畢業(yè)設(shè)計---大橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p><b>　　0 前言</b></p><p>　　隨著我國社會的發(fā)展與進步和人民的生活水平的日益提高，交通的便利程度和安全性得到了人們的廣泛關(guān)注，橋梁又是現(xiàn)代交通中不可缺少的組成部分，于此同時，橋梁建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，我國橋梁工程無論在建設(shè)規(guī)模上，還是在科技水平上，均已躋身世界先進行列。各種功能齊全、造型美觀橋梁開始頻繁的出現(xiàn)在人們的生活中，給人們帶來方便的同時很多橋梁也

2、逐漸成為城市的標(biāo)志性建筑。</p><p>　　本設(shè)計為葫蘆島市女兒河大橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計，是根據(jù)《公路橋涵設(shè)計手冊》系列叢書，以及依照交通部頒發(fā)的有關(guān)公路橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG系列）擬定設(shè)計而成。在設(shè)計過程中，作者還參考了諸如橋梁工程、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程、橋涵水文、橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、專業(yè)英語等相關(guān)書籍和文獻。</p><p>　　設(shè)計中考慮了各種尺寸與材料的選用符合規(guī)范中對強度、應(yīng)力、局部

3、承壓強度的要求，并且產(chǎn)生在規(guī)范容許范圍內(nèi)的變形，使橋梁在正常使用的情況下能夠達到安全，穩(wěn)定和耐久的標(biāo)準。在可預(yù)期偶然荷載下仍能達到基本正常使用的標(biāo)準。設(shè)計時還充分考慮女兒河大橋所處區(qū)域的地質(zhì)和水文條件，既保證符合規(guī)范要求，同時保證因地制宜并且便于施工和維護，并且兼顧橋梁本身的美觀性與社會經(jīng)濟性，既要設(shè)計合理，又要起到良好的社會經(jīng)濟效益。</p><p>　　1 原始資料及方案比選</p><

4、p>　　女兒河大橋位于葫蘆島寺缸線上，橋孔布置為4×35m的預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡支梁橋，橋梁全長140m。本橋上部為預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁墩臺。</p><p>　　1.1 技術(shù)設(shè)計標(biāo)準</p><p>　　1）橋面凈寬：10.5m；</p><p>　　2）荷載等級：公路—Ⅱ級荷載；</p><p>　　3

5、）設(shè)計洪水頻率：1/100；</p><p>　　4）設(shè)計安全等級：二級；</p><p>　　5）環(huán)境類別：Ⅱ級；</p><p>　　6）計算行車速度：60km/h；</p><p>　　7）公路等級：公路—Ⅱ級，二車道。</p><p>　　1.2 主要設(shè)計依據(jù)</p><p>　　1）

6、《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；</p><p>　　2）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）；</p><p>　　3）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG D63-2007）；</p><p>　　4）《公路橋涵設(shè)計手冊——墩臺與基礎(chǔ)》；</p><p>　　5）《公路橋梁墩臺設(shè)

7、計與施工》；</p><p>　　6）女兒河大橋設(shè)計資料。</p><p>　　1.3 工程地質(zhì)資料</p><p>　　根據(jù)地質(zhì)勘察，得出地形、地貌及地層的特征如下：</p><p>　　1）地形地貌：女兒河大橋位于葫蘆島市缸屯鎮(zhèn)鋼東村北側(cè)，勘察場地較平坦，屬河谷、洪積相地貌。</p><p>　　2）地層特征：地

8、層由上至下主要劃分為三層：①.圓礫、②.強風(fēng)化花崗巖、③.中風(fēng)化花崗巖，各巖層特征分述如下：</p><p>　?。?）圓礫：黃褐色，松散—中實，以稍密為主，由輝巖、砂巖、安山巖、花崗巖等卵、礫及長石、石英質(zhì)砂礫組成，卵、礫呈中風(fēng)化、次圓狀，級配中等，厚度3.4—3.7m，基層標(biāo)高92.21—93.26m，分布普通。</p><p>　?。?）強風(fēng)化花崗巖：太古界，黃褐色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)

9、造，由長石、石英、云母等礦物組成，結(jié)構(gòu)部分破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石較軟，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。控制層厚2.0—3.8m，層底標(biāo)高88.41—91.26m，分布普遍。</p><p>　?。?）中風(fēng)化花崗巖：黃褐色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)少部分破壞，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，礦物成分主要為長石、石英和云母，巖石硬度較大，巖芯呈短柱狀，屬較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD較好?？刂茖雍?.6—4.5

10、m，層底標(biāo)高84.81—86.76m，分布普遍。</p><p>　　3）地下水狀況：擬建場地地下水主要賦存于圓礫層中，水量較豐富，屬第四季孔隙式潛水類型，地下水對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土無腐蝕性。</p><p>　　4）該區(qū)域地震基本烈度為Ⅵ度，標(biāo)準凍層深度為1.10m。</p><p>　　5）巖土層承載力（表1-1）</p><p&

11、gt;　　表1-1 巖石承載力</p><p>　　Tab.1-1 Rock capacity list</p><p><b>　　注：單位：KPa</b></p><p><b>　　1.4 水文資料</b></p><p>　　橋位灘面廣闊，主河槽溝形不太明顯，相對較窄，河道彎曲。測量時水

12、面寬約5.0，水深約0.5。設(shè)計洪水頻率為1/100，設(shè)計流量為3895.00，設(shè)計水位為100.501，橋址上游匯水面積542/s。</p><p><b>　　1.5 氣候資料</b></p><p>　　該地區(qū)地處嚴寒地區(qū)，年平均最高氣溫為30℃，年平均最低氣溫為-14℃，本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。</p><p><b>　　

13、1.6 橋型擬定</b></p><p>　　從橋梁受力體系可以將橋梁分為梁式橋、拱式橋、懸索橋、斜拉橋和剛架橋，從安全、適用、經(jīng)濟和美觀四個方面分析。同時，橋型的選擇應(yīng)充分考慮施工及養(yǎng)護維修的便利程序。根據(jù)水文、氣象、地質(zhì)等條件，初擬橋型方案有三種。</p><p><b>　　方案一：斜拉橋</b></p><p>　　圖1-

14、1斜拉橋示意圖</p><p>　　Fig.1-1 Cable stayed bridge</p><p>　　方案分析：斜拉橋抗風(fēng)能力較大，且跨越能力較強，做成變截面時，外形也很美觀；但是它風(fēng)險較大，塔也過高，支架昂貴，維修費用高，多適用于城市橋梁。</p><p>　　方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T型梁橋</p><p>　　圖1-2預(yù)應(yīng)力混

15、凝土連續(xù)T型梁橋</p><p>　　Fig.1-2 Prestressed concrete continual T-beam bridge</p><p>　　方案分析：預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的技術(shù)先進，工藝要求比較嚴格，需要專門設(shè)備和專門技術(shù)熟練的隊伍，但預(yù)應(yīng)力梁的反拱度不容易控制。從使用效果方面看，該結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)受力較好，無伸縮縫，行車條件好，養(yǎng)護方便，但是該方案機具耗用多，前期投入大

16、，成本較多，成本回收難。</p><p>　　方案三：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋</p><p>　　圖1-3預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋</p><p>　　Fig.1-3 Prestressed concrete simple support T-beam bridge</p><p>　　方案分析：簡支梁受力明確，構(gòu)造簡單施工方便，可便于裝配

17、施工，省時省工，適用于本設(shè)計的規(guī)模。簡支梁屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力不如連續(xù)梁，同時伸縮縫多，養(yǎng)護麻煩，但是造價低廉勞動力耗用少，工作量小，經(jīng)濟，中小型橋尤其適用。</p><p><b>　　1.7 比選結(jié)果</b></p><p>　　綜上所述：結(jié)合女兒河大橋的地質(zhì)、水文條件進行比選，本著安全、經(jīng)濟、適用、美觀的橋梁建造原則以及未來使用條件，女兒河大橋不是城市的標(biāo)志性建

18、筑，故不用過多考慮美觀性因素。方案一由于造價昂貴，雖然橋型美觀，但是女兒河大橋不是城市道路橋梁，因此，可不考慮美觀性因素。方案二屬于超靜定結(jié)構(gòu)，施工比較復(fù)雜，同時造價也比較高。而方案三的簡支T型梁橋具有結(jié)構(gòu)造型靈活、整體性好、重量輕、用料省、造價低、耐久性強、行車舒適、外形美觀等特點，其跨徑較小，可便于裝配施工，省時省工，適用于本設(shè)計的規(guī)模。方案三雖然在工期上會比方案一長，但在從安全角度看，更具有優(yōu)勢，而且方案三中混凝土材料以砂、石為主

19、，對于本設(shè)計可就地取材，更加經(jīng)濟合理。</p><p><b>　　1.8 墩臺比選</b></p><p>　　1.8.1 橋墩比選</p><p>　　方案一：雙柱式鉆孔灌注樁橋墩：它由分離的兩根樁柱所組成。外形美觀、圬工體積小、重量比較輕、施工便利、速度快、工程造價低。最重要的是它能減輕墩身重力節(jié)約圬工材料，還能配合各種基礎(chǔ)，設(shè)計靈活

20、多樣。它也是目前運用最廣泛的橋墩結(jié)構(gòu)之一。</p><p>　　方案二：重力式橋墩：它是靠自身重量來平衡外部作用、保持穩(wěn)定。墩身比較厚實，可以不用鋼筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它適用于承受作用值較大的大、中型橋梁或流水、漂浮物較多的河流中，或在砂石方便的地區(qū)，小橋也可以采用。它的缺點就是圬工材料數(shù)量多、自重大，因而要求地基承載力高。另外，阻水面積也較大。</p><p>　　1.8.

21、2 比選結(jié)果</p><p>　　綜上，著重從經(jīng)濟、安全的立足點出發(fā)，結(jié)合本設(shè)計聯(lián)系的相關(guān)地質(zhì)條件情況。方案二雖然有著承載能力強、配用鋼筋少的優(yōu)點，但是其所用的圬工材料巨大、地基承載力要求也高。不是很符合本設(shè)計的經(jīng)濟和安全的立足點原則，而方案一能夠節(jié)省材料，節(jié)約成本。所以，選擇方案一。</p><p>　　1.8.3 橋臺比選</p><p>　　方案一：重力式

22、橋臺：適用于填土高度為4-10m的單孔及多孔橋。它的結(jié)構(gòu)簡單，基礎(chǔ)底承壓面積大，應(yīng)力較小。但圬工體積較大，兩側(cè)墻間的填土容易積水，除增大土壓力外還易受凍脹而使側(cè)墻裂縫。</p><p>　　方案二：輕型橋臺：輕型橋臺體積輕、自重小，它借助結(jié)構(gòu)物的整體剛度和材料強度承受外力，從而可以節(jié)省材料，降低對地基強度的要求和擴大應(yīng)用范圍。</p><p>　　1.8.4 比選結(jié)果</p>

23、<p>　　綜上，根據(jù)女兒河大橋的地質(zhì)條件，橋址周圍的材料以及經(jīng)濟、節(jié)約的角度進行比選。重力式橋臺體積較大，使用材料較多，不符合節(jié)約的原則，所以方案一不適用。而方案二對地基承載力的要求相對較小，節(jié)省材料降低成本。因此選擇方案二。</p><p><b>　　2 支座的設(shè)計</b></p><p>　　2.1 板式橡膠支座的選用</p>

24、<p>　　板式橡膠支座由多層橡膠片與薄鋼板鑲嵌、粘合壓制而成。有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，能將上部構(gòu)造的反力可靠地傳遞給墩臺，有良好的彈性，以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動；又有較大的剪切變形以滿足上部構(gòu)造的水平位移。板式橡膠支座與原用的鋼支座相比，有構(gòu)造 簡單，安裝方便；節(jié)約鋼材，價格低廉；養(yǎng)護簡便，易于更換等優(yōu)點，且建筑高度低，對橋梁設(shè)計與降低造價有益；有良好的隔震作用，可減少活載與地震力對建筑物的沖擊作用，因此本設(shè)計選用板式橡膠支

25、座。采用天然橡膠，適用溫度為（溫度環(huán)境），硬度取。</p><p>　　2.2 計算支座反力</p><p>　　根據(jù)上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果，梁體自身構(gòu)造產(chǎn)生的支座反力標(biāo)準值為，公路－Ⅱ級荷載引起的支座反力標(biāo)準值為，則支座壓力標(biāo)準值。</p><p>　　公路－Ⅱ級荷載作用下產(chǎn)生的跨中撓度，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，主梁的計算溫差。</p><p>　

26、　2.3 支座平面尺寸的確定</p><p><b>　　對于橡膠板：</b></p><p>　　式中：——橡膠制作承受的平均壓應(yīng)力。</p><p>　　——支座壓力標(biāo)準值。</p><p>　　——橡膠支座使用階段的平均壓應(yīng)力限值，。</p><p><b>　　則有，</

27、b></p><p>　　選定支座的平面尺寸為，為順橋方向長，為橫橋方向?qū)?。為使支座與梁肋等寬，在三根主梁每一梁端設(shè)置一個橡膠支座。支座初擬定選用66mm，其中有四層鋼板和五層橡膠片，上下表層橡膠片厚8mm,中間各層10mm，加勁鋼板每層厚5mm，橡膠片總厚度。</p><p>　　1）計算支座的平面形狀系數(shù)S：</p><p><b>　?。?-1

28、）</b></p><p><b>　　(注：)</b></p><p>　　2）計算橡膠支座的彈性模量：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：—常溫下支座抗剪彈性模量，取Ge=1.0Mpa。</p><p>　　3）橡膠支座

29、的應(yīng)力驗算：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　2.4 確定支座的厚度</p><p>　　主梁上的計算溫差為44℃，伸縮變形為兩端均攤，則每一支座的水平位移：</p><p>　　車道荷載在一個設(shè)計車道上的總重力為</p><p><b>　　。&l

30、t;/b></p><p>　　按《橋規(guī)》規(guī)定，制動力標(biāo)準不得小于90，故取90參與計算。五片梁共10支座，作用于一個支座，每個支座承受水平力。</p><p>　　確定需要的橡膠片總厚度</p><p><b>　　不計汽車動力： </b></p><p><b>　　計入汽車制動力：</b&g

31、t;</p><p>　　按《橋規(guī)》的其他規(guī)定：，滿足要求。</p><p><b>　　支座總厚度。</b></p><p>　　2.5 支座偏轉(zhuǎn)情況的驗算</p><p>　　2.5.1 計算支座的平均壓縮變形</p><p><b>　?。?-4）</b></

32、p><p>　　式中：——橡膠體積模量，。</p><p>　　按《橋規(guī)》規(guī)定，，驗算通過。</p><p>　　2.5.2 計算梁端轉(zhuǎn)角</p><p><b>　　由關(guān)系式和可得：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p&g

33、t;　　設(shè)結(jié)構(gòu)自重作用下，主梁處于水平狀態(tài)。已知公路－Ⅱ級荷載作用下的跨中撓度，代入上式得：</p><p>　　2.5.3 驗算偏轉(zhuǎn)情況</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　即，驗算合格，支座不會落空。</p><p>　　2.6 驗算支座的抗滑穩(wěn)定性</p><

34、p>　　2.6.1 計算溫度變化引起的水平力</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　2.6.2 驗算滑動穩(wěn)定性</p><p>　　以及 （合格）。</p><p>　　結(jié)果表明支座不會發(fā)生相對滑動。</p><p><b>　　3

35、 橋墩設(shè)計</b></p><p>　　3.1 橋墩類型和主要材料</p><p>　　橋墩選用鉆孔灌注樁雙柱式橋墩。</p><p>　　主要材料：混凝土采用混凝土；主筋采用鋼筋；鋼筋混凝土容重取。</p><p>　　3.2 橋墩截面尺寸擬定</p><p>　　根據(jù)女兒河大橋的設(shè)計資料，參照《公

36、路橋涵設(shè)計手冊——墩臺與基礎(chǔ)》中的有關(guān)規(guī)定和計算實例以及其它相關(guān)的規(guī)范中的相關(guān)要求，先初步擬定橋梁橋墩的尺寸如圖3-1所示，然后進行配筋設(shè)計和驗算，如不符合要求，進行必要的修改。</p><p>　　圖3-1橋墩一般構(gòu)造/cm</p><p>　　Fig.3-1 Pier general structure /cm</p><p><b>　　3.3 蓋

37、梁計算</b></p><p>　　蓋梁截面尺寸見圖3-2。</p><p>　　圖3-2蓋梁尺寸/cm</p><p>　　Fig.3-2 The size of bent cap /cm</p><p>　　3.3.1 垂直荷載計算</p><p>　　1）蓋梁自重及內(nèi)力計算（表3-1）</p&

38、gt;<p>　　表3-1 梁自重及內(nèi)力表</p><p>　　Tab.3-1 The dead-weight and internal force of bent cap</p><p><b>　　2）活載計算</b></p><p><b>　?。?）活載橫向分配</b></p><

39、;p>　　荷載對稱布置用杠桿法,非對稱布置用偏心壓力法。</p><p>　　a. 單列公路—Ⅱ級荷載對稱布置：</p><p>　　圖3-3單列公路—Ⅱ級荷載對稱布置</p><p>　　Fig.3-3 Single row road-Ⅱ level of load symmetrical arrangement</p><p>&l

40、t;b>　　， ， </b></p><p>　　b. 雙列公路—Ⅱ級荷載對稱布置：</p><p>　　圖3-4雙列公路—Ⅱ級荷載對稱布置</p><p>　　Fig.3-4 Double row road-Ⅱ level of load symmetrical arrangement</p><p><b>

41、;　　， ， </b></p><p>　　c. 單列公路—Ⅱ級荷載非對稱布置：</p><p>　　圖3-5單列公路—Ⅱ級荷載非對稱布置</p><p>　　Fig.3-5 Single row road-Ⅱ level of load asymmetrical arrangement</p><p><b>　　，，

42、</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　d. 雙列公路—Ⅱ級荷載非對稱布置</p><p>　　圖3-6雙列公路—Ⅱ級荷載非對稱布置</p><p>　　Fig.3-6 Double row road-Ⅱ level of load asymmetrical arrang

43、ement</p><p><b>　　， ， </b></p><p>　　（2）公路－Ⅱ級荷載順橋行駛：</p><p>　　a. 單孔單列公路－Ⅱ級荷載</p><p>　　圖3-7公路—Ⅱ級荷載單孔單列布置</p><p>　　Fig.3-7 Road-Ⅱ level of load

44、single-hole and single row arrangement</p><p>　　b. 雙孔單列公路—Ⅱ級荷載</p><p>　　圖3-8公路—Ⅱ級荷載雙孔單列布置</p><p>　　Fig.3-8 Road - Ⅱ level of load two-hole and single row arrangement</p><

45、p>　?。?）活載橫向分配后各梁支點反力：</p><p><b>　　計算式為：</b></p><p><b>　　計算結(jié)果見表3-2</b></p><p>　　表3-2 梁活載反力計算表</p><p>　　Tab.3-2 Calculation of anti-beam live

46、load</p><p>　?。?）恒載與活載反力匯總</p><p>　　恒載與活載反力匯總見表3-3</p><p>　　雙孔布載L=69.92m＞45m，故表中沖擊系數(shù)。</p><p>　　表3-3 各梁反力匯總表</p><p>　　Tab.3-3 The summary of anti-beam forc

47、e </p><p>　　3.3.2 雙柱反力計算</p><p><b>　　計算式為：；</b></p><p>　　圖3-9雙柱反力計算圖/cm</p><p>　　Fig.3-9 Reactions acting of double Pier/cm</p><p>　　表3-4 墩柱反

48、力計算表</p><p>　　Tab.3-4 Calculation of pier reaction</p><p>　　3.3.3 蓋梁各截面內(nèi)力計算 </p><p><b>　　1）彎矩計算</b></p><p>　　支點彎矩采用非對稱布置時的計算值，跨中彎矩采用對稱布置時的計算值。</p>&

49、lt;p>　　圖3-10蓋梁各截面內(nèi)力計算圖/cm</p><p>　　Fig.3-10 Interal forces of coping in sections on bent cap /cm</p><p>　　其蓋梁各截面彎矩值見表3-5</p><p>　　表3-5 彎矩計算表</p><p>　　Tab.3-5 The ca

50、lculation of moments</p><p>　　2）相應(yīng)于最大彎矩值時的剪力計算見表3-6</p><p><b>　　一般計算公式：</b></p><p><b>　　1-1截面：，； </b></p><p><b>　　2-2截面：；</b></p&

51、gt;<p><b>　　3-3截面：，；</b></p><p><b>　　4-4截面：，；</b></p><p><b>　　5-5截面：。</b></p><p>　　表3-6 剪力計算表/KN</p><p>　　Tab.3-6 The calcul

52、ation of shear forces/KN</p><p><b>　　3）截面內(nèi)力組合</b></p><p>　?。?）彎矩組合見表3-7</p><p>　　其中活載按最不利情況考慮。</p><p>　　表3-7 彎矩組合表</p><p>　　Tab.3-7 Combinatio

53、n of moments</p><p>　?。?）剪力組合見表3-8</p><p>　　表3-8 剪力組合表</p><p>　　Tab.3-8 Combination of shear forces</p><p>　　3.3.4 各墩水平力計算</p><p>　　采用集成剛度法進行水平力分配。</p

54、><p>　　上部構(gòu)造每片內(nèi)中梁支點反力為548.96KN，每片內(nèi)邊梁支點反力為529.83KN，每片外邊梁支點反力為601.44KN。</p><p>　　中墩橡膠支座中鋼板總厚度20mm，剪切模量＝1000，每跨梁一端設(shè)有4個支座，每個支座的抗推剛度為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　

55、　每個墩上設(shè)有兩排橡膠支座，則支座剛度為</p><p>　?。?×20869.57＝41739.1 （3-3）</p><p>　　取橋臺及兩聯(lián)間橋墩的橡膠支座的摩擦系數(shù)μ=0.3，其中最小摩擦系數(shù)μ=0.2。</p><p>　　1）橋墩（臺）剛度計算</p><p>　　墩（臺）采用C4

56、0混凝土，其彈性模量。</p><p>　?。?）各墩（臺）懸臂剛度～計算（圖3-11）</p><p><b>　??； ； ；</b></p><p><b>　　一墩一柱： </b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>

57、;　　圖3-11橋面連續(xù)布置/m</p><p>　　Fig.3-11 The consecutive of bridge arrange/m</p><p><b>　　對于橋臺：</b></p><p><b>　　向河方向：</b></p><p>　　向岸方向：臺背填硬塑粘性土的地基系數(shù)K及

58、容重分別為：</p><p><b>　　k=0.5010，</b></p><p><b>　　=19.5，</b></p><p><b>　　=1041469 </b></p><p>　?。?）墩（臺）與支座串連，串聯(lián)后各剛度為：</p><p>

59、;<b>　　對橋墩： </b></p><p><b>　　對橋臺： </b></p><p><b>　　向河方向： </b></p><p><b>　　向岸方向： </b></p><p><b>　　2）制動力的分配 &

60、lt;/b></p><p><b>　?。?）制動力計算</b></p><p>　　公路—Ⅱ級荷載布置如圖3-12，制動力按車道荷載計算。</p><p>　　單列行車產(chǎn)生的制動力：</p><p><b>　　雙孔布載時： </b></p><p><b&g

61、t;　　單孔布載時： </b></p><p>　　圖3-12公路—Ⅱ級荷載布置/m</p><p>　　Fig.3-12 Road-Ⅱ level of load arrange/m</p><p>　　但按照《橋規(guī)》[4]的規(guī)定，T不得小于165KN，故取T=165KN。</p><p><b>　?。?）制動力分配

62、</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　那么，各墩臺分配的制動力為：</p><p>　?。?）0號及4號臺的最小摩阻力 其中</p><p><b>　　則： </b></p><p>　　因大于0（4）號臺H0（=2

63、4.73KN）和H4（=24.73KN），兩臺處支座均無滑移的可能性，故制動力不再進行重分配。</p><p>　?。?）橋臺板式橡膠支座的水平力</p><p>　　取摩檫系數(shù)，則板式橡膠支座產(chǎn)生的摩阻力，F(xiàn)大于0號臺H0（=24.73KN）和H4（=24.73KN），故取H0=24.73KN，H4=24.73KN。</p><p>　　3）溫度影響力的分配<

64、;/p><p>　?。?）對一聯(lián)中間各墩設(shè)板式橡膠支座的情況</p><p>　　a. 求溫度變化臨界點距0號臺的距離</p><p><b>　　=70m</b></p><p>　　計算各墩溫度影響力：</p><p><b>　?。?-6）</b></p>&

65、lt;p><b>　　式中：和</b></p><p><b>　　則： </b></p><p><b>　　臨界點以左：</b></p><p><b>　　臨界點以右：</b></p><p>　　0號臺及4號臺最小摩阻力，大于溫度影響力，故溫

66、度影響力不必進行重分配。</p><p>　　（2）對橋臺及兩聯(lián)間橋墩設(shè)板式橡膠支座的情況：</p><p>　　板式橡膠支座的摩阻力為843.44KN，大于溫度影響力，故0號臺為280.25KN，4號臺為280.25KN。</p><p>　　4）各墩臺水平力匯總（表3-9）</p><p>　　表3-9 各種水平力匯總表</p&g

67、t;<p>　　Tab.3-9 The summary of horizontal forces</p><p>　　3.3.5 蓋梁配筋設(shè)計</p><p>　　蓋梁采用C40混凝土，其軸心受壓強度為：=18.4MPa</p><p>　　主筋采用鋼筋，其抗拉強度設(shè)計值為：=280MPa</p><p>　　鋼筋保護層厚度取

68、,一根鋼筋的面積為</p><p>　　1）彎矩作用時，各截面配筋設(shè)計</p><p>　　表3-10 截面配筋設(shè)計</p><p>　　Tab.3-10 The design section of steel reinforcement</p><p>　　注：表中結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)。</p><p>　　2）剪力作

69、用時各截面的強度驗算</p><p><b>　?。?）計算公式</b></p><p>　　《公路橋規(guī)》規(guī)定，當(dāng)矩形截面受彎構(gòu)件符合公式時，可不進行斜截面抗剪承載力的驗算，而僅需按構(gòu)造要求配置箍筋。</p><p>　　當(dāng)時，需設(shè)斜筋，其中：</p><p><b>　?。?-7）</b><

70、/p><p><b>　?。?）計算參數(shù)</b></p><p><b>　　箍筋采用圓筋，其</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　C40混凝土，其</b></p><p>　　（3）各截面抗剪強

71、度驗算見表3-11</p><p><b>　　（3-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>

72、　　表3-11 各截面抗剪強度驗算表</p><p>　　Tab.3-11 Shear strength of every section checking</p><p>　　3）各截面抗扭強度驗算</p><p>　?。?）選取4號墩進行驗算</p><p>　　按《公路橋規(guī)》規(guī)定，按構(gòu)造要求配置抗扭鋼筋的條件為： </p>

73、<p>　　按控制斜壓破壞的條件為：</p><p>　　（2）驗算抗扭強度采用的公式：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　抗扭縱筋：</b></p><p>　　，其中 （3-13）</p><p&g

74、t;　?。?）蓋梁各截面剪力及扭矩計算列于表3-12</p><p>　　表3-12 各截面剪力及扭矩計算表</p><p>　　Tab.3-12 The shear force and torque moment of every section calculation </p><p><b>　　（4）和相應(yīng)的計算</b></p&

75、gt;<p>　　a. 制動力： T=40.06KN；</p><p>　　溫度影響力： H=280.25KN；</p><p>　　汽車偏載： P=B2-B1=296.67-69.88=226.89KN</p><p>　　b. 蓋梁各截面抗扭強度驗算</p><p>　　抗扭縱筋的抗拉強度設(shè)計值為

76、：</p><p>　　抗扭箍筋的抗拉強度設(shè)計值為：</p><p>　　則蓋梁各截面抗扭強度驗算見表3-13</p><p>　　從表3-13可以看出，驗算結(jié)果滿足相應(yīng)的要求。</p><p>　　表3-13 截面抗扭強度驗算表</p><p>　　Tab.3-13 Calculation of every sec

77、tion torsional strength</p><p><b>　　3.4 墩柱計算</b></p><p>　　3.4.1 恒載計算</p><p>　　1）一孔上部構(gòu)造恒載：1202.88+1059.662+1097.92=5623.00KN</p><p>　　2）蓋梁自重（半邊）：34.38+6.10

78、+56.70+63.00+126.00=286.18KN</p><p>　　3）一根墩柱自重（當(dāng)hi=6m時）：</p><p><b>　　4）承臺自重：</b></p><p><b>　　5）樁身每米自重：</b></p><p>　　3.4.2 活載計算</p><p

79、><b>　　1）水平荷載：</b></p><p>　　制動力與溫度影響力總和為：H=304.98KN</p><p><b>　　2）垂直荷載：</b></p><p><b>　　公路—Ⅱ級荷載：</b></p><p><b>　　單孔單列車：</

80、b></p><p><b>　　雙孔單列車： </b></p><p>　　3.4.3 墩柱配筋設(shè)計</p><p>　　1）雙柱反力橫向分布系數(shù)計算</p><p>　?。?）公路—Ⅱ級荷載單列布載（圖3-13）</p><p>　　圖3-13公路—Ⅱ級荷載單列布置/cm</p&

81、gt;<p>　　Fig.3-13 Single row road-Ⅱ level of load arrangement /cm</p><p>　?。?）公路—Ⅱ級荷載雙列布載（圖3-14）</p><p>　　圖3-14公路-Ⅱ級荷載雙列布置/cm</p><p>　　Fig.3-14 Double row road-Ⅱ level of loa

82、d arrangement /cm</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　2）活載內(nèi)力計算</b></p><p>　?。?）公路—Ⅱ級荷載，雙孔布載產(chǎn)生的支點反力最大，單孔布載產(chǎn)生的偏心彎矩最大。</p><p>　?。?）最大最小垂直力計算表見表3-14</p

83、><p>　　表3-14 最大最小垂直力計算表</p><p>　　Tab.3-14 Calculation of the biggest and smallest vertical forces</p><p>　?。?）相應(yīng)于最大最小垂直力時的彎矩計算見表3-15</p><p>　　表3-15 相應(yīng)最大最小垂直力時的彎矩計算</p

84、><p>　　Tab.3-15 Calculation of moments according to the biggest and smallest vertical forces</p><p>　　（4）最大彎矩計算見表3-16</p><p>　　表3-16 最大彎矩計算</p><p>　　Tab.3-16 Calculation

85、of the biggest moments </p><p>　　3）墩柱底截面內(nèi)力組合[4]表見表3-17</p><p>　　表3-17 內(nèi)力組合表</p><p>　　Tab.3-17 Combination of inner force</p><p><b>　　4）墩柱強度驗算</b></p>

86、<p>　?。?）由內(nèi)力組合表得知，以下三種組合控制設(shè)計：</p><p>　　a. 恒載+雙孔單列汽車荷載+制動力+溫度影響力：</p><p>　　Nj=4746.74KN，Mj=1338.52KNm</p><p>　　b. 恒載+單孔雙列汽車荷載+制動力+溫度影響力</p><p>　　Nj=5414.04KN，Mj=1

87、828.99KNm</p><p>　　c. 恒載+雙孔雙列汽車荷載：</p><p>　　Nj=5088.84KN，Mj=1473.87KNm</p><p><b>　　（2）墩柱配筋設(shè)計</b></p><p>　　墩柱采用C40混凝土，主筋采用HRB335鋼筋，并取主筋保護層厚度c=7cm，那么：</p&g

88、t;<p><b>　　， </b></p><p>　　圓柱截面： </p><p>　　假定按墩柱一端固定，一端自由計算。</p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　故需考慮縱向彎曲對偏心距的影響。</p><p&

89、gt;<b>　　a. 對 ， </b></p><p><b>　　b. 對， </b></p><p><b>　　c. 對， </b></p><p><b>　　利用公式：</b></p><p><b>　?。?-14）</b&g

90、t;</p><p><b>　　配筋率：</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　按上兩式列表進行計算，結(jié)果見表3-18</p><p>　　表3-18 配筋系數(shù)表</p><p>　　Tab.3-18 The parameters

91、of reinforced</p><p>　　注：1.系數(shù)A，B，C，D由設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）附錄C查得。。</p><p>　　2．通過計算知，墩柱只需按構(gòu)造要求配筋。</p><p>　　3.4.4 墩身裂縫計算</p><p>　　按照設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）第6.4.5條的規(guī)定，裂縫計算公式： &

92、lt;/p><p>　　=0.20mm （3-16）</p><p><b>　　（3-17）</b></p><p>　　對組合：恒載+單孔雙列汽車荷載+溫度力+制動力</p><p>　　對于帶肋鋼筋，C1＝1.0。</p><p><b>　　已知</b><

93、/p><p><b>　　由于，故取。</b></p><p><b>　　取10根鋼筋，則：</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　， 滿足要求。</p><p>　　3.5 樁基

94、的設(shè)計</p><p>　　計算方法：按m法計算。</p><p>　　3.5.1 承臺底內(nèi)力組合（表3-19）</p><p>　　表3-19 承臺底內(nèi)力組合表</p><p>　　Tab.3-19 Combination of inner force for bearing platform end</p><p&

95、gt;　　由表3-19可知，控制強度設(shè)計的荷載組合為：</p><p>　　恒載+單孔雙列汽車荷載+制動力+溫度影響力：</p><p>　　Nj＝10285.01KN；Hj＝313.90KN；Mj＝630.60KNm。</p><p><b>　　1）樁長估算</b></p><p>　?。?）按允許應(yīng)力法進行承臺底垂

96、直荷載的組合：</p><p>　　恒載+雙孔雙列汽車荷載：NP=7519.84＋901.70＝8421.54KN</p><p><b>　　由此荷載控制設(shè)計。</b></p><p><b>　?。?）樁長估算：</b></p><p>　　采用2根直徑1.2m的鉆孔樁基礎(chǔ)，那么作用于每根樁頂?shù)?/p>

97、外力為：</p><p>　　樁的容許承載力按下式計算：</p><p><b>　　（3-18）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　當(dāng)采用沖擊鉆頭鉆孔時，成孔直徑為d+0.05m。則： </p><p><b>　?。?-

98、19）</b></p><p>　　其中 </p><p>　　則 </p><p>　　故有： ，</p><p>　　所以： </p><p>　　根據(jù)本設(shè)計計算樁長處的地基條件，為安全起見，樁長取。</p

99、><p><b>　　2）樁基強度驗算</b></p><p>　　（1）確定順橋向樁的計算寬度</p><p><b>　　=；</b></p><p><b>　??；</b></p><p>　?。糂+1，故?。?.0m。</p><

100、p>　　（2）樁的變形系數(shù)</p><p>　　= （3-20）</p><p>　　樁基采用C30混凝土，， </p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?。?）樁頂內(nèi)力分配</b></p><p>　　樁的計

101、算長度為：，可以按照彈性樁進行計算。</p><p><b>　　a. -值的計算 </b></p><p><b>　　（3-21）</b></p><p><b>　　對鉆孔樁，，， ，</b></p><p><b>　　土的內(nèi)摩擦角，則</b>&l

102、t;/p><p>　　，取d0＝5.60m。</p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　由 ，取，，則有</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　b. 計算承臺發(fā)生位移時引起的基樁反力</

103、p><p>　　c. 計算承臺底位移a，c，β</p><p>　　d. 計算外力作用下各樁頂內(nèi)力</p><p><b>　　軸向力</b></p><p>　　=5146.66KN （3-22）</p><p><b>　　水平力</b></p>

104、<p><b>　?。?-23）</b></p><p><b>　　彎矩</b></p><p><b>　　（3-24）</b></p><p><b>　　校核</b></p><p><b>　?。?-25）</b>

105、;</p><p><b>　　（3-26）</b></p><p>　　由計算可知，樁頂內(nèi)力為：</p><p>　　N0=5146.66KN ； H0=157.20KN ； M0</p><p>　?。?）求最大沖刷線以下深度Z處截面上的彎矩MZ以及樁側(cè)水平應(yīng)力</p><p><b&g

106、t;　　a. 求MZ：</b></p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　　無量綱系數(shù)及由《基礎(chǔ)工程》中表4-13查得，值計算見表3-20</p><p>　　表3-20 值計算表</p><p>　　Tab.3-20 Combination of </p><

107、p><b>　　b. 求</b></p><p><b>　　（3-28）</b></p><p>　　無量綱系數(shù)及由《基礎(chǔ)工程》中表4-13查得，值的計算見表3-21</p><p><b>　　表3-21值計算表</b></p><p>　　Tab.3-21 Comb

108、ination of </p><p>　?。?）樁截面強度驗算</p><p>　　由表3-20可知，樁截面最大彎矩發(fā)生在Z=1.65m處，故只需對此處樁截面的強度進行驗算。該截面處樁的內(nèi)力為：</p><p>　　M= N</p><p>　　樁基采用C40混凝土：</p><p><b>

109、　　鋼筋：</b></p><p>　　取，那么 </p><p>　　對于多排樁，由于，故</p><p><b>　　故。</b></p><p><b>　　當(dāng)時，</b></p><p><b>　　根據(jù)公式有：</b>

110、;</p><p><b>　　（3-29）</b></p><p><b>　?。?-30）</b></p><p>　　表3-22 配筋系數(shù)表</p><p>　　Tab.3-22 The parameters of reinforced</p><p>　　注：1.系

111、數(shù)A，B，C，D由設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）附錄C查得。</p><p>　　2．通過計算知，基樁只需按構(gòu)造要求配筋。</p><p>　　樁身材料足夠安全，可不進行樁身裂縫驗算。</p><p>　　（6）樁頂水平位移驗算</p><p>　　a. 樁在最大沖刷線處的水平位移和轉(zhuǎn)角(，)的計算</p><p&g

112、t;<b>　?。?-31）</b></p><p>　　當(dāng)，Z=0時，通過《基礎(chǔ)工程》中表4-13可查得到：</p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　符合m法計算要求。</b></p><p><b>　?。?-32）<

113、;/b></p><p>　　通過《基礎(chǔ)工程》中表4-13查表可得到：</p><p><b>　　故</b></p><p>　　b. 墩頂縱向水平位移驗算</p><p><b>　　在公式 中，</b></p><p><b>　　其中 </b&

114、gt;</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　墩頂縱向水平位移：</b></p><p><b>　　水平位移容許值</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>

115、<b>　　4 橋臺設(shè)計</b></p><p>　　4.1 橋臺類型和主要材料</p><p>　　橋臺采用墻式埋置式框架式橋臺。</p><p>　　主要材料：混凝土采用C40混凝土；主筋采用HRB335鋼筋。</p><p>　　4.2 橋臺一般構(gòu)造尺寸的擬定 </p><p>　　埋

116、置式橋臺是將臺身埋在錐形護坡中，只露出臺帽在外以安置支座和上部構(gòu)造。這樣，橋臺所受的土壓力大為減少，橋臺的體積也相應(yīng)的減小。埋置式框架式橋臺結(jié)構(gòu)本身存在著斜桿，能夠產(chǎn)生水平力以平衡土壓力，穩(wěn)定性較好。其構(gòu)造尺寸如圖4-1。</p><p>　　圖4-1橋臺一般構(gòu)造圖/cm</p><p>　　Fig.4-1 General structure of abutment /cm</p&g

117、t;<p><b>　　4.3 臺帽計算</b></p><p>　　4.3.1 荷載計算</p><p>　　1）上部構(gòu)造恒載支點反力</p><p>　　外邊梁 601.44KN</p><p>　　內(nèi)邊梁 529.83KN</p><p>　　中主梁

118、 548.96KN</p><p><b>　　2）活載支點反力</b></p><p>　?。?）計算橫向分布系數(shù)</p><p>　　公路—Ⅱ級荷載（雙列或單列）作對稱布置或非對稱布置，分配系數(shù)的假定同上文的橋墩即荷載非對稱布置時，用偏心壓力法計算，荷載對稱布置時用杠桿法計算。</p><p>　　公路—Ⅱ級荷

119、載的分配系數(shù)計算過程已在橋墩部分計算完畢，結(jié)果見表4-1</p><p>　　表4-1 橫向分布系數(shù)表（五片梁）</p><p>　　Tab.4-1 Horizontal distribution coefficient (five beams)</p><p><b>　　（2）沖擊系數(shù)</b></p><p>　　

120、按上部結(jié)構(gòu)計算得到1+=1.23</p><p>　　（3）繪制反力影響線，如圖4-2所示。按公路—Ⅱ級計算得反力最大值</p><p>　　圖4-2支點反力影響線/m</p><p>　　Fig.4-2 The influence line of bearing reaction /m</p><p><b>　　單列：</

121、b></p><p><b>　　雙列：</b></p><p>　?。?）各種活載的各梁反力的計算見表4-2</p><p>　　表4-2 各梁活載反力/KN</p><p>　　Tab.4-2 Reaction of live load for every beams /KN</p><p

122、>　　上部構(gòu)造恒載、活載作用時，臺身反力計算見表4-3</p><p>　　表4-3 上部構(gòu)造恒載、活載作用時，臺身反力計算表/KN</p><p>　　Tab.4-3 Calculation of pier reaction,when live and dead load of upper strucure acting /KN</p><p><b

123、>　　3）臺身反力</b></p><p>　　按雙懸臂簡支梁計算，如圖4-3</p><p>　　圖4-3臺身反力/cm</p><p>　　Fig.4-3 Reaction of abutment body /cm</p><p>　　4.3.2 內(nèi)力計算</p><p>　　1）上部構(gòu)造恒載、

124、活載所產(chǎn)生的剪力計算：</p><p>　　蓋梁各截面剪力計算見表4-4。</p><p>　　表4-4 恒載、活載剪力計算表/KN</p><p>　　Tab.4-4 Calculation of shear forces for live and dead load/KN</p><p>　　2）構(gòu)造恒載、活載產(chǎn)生的蓋梁各截面彎矩計算見

125、表4-5。</p><p>　　表4-5 恒載、活載彎矩計算表/</p><p>　　Tab.4-5 The bending moment of live and dead load calculation/</p><p>　　3）蓋梁自重反力、剪力、彎矩計算</p><p>　　耳墻: =(0.75+2.4)(3.6-0.4)0.25

126、25=35.44KN</p><p>　　=2.40.40.2525=4.875KN</p><p>　　圖4-4蓋梁各截面內(nèi)力計算圖/cm</p><p>　　Tab.4-4 Interal forces of coping in sections on bent cap/cm</p><p>　　擋塊：=1.31.350.2525=10.

127、97KN</p><p>　　背墻：=2.50.410.525=262.50KN (每米重206.25/10.5=25KN)</p><p>　　蓋梁：=（0.6+1.6）1.251.8252=123.75KN</p><p>　　=1.61.81025=720.00KN (每米重720.00/10.0=72KN)</p><

128、;p>　　合計：(35.44+4.88)2＋10.972＋262.5＋123.75＋720=1211.06KN</p><p>　　每片墻反力：G=KN</p><p>　　蓋梁各截面自重剪力計算見表4-6</p><p>　　表4-6 蓋梁自重剪力計算表</p><p>　　Tab.4-6 Calculation of bent c

129、ap shear forces</p><p>　　蓋梁各截面自重彎矩的計算見表4-7</p><p>　　表4-7 蓋梁自重彎矩計算表</p><p>　　Tab.4-7 Calculation of bent cap bending-moment</p><p>　　4）內(nèi)力匯總見表4-8</p><p>　　表

130、4-8 內(nèi)力匯總表/KN KNm</p><p>　　Tab.4-8 The summary of inter force /KN KNm</p><p>　　4.3.3 截面驗算</p><p>　　采用C40混凝土，主筋用HRB335，設(shè)計強度，混凝土設(shè)計強度：</p><p>　　，，保護層取8cm 。</p>&

131、lt;p><b>　　1）荷載組合</b></p><p>　　荷載組合原則按設(shè)計規(guī)范第4.1.6條進行；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)按設(shè)計規(guī)范第1.0.9條采用。荷載組合的結(jié)果列于表4-9</p><p>　　表4-9 荷載組合表 /KN KNm</p><p>　　Tab.4-9 Form of load combination /KN KN

132、m</p><p>　　從表4-9可以看出，截面均以組合Ⅱ控制設(shè)計。</p><p><b>　　2）正截面強度計算</b></p><p><b>　　5-5截面：</b></p><p>　　c=8cm，=h-c=160-8=152cm，b=180cm</p><p>&

133、lt;b>　　由 有</b></p><p>　　243.0365=18.41800(1520-) （4-1）</p><p>　　解得： </p><p><b>　　將x值代入下式，</b></p><p>　　采用18根Φ32鋼筋，其面積，<