某桥梁双柱式桥墩下部结构设计

某桥梁下部结构设计一、设计资料 (3)1、设计标准及上部构造 (3)2、水文地质条件 (3)3、材料 (3)4、桥墩尺寸 (4)5、设计依据 (4)二、盖梁计算 (4)（一）荷载计算 (4)1、上部结构永久荷载 (4)2、盖梁自重及作用效应计算 (5)3、可变荷载计算 (6)4、双柱反力G i计算所引起的各梁反力 (14)（二）内力计算 (15)1、恒载加活载作用下各截面的内力 (15)2、盖梁内力汇总 (17)（三）截面配筋设计与承载力核算 (17)1.正截面抗弯承载力验算 (17)2.斜截面抗剪承载能力验算 (18)3．全梁承载力校核 (19)三桥墩墩柱计算 (19)（一）荷载计算 (19)1．恒载计算: (19)2．汽车荷载计算 (20)3、双柱反力横向分布系数计算 (21)4.荷载组合 (22)（二）截面配筋计算及应力验算 (23)1．作用于墩柱顶的外力 (23)2、作用于墩柱底的外力 (23)3、截面配筋计算 (24)四、钻孔灌注桩的设计计算 (25)（一）荷载计算 (25)1、一孔恒载反力（图12） (25)2、盖梁恒重反力 (25)3、系梁恒重反力 (26)4、一根墩柱恒重 (26)5、灌注桩每延米自重 (26)6.可变荷载反力 ..................................................................................................... 26 7、作用于桩顶的外力，图 13 (27)（二）桩长计算 .................................................................................................................... 27 （三）桩的内力计算（m 法） .. (28)1，桩的计算宽度 b ： ........................................................................................... 28 2. 桩的变形系数 α：. (29)3 地面以下深度 Z 处桩截面的弯矩 M z 与水平压应力σz 的计算： (29)(四) 桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算 .................................................................. 30 （五）墩顶纵向水平位移验算 (32)1. 桩在地面处的水平位移和转角（ x 0 , 0 ）计算.............................................. 32 2. 墩顶纵向水平位移验算 (34)某桥梁下部结构设计一、设计资料1、设计标准及上部构造(1)设计荷载：公路-Ⅱ级；人群荷载：3.0kN/m2(2)桥面净空：净7+2×0.75(人行道)(3)跨径：标准跨径：16m；主梁全长：15.96m；计算跨径：15.5m(4)上部结构：图2(5)桥面铺装：桥梁桥面铺装由上至下为：沥青混凝土厚2cm，25号混凝土垫层（6~12cm），桥面横坡为：1.5%。

(6)人行道和栏杆荷载：人行道宽为0.75m时取5kN/m，人行道宽为1.5m时取8.5kN/m。

(7)横隔梁设置：跨径13m桥梁以下，横隔梁设置3道，跨径13m桥梁以上，横梁设置5道，横梁宽度为15cm，高为100cm。

平均布设。

2、水文地质条件冲刷深度：2.5m地质条件：密实细砂夹砾石：地基承载力400kPa按无横桥向水平推力（漂流物、冲击力、水流压力等）及纵桥向风荷载3、材料钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其它均用R235钢筋；混凝土：混凝土、墩柱用C30，系梁及钻孔灌注桩用C25；1413092 850603010010035050604、桥墩尺寸：如下图800160160160160160181818181812050 160160160160501001016042016010070120（尺寸单位：cm ）5、设计依据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D60-2004） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007） 《基础工程》王晓谋主编 人民交通出版社《结构设计原理》（第二版）叶见曙主编 人民交通出版社 《桥梁工程》（第二版）邵旭东主编 人民交通出版社二、盖梁计算（一） 荷载计算1、上部结构永久荷载见表 1.表 1每片边梁自重 （kN/m ）每片中梁自重 （kN/m ） 一孔上部结 每一个支座恒载反力（kN ） 构自重1、5 号2、4 号3 号（kN ） 1、5 号 2、4号3 号16.24517.025 17.025 1295.26349.483 125.89 131.94盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算表 22、盖梁自重及作用效应计算见表 2。

（1/2 盖梁长度）图 1（尺寸单位：cm ）截面编号 自重 （kN ）弯矩 （kN/m ）剪力（kN ） V 左V 右1-1q 1 =0.5×0.5×1.2×25+0.5×0.5×1.2×25=9.750. 5M 1 =-7.5× -20.52.25× =-2.253-9.75-9.752-21q 2 = （0.8+1.1）2×0.5×1.2×25=14.25M 2 =-0.5×1×1.2×25×0.5-1×0.6×1.2×25×21=-10.50 3-24.00-24.003-3q 3 =0.6×1.1×1.2×25=19.80M 3 =-0.5×1.0×1.2×25×1.1-12×0.6×1.0×1.2×-43.8069.30η 2 =η 4 = ⨯ 0.5625 = 0.281则： q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 =113.10kN3、可变荷载计算（1）可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置用偏心受压 法。

○1 公路-Ⅱ级 a 、单车列，对称布置（图 3）时：η1= η5= 01 2η3 =12⨯ ( .4375 + 0.4379) = 0.4375b 、双车列，对称布置（图 4）时：η1 = η5 =12⨯ 0.5632 = 0.26560 (η 2 = + η 4 = - 0.131 = 0.069η5 = - 0.263 = -0.063η2 = η4 =12⨯（0.4375 + 0.4379）= 0.4375η3 =1 2图 3⨯ ( .5938 + 0.5938) = 0.5938c 、单车列，非对称布置（图 5）时：由ηi = 1 η± ea i / ∑ a 2)，已知 n = 5 ， e = 2.1，∑ ai 2= 2 ⨯ (1.62+ 3.22) = 25.6则η1 = 1 5 + 2.1⨯ 3. 225.6= 0.4631 5 2.1⨯1. 6 25.6= 0.331η3 = 15 = 0.21 57图4 d、双车列，非对称布置（图5）时：已知：n=5，e=0.55，∑a i2=25.6η1=2⨯（η2=2⨯（1515++0. 55⨯3.225.60 .55⨯1.625.6）=0.538）=0.468η3=2⨯15=0.4η4=2⨯（15-0.034）=0.3328已知：n=5，e=3.875，∑a i=25.6图5②人群荷载q人=0.75⨯3.0kN/m=3.25kN ma两侧有人群，堆成布置时：（图6）η1=η5=1.422η2=η4=-0.422η3=0图6b，单侧有人群，对称布置时，图6.2则：η1=15+3.875⨯3.225.6=0.684η2=+η4=-0.242=-0.042η5=-0.484=-0.284153.875⨯1.625.6=0.442η3=15=0.21515（2）按顺桥向可变荷载移动情况，求得支座可变荷载反力的最大值（图7）图7①公路-Ⅱ级双孔布载单列车时：B=15.5⨯2⨯7.8752+168=290.063KN双孔布载双列车时：2B=2⨯290.063=580.126KN单孔布置单列车时：B=15.5⨯7 .8752+168=229.031KN单孔布载双列车时：单孔满载时:B1=2.25⨯1⨯1.00⨯15.5=17.44KN②人群荷载，图8图82双孔满载时:B1=B2=17.44KNB1+B2=34.88KN（3）可变荷载横向分布后各梁支点反力（计算的一般公式为R i=Bηi）各梁支点反力计算表3荷载横向分布情况公路-I级荷载（kN）人群荷载（kN）计算方荷载法布置横向分布系数η单孔双孔单孔双孔B R1B R2B R1B R2单列行车η1=0η2=0.281η3=0.4375η4=0.281η5=0229.03164.36100.20290.0681.51126.9064.36381.50对称布置η1=0.2656121.66117312.68双列行车η2=0.4375η3=0.5938η4=0.4375η5=0.2656458.062200.40272.009.5514.86700.62η1=1.422200.40121.66514.86312.6824.8049.60人群荷载η2=-0.422η3=0η4=-0.42217.44-7.3634.88-14.70η5=1.422-7.3624.80-14.749.60η1=0.463106.04143.30单列行车η2=0.331η3=0.200η4=0.069229.03175.8145.81290.0696.0158.01η5=-0.06315.80-14.4320.01-18.27非对双列称行车布η1=0.538η2=0.468η3=0.400η4=0.332η5=0.262458.062246.44214.37183.22152.08580.126312.11271.50232.05192.60置120.01151.99人群荷载η1=0.684η2=0.422η3=0.200η4=-0.042η5=0.28417.4411.937.713.4934.8860.5337.3417.70-0.73-4.95-3.7325.13（4）各板永久荷载、可变荷载反力组合：计算见表4，表中均取用各板的最大值，冲击系数计算：h=14+82=11cm=0.11m(1.6 ‒ 0.18) × 0.11 × 0.11 I x = 12 (1.6 ‒ 0.18) × 0.113 + (1.6 ‒ 0.18) × 0.11 × (0.4118 ‒ 0.11)2)2 ‒ 0.4118 2 = 0.0663 其中C 30混凝土的 E=3.0 ×10P ag 9.81a x =1.32 + 0.18 × 1.3 ×2(1.6 ‒ 0.18) × 0.11 + 0.18 × 1.3 = 0.4118m2 + 112× 0.18 × 1.33 + 0.18 × 1.3 ×( 1.310m c = G = 16.245 × 103 = 1655.97kN mπ则 f=2l2 EI c m c =π 215.52 3.0 × 1010 × 0.06631655.97 = 7.16HZ∴1.5HZ ≤ f ≤ 14HZ ，μ = 0.1767㏑f ‒ 0.0157 = 0.332即冲击系数 1 + μ = 1 + 0.332 = 1.332 各梁永久荷载，可变荷载基本组合计算表表 4编号荷载情况 1 号梁 R 2 号梁 R 3 号梁 R 4 号梁 R 5 号梁 R① 恒载251.80 263.89 263.89 263.89 251.80 ② 双列对称205.85 339.09 460.23 339.09 205.85 ③ 双列非对称415.73 361.64 309.09 256.55 202.45 ④人群对称49.60-14.72 0 -14.72 49.60⑤ 人群非对称23.86 15.42 6.98 -1.46 -9.9 ⑥ 1.2①+1.4②+0.8④ 630.03 779.62 960.99 779.62 630.03 ⑦ 1.2①+1.4②+0.8⑤ 609.44 803.73 966.57 790.23 582.43 ⑧ 1.2①+1.4③+0.8④ 923.86 811.19 749.39 664.06 625.27 ⑨1.2①+1.4③+0.8⑤903.27835.30754.98674.67577.674、双柱反力 Gi 计算（图 9）所引起的各梁反力表 5：双柱反力 G 1 计算表 5 荷载组合情况计算式反力G 1（kN ）13（630.03⨯5.3+779.62⨯3.7+960.99（609.44⨯5.3+803.73⨯3.7+966.57（923.86⨯5.3+811.19⨯3.7+749.39（903.27⨯5.3+835.30⨯3.7+754.98组合⑥公路-Ⅱ级双列对称人群对称组合⑦公路-Ⅱ级双列对称人群非对称组合⑧公路-Ⅱ级双列非对称人群对称组合⑨公路-Ⅱ级双列非对称人群非对称14.2⨯2.1+779.62⨯0.5-670.03⨯1.1）=1890.1414.2⨯2.1+790.23⨯0.5-582.43⨯1.1）=1901.9214.2⨯2.1+664.06⨯0.5-625.27⨯1.1）=2170.4414.2⨯2.1+674.67⨯0.5-577.67⨯1.1）=2182.211890.141901.922170.442182.21图9，即偏载左边的立柱反力最大（G1＞G2），并由荷载组合⑨时控制设计。