1、參考文獻第3章 下部結構計算3.1設計資料1設計標準及上部構造設計荷載：公路I級；橋面凈空：凈9+21.0標準跨徑：25m；主梁全長：24.92m；計算跨徑：24.00m上部構造：預應力鋼筋混凝土T形梁；2材料鋼筋：蓋梁主筋采用，其它均采用鋼筋；混凝土：蓋梁采用，墩柱采用,系梁及鉆孔灌注樁用采；3橋墩尺寸考慮原有標準圖，選用如圖3-1所示結構尺寸圖3-1 橋墩結構尺寸(尺寸單位：cm)4設計依據公路橋涵地基與基礎設計規范(JTG D63-2007)。3.2蓋梁計算3.2.1 荷載計算1上部結構永久荷載見表3-1表3-1 上部結構永久荷載每片邊梁自重,kN/m每片中梁自重,kN/m一孔上部結構自

2、重,kN每一個支座恒載反力,kN1 、5號 2 、3、 4 號34.3635.567029.43邊梁1、 5 中梁2、 3、 4428.12443.082蓋梁自重及作用效應計算見表3-2(1/2蓋梁長度，見圖3-2)圖3-2 蓋梁尺寸(尺寸單位：cm)表3-2 蓋梁自重產生的彎矩、剪力效應計算截面編號自重,kN彎矩,kNm剪力,kNV左V右11q1=0.60.71.625+0.50.60.41.625=21.6M1=-0.60.71.6250.3-0.50.60.401.6250.2= -5.94-21.6-21.622q2=0.5(1.1+1.5)0.61.625=31.2M2=-0.71.

3、21.6250.6-0.50.81.21.6250.4= -22.08-52.8-52.833q3=1.50.801.625=48.00M3=-0.71.21.6251.4-0.50.81.21.6251.2-0.5480.80= -89.28-100.8388.544q4=1.50.851.625=51M4=489.30.85-(48+51)0.825-33.62.25-19.2(0.4+1.65)=219.27337.5337.555q5=1.55.621.625=337.5M5=489.36.47-(48+51+337.5)3.64-33.67.9-19.2(0.4+7.3)=1163.

4、630 0 備注：q1+q2+q3+q4+q5=489.3KN3可變荷載計算(1)可變荷載橫向分布系數計算：荷載對稱布置時用杠桿原理法，非對稱布置時用偏心受壓法。 公路I級a單車列，對稱布置時，見圖3-3所示：b雙車列，對稱布置時，見圖3-4所示： 圖3-3 單列車對稱 (尺寸單位：cm) 圖3-4 雙列車對稱(尺寸單位：cm)c單車列，非對稱布置時，見圖3-5所示：由，已知：， d雙車列，非對稱布置時，見圖3-5所示：已知：N=8，e=3.05，則：； e三車列，非對稱布置時，見圖3-5所示：已知：N=8，e=1.5，則：； 圖 3-5 (尺寸單位：cm)f三車列，對稱布置時，見圖3-6所示

5、：圖3-6 三車列對稱布置(尺寸單位：cm)人群荷載a兩側有人群，對稱布置時，見圖3-7所示：b單側有人群，非對稱布置時，見圖3-7所示：已知：N=8，e=7.75，則：； 圖3-7 人群荷載(尺寸單位：cm)(2)按順橋向可變荷載移動情況，求支座可變荷載反力的最大值，見圖3-8所示圖3-8 支座可變荷載反力(尺寸單位：m)公路I級雙孔布載單列車時： 雙孔布載雙列車時：雙孔布載三列車時：單孔布載單列車時：單孔布載雙列車時：單孔布載三列車時：人群荷載，見圖3-9所示單孔滿載時(一側)：雙孔滿載時(一側)： 圖3-9 人群荷載(尺寸單位：m) (3)求可變荷載橫向分布后各梁支點反力(計算的一般公式

6、為)，見表3-3表3-3 各梁支點反力的計算荷載橫向分布情況公路I級荷載,kN計算方法荷載布置橫向分布系數單孔雙孔BR1BR1對稱布置按杠桿原理法計算單列行車公路I級1=0.000300.30393.902=0.000003=0.000004=0.500150.15196.955=0.500150.15196.956=0.000007=0.000008=0.00000雙列行車公路I級1=0.000600.60787.802=0.000003=0.295177.18232.44=0.705423.42555.45=0.705423.42555.46=0.295177.18232.47=0.000

7、008=0.00000三列行車公路I級1=0.000900.901181.702=0.109196.38128.823=0.468562.16368.74=0.593712.32467.165=0.593712.32467.166=0.468562.16368.77=0.109130.9285.888=0.00000人群荷載1=0.9441.438.9282.877.832=0.0602.484.973=0.000004=0.000005=0.000006=0.000007=0.0602.484.978=0.94038.9277.83荷載橫向分布情況公路I級荷載,kN計算方法荷載布置橫向分布系

8、數單孔雙孔BR1BR1非對稱布置按偏心壓力法算單列行車公路I級1=0.295300.388.58393.9116.202=0.24774.1797.293=0.19859.4677.994=0.14944.7458.695=0.10130.3339.786=0.05215.6120.487=0.0030.901.188=-0.045-13.51-17.73雙列行車公路I級1=0.238600.6142.94787.8187.492=0.206123.72162.293=0.173103.90136.294=0.14184.68111.085=0.10965.4785.876=0.07746.2

9、560.667=0.04426.4334.668=0.0127.219.45三列行車公路I級1=0.181900.9163.061181.7213.892=0.165148.65194.983=0.149134.23176.074=0.133119.82157.175=0.117105.41138.266=0.10190.99119.357=0.08576.58100.448=0.06962.1681.54人群荷載1=0.41241.416.9782.833.952=0.33013.5927.193=0.24810.2220.444=0.1666.8413.685=0.0843.466.926

10、=0.0020.080.167=-0.080-3.29-6.598=-0.162-6.67-13.35(4)各梁永久荷載、可變荷載反力組合計算見表3-4，表中均取用各梁的最大荷載，其中沖擊系數為：1+=1+0.29=1.29 表3-4 各梁永久荷載、可變荷載基本組合計算表 (單位：kN)編號荷載情況1號梁R12號梁R23號梁R34號梁R45號梁R56號梁R67號梁R78號梁R81恒載856.3886.2886.2886.2886.2886.2886.2856.32城市B級雙列對稱(雙孔)00299.796716.466716.466299.796003城市B級三列對稱(雙孔)0166.1784

11、75.623602.636602.636475.623166.17804城市B級三列非對稱(雙孔)275.918251.524227.130202.749178.355153.962129.568105.1875人群對稱77.834.9700004.9777.836人群非對稱33.9527.1920.4413.686.920.16-6.59-13.3571+2+5934.13891.171185.9961602.6661602.6661185.996891.17934.1381+2+6890.25913.391206.4361616.3461609.5861186.156879.61842.9

12、591+3+5934.131057.3481361.8231488.8361488.8361361.8231057.348934.13101+3+6890.251079.5681382.2631502.5161495.7561361.9831045.788842.95111+4+51210.0481142.6941113.331088.9491064.5551040.1621020.7381039.317121+4+61166.1681164.9141133.771102.6291071.4751040.3221009.178948.1374雙柱反力Gi的計算，見圖3-10，所引用的的各梁反力

13、見表3-4圖3-10雙柱反力Gi計算(尺寸單位：cm) 表3-5雙柱反力Gi計算(對2號柱取矩)荷載組合情況計算式反力G1,kN組合城市B級雙列對稱人群對稱4613.962組合 公路I級雙列對稱 人群非對稱4621.671組合公路I級三列對稱人群對稱4842.137組合公路I級三列對稱人群非對稱4849.8464537.8814545.59由表3-5可知，非對稱荷載時立柱反力最大，則按荷載組合時控制設計，此時3.2.2 內力計算1恒載加活載作用下各截面的內力 (1)彎矩計算截面位置見圖3-10所示，按圖3-10給出的截面位置，各截面彎矩計算式為：各種荷載組合下的各截面彎矩計算見表3-6，注意的

14、是，表中內力計算未考慮施工荷載的影響。表3-6 各截面彎矩計算荷載組合情況墩柱反力,kN梁支座反力,kN各截面彎矩,kNmG1R1R2R3R4截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5組合公路I級雙列對稱4613.962934.13891.171185.9961602.666-593.50 -1384.83279.711802.97組合公路I級雙列對稱4621.671890.25913.391206.4361616.346-563.39 -1314.58396.521964.43組合公路I級三列對稱4842.137934.131057.3481361.8231488.836-668.35 -15

15、59.49-53.041223.21組合公路I級三列對稱4849.846890.251079.5681382.2631502.516-638.25 -1489.2563.771384.654537.8811210.0481142.6941113.331088.9494545.591166.1681164.9141133.771102.629(2)相應于最大彎矩時的剪力計算，計算見表3-7一般計算公式為：截面1-1：V左=0 ；V右=-R1 ；截面2-2：V左=V右=-R1截面3-3：V左=-R1 ；V右=G1-R1 ；截面4-4：V左=G1-R1 ；V右=G1-R1-R2截面5-5：V左=G1

16、-R1-R2 ；V右=G1-R1-R2-R3表3-7 各截面剪力計算荷載組合情況組合公路I級組合公路I級組合公路I級組合公路I級墩柱反力,kNG12947.442952.0472886.222890.82梁支座反力,kNR1989.162938.9851113.9241063.747R21281.2721316.2141205.0721240.014R31889.8011915.31799.981825.49各截面剪力,kN截面1-1V左0000V右-989.162-938.985-1113.924-1063.747截面2-2V左-989.162-938.985-1113.924-1063.7

17、47V右-989.162-938.985-1113.924-1063.747截面3-3V左-989.162-938.985-1113.924-1063.747V右1958.2782013.0621772.2961827.073截面4-4V左1958.2782013.0621772.2961827.073V右677.006696.848567.224587.059截面5-5V左677.006696.848567.224587.059V右-1212.795-1218.452-1232.756-1238.4312蓋梁內力匯總，見表3-8表中各截面內力均取表3-6和表3-7中的最大值，按表3-8可繪制

18、內力計算的包絡圖。 表3-8 蓋梁內力匯總表 截面號1-12-23-34-45-5內力彎矩,kNmM自重-5.94-22.08-89.2847.145199.02M荷載0-668.35-1559.49396.521964.43M計算-5.94-690.43-1648.77443.6652163.45剪力,kNV自重左-21.6-52.8-100.81350右-21.6-52.81861350V荷載左0-1113.92-1113.922013.06696.85右-1113.92-1113.922013.06696.85-1238.43V計算左-21.6-1166.72-1214.722148.0

19、6696.85右-1135.52-1166.722199.06831.85-1238.43 3.2.3 截面配筋設計與承載力校核采用混凝土，主筋選用鋼筋，設=6cm。 1正截面抗彎承載力驗算： ；以下取3-3截面作配筋設計，其他截面雷同，在此不做詳細計算。已知：bh=150cm160cm；=-1648.77kNm，取=1.1；=150-6=144cm 即： ；選32的HRB335鋼筋，其根數為根實際選用6根，配筋率為：其他截面的配筋設計見表3-11 表3-11 各截面鋼筋量計算表截面號所需鋼筋面As,mm2所需32(根數)實際選用配筋率,%根數As,mm21-1-6.53466433.60.2

20、82-2-759.471900.52.466433.60.273-3-1813.654589.5 5.766433.60.274-4488.031214.41.566433.60.275-52379.796064.17.5880420.335 2抗彎承載力校核（跨中截面）已知，則取較小者，由， 代入后得，則滿足要求。 3斜截面抗剪承載能力驗算根據公預規8.2.5條規定，截面符合對于1-1截面： kN 對于2-2截面5-5截面： 均滿足要求。根據公預規8.2.6條規定：取3-3截面kN箍筋采用直徑12mm的R235級鋼筋，箍筋間距10cm，采用六肢箍，則，則 滿足要求3.3墩柱計算3.3.1 荷

21、載計算1恒載計算：由前式計算上部構造恒載，一孔重 蓋梁自重(半根梁蓋) 橫系梁重 墩柱自重 作用墩柱底面的恒載垂直力為：2汽車荷載計算荷載布置及行車情況見前圖3-3圖3-5，由蓋梁計算得知：(1)公路I級單孔荷載單列車時：相應的制動力：按公預規制動力不小于165kN，故取制動力為165kN雙列車時：三列車時：雙孔荷載單列車時:相應的制動力： (2)人群荷載單孔行人(單側)： 雙孔行人(單側)： 汽車荷載中雙孔荷載產生支點處最大反力值，即產生最大墩柱垂直力； 汽車荷載中單孔荷載產生最大偏心彎矩，即產生最大墩柱底彎矩。3雙柱反力橫向分布計算(汽車荷載位置見圖3-13)(1)單列車時；雙列車時；三列

22、車時；(2)人群荷載單側時；人群荷載雙側時；圖3-13 汽車荷載位置(尺寸單位：cm)4荷載組合(1)最大最小垂直反力時，計算見表3-12 表3-12 可變荷載組合垂直反力計算(雙孔)編號荷載情況B最大垂直反力,kN最小垂直反力,kN橫向分布1B1(1+)橫向分布2B1(1+)1公路I級單列車5081655.32002雙列車10160.75982.980.25327.663三列車15240.5766.72440.5766.72444人群荷載單側行人82.81.31108.468-0.31-25.6685雙側行人165.60.582.80.582.8表中汽車公路級已乘沖擊系數，1+=1.29(2

23、) 最大彎矩時，計算見表3-13 表3-13 可變荷載組合最大彎矩計算(單孔)編號荷載情況水平力H,kN1敦底彎矩2敦底彎矩5.50H10.5(B1+B2)1(1+)20.5(B1+B2)2(1+)5.50H1公路-I級單列車82.53820457.88 1.00 246.39 0.00 0.00 457.882雙列車82.57640457.880.75 369.59 0.25 123.20 457.883三列車89.411460387.01 0.50 288.28 0.50 288.28 387.01 4人群荷載單側行人042.400.00 1.31 27.77 -0.31 -6.57 0.

24、00 5雙側行人082.800.00 0.50 20.70 0.50 20.70 0.00 三車道考慮折減，折減系數0.783.3.2 截面配筋計算及應力驗算1作用于墩柱底的外力：，對應的最大壓力為： 2截面配筋計算：本設計的橋墩采用縱向鋼筋和普通箍筋：(1)雙孔荷載，按最大垂直力時，按軸心受壓構件驗算長細比不計偏心增大系數，取縱向鋼筋的混凝土保護層度為則柱截面面積：假定縱向鋼筋配筋率則可得，選用2620，則箍筋采用閉合式箍筋，直徑大于mm又箍筋間距S要滿足小于15d=375mm，且小于0.81400=1120mm，取S=300mm按公預規5.3.1條：滿足規范要求。(2) 單孔荷載，最大彎矩

25、時，墩柱按小偏心受壓構件驗算：假設一段固定一段自由，由于，則需要考慮彎矩作用平面內構件變形對偏心距的影響，則由主筋混凝土保護層厚度為5cm得：，則進一步可得。根據公預規5.3.9條偏心受壓構件承載力計算應符合下列規定：代入，后，經整理得：按公預規提供的附表C表C.0.2，“圓形截面鋼筋混凝土偏壓構件正截面抗壓承載力計算系數表”經試算查得各系數A，B，C，D，為：ABCDe00.731.90520.63861.29871.33580.2632898370.741.93670.63311.35171.30280.2556760570.751.96810.62711.4031.27060.24822

26、10410.761.99940.62061.45291.23920.2409103090.772.03060.61361.50131.20860.2337352870.782.06170.60611.54821.17870.2266838390.721.87360.64371.2441.36970.271112650.711.8420.64831.18761.40450.279109853由表格看出，取時則： 墩柱承載力滿足規范要求。3.4鉆孔樁計算鉆孔灌注樁直徑為1.6m，采用C30混凝土，HRB335鋼筋。灌注樁按m法計算.3.4.1 荷載計算由前面的計算得每一根樁承受的荷載為(見圖3-1

27、5)：1一孔恒載反力：2蓋梁恒載反力：3系梁恒重反力：4一根墩柱恒重：作用于樁頂的恒載反力N恒為：5灌注樁每延米自重：(已扣除浮力)6可變荷載反力(1)兩跨可變荷載產生的墩柱底最大反力：(公路I級) (人群荷載，單側) 單跨可變荷載產生的墩柱底最大彎矩：(公路I級) (人群荷載，單側)(2)制動力、蓋梁風力、墩柱風力等產生的墩柱底彎矩布載情況水平力H(KN)力臂h(m)1號墩柱底彎矩2號墩柱底彎矩Hh(KN m)Hh(KN m)制動力82.55.5453.75453.75蓋梁風力5.7364.7527.24627.246墩柱風力2.242.04.484.48制動力力臂：4.0+1.5=5.5m

28、蓋梁風力力臂：1.50/2+4.0=4.75m墩柱風力力臂：4.0/2=2.00m3.4.2 樁長計算由設計資料，河床表層為沙類卵石，厚12.5米，其下為硬質石灰巖，由此擬定樁承載力，樁頂在最大沖刷線處，即地面以下2.5米，則初擬樁長為12m。根據公路橋涵地基與基礎設計規范可知： 樁長11m，滿足要求。3.4.3 樁身內力計算(m法)1、樁的計算寬度根據公路橋涵地基與基礎設計規范（JTDD63-2007）可得2、 樁的變形系數，由于在此范圍內只有一層土查規范得按彈性樁計算。3地面以下深度z處樁身截面上的彎矩計算由于，按；已知作用于地面處樁頂上的外力為：按查附表參數，得： 局部沖刷線處樁柱變位計

29、算 局部沖刷線以下深度Z處樁身各截面內力計算彎矩 計算 則得 樁身截面配筋只需彎矩，不會發生剪力破壞，在此只計彎矩。式中的、可由表查得，計算見表3-14，樁身的彎矩分布示于圖3-17。 表3-14 樁身彎矩MZ計算 (單位：kN/m)0.20.51 -0.00133-0. 001330.999990.20000986.72 0.41.01 -0.01067-0.002130.999740.399981013.01 0.61.52 -0.03600-0.01080.998060.599741021.10 0.82.02 -0.08532-0.034120.991810.798541005.13

30、1.02.53 -0.16652-0.083290.975010.99445965.36 1.23.03 -0.28737-0.172600.937831.18342904.36 1.43.54 -0.45515-0.319330.865731.35821826.53 1.64.04 -0.67629-0.543480.738591.50695737.16 1.84.55 -0.95564-0.867150.529971.61162641.63 2.05.05 -1.29535-1.313610.206761.64628545.12 2.25.56 -1.69334-1.90567-0.270

31、871.57538452.05 2.46.06 -2.14117-2.66329-0.948851.35201365.83 2.66.57 -2.62126-3.59987-1.877340.91679288.65 2.87.07 -3.10341-4.71748-3.107910.19729221.54 3.07.58 -3.54058-5.99979-4.68788-0.89126164.33 3.58.84 -3.91921-9.54367-10.3404-5.8540251.72 4.010.10 -1.61428-11.7307-17.9186-15.0755-63.28 圖3-17

32、 樁身彎矩圖3.4.4墩頂縱向水平位移驗算由公路橋涵地基與基礎設計規范其中，則可得滿足要求。圖3-18 墩頂縱向水平位移3.4.5 樁身截面配筋與承載力驗算1、驗算最大彎矩在z=1.52m處的截面強度，該處的內力值為：M=1021.10kNm；由于范圍內只有一層土，則取修正系數，2、嵌固深度計算 取的彎矩計算取h=1.0m3、配筋計算樁的計算長度，由盛洪飛基礎工程表5.14當時，取 最大彎矩對應的最大壓力假設一段固定一段自由，由于，則需要考慮彎矩作用平面內構件變形對偏心距的影響，則由主筋混凝土保護層厚度為8cm得：，則進一步可得。由公預規5.3.9條和5.3.10條相關規定：主筋采用HRB335級鋼筋。配筋率：承載力：試算法列表ABCDpNu0.20000.32440.2628-1.52961.4216-0.0049 4204213.5330.21000.34810.2787-1.46761.4623-0.0051 4413450.1840.2