台、桩基础,桥面全宽12m ,双向2车道,设计荷载为汽车-20级,挂车-100。2009年8月,中铁大桥局集团武汉桥梁科研研究院有限公司检测中心对该桥进行了检测,该桥被评为四类桥,建议该桥拆除重建。新建桥梁桥位处路线平面位于直线段。上部结构采用双跨预应力空心简支板桥,下部结构采用柱径
1.2米的双/三柱式桥墩,桩基础;桥台为桩柱式桥台,桩基础。本课程设计仅设计上部结构。
(一)技术标准:
1、标准跨径(墩中心距离):l b =10m, 16m,18m,20m,22m.
2、桥面宽度:桥面全宽11m/15m/21.0m,按四/双车道外加人行道设计:(1)人行道(含栏杆)/1.5m + 防撞护栏0.5m + 车行道15.0m/7.0m + 防撞护栏0.5m +人行道(含栏杆)1.5m 。(2)人行道(含栏杆)2.5m + 防撞护栏0.5m + 车行道15.0m/7.0m + 防撞护栏0.5m +人行道(含栏杆)2.5m 。(3)防撞护栏0.5m + 车行道14.0m + 防撞护栏0.5m 。
3、桥面横坡:双向1.5%。
4、设计荷载:该桥位于某一级公路/二级公路上,根据公路等选择相应的汽车荷载等级。
5、通航标准:无通航要求。
6、地震烈度:抗震设防烈度为Ⅵ度区,设计基本地震加速度值为0.05g 。
7、设计洪水频率:1/100。
(二)材料
1、. 混凝土
1)水泥:应采用高品质的强度等级为62.5、52.5或42.5的硅酸盐水泥,同一类构件应采用同一品种水泥。
2)粗骨料:应采用连续级配,碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜
超过20mm ,以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。
3)混凝土:预制空心板、现浇连续段、铰缝和桥面现浇层均采用C50;封端混凝土采用C40。伸缩缝采用C50钢纤维混凝土。
2、普通钢材
普通钢筋采用R235和HRB335钢筋,钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013-1991)和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499 -1998)的规定。 R235钢筋主要采用直径d=6、8、10mm 三种规格;HRB335钢筋主要采用直径d=12、16、20、22、25、28mm 六种规格。
3、预应力钢筋
采用抗拉强度标准值f pk =1860MPa,公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线,其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2003)的规定。
4、其它材料
1)钢板:应采用《碳素结构钢》(GB700-1988)规定的Q235B 钢板。
2)支座:采用板式橡胶支座,其材料和力学性能均应符合现行国家和行业标准的规定。
5、设计参数
1)混凝土:重力密度γ=26.0kN/m3,弹性模量为E=3.45×105MPa 。
2)预应力钢筋:弹性模量E p =1.95×105MPa ,松驰率ρ=0.035,松驰系数ξ=0.3。
3)预应力损失计算的相关参数:张拉台座长度按50m 计,一端张拉,钢筋回缩值取用6mm ,预应力钢筋与张拉台座间的加热养护温差取20℃。
二、设计依据
1、JTG D60-2004 《公路桥涵设计通用规范》
2、JTG D62-2004 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
3、JTG B01-2003 《公路工程技术标准》;
三、主要参考资料:
1、上海市政工程设计研究总院,林元培主编。《桥梁设计工程师手册》。北京:人民交通出版社,2007。
2、邵旭东,程翔云,李立峰。《桥梁设计与计算》。北京:人民交通出版社,2007。
3、易建国主编。《混凝土简支梁(板)桥》。北京:人民交通出版社,2008。
4、袁伦一,鲍卫刚,编著。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范条文应用算例》。人民交通出版社,2005。
5、张树仁,郑绍桂等编著。《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》。2004。
四、设计要求
1、最终提交成果:
设计计算书内容:
1)构造尺寸选定:根据所选跨径及后附表格自己选定。
2)几何特性计算,
3)作用效应计算;
4)预应力钢筋数量估算及布置;
5)承载能力极限状态计算;
6)正常使用极限状态计算;
7)变形计算;
8)短暂状态应力验算;
9)铰缝计算;
10)预制空心板吊环计算、栏杆计算。
CAD 图纸:
桥型总体布置图、空心板一般构造、预应力钢束构造图、钢筋构造图、铰缝构造图、桥面铺装钢筋构造图、伸缩缝构造图。
2、本设计要求独立完成,不得抄袭。
3、设计计算书要求用A4级手写完成,计算过程中的所有图示均需用铅笔在相应位置绘出,要求图形清晰,数字标注准确。所有图示均需标注尺寸及单位。
4、设计中所有的构造要求均需遵循相应规范条文。
五、计算参考资料
范文二:混凝土简支梁及空心板桥设计要点
混凝土简支梁及空心板桥
3 混凝土简支梁及空心板桥
3.1一般规定
3.1.1简支梁应尽可能采用预应力混凝土结构。简支梁截面形式可采用T形、I形或箱形等,具体设计可根据桥宽、桥长、跨径等条件选择。
3.1.2当桥梁跨径小于或等于20m时,可考虑采用空心板,截面形式为矩形,其孔洞可为园形、椭圆形或八边形等。对于空心板:跨径6m?L,10m宜采用钢筋混凝土结构;跨径10m?L?25m宜采用预应力混凝土结构。
3.1.3简支T梁梁中距宜选择为1.7m,2.0m。当建筑高度不受限制时,也可进行梁格优化,梁中距可加至2.5m左右,以取得较经济的效果。T梁预制宽度不宜小于1.2m,现浇段宽度不得小于0.5m。
3.1.4简支梁边梁均应设置外悬臂,其长度空心板不宜小于0.5m,T梁悬臂宜采用1.0,1.5m,简支箱梁悬臂宜采用1.5,2.0m。
3.1.5简支T形、I形或箱形梁梁高应根据跨径、梁中距、荷载及结构厚度要求等条件确定。高跨比一般在1/16,1/20左右。
3.1.6预制简支梁应加强横向连接。简支T梁之间的桥面板采用现浇段连接并设置跨间横梁,横梁间距不宜大于7m。
3.1.7多孔简支梁结构应采用连续桥面。每一联的长度应综合考虑整体温差、柱高、支座及伸缩缝性能等因素确定,一般不宜超过150m。
3.1.8空心板桥应符合下列要求:
(1)斜空心板桥的斜度一般要求小于45?(含45?),当斜度大于45?时,宜调整道路线形,或改用其它结构形式。
(2)空心板应采用最新版本的《公路桥涵标准图》。并可根据桥梁设计要求,进行局部修改,但同一种结构必须采用同一种标准图。当条件限制不能套用标准图时,可参照标准图的跨径、斜度及构造自行设计。
(3)空心板预制宽度一般采用1.0m,1.5m。
(4)空心板桥应采取有效措施加强预制板之间的横向联系,防止使用过程中发生单板受力状况。
3.1.9简支梁、板宜采用后张预应力混凝土结构,空心板构件,当跨径10m?L?16m时,也可采用直线配筋的先张预应力混凝土结构。预应力钢筋可采用规范规定的钢丝、钢铰线及标准强度为1860MPa的高强低松弛钢铰线,如采用低松弛钢铰线应在图纸中予以说明。预应力钢筋均应按行业标准符号标注。
设计中应采用经过鉴定并符合国家标准和行业标准的锚具,预应力锚具、锚下钢筋及波纹管应按产品手册配套使用。
3.1.10为减小预应力简支T梁由于预加力弹性变形及徐变产生的上拱度,设计时应要求采用预应力二次张拉工艺或其它可靠的控制预应力后期上拱的措施。为减小中、边梁上拱度之差,可适当降低边梁处支座高程。为控制简支梁和空心板在预制阶段的上拱值,要求存梁时间不大于3个月。对于腹板不铅直放置的T形或I形梁,存梁时应要求施工单位注意采取措施防止腹板侧弯。
3.1.11空心板安装时应要求施工单位采取措施保证四个支座受力,防止有支座脱空的现象。 3.2 结构分析
3.2.1简支梁结构设计应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算,分析计算程序可采用院编“正交预应力混凝土简支梁计算程序” 、“正交钢筋混凝土简支梁计算程序” 和其它院有效版本程序。
3.2.2简支梁桥当斜度大于或等于40?时,应通过空间分析进行复核。
3.2.3空心板按横向铰接板,采用简支梁程序计算内力及配筋,对于斜度大于或等于40?的斜板需通过空间分析进行复核。
3.2.4对于空心板桥,一般不宜考虑整体化混凝土铺装层参与结构受力。如需部分考虑整体化混凝土铺装层参与结构受力时,必须采取有效的构造措施。
3.3 构造要求
3.3.1简支T梁和I形梁腹板厚度不应小于0.18m,当T梁跨径大于35m、I形梁跨径大于30m时,应适当加大腹板厚度。对于箱室宽度小于1.5m的简支箱梁腹板宜采用0.14m,顶、底板及翼板的厚度不宜小于0.12m。
3.3.2简支T梁、I形梁的构造钢筋:纵向钢筋直径一般宜采用Φ12,Φ22;箍筋直径不应小于φ8;横梁钢筋直径一般宜采用Φ25,Φ28,同时应注意考虑随下部结构盖梁刚度的减小而增加;其它构造钢筋宜采用φ8,Φ12。预应力孔道下必须设置定位钢筋,定位钢筋直径和形式根据预应力钢筋规格确定并不小于φ8。
3.3.3简支T梁的纵坡一般由支座垫块形成。设计时应按垫块底面水平计算垫块四角高度并不小于0.02m,当垫块最小高度大于或等于0.05m时,垫块内应设钢筋网。桥面横坡一般应由墩台台帽形成,主梁腹板宜铅直放置,由现浇段形成桥面横坡;当桥面横坡较大时,也可考虑由翼板倾斜形成。
3.3.4简支T梁梁中距小于1.8m时,桥面板厚度统一取0.16m。配筋应根据梁中距、悬臂长度及有无防撞护栏、灯杆等条件计算选取,也可参考“第十章 参考附录”中附表一取用。 3.3.5简支T梁下马蹄宽度:
当跨径 L,25m时,跨中0.40m,支点0.50m;
当跨径25m?L,35m时,跨中0.45m,支点0.50m;
L?35m时,跨中0.55m,支点0.55m。
同时满足锚下局部应力的要求。
3.3.6简支T梁下马蹄高度:
矩形段 梯形段 总高度
跨径 L,35m: 0.25m 0.20m 0.45m 跨径 L?35m: 0.25m 0.25m 0.50m 当跨径L?40m时,应将下马蹄高度在支点处适当增高,以满足预应力钢筋上弯要求。 3.3.7当简支T梁梁高因受限制而较小时,应注意按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)4.1.12式通过验算支点腹板变宽处断面的剪压强度而控制截面尺寸。 3.3.8当简支T梁边梁外翼板采取整体预制时,应要求施工单位采取措施防止梁的侧倾。 3.3.9桥梁采用的伸缩缝(如仿毛勒缝),需要在主梁端顶部预留较深的安装槽口时,该处端横梁在构造上应采取相应措施,如端横梁的顶层主筋分两层布置、箍筋分成两种高度,并相互交叉设置等。
3.3.10空心板板厚可根据跨径及结构构造要求按下式确定:
钢筋混凝土空心板: ;
预应力混凝土空心板: ;
其中: H,空心板板厚; L,空心板跨径
3.3.11钢筋混凝土或预应力混凝土空心板的预制构件应符合以下要求:
(1) 整体化混凝土铺装层厚度不宜小于0.1m。
空心板预制板的顶面应横向拉毛。当计算考虑整体化混凝土铺装层部分受力时,板顶应伸出预留钢筋,锚入铺装层。
板侧铰缝处预留竖向V形凹槽并预埋横向连接钢筋。
在铰缝顶部应设置双层钢筋网,宽为0.4m。
3.3.12空心板两端的孔洞应采用C30混凝土封堵,厚度可为0.3m。
4 预应力混凝土连续梁桥
4.1一般规定
4.1.1 预应力混凝土连续梁桥设计应根据桥长、柱高、地基条件等因素合理分联,每联的长度应以结构合理、方便施工、有利使用为原则,在有条件的情况下应考虑景观要求和桥梁整体布局的一致性。
4.1.2主梁应尽量采用一次浇筑混凝土、两端张拉预应力钢筋的施工方式,主梁长度宜控制在120m左右,当确实需要设置长分联时,可以采用分段浇筑混凝土、使用联接器分段张拉预应力钢筋的施工方案,设计时允许在同一截面全部预应力钢筋使用联接器连接,但对主梁截面及配筋应做加强处理。
4.1.3对于匝道桥,为增大刚度、减小扭矩,有条件时尽可能采用墩梁固结或双支座形式。 4.1.4桥梁截面形式可根据桥宽、跨径、施工条件、使用要求等确定为箱形(简称箱梁)或T形(简称T梁)。箱形截面可设计为单箱单室或单箱多室。箱梁翼板长度的确定应以桥面板正、负弯矩相互协调为原则, T梁悬臂长度宜为1.0~1.5m,箱梁悬臂长度宜为1.5~2.5m。当主、引桥结构形式不同时,悬臂板长度宜取得一致。
4.1.5箱梁腹板宽度应由主梁截面抗剪、抗扭、混凝土保护层、预应力钢筋孔道净距和满足混凝土浇筑等要求确定。预应力钢筋净保护层和净距除满足规范外,应考虑纵向普通钢筋和箍筋的占位以及混凝土浇筑的孔隙等因素。箱梁腹板宽度最小值应符合下列要求:
箱梁腹板宽度最小值一览表
条 件 腹板宽度Bmin(cm)
腹板内无纵向或竖向后张预应力钢筋时 20
腹板内有纵向或竖向后张预应力钢筋之一时 30
腹板同时有纵向和竖向后张预应力钢筋时 38
4.1.6 悬臂板厚度应视悬臂长度、桥上荷载及防撞护栏碰撞力验算结果而定。根部厚度宜取0.30,0.55m,悬臂板端部厚度一般不应小于0.12m(对有特殊防撞要求的结构,悬臂板端部厚度适当增加,如使用PL2型防撞护栏时悬臂板端部厚度不应小于0.2m)。当悬臂板长度较长时应适当加强悬臂板沿主梁方向钢筋的配置。
4.1.7主梁翼板和顶、底板厚度应根据梁距和箱宽计算确定。同时应满足箱梁顶板厚度不小于0.2m,底板厚度不小于0.18m;T梁顶板厚度不小于0.16m。
4.1.8中支点横梁和端横梁宽度由计算确定,但中支点横梁宽度不应小于2m,端横梁宽度不应小于1.1m,端横梁宽度还应考虑伸缩缝预留槽等构造要求。
4.1.9主梁腹板与顶、底板相接处应设1:5加腋,箱形截面与支点横梁相接处应设渐变段加厚。箱梁截面与跨间横梁相接处应设0.15m抹角。
4.1.10箱梁底板必须设置排水孔,腹板必须设置通风孔,直径均宜取D=0.1m左右。配有体外预应力钢筋的箱梁应设置检查换索通道。
4.1.11连续梁桥必须设置端横梁及中支点横梁。直线连续箱梁桥跨径小于30m的桥孔可不设跨间横梁;跨径在30,40m之间的桥孔宜设一道跨间横梁;跨径大于40m时宜设三道跨间横梁。曲线连续箱梁桥应根据曲线半径、跨径大小确定跨间横梁个数。连续T梁桥跨径大于25m的桥孔应设三道跨间横梁。斜桥视其交角适当增加跨间横梁。
4.1.12箱梁采用独柱支承时,其中支点横梁宜设计为预应力混凝土结构。 4.1.13主梁桥面板横向预应力不得采用无粘结预应力钢筋。
4.1.14主梁的梁高宜取最大跨径的1/20,1/27,箱梁梁高不应小于1.2m,当连续梁中支点为独柱支承时,梁高一般由中支点横梁强度控制,设计时应适当加高。
4.1.15连续梁桥施加预应力应采用后张法。预应力钢筋可采用规范规定的钢丝、钢铰线及标准强度为1860MPa的低松弛钢铰线。如采用低松弛钢铰线应按行业标准符号在图纸中予以说明。
设计文件中应要求采用经过鉴定,并符合国家标准和行业标准的锚具、联接器,预应力锚具、联接器、锚下钢筋及波纹管应按产品手册配套使用。
设计文件中应写明预应力钢筋张拉顺序、孔道灌浆要求和相应的结构施工顺序。箱梁各腹板纵向预应力钢筋应分批交替张拉,先长筋后短筋;采用双向预应力钢筋时,横梁和主梁预应力钢筋也应交替张拉,先横梁后主梁。
4.1.16桥面的纵横坡一般由支座垫块形成,设计时给出垫块中心高度,其值应控制四角高度不小于0.02m,当高度大于0.05m时应设钢筋网。
4.1.17 全桥采用支座支承的连续梁不得全部使用滑板支座,并至少设置一个双向固定支座。 4.1.18 预应力孔道灌浆宜采用真空灌浆工艺,灌浆标号不低于结构混凝土标号的80,。体外预应力钢筋锚区应采用环氧浆灌注。
4.1.19 体外预应力结构中的体外预应力钢筋设计应考虑后期可更换。结构设计时应考虑体外预应力钢筋的可检查性。
4.1.20 采用预制节段拼装的主梁应尽量考虑结构的标准化,以降低模板费用。 4.2结构分析
4.2.1桥梁上部结构应对主梁、横梁、桥面板及整体结构进行各施工阶段计算,并按规范进行承载能力极限状态及正常使用极限状态计算。
4.2.2连续梁结构分析计算程序采用现行受控版“桥梁综合计算程序”。桥梁横断面为多梁时可采用等代简支梁法计算横向分布系数(对于类似跨径及桥宽的情况也可利用已取得的计算结果,分析确定横向分布系数),取最不利单梁进行分析。支点和跨中应分别取不同的分布系数,分布系数变化点为1/4~1/5计算跨径。
4.2.3异型桥及弯桥应辅以SAP、3DBSA、MIDAS或其它空间计算程序进行内力分析,用于修正“桥梁综合计算程序”所计算的配筋。弯桥还应计算扭转、弯曲剪力叠加后,对主梁截面进行剪应力验算。斜桥的斜度(支承边或支座连线与桥梁轴线法线之间的小于90的夹角)小于或等于30时可用斜跨径按正桥计算,大于30时应按斜桥采用空间计算程序进行分析计算。斜桥计算跨径取斜长,计算横截面尺寸取垂直断面尺寸。
4.2.4预应力混凝土结构进行正常使用极限状态计算时,应优先考虑采用A类构件,正截面上、下缘正应力在荷载组合?条件下拉应力不宜超过0.5MPa,压应力不宜超过规范容许值的90%;其余荷载组合条件下拉应力不宜超过规范容许值的65%,压应力不宜超过规范容许值的90%;预加力阶段拉应力不宜超过规范容许值的65%,压应力不宜超过规范容许值的90%。
4.2.5预应力结构主梁、横梁均应进行支点、跨中、1/4截面的正截面、斜截面强度计算。以满足规范要求。
4.2.6预应力结构主梁强度计算中受压区预应力钢筋不得人为去掉,应在计算中作为受压预应力钢筋计算其对截面强度的影响。强度计算中,结构主要受力截面处,预应力的抵抗效应值超出荷载总效应值不宜过大,同时按规范要求计算并控制混凝土达到抗压设计强度时,受压构件中预应力钢筋的应力。
4.2.7桥面板应进行内力计算以确定配筋,板的分布宽度可按规范计算。箱梁跨中、1/4截面及支点截面按框架结构计算(跨中、1/4截面采用弹性支承,支点截面采用刚性支承)。当板的内力按梁(板)结构计算时应考虑不等厚桥面板厚度变化的影响。桥面板设计时,板厚、配筋应留有余量。当箱梁外悬臂大于或等于3m时,截面配筋应考虑腹板及顶、底板弯矩的协调。
4.2.8当混凝土标号大于C60时,各种构造钢筋直径等级应提高一级。
4.2.9对采用大吨位预应力的混凝土结构,对锚固部位的端横梁和体外预应力的转向块,在缺乏可靠参考资料时应对其进行局部应力分析。
4.2.10独柱支承的宽连续梁桥应进行结构空间计算。
4.2.11对于设有盖梁的横梁,当盖梁刚度较弱时,计算横梁宜将盖梁同时考虑(计入盖梁及支座刚度对横梁的影响)。
4.2.12对于采用墩梁固结和T墩形式的连续梁桥,结构计算时应上下部结构整体计算。 4.2.13对带有刚臂的计算模型(例如框架四角和墩梁固结点)时,若计算程序不能自动形成刚臂单元,则应人工划分刚臂单元。
4.3构造要求
4.3.1纵向普通钢筋应根据计算确定,钢筋直径一般宜采用F16,F25,箍筋直径不应小于F12,应根据计算确定,其它构造钢筋直径宜采用F12,F16。非预应力横梁钢筋直径宜采用F22,F28,跨间横梁钢筋直径宜采用F22,F25。预应力孔道下必须设置定位钢筋,定位钢筋直径和形式根据预应力钢筋规格确定并不小于φ8。
4.3.2主梁、横梁钢筋关系:横梁钢筋设在外层,主梁钢筋设在内层;主梁与横梁交叉处,不设主梁箍筋,横梁箍筋沿横梁全长布置。
4.3.3桥面板钢筋与主梁、横梁钢筋关系:桥面板受力主筋置于主梁顶部纵向钢筋的顶面,箱梁底板底面横向钢筋置于主梁底部纵向钢筋的底面。横梁范围内顶部和底部横梁主筋分别置于横梁最顶和最底面,主梁纵向钢筋(局部缓弯)置于横梁主筋内侧,同时横梁范围内桥面板或底板钢筋取消,但应配置翼板钢筋。
4.3.4在结构受拉边禁止设置内折角受力钢筋。
4.3.5预应力钢筋的布置,应线型平顺符合内力分布,且应尽量避免布置受压预应力钢筋。 4.3.6普通钢筋的设置应尽量避免与预应力钢筋位置相矛盾。
4.3.7箱梁顶板底横向钢筋、底板底横向钢筋和底板顶横向钢筋须伸至外腹板端部,并设90弯钩锚固。
4.3.8主梁腹板变宽段处箍筋135弯钩应改为直角焊接,以避免箍筋弯头与波纹管矛盾。 4.3.9主梁箍筋配置形式应充分考虑预应力波纹管净距要求,建议采用下图方式。 4.3.
10承受扭矩很大的箱梁顶板横向钢筋不宜采用弯上弯下的配筋形式。
4.3.11有伸缩缝预留槽的端横梁配筋方式应满足以下要求:横梁顶部主筋分为不同高度的两层钢筋配置,箍筋同样配置成不同高度,并且矮箍筋应与高箍筋重叠一定的距离。 注释
斜桥的斜度和斜角
1. 斜度--指支承边(或支座连线)与桥梁轴线法线之间的小于90的夹角,以φ表示(图1),它表示的是桥梁的倾斜程度。通常,一座单跨斜桥可能有左、右两个斜度。当左右斜度相同时,称为规则斜桥;否则称为异型斜桥。斜度有正负之分,当支承边逆时针旋转至桥梁轴线的法线(右手法则)时,斜度为正,反之为负。若弄错斜度的正负,则成为方向相反的桥梁,应给以特别的注意。
2. 斜角--支承边与桥梁轴线的夹角(小于90),它与斜度互余,注意不应混淆斜度与斜角。
范文三:桥梁结构计算书-简支空心板桥
欧式桥一施工图设计计算书
2014年06月
目 录
1?
设计概况................................................................................................................................... 1?1.1?工程概况................................................................................................................... 1?1.2?桥型结构介绍........................................................................................................... 1?
1.2.1?桥型布置........................................................................................................... 1?1.2.2?平面线形........................................................................................................... 1?1.2.3?主桥结构设计 ................................................................................................... 1?设计规范................................................................................................................................... 2?计算参数及控制要求............................................................................................................... 2?3.1?主要材料................................................................................................................... 2?3.2?设计荷载取值........................................................................................................... 3?3.3?荷载组合以及应力控制 ........................................................................................... 3?简直空心板边梁结构分析....................................................................................................... 4?4.1?计算模型及预应力模型 ........................................................................................... 4?4.2?持久状况承载能力极限状态 ................................................................................... 5?
4.2.1?正截面抗弯承载能力验算 ............................................................................... 5?4.2.2?斜截面抗剪承载能力验算 ............................................................................... 5?4.2.3?截面抗裂验算 ................................................................................................... 6?4.2.4?刚度(挠度)计算 ........................................................................................... 8?4.3?持久状况预应力混凝土构件应力计算 ................................................................... 8?
4.3.1?使用阶段正截面混凝土法向压应力 ............................................................... 8?4.3.2?使用阶段斜截面混凝土主压应力计算 ........................................................... 9?简直空心板中梁结构分析....................................................................................................... 9?5.1?计算模型及预应力模型 ........................................................................................... 9?5.2?持久状况承载能力极限状态 ................................................................................... 9?
5.2.1?正截面抗弯承载能力验算 ............................................................................... 9?5.2.2?斜截面抗剪承载能力验算 ............................................................................. 10?5.2.3?截面抗裂验算 ................................................................................................. 11?5.2.4?刚度(挠度)计算 ......................................................................................... 12?5.3?持久状况预应力混凝土构件应力计算 ................................................................. 13?
5.3.1?使用阶段正截面混凝土法向压应力 ............................................................. 13?5.3.2?使用阶段斜截面混凝土主压应力计算 ......................................................... 13?1#桥台下部结构验算............................................................................................................. 14?6.1?结构尺寸................................................................................................................. 14?6.2?材料参数................................................................................................................. 15?6.3?荷载信息................................................................................................................. 15?6.4?地质信息................................................................................................................. 15?6.5?承台承载力验算结果汇总 ..................................................................................... 16?
6.5.1?承台底中心单项荷载内力 ............................................................................. 16?6.5.2?短期效应标准值组合桩顶内力最值 ............................................................. 16?6.5.3?承台正截面承载力验算结果汇总 ................................................................. 17?
2?
3?
4?
5?
6?
7?
6.5.4?承台斜截面抗剪承载力验算结果汇总 ......................................................... 17?6.5.5?承台冲切承载力验算结果汇总 ..................................................................... 17?6.6?群桩汇总结果......................................................................................................... 18?
6.6.1?群桩基础m法计算参数................................................................................ 18?6.6.2?单桩刚度系数表 ............................................................................................. 18?6.6.3?单桩柔度系数表 ............................................................................................. 18?6.6.4?群桩结构出口刚度 ......................................................................................... 18?6.6.5?桩基轴向承载力验算汇总 ............................................................................. 19?结论......................................................................................................................................... 20?
欧式桥一 施工图设计计算书
1 设计概况
1.1 工程概况
欧式桥一,为简支空心板桥,跨径为1×20m=20m,桥宽9.4m。
图1 总体布置立面图
1.2 桥型结构介绍
1.2.1 桥型布置
本工程桥梁桥型为简支空心板桥,跨径20m。
桥梁标准横断面布置:1.2m(人行道及栏杆)+7.0m(车行道)+1.2m(人行道及栏杆)。
1.2.2 平面线形
本桥设计道路中心线为直线段。
1.2.3 主桥结构设计
a上部构造
本桥跨径为1x20m=20m,全宽9.4m,与河道正交。横断面布置为:1.2m(人行道及栏杆)+7.0m(车行道)+1.2m(人行道及栏杆)。
-1-
纵断面:桥面设置R=800m的竖曲线,从竖曲线两端起设置2.0%的纵坡与地面道路衔接。
采用L=20m后张法预应力混凝土空心板梁,梁高0.95m。 b下部结构
桥台采用扶壁式桥台,承台厚1.5m。
桩基采用φ1000mm的钻孔灌注桩,进入持力层深度不小于2.0m。桩基混凝土采用C30水下混凝土。
桥台桩基持力层为⑧中风化泥质粉砂岩。
2 设计规范
1、《城市桥梁设计规范》CJJ 11-2011 2、《公路工程技术标准》JTG B01-2003 3、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004
4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004 5、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007 6、《城市桥梁抗震设计规范》CJJ 166-2011 7、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011
8、《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002 9、《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4-2004 10、《公路桥梁伸缩装置》JT/T327-2004
3 计算参数及控制要求
3.1 主要材料
1、混凝土
1.空心板:预制板梁采用C50号混凝土。 2.下部结构均采用C30混凝土。 3.桥面系:桥面铺装采用C40凝土。 混凝土各项力学指标见下表:
-2-
弹性模量(MPa) 剪切模量(MPa)
泊桑比
轴心抗压强度标准值(MPa)轴心抗拉强度标准值(MPa)轴心抗压强度设计值(MPa)轴心抗拉强度设计值(MPa)热膨胀系数
2、普通钢筋
设计用钢筋为HPB300钢筋和HRB400钢筋二种。HPB300钢筋技术标准应符合《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》GB1499.1-2008国家标准第1号修改单的要求,HRB400钢筋技术标准应符合《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007的技术标准。
3.2 设计荷载取值
1、 结构自重:混凝土容重γ=26kN/m3 2、 二期恒载:包括桥面铺装、栏杆等。
3、 桥面铺装:70mm钢筋混凝土铺装+ 80mm沥青混凝土铺装 4、 设计荷载:城-B级,人群荷载按城市规范取用
5、 混凝土徐变及收缩的影响:混凝土收缩徐变系数参照《公路钢筋混凝
土及预应力混凝土桥涵设计规范》附录F 取用。 6、 温度影响(T):体系升温:30℃,体系降温:20℃。
3.3 荷载组合以及应力控制
1、计算一般规定
采用极限状态设计,进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算,同时满足构造规定和工艺要求。
上部结构刚度计算时取截面全毛断面,强度计算按相应的毛截面计算。 2、承载能力验算
按受弯构件进行承载能力极限状态的验算。 <1> 正截面抗弯承载力应符合下列规定:
γ0Md+γPMP≤R
-3-
构件承载力设计值R按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)第5.2.2条、第5.2.3条、第5.2.5条相关规定计算。 <2> 斜截面抗剪承载力应符合下列规定:
γ0Vd+γPVP≤Vcs+Vsb+Vpb
同时应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)第5.2.9条对抗剪截面几何尺寸的要求。 3、抗裂验算与应力控制
<1> 主梁正截面抗裂验算按A类预应力混凝土构件控制,即
作用短期效应组合下:σst?σpc≤0.7ftk 作用长期效应组合下:σst?σpc≤0
同时应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)第9.1.12条对部分预应力砼受弯构件中普通受拉钢筋的相关要求。
普通钢筋混凝土构件的裂缝,按作用短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算:最大裂缝宽度≤0.2mm。
<2> 斜截面抗裂验算按A类预应力混凝土现场浇筑构件控制,即
作用短期效应组合下:σtp≤0.5ftk
<3> 持久状态应力控制:
作用效应组合:恒载+预加力+收缩及徐变+基础变位+汽车+温度
混凝土的正截面最大压应力: σkc+σpt≤0.5fck 预应力钢筋的最大拉应力: σpe+σp≤0.65fpk 混凝土的最大主压应力: σcp≤0.6fck
<4> 变形验算:
使用阶段挠度计算考虑荷载长期效应影响,挠度长期增长系数ηθ=1.45;主梁竖向最大挠度≤1/600L,L为计算跨径。
4 简直空心板边梁结构分析
4.1 计算模型及预应力模型
连续梁选用桥梁博士V3.2.0进行受力分析,计算模型如下图所示。全桥共
26个单元。计算采用kN,m制,应力单位为MPa。
-4-
图2 计算模型图
4.2 持久状况承载能力极限状态
4.2.1 正截面抗弯承载能力验算
经过计算分析,得结构正截面承载能力及承载能力极限状态荷载效应包络图如下图所示(注:此时未计入普通钢筋的承载能力)。图中的单位均以KN.m计,
正值代表正弯矩,负值代表负弯矩。
图3 预应力混凝土箱梁抗弯承载能力与荷载效应包络图(kN·m)
由图上图可见,结构正截面承载能力极限状态荷载效应包络图完全处于结构正截面承载能力包络图中。
4.2.2 斜截面抗剪承载能力验算
经过计算分析,得基本组合下结构剪力包络图如下图所示。
图4 预应力混凝土箱梁基本组合下剪力包络图
同时得到斜截面抗剪承载能力验算结果如下表所示。
抗剪承载能力计算结果表
X 1.0 1.0 2.0 2.0
最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力
V箍筋 607.8 627.7 731.1 730.7
V弯起0.0 0.0 0.0 0.0
V预应力380.4 380.4 275.3 275.3
-5-
总抗力 988.2 1008.1 1006.4 1005.9 设计剪力 565.8 296.3 475.0 246.5 VR/Vd 1.747 3.402 2.119 4.081 满足是 是 是 是 尺寸是 是 是 是
X 3.0 3.0 4.0 4.0 5.0 5.0 6.0 6.0 7.0 7.0 8.0 8.0 9.0 9.0 10.0 10.0 11.0 11.0 12.0 12.0 13.0 13.0 14.0 14.0 15.0 15.0 16.0 16.0 17.0 17.0 18.0 18.0 19.0 19.0 20.0 20.0
最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 最大剪力 最小剪力 V箍筋 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 -749.2 749.2 749.2 -749.2 749.2 -749.2 -749.2 749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -728.9 -729.4 -624.4 -737.3 966.9 -815.1 V弯起0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 V预应力162.0 162.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -20.4 -20.4 -160.0 -160.0 -274.9 -274.9 -380.4 -380.4 0.0 -248.4 总抗力 911.2 911.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 749.2 -749.2 749.2 749.2 -749.2 749.2 -749.2 -749.2 749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -749.2 -769.6 -769.6 -909.2 -909.2 -1003.8 -1004.3 -1004.8 -1117.7 966.9 -1063.5 设计剪力 408.9 198.1 346.2 151.0 284.3 103.8 223.1 56.5 162.8 7.8 103.3 -44.3 48.2 51.7 -1.8 2.5 -50.8 -49.8 43.0 -105.0 -6.9 -165.2 -55.8 -225.5 -103.8 -287.4 -151.0 -349.3 -197.5 -412.8 -245.7 -478.9 -296.3 -574.4 69.0 -638.4 VR/Vd 2.228 4.599 2.164 4.961 2.636 7.220 3.358 13.252 4.601 96.323 7.250 16.917 15.550 14.489 423.343 302.650 14.758 15.054 17.435 7.137 108.914 4.535 13.432 3.322 7.219 2.607 5.096 2.203 4.604 2.202 4.085 2.097 3.392 1.946 14.020 1.666 满足是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 尺寸是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是
4.2.3 截面抗裂验算
4.2.3.1 正截面抗裂验算
通过计算,得到结构短期效应、长期效应组合下正截面上、下缘混凝土的应
-6-
力包络图如图所示。图中应力单位以MPa计,正值代表压应力,负值代表拉应力。
图
5 预应力混凝土箱梁长期效应组合上、下缘正截面应力包络图
图6 预应力混凝土箱梁短期效应组合上、下缘正截面应力包络图
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第6.3.1条,正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算,并应该符合下列规定:
对于A类预应力混凝土构件,在作用短期效应组合下,混凝土拉应力应该满足:
σst?σpc≤0.7ftk=0.7×2.65=1.855MPa
在荷载长期效应组合下应满足:
σst?σpc≤0
在作用长期效应组合下,结构上、下缘全截面受压,满足设计要求。 在作用短期效应组合下,结构上、下缘全截面受压,满足设计要求。 4.2.3.2 斜截面抗裂验算
结构斜截面混凝土主拉应力图如图所示。图中单位以MPa计,负值代表主拉
应力。
图7 预应力混凝土箱梁短期效应组合斜截面主拉应力包络图
-7-
对于A类预应力混凝土构件,在短期效应组合下,混凝土主拉应力应该满足:
σtp≤0.7ftk=0.5×2.65=1.325MPa
结构斜截面混凝土主拉应力满足A类预应力构件允许的主拉应力规范限值。
4.2.4 刚度(挠度)计算
预应力混凝土受弯构件按荷载短期效应组合,考虑荷载长期效应影响的挠度增长系数为1.43,消除结构自重产生的长期挠度后,梁式桥主梁跨中的挠度见表数据。表中数值单位以mm计,负值代表方向为竖直向下,正值代表方向为竖直向上。
结构挠度结果汇总表
工况
扣除自重
后的挠度
最大 最小
第一跨跨 中
1.0 -8.0
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第6.5.3条,预应力混凝土受弯构件在消除结构自重产生的长期挠度后,梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。
由表中数据可见,主梁跨中挠度均满足规范允许的最大挠度要求。
4.3 持久状况预应力混凝土构件应力计算
4.3.1 使用阶段正截面混凝土法向压应力
经计算,得持久状况正截面混凝土的法向压应力包络图如下所示。图中应力单位以MPa计,正值代表压应力,负值代表拉应力。
图8 预应力混凝土箱梁标准值组合正截面上、下缘最大正应力包络图
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第7.1.5条,使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力应该符合下列规定:
对于未开裂构件,受压区混凝土的最大压应力应满足:
σkc+σpt≤0.5fck=0.5×32.4=16.2MPa
由上图知,持久状况正截面混凝土的法向压应力满足设计要求。
4.3.2 使用阶段斜截面混凝土主压应力计算
经计算,得结构斜截面混凝土的主压应力如图所示。图中应力单位以MPa计,
正值代表主压应力。
图9 预应力混凝土箱梁标准值组合斜截面最大主压应力包络图
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第7.1.6条,使用阶段预应力混凝土受弯构件斜截面混凝土的主压应力应该符合下列规定:
受压区混凝土的最大主压应力应满足:
σcp≤0.6fck=0.6×32.4=19.44MPa
由上图知,持久状况结构斜截面混凝土的主压应力满足设计要求。
5 简直空心板中梁结构分析
5.1 计算模型及预应力模型
连续梁选用桥梁博士V3.2.0进行受力分析,计算模型如下图所示。全桥共
26个单元。计算采用kN,m制,应力单位为MPa。
图10 计算模型图
5.2 持久状况承载能力极限状态
5.2.1 正截面抗弯承载能力验算
经过计算分析,得结构正截面承载能力及承载能力极限状态荷载效应包络图如下图所示(注:此时未计入普通钢筋的承载能力)。图中的单位均以KN.m计,
正值代表正弯矩,负值代表负弯矩。
图12 预应力混凝土箱梁抗弯承载能力与荷载效应包络图(kN·m)
由图上图可见,结构正截面承载能力极限状态荷载效应包络图完全处于结构正截面承载能力包络图中。
5.2.2 斜截面抗剪承载能力验算
经过计算分析,得基本组合下结构剪力包络图如下图所示。
图13 预应力混凝土箱梁基本组合下剪力包络图
同时得到斜截面抗剪承载能力验算结果如下表所示。
抗剪承载能力计算结果表
X 1.0 1.0 2.0 2.0 3.0 3.0 4.0 4.0 5.0 5.0 6.0 6.0 7.0 7.0 8.0 8.0 9.0 9.0 10.0
V箍筋 V弯起V预应力总抗力 设计剪力 VR/Vd 满足最大剪力是 最小剪力0.0 259.9 1003.9 189.2 5.305 是 最大剪力是 最小剪力是 最大剪力是 最小剪力0.0 108.0 715.9 115.6 6.193 是 最大剪力0.0 是 最小剪力0.0 0.0 607.9 85.5 7.110 是 最大剪力0.0 是 最小剪力0.0 0.0 607.9 54.6 11.136 是 最大剪力0.0 是 最小剪力0.0 0.0 607.9 24.3 25.024 是 最大剪力0.0 0.0 607.9 118.1 5.147 是 最小剪力0.0 0.0 -607.9 -7.3 83.548 是 最大剪力0.0 0.0 607.9 79.5 7.652 是 最小剪力0.0 0.0 -607.9 -41.6 14.630 是 最大剪力0.0 0.0 607.9 43.6 13.940 是 最小剪力0.0 0.0 607.9 21.4 28.373 是 最大剪力0.0 0.0 607.9 11.1 54.850 是
尺寸
是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是
X 10.0 11.0 11.0 12.0 12.0 13.0 13.0 14.0 14.0 15.0 15.0 16.0 16.0 17.0 17.0 18.0 18.0 19.0 19.0 20.0 20.0 V箍筋 V弯起V预应力总抗力 设计剪力 VR/Vd 满足
最小剪力0.0 0.0 -607.9 -10.5 57.868 是 最大剪力0.0 0.0 -607.9 -20.7 29.423 是 最小剪力0.0 0.0 -607.9 -44.9 13.534 是 最大剪力0.0 0.0 607.9 40.5 15.028 是 最小剪力0.0 0.0 -607.9 -80.8 7.522 是 最大剪力0.0 0.0 607.9 8.0 75.968 是 最小剪力是 最大剪力0.0 0.0 -607.9 -23.7 25.685 是 最小剪力是 最大剪力0.0 0.0 -607.9 -54.6 11.133 是 最小剪力是 最大剪力0.0 -13.6 -621.5 -84.9 7.320 是 最小剪力是 最大剪力0.0 -108.0 -715.9 -114.6 6.247 是 最小剪力是 最大剪力是 最小剪力是 最大剪力0.0 -259.9 -1002.9 -189.3 5.298 是 最小剪力0.0 -259.9 -1004.8 -392.0 2.563 是 最大剪力0.0 0.0 777.1 57.5 13.505 是 最小剪力是 尺寸
是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是
5.2.3 截面抗裂验算
5.2.3.1 正截面抗裂验算
通过计算,得到结构短期效应、长期效应组合下正截面上、下缘混凝土的应力包络图如图所示。图中应力单位以MPa计,正值代表压应力,负值代表拉应力。
图14 预应力混凝土箱梁长期效应组合上、下缘正截面应力包络图
图15 预应力混凝土箱梁短期效应组合上、下缘正截面应力包络图
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第6.3.1条,正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算,并应该符合下列规定:
对于A类预应力混凝土构件,在作用短期效应组合下,混凝土拉应力应该满足:
σst?σpc≤0.7ftk=0.7×2.65=1.855MPa
在荷载长期效应组合下应满足:
σst?σpc≤0
在作用长期效应组合下,结构上、下缘全截面受压,满足设计要求。 在作用短期效应组合下,结构上、下缘全截面受压,满足设计要求。 5.2.3.2 斜截面抗裂验算
结构斜截面混凝土主拉应力图如图所示。图中单位以MPa计,负值代表主拉
应力。
图16 预应力混凝土箱梁短期效应组合斜截面主拉应力包络图
对于A类预应力混凝土构件,在短期效应组合下,混凝土主拉应力应该满足:
σtp≤0.7ftk=0.5×2.65=1.325MPa
结构斜截面混凝土主拉应力满足A类预应力构件允许的主拉应力规范限值。
5.2.4 刚度(挠度)计算
预应力混凝土受弯构件按荷载短期效应组合,考虑荷载长期效应影响的挠度增长系数为1.43,消除结构自重产生的长期挠度后,梁式桥主梁跨中的挠度见表数据。表中数值单位以mm计,负值代表方向为竖直向下,正值代表方向为竖直向上。
结构挠度结果汇总表
工况
第一跨
跨 中
扣除自重 后的挠度
最大 最小 6.4 -11.7
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第6.5.3条,预应力混凝土受弯构件在消除结构自重产生的长期挠度后,梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。
由表中数据可见,主梁跨中挠度均满足规范允许的最大挠度要求。
5.3 持久状况预应力混凝土构件应力计算
5.3.1 使用阶段正截面混凝土法向压应力
经计算,得持久状况正截面混凝土的法向压应力包络图如下所示。图中应力单位以MPa计,正值代表压应力,负值代表拉应力。
图17 预应力混凝土箱梁标准值组合正截面上、下缘最大正应力包络图
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第7.1.5条,使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力应该符合下列规定:
对于未开裂构件,受压区混凝土的最大压应力应满足:
σkc+σpt≤0.5fck=0.
5×32.4=16.2MPa
由上图知,持久状况正截面混凝土的法向压应力满足设计要求。
5.3.2 使用阶段斜截面混凝土主压应力计算
经计算,得结构斜截面混凝土的主压应力如图所示。图中应力单位以MPa计,正值代表主压应力。
图18 预应力混凝土箱梁标准值组合斜截面最大主压应力包络图
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中第7.1.6条,使用阶段预应力混凝土受弯构件斜截面混凝土的主压应力应该符合下列规定:
受压区混凝土的最大主压应力应满足:
σcp≤0.6fck=0.6×32.4=19.44MPa
由上图知,持久状况结构斜截面混凝土的主压应力满足设计要求。
6 1#桥台下部结构验算
6.1
结构尺寸
图19 桥台桩基础结构图
6.2 材料参数
参数名称
参数值
桥台材料桩基材料桥台钢筋桩基钢筋6.3 荷载信息
集中荷载汇总表
荷载名称
荷载类型
荷载位置(m)
集中力(kN)
集中矩(
) 上部结构自
结构重力
重
立柱盖粱重 结构重力
汽车MaxQ 汽车 摩阻力
支座摩阻
土压力
土侧压力
人群
人群
承台自重
结构重力
-1233.8
6.4 地质信息
土层工程地质物理力学参数表
土层
名称
层顶相对m值 标高(m) (kN/m4)
天然重度饱和重度内摩擦角压缩模量
(kN/m3)(kN/m3)(o) (MPa)
(kPa) (kPa)
岩层工程地质物理力学信息
岩层 名称
层顶标高 (m)
C0值 (kN/m3)
端阻发挥
(kPa)
系数
系数 侧阻发挥
6.5 承台承载力验算结果汇总
6.5.1 承台底中心单项荷载内力
承台底中心单项荷载表
荷载名称MX(kN·m)上部结构自重 立柱盖粱重
MZ(kN·m)
0 0
汽车摩阻力土压力0
人群承台自重
6.5.2 短期效应标准值组合桩顶内力最值
短期效应标准值组合桩顶内力最值表
桩号
最大N
(kN)
最小N (kN)
最大MX (kN·m)
最小MX (kN·m)
最大MY (kN·m)
最小MY (kN·m)
承台强度验算结果汇总表
验算项目 正截面承载力 斜截面承载力 冲切承载力
验算结果(是否满足)
是 是 是
6.5.3 承台正截面承载力验算结果汇总
基本组合撑杆抗压、系杆抗拉承载力验算汇总表
验算 位置 y=0.000m(桩位:-0.75m)
最小配筋率验算汇总表
验算位置 y=0.000m(桩位:-0.75m)
配筋率(%)
最小配筋率(%)
配筋率是否满足
撑杆压力γ0Dd(kN)
撑杆抗压 承载力 (kN)
撑杆抗压 是否满足
系杆拉力γ0Td(kN)
系杆抗拉 承载力 (kN)
系杆抗拉 是否满足
是是
是
6.5.4 承台斜截面抗剪承载力验算结果汇总
基本组合承台斜截面抗剪承载力验算汇总表
验算
位置 y=0.000m(桩位:-0.75m)
配筋 百分率P
计算宽度bs(mm)
有效高度h0(mm)
剪跨比m
剪力 γ0Vd(kN)
抗剪承载力
(kN)
是否满足
是
6.5.5 承台冲切承载力验算结果汇总
基本组合承台冲切承载力验算汇总表
冲切破坏类型
破坏锥的编号
冲切力γ0Fld (kN)
冲切承载力(kN)
冲切承载力
是否满足
是
角桩向上冲切
角桩向上冲切边桩向上冲切
是 是
6.6 群桩汇总结果
6.6.1 群桩基础m法计算参数
桩侧地基水平系数m (kN/m4):1.1e4 桩端处地基水平系数m0(kN/m4):0 桩端处地基竖向系数C0(kN/m4):2.8e6
m法计算参数表
局部X向
桩号
计算宽度b1(m)
变形系数(m-1)
局部Y向
计算宽度b1(m)
变形系数(m-1)
6.6.2 单桩刚度系数表
单桩桩顶刚度系数表 局部X向 局部Y向 轴向
桩号 系数 弯剪系数水平系数转动系数弯剪系数水平系数转动系数
(kN/m) (/rad)(/rad) (kN/rad) (kN/m) (kN/rad) (kN/m) 6.6.3 单桩柔度系数表
单桩桩顶柔度系数表
局部X向 局部Y向 轴向
桩号 系数 水平系数 转动系数弯剪系数水平系数转动系数 弯剪系数
(m/kN) (rad/)(rad/) (m/kN) (rad/kN) (m/kN) (rad/kN) 6.6.4 群桩结构出口刚度
群桩结构出口刚度系数表
参数名称 参数值
竖向刚度系数-18-
参数名称
水平扭转刚度系数(
/rad)
参数值 3.6e6
水平刚度系数顺桥向
转动刚度系数(
/rad)
/m)
4.1e6 8.6e5
弯剪刚度系数(kN/rad)或(
水平刚度系数横桥向
转动刚度系数(
/rad)
/m)
群桩整体结构刚度双柱等代模型参数表 2.3e7 -8e5
弯剪刚度系数(kN/rad)或(
群桩双柱等代模型参数示意图
等代模型中柱材料弹性模量顺
桥 向 横 桥 向
等代单柱截面面积A(m2等代单柱截面惯性矩I(m柱间距等代单柱截面面积A(m2等代单柱截面惯性矩I(m4柱高柱间距柱高6.6.5 桩基轴向承载力验算汇总
6.6.5.1 单桩轴向受压承载力最不利验算结果汇总
轴向受压承载力验算成果汇总表
-19-
组合
桩身竖向力 N(kN)
轴向受压承载力容许值
(kN) 5588.7 6985.9
是否 满足 对应 桩号
长期效应组合短期效应组合
是是6.6.5.2 单桩轴向受拉承载力最不利验算结果汇总
轴向受拉承载力验算成果汇总表
组合
桩身竖向力 N(kN)
轴向受拉承载力容许值
NR(kN)
0 0
NR/N 是否 满足
对应 桩号
长期效应组合短期效应组合
是是7 结论
1. 经计算,简支空心板桥截面的设计弯矩均小于截面极限承载弯矩。结构
受力安全,满足设计规范要求。
2. 经计算,简支空心板桥裂缝宽度均满足规范要求。
3. 通过桥台基础单桩承载力计算,单桩最大设计反力小于单桩承载力,符
合规范规定,桥台承载能力均满足规范要求。
-20-
范文四:简支混凝土空心板桥设计计算书
作者:吴朝武;院校:内蒙古科技大学;能力有限,请大叫海涵;本人冒昧上传网上,与大家共享,错
误难免,请大家及时帮忙更正。 2010-1-18 ,吴朝武呈上。 切记:请勿抄袭。
作者:吴朝武;院校:内蒙古科技大学;能力有限,请大叫海涵;本人冒昧上传网上,与大家共享,错
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目录
一、 设计资料 ................................................................................... 3
二、 构造形式及尺寸选定 ............................................................. 4
三、 空心板毛截面几何特性计算 ................................................ 4
(一)、毛截面面积A ................................................................. 5
(二)、毛截面重心位置 ............................................................ 5
(三)、空心板毛截面对中心轴的惯性矩 ............................. 5 四、 作用效应计算 .......................................................................... 6
(一)、永久效应作用计算 ........................................................ 6
(二)、可变作用效应计算 ........................................................ 8
(三)、作用效应组合............................................................... 19
五、 承载力极限状态计算 ........................................................... 22
(一)、正截面配筋计算及承载力验算 ............................... 22
(二)、斜截面配筋及承载力计算 ........................................ 24 六、 空心板持久之状况正常使用极限状态计算 ................... 29
(一)、裂缝宽度验算............................................................... 29
(二)、挠度及预拱度计算。 ................................................. 29
七、 空心板短暂状况应力验算(吊环计算) ....................... 31 八、 铰缝计算 ................................................................................. 32
(一)、铰缝剪力计算。 .......................................................... 32
1
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(二)、铰缝抗剪强度验算 ...................................................... 36
九、 栏杆计算 ................................................................................. 37
(一)、栏杆的构造及布置 ...................................................... 37
(二)、栏杆柱的作用效应计算 ............................................. 37
(三)、栏杆柱承载能力复核(见图1-17) ....................... 39
(四)、扶手计算 ....................................................................... 41
十、 参考文献及资料 .................................................................... 44
2
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简支混凝土空心板桥设计
一、设计资料
1、 跨径:标准跨径lm,13.00; k
lm,12.6 计算跨径(桥墩至支座中心线距离取20cm)。 2、 桥面净空:0.75+2×4.5+0.75=10.5m。
23、 设计荷载:汽车荷载,公路—?级荷载;人群荷载,3.0KN/m.
4、 材料:纵向受力钢筋采用HRB400,箍筋采用HRB335;空心板
混凝土采用C40;铰缝为C30细石混凝土;桥面铺装采用C30
沥青混凝土;栏杆及人行道板为C25混凝土;三角垫层采用
C25素混凝土,最薄出6mm。
5、 设计依据及参考资料
(1)、桥梁工程课程设计任务书;
(2)、《公路工程技术标准》(JTG B01—2003);
(3)、《公路桥涵通用规范》(JTG D60—2004),简称《桥规》;
(4)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62
—2004)简称《公预规》;
(5)、《混凝土简支梁(板)桥》,桥梁计算示例丛书。
3
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二、构造形式及尺寸选定
由桥面净宽2×0.75+9=10.5m知,全桥采用11块C40的预制混凝土空心板,每块空心板宽99cm(其中桥墩至支座中心线之间
距离为20cm,伸缩缝宽4cm)。C40混凝土空心板,
fMPafMPafMPafMPa,,,,28.6,18.4,2.4,1.65。全ckcdtktd
桥空心板横截面布置如图1—1,每块空心板截面尺寸及构造尺寸
见图1—2。
1100/2
2575900/2
1.5%
234561
64
图1-1 桥面横断面(尺寸单位:cm)
2.52.5
9
R19
0.7
8383887
图1-2 空心板截面尺寸构造(单位:cm)
三、空心板毛截面几何特性计算
4
7147288
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误难免,请大家及时帮忙更正。 2010-1-18 ,吴朝武呈上。 切记:请勿抄袭。 (一)、毛截面面积A
211A,,,,,,,,,,,,,,,,,99642388419/22(72.572.575),22
2,3373.42cm
(二)、毛截面重心位置
全截面对1/2高度处的静矩:
11 S=2[72.5(257/372.5(257/275(1872/3)],,,,,,,,,,,,,,,)) 221/2板高
3,2269.17cm
铰缝的面积:
211A,,,,,,,,,272.572.575cm()=87.5 22铰
毛截面重心对1/2高处的距离:
dAcm,,,S/2269.17/3373.420.7(向下移) 1/2板高
铰缝重心对1/2板高处距离:
dcm,,2269.17/87.525.9 铰
(三)、空心板毛截面对中心轴的惯性矩
, 由1—3,设每个挖空的半圆面积A:
222, Adcm,/83.1438/8566.77,,,,
9
8864
9y
99
图1--4 计算IT的空心板截面简化图1-3 挖空半圆构造(尺寸单位:cm)cm)图(单位:
5 计算
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误难免,请大家及时帮忙更正。 2010-1-18 ,吴朝武呈上。 切记:请勿抄袭。 半圆重心轴:
4438d,ycm,,,8.07 66,,
,I半圆对其自身重心轴O—O的惯性矩为:
444, Idcm,,,,0.006860.006863814304.03 则空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I为:
33229964388,,I,,,,,,,,,,,99640.72(3880.7)414304.031212
222,,,,,,,,,,,2566.7[(8.0740.7)(8.0740.7)]87.5(25.90.7)
64,,1.711710cm(忽略了铰缝对自身重心轴的惯性矩) 空心板截面的抗扭刚度可简化为图1—4单箱截面来近似计算:
22224(998)(649),,,,64bh4Icm,,,,2.949510Tbttht(1/1/)2/2(998)2(649),,,,,,123,98
四、作用效应计算
(一)、永久效应作用计算
1.空心板自重(第一阶段结构自重)g1:
,4KNgA,,,,,,,3373.4210258.433 1m
2、桥面系自重(第二阶段结构自重)g2:
KN人行道及栏杆重力(单侧):1.0×(0.75+0.25)+1.0=5.0 m
桥面铺装采用等厚度10cm的沥青混凝土,则全桥宽铺装每延长
6
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KN米重力为:0.1×9×23=20.7 m
三角垫层采用C25混凝土,最薄处6cm,桥面横坡1.5%,则单侧
24(0.061.5%4.50.06),,,三角垫层每延米重:,,4.510.125/KNm 2
上述自重效应是在各空心板形成整体后,再加上板桥上的,为了
使计算方便近似按各板平均分担重力效应,则每块板空心板分摊到的
每延米桥面系重力:
5.0220.710.1252,,,,
gKNm,,4.632/2 11
g3、铰缝自重(第二阶段结构自重): 3
,4gKNm,,,,,,(87.5164)10240.359/3 4、 由此空心板每延米总重力g为:
ggKNm,,8.433/,1
gggKNm,,,,,4.6320.3594.991/,12
gggKNm,,,,,8.4334.99113.424/,,
由此计算出简支空心板永久作用(自重)效应,计算结果见
表1—1.
7
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误难免,请大家及时帮忙更正。 2010-1-18 ,吴朝武呈上。 切记:请勿抄袭。 永久作用效应汇总表 表1—1
计算 作用g作用效应M(KN.m) 作用效应V(KN) i项 跨径()KNm/
()lm作 目 跨中1/4跨1/4跨跨中支点用 223111()gl()gl (g)l()gl种 32482
类
8.433 12.60 167.353 125.515 53.128 26.564 0 g,
4.991 12.60 99.046 74.285 31.443 15.722 0 g,
13.424 12.60 266.399 199.800 84.571 42.286 0 ggg,,,,
(二)、可变作用效应计算
本设计采用公路—?级汽车荷载,由车到荷载及车辆荷载组
成。
qKNm,7.785/k
(12.65)(270135),, pKN,,,135157.8k505,
p计算剪力时,集中荷载标准值应乘以1.2的系数,即: k
, ppKN,,,,1.21.2157.8189.36 kk
按《桥规》车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不
8
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误难免,请大家及时帮忙更正。 2010-1-18 ,吴朝武呈上。 切记:请勿抄袭。 利效应的同号影响线上,集中荷载标准值只作用于相应于影响线中
一个最大影响线峰值处。其中双车道荷载横向折减系数取,,1。
1、 汽车荷载横向分布系数计算
空心板跨中和l处的横向分布系数按铰接板法计算,支点处按4
l杠杆原理法计算,支点至之间的荷载横向分布系数按直线内插法4
求的。
(1)、跨中和l处横向分布系数计算 4
首先计算空心板的刚度系数γ
26,EIbIb1.7117101,222,,,,,()6.2()6.2()0.02266,6GIlIl42.94951012.6,TT
通过γ的直线内插法可求得各块板的横向分布影响线,计
算结果列表1—2中,各板的横向分布影响线及横向最不利布载见
图1—5.由于桥梁横断面结构对称,所以只计算1号至6号板的横
向分布影响线坐标值。
1号板:
11m0.1940.1270.0860.0520.0370.0270.262,,,,,,,,,(),汽汽i22
m0.1990.0250.224,,,,,,人人i
9
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各板铰缝荷载横向分布影响系数坐标值表 表1—2
作 用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 位 置 板
号
0.240.110.140.100.080.060.040.030.020.020.021 5 9 7 9 1 1 6 6 9 5 2
0.190.190.160.110.080.060.050.030.030.020.022 9 4 1 9 9 7 1 9 2 7 5
0.140.160.160.140.100.070.060.040.030.030.023 7 1 6 0 4 8 0 6 7 2 9
0.100.110.140.150.130.090.070.050.040.030.034 9 9 0 1 0 7 4 7 6 9 6
0.080.080.100.130.140.120.090.070.060.050.045 1 9 4 0 4 6 5 4 0 1 6
0.060.060.070.090.120.140.120.090.070.060.066 1 1 8 7 6 2 6 7 8 7 1 2号板:
11m0.1940.1270.0860.0520.0370.0270.262,,,,,,,,,(),汽汽i22
m0.1990.0250.224,,,,,人人i,
3号板:
11
m0.1660.1110.0760.0470.200,,,,,,,(),汽汽i22
m0.1470.0290.176,,,,,人人i,
10
0.0270.025
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0.0370.0340.0471.5%0.750.759
0.0520.0489101123456781
0.07611111111111
110.0860.0790.51.81.31.81.31.80.50.111Por
Por0.1270.1161号板横向分布影响线
0.166
0.0290.0250.0220.1940.1990.245
Por
2号板横向分布影响线
Por0.0610.0810.1090.1470.199
1.51.81.31.82.60.047
0.072
3号板横向分布影响线
Por0.1042.5Por
0.0511.81.31.81.60.1510.0610.0460.036
0.072
0.6
4号板横向分布影响线Por0.101Por3.51.81.31.8
0.1030.144
0.142
1.41.81.31.82.7
0.117
Por5号板横向分布影响线Por0.077
图1-5 各板横向分布影响线及横向最不利布载图(尺寸单位:m)
11
PorPor6号板横向分布影响线
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1m,,,1.00.5汽2
m,1.0人
5号板:
11
,,,,,,,()m0.1440.1010.0720.0510.184,汽汽i22
,,,,,m0.0810.0460.127人人i,
6号板:
10.0770.1170.1420.1030.220,,,,,,(),i汽2
m0.0610.0610.122,,,,,人人i,
各板的横向分布系数计算结果汇总于表1—3中。
各板横向分布系数汇总表 表1—3
板 1 2 3 4 5 6
横 号 向 分 布 系 数
0.251 0.262 0.200 0.205 0.184 0.220 m汽
0.267 0.224 0.176 0.145 0.127 0.122 m人
由表1—3可知,跨中至l处荷载横向分布系数可偏安全地取下4
12
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m,0.262汽
m0.267,人
(2)、支点处荷载横向分布系数的计算
支点处荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由图1—6,各板横向分布系数计算如下:
1
m,,,1.00.5汽2
m,1.0人
Por
234561
3.6
11
其余板影响线1号板影响线
图1—6 支点处板的横向分布影响线
13
作者:吴朝武;院校:内蒙古科技大学;能力有限,请大叫海涵;本人冒昧上传网上,与大家共享,错
误难免,请大家及时帮忙更正。 2010-1-18 ,吴朝武呈上。 切记:请勿抄袭。
l(3)、支点到处荷载横向分布系数 4
按直线内插法求得。空心板的荷载横向分布系数汇总与表1—4.
空心板的荷载横向分布系数汇总表 表1—4
作 用 l 跨中至处 作 支点 位 4用 置 种 类
汽车荷载 0.262 0.5 人群荷载 0.267 1.0
2、 汽车荷载冲击系数计算
《桥规》规定汽车荷载的冲击系数的冲击力标准值为汽车荷载标
f准值乘以冲击系数μ 。μ按结构基频的不同而不同,
EIEI,,CCf,, 22Glml22Cg
3KNNlm,12.6G13.4213.42410,,,其中, mm
64I1.711710,,cm C
62,,3.25101.711710,,,
f,则: 23212.613.42410/9.8,,
,,,7.94071.514HzHzHz,
故:,,,,0.1767lf0.01570.3504n 11.3504,,,
3、 可变作用效应计算
(1)、车道荷载效应
计算车道荷载效应引起的空心板及l截面的效应(弯矩和剪4
14
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q力)时,均布荷载应满布于使空心板最不利效应的同号影响线上,k
,集中荷载pp()只作用于影响线中一个最大影响线峰值处,见图1kk
—7.
q=157.8KN=7.785KN/mkPk
l跨中弯矩影响线m,3.154
,,19.845
PK'=189.36KN
q=7.785KN/mk
跨中剪力影响线1211.575,,2
6.3m6.3m
=157.8KNq=7.785KN/mPkk
L/4截面弯矩影响线
2.36
,,14.884
PK'=189.36KN
q=7.785KN/mk
0.25L/4截面剪力影响线
0.75
,,3.544
93
图1-7 简支空心板跨中及L/4截面内力影响线及加载图
15
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1)、跨中截面(参照图1-7)
弯矩:MmPy,,,,()(不计冲击效应时)q kkkk汽
不计冲击力:
M1.00.2627.78519.845157.83.15170.71KNm,,,,,,,,() 汽
M1M,,(),计入冲击力: 汽汽(不计冲击力)
,,,,1.3504170.71230.53KNm
,剪力: VmPy,()(不计冲击效应时)q,,, kkkk汽
不计冲击力:
1 V1.00.2627.7851.575189.3628.02KN,,,,,,,() 汽2
V1.350428.02,,计入冲击力: 汽
,37.84KN
l2)、截面(参照图1-7) 4
弯矩:
不计冲击力:MmPy,,,,()q kkkk汽
,,,,,,1.00.2627.78514.884157.82.36()
,,147.44KNm
计入冲击力:
M1.3504147.44,,汽
199.11KNm,,
剪力:
不计冲击力:
,VmPy,()q,,, kkkk汽
16
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3,,,,,,1.00.2627.7853.544189.36()
4
,44.44KN
V1.350444.44,,汽计入冲击力:
60.01KN,
3)、支点剪力(参照图1-8)
计算支点截面由车道荷载产生的效应时,考虑横向分布系数沿
空心板长度的而变化,同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不
利效应的同号影响线上,集中荷载标准值只作用于相应于影响线中一
个最大的影响线峰值处,见图1-8.
12.6
0.262 0.5m汽图
PK'=189.36KN
moqmoqqqkmcqkqk
汽车加载图
10.267m人图
mo人q人mc人q人
人群荷载加载图
0.083
支点剪力影响线0.917
16.3 ,,
3.15三角形荷载合力下的影响线数标值
图1-8 支点截面剪力计算简图及加载图
17
范文五:简支空心板桥桥墩抗震计算书
简支空心板桥桥墩抗震计算书
(一) 设计资料
1、上部构造:2孔20m 连续桥面简支梁,20m 先张法预应力混凝土简支宽幅空心板,计算跨径为19.32m ,每跨(单幅) 横向设8块板。桥面现浇10cm50号混凝土,9cm 沥青混凝土。 2、桥面宽度(单幅) :0.5(防撞墙)+净11.5(行车道) +0.75m(波形护栏)=12.75m。 3、斜度:30°。
4、设计荷载:公路Ⅰ级。
5、支座:墩顶每块板板端设GYZ200×42mm 板式橡胶支座2个。
6、地震动峰值加速度:0.20g 。
7、下部构造:圆形双柱式墩,直径1.3m ;钻孔桩直径1.5m ,长40m 。墩柱为30号混凝土,桩基础为25号混凝土,HRB335钢筋。
桥墩一般构造如下
(二) 恒载计算 1、上部恒载反力
空心板:[(12.5+0.3)×6+(14.7+0.3)×2]×26=2776.8kN
铰缝混凝土:2.22×7×26=404.0kN 桥面铺装(包括50号混凝土和沥青混凝土) :
11.5×20×0.1×26+11.5×20×0.09×24=1094.8kN 防撞墙:6×26=156kN 波形护栏:5.6×26=145.6kN
合计:2776.8+404.0+1094.8+156+145.6=4577.2kN 2、下部恒载计算 1) 盖梁加防震挡块重力
PG =28.8×25=720kN 2) 系梁重力
PX =8.1×25=202.5kN 3) 一个墩柱重力
Pd =π×1.3×5.6×25=185.8kN
2
4
4) 单桩自重力
Pz =π×1.5×40×25=1767.1kN
2
4
(三) 水平地震力计算 1、顺桥向水平地震力计算
1) 上部结构对板式橡胶支座顶面处产生的水平地震荷载 Eihs =
K itp
∑K
i =1
n
C i C z K h β1G sp
itp
式中:C i =1.7,C z =0.3,K h =0.2
根据地质资料分析,桥位所在地土层属Ⅲ类场地,所以有 β1=2.25×(0. 45)
T 1
0.95
对于板式橡胶支座的梁桥 T1=2π
ω1
其中:
ω
g
2G sp G tp
21
=
G tp K 1+(K 1+K 2) G sp -{[G tp K 1+(K 1+K 2) G sp ]2-4G tp G sp K 1K 2}1/2
K1=∑K is
i =1
n
计算采用2孔×20m 为一联,故n =1
Kis =∑G d A r
i =1
n s
t
其中:n s =2×16=32,G d =1200kN/m由橡胶支座计算知
Ar =π×0.2=0.0314m
2
2
2
4
∑t =0.042m
∴ Kis =32×1200?0. 0314=28708.6kN/m
0. 042
K1=1×28708.6=28708.6kN/m K2=∑K ip
i =1n
Kip =3I 13E 1
l i
其中:墩柱采用30号混凝土,则 Ec =3.00×10MPa
E1=0.8×3.00×10×10=2.4×10kN/m 按墩高H =7m 控制设计,
支座垫石+支座厚度=0.1+0.042=0.142m li =7+0.142=7.142m 柱惯矩: I1=π×1.3=0.1402m
4
4
4
3
7
2
4
64
3?0. 1402?2. 4?107
K ip =
7. 1423
×2=55418.0kN/m
K 2=1×55418.0=55418.0kN/m G sp =2×4577.2=9154.4kN G tp =G cp +ηG p
其中: Gcp =720kN
Gp =2×185.8=371.6kN
η=0.16(X f 2+2X f 12+X f X f 1+X f 1+1)
2
2
2
顺桥向作用于支座顶面的单位水平力在支座顶面处的水平位移为:
Xd =X 0-φ0l 0+X Q 其中: l0=l i =7.142m XQ =l 0
3E 1I 1
3
7. 1423
==0.0000361 7
3?2. 4?10?0. 1402
桩的计算宽度:b 1=0.9(d+1)=0.9×(1.5+1) =2.25m 桩在土中的变形系数:α= m=10000kN/m 其中:桩采用25号混凝土,则 Ec =2.80×10MPa
EI =0.8×2.8×10×π×1.5=5.567×10
7
4
6
44
m b 1EI
64
∴ α=10000?2. 25=0.3321 6
5. 567?10
桩长h =40m ,
∴ αh =0.3321×40=13.284m >2.5m 取αh =4.0,故K h =0 从而有 X0=
B 3D 4-B 4D 3l 0B 3C 4-B 4C 31
?+?
α3EI A 3B 4-A 4B 3α2EI A 3B 4-A 4B 3
φ0=-(
A 3D 4-A 4D 3l 0A 3C 4-A 4C 31?+?) 2
αEI A 3B 4-A 4B 3αEI A 3B 4-A 4B 3
由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)附表6.11查得
B 3D 4-B 4D 3A =2.441
3B 4-A 4B 3
B 3C 4-B 4C 3=A 3D 4-A 4D 3A =1.625
3B 4-A 4B 3
A 3B 4-A 4B 3
A 3C 4-A 4C 3A =1.751
3B 4-A 4B 3
故 X0=2. 441
1. 625l 0
α3
EI
+α2EI
=
2. 4411. 625?7. 142
0. 33213?5. 567?106+
0. 33212?5. 567?106
=0.0000309
φ0=-(1. 6251. 751l 0
α2
EI
+αEI
) =-(
1. 6250. 33212?5. 567?106+1. 751?7. 142
0. 3321?5. 567?106
)
=-0.00000941
X d =0.0000309+0.00000941×7.1420.0000361
=0.000134
Xf =
X 0. 0000309X =00. 000134
=0.2306
d
X-φ3
H/2=X 00l 0/2+X Q/2=X 0-φ0l 0/2+5l 0
48E
1I 1
=0.0000309+0.00000941×
7. 1422
+
+
5?7. 1423
7
48?2. 4?10?0. 1402
=0.0000758
X f/2=X H /2=0. 0000758=0.5657
X d
0. 000134
∴ η=0.16×(0.2306+2×0.5657+0.2306×0.5657+0.5657+1) =0.3823
G tp =720+0.3823×371.6=862.1kN
∴ω=g
21
22
G tp K 1+(K 1+K 2) G sp -{[G tp K 1+(K 1+K 2) G sp ]2-4G tp G sp K 1K 2}1/2
2G sp G tp
862. 1?28708. 6+(28708. 6+55418) ?9154. 4-{[862. 1?28708. 6
+(28708. 6+55418) ?9154. 4]2-4?862. 1?9154. 4?28708. 6?55418}1/2
=9. 8?
2?9154. 4?862. 1
=20.021
ω1=4.474
T 1=
2π
4. 474
=1.404
0. 450.95
) =0.7634 1. 404
β1=2.25×(K itp =
则 Eihs =
K is K ip K is +K ip
=28708. 6?55418. 0=18911.7kN/m
28708. 6+55418. 0
18911. 7
?1. 7?0. 3?0. 2?0. 7634?9154. 4=712.8kN
1?18911. 7
2) 墩身自重在板式支座顶面的水平地震荷载
Ehp =C i C z K h β1G tp =1. 7?0. 3?0. 2?0. 7634?862. 1=67.1kN 支座顶面的水平地震力总和为
E ihs +E hp =712.8+67.1=779.9kN
(四) 墩柱截面内力及配筋计算(柱底截面) 1、荷载计算
上部恒载反力:4577.2kN
下部恒载重力:720+2×185.8=1091.6kN 作用于墩柱底面的恒载垂直力为
N 恒=4577.2+1091.6=5668.8kN
水平地震力:H =779.9kN
水平地震力对柱底截面产生的弯矩为 M=779.9×7.142=5570.0kN ?m 2、荷载组合(单柱)
1) 垂直力:N =5668.8/2=2834.4kN 2) 水平力:H =779.9/2=390.0kN 3) 弯矩: M=5570.0/2=2785.0kN ?m 3、截面配筋计算
偏心矩: e0=M d /Nd =2785.0/2834.4=0.9826m 构件计算长度:l 0=2l =2×5.6=11.2m
i =
I A
=
π?1. 34/64
=0.325 2
π?1. 3/4
l0/i=11.2/0.325=34.46>17.5 ∴应考虑偏心矩增大系数η η=1+
l 1
(0) 2ξ1ξ2
1400e
0/h 0h
h 0=r +r s =0.65+0.59=1.24m h =2r =2×0.65=1.3m
ξ1=0.2+2.7e 0=0.2+2.7×0. 9826=2.34>1.0
h 0
1. 24
∴取 ξ1=1.0
ξ2=1.15-0.01
1.064>1.0
∴取 ξ2=1.0
η=1+
111. 22
() ?1. 0?1. 0=1.067
1400?0. 9826/1. 241. 3
l 0h
=1.15-0.01×
11. 21. 3
=
ηe 0=1.067×0.9826=1.048m
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004) 附录C 有 配筋率 ρ=
f cd Br -Ae 0
?
f sd ' Ce 0-Dgr
f cd =13.8MPa f sd ’ =280MPa
g=r s /r=0.59/0.65=0.9077 假定ξ=0.33,
A =0.6631,B =0.4568,C =-0.8154,D =1.7903 ρ=13. 8?
280
2
0. 4568?0. 65-0. 6631?1. 048
=0.01027
-0. 8154?1. 048-1. 7903?0. 9077?0. 65
2
N d ≤Ar f cd +C ρr f sd ’
Ar f cd +C ρr f sd ’=0.6631×0.65×13.8×
10-0.8154×0.01027
×0.65×
28010
2875.5kN>Nd =
3
2
3
2
2
2
2834.4kN ∴纵向钢筋面积
A s =ρπr =0.01027×π×0.65=0.01363m
2
2
2
2
选用28φ25HRB335钢筋,A =0.001374m > As =0.01363m
2
(五) 桩身截面内力及配筋计算
1、内力计算
作用于地面处桩顶的外力为
N 0=2834.4kN ,H 0=390.0kN ,M 0=2785.0kN ?m 1) 桩身弯矩
M y =αEI(x0A 3+
αEI
2
φ0α
B 3+
M 0α2EI
C 3+
H 0α3EI
D 3)
4411. 625
+M 02 x 0=H 02. 3
αEI
=
390. 0?2. 4412785. 0?1. 625
+
0. 33213?5. 567?1060. 33212?5. 567?106
=0.01204m
1. 751+M ) φ0=-(H 01. 62502
αEI αEI
=-(
390. 0?1. 6252785. 0?1. 751
+) 266
0. 3321?5. 567?100. 3321?5. 567?10
=-0.00367
A 3、B 3、C 3、D 3由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85) 附表6.12查得,计算见下表
桩 身 弯 矩 My 计 算
y =2.108m 处,弯矩最大,M y =3307.8 kN?m
垂直力: Nd =2834.4+202.5/2+π×1.5×2.108×25=2
4
3028.8kN
2、截面配筋计算
偏心矩: e0=M d /Nd =3307.8/3028.8=1.092m
构件计算长度:l 0=0.7×4=0.7×α4=8.431m 0. 3321
i =I A =π?1. 54/64=0.375 2π?1. 5/4
l0/i=8.431/0.375=22.48>17.5
∴应考虑偏心矩增大系数η
η=1+l 1(0) 2ξ1ξ2 1400e 0/h 0h
h 0=r +r s =0.75+0.66=1.41m
h =2r =2×0.75=1.5m
ξ1=0.2+2.7e 0=0.2+2.7×1. 092=1.09>1.0 h 01. 41
∴取 ξ1=1.0
ξ2=1.15-0.01
1.094〉1.0
∴取 ξ2=1.0
η=1+18. 4312() ?1. 0?1. 0=1.029 1400?1. 092/1. 411. 5l 0h =1.15-0.01×8. 4311. 5=
ηe 0=1.029×1.092=1.124m
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004) 附录C 有
配筋率 ρ=f cd Br -Ae 0 ?f sd ' Ce 0-Dgr
f cd =11.5MPa
f sd ’ =280MPa
g=r s /r=0.66/0.75=0.88
假定ξ=0.32,
A =0.6351,B =0.4433,C =-0.8656,D =1.7721 ρ=11. 5?0. 4433?0. 75-0. 6351?1. 124
280-0. 8656?1. 124-1. 7721?0. 88?0. 75=0.00731
N 22
d ≤Ar f cd +C ρr f sd ’
Ar 2f 22
cd +C ρr f sd ’=0.6351×0.75×11.5×
103-0.8656×0.00731×0.752×280×103=3111.7kN>Nd =3028.8Kn
∴纵向钢筋面积
A 2
s =ρπr =0.00731×π×0.752=0.01292m 2
选用28φ25HRB335钢筋,A =0.001374m 2> As =0.01292m 2
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