东深公路K39+267人行天桥扩大基础计算书.doc

东深公路 东莞k39+267人行天桥计算目录1.工程概况12.设计依据和内容12.1设计依据12.2计算内容13.技术标准13.1技术标准13.2设计规范24.设计参数24.1主要材料及其设计参数24.2设计荷载取值35.主桥计算概述45.1计算方法45.2施工方法46.主桥验算结果56.1支座反力56.2成桥阶段弯矩验算66.3剪力验算67.中间墩柱及其扩大基础验算7 7.1 中间墩柱扩大基础及计算形式 7 7.2 基础底面积验算.77.3 受冲切承载力验算87.4. 基础底板的配筋计算.9 7.5. 施工配筋图（附）.108. 结论.11上海同豪土木工程咨询有限公司-2-东深公路k39+267人行天桥结构计算1. 工程概况本桥全长64.0m，共分1联，为钢结构。跨径为28.0m+28.0m，分设四道步梯。 本桥采用工厂加工，现场吊装，高强螺栓连接。采用ansys以连续刚构桥计算。2. 设计依据和内容2.4.1 设计依据现行国家及行业有关法规、标准、规程、规范。2.4.1 验算内容2.2.1 施工阶段截面正应力验算2.2.2 成桥阶段截面正应力验算2.2.3 正常使用状态截面正应力验算2.2.4 正常使用状态截面主应力验算2.2.5 结构刚度验算2.2.6 承载能力极限状态正截面强度验算2.2.7 承载能力极限状态斜截面抗剪强度验算3. 技术标准3.4.1 技术标准3.1.1道路等级： 快速干道3.1.2桥梁宽度：全桥总宽3.3m。3.1.3人行天桥；3.1.4桥面横坡：0.5%，计算时不计。3.1.5荷载标准：城市荷载。3.1.5.1人行荷载：5kpa3.1.5.2地震动峰值加速度：0.05g。3.1.5.3风力：按最不力全截面风载取值。按cjj 69-95第3.1.9条取值。3.4.1 设计规范3.2.1公路工程技术标准 （jtj001-97）3.2.2公路桥涵设计通用规范 （jtj021-89）3.2.3公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （jtj025-86）3.2.4城市人行天桥与人行地道技术规范 （cjj 69-95）3.2.5公路桥涵施工技术规范 （jtj 041-2000）3.2.6公路桥涵地基与基础设计规范 （jtj 024-85）4. 设计参数4.4.1 主要材料及其设计参数4.1.1 钢材各项力学指标见表1表1强度等级项目q345q235容许应力规范要求弹性模量（mpa）2.1e+072.1e+07设计值310线膨胀系数（1/t）1.2e-051.2e-05剪力180泊桑比0.30.3抗拉强度（mpa）479.2382.3压力0.5 fy屈服强度fy1（mpa）351.8239.6拉力0.6 fy屈服强度fy2（mpa）331.4229.4强轴弯矩0.6 fy屈服强度fy3（mpa）300.8219.2弱轴弯矩0.6 fy屈服强度fy4（mpa）280.4209.0剪力0.4 fy注： 桥梁主梁采用高强螺栓连接者，计算抗剪时，表中屈服强度应乘以0.90.95折减系数。4.4.1 设计荷载取值4.2.1恒载4.2.1.1一期恒载一期恒载包括主梁材料重量，钢材容重取7.85e+03kg/m3。4.2.1.2二期恒载二期恒载为桥面护栏、桥面波形钢板、步梯梁荷载及桥面铺装。其中：桥面铺装容重按25kn/m3计。铺装荷载：2.3kn/m2。（楼面荷载）步梯梁荷载：11.25kn/m（自重）。 波形钢板0.3kn/m2（楼面荷载）。 护栏和广告牌按均布荷载：3.0kn/m。（线载，作用在纵梁上，计入广告牌重量。） 雨棚荷载：3.9kn（节点荷载）4.2.2可变荷载基本可变荷载：人群5kn/m2。作用在虚拟梁上。其它可变荷载：风力 横向风力为横向风压乘以迎风面积。横向风压按下式计算w=k1*k2*k3*k4*w0 w0=v2/1.6=350pa；（惠阳风压）k1=0.85；k2=1.3；k31.0；k4=0.8迎风面积s横不作折减，单位长度s横3.32m2。作用在面积的形心位置，w1.0kn/m。 换算到纵梁的中心，应增加m1.35kn/m。 纵向风力：单侧横向风压40s纵350*0.4*3.3*1/2/10000.231kn/m。温度力体系升温20；体系降温20钢梁截面上下缘温度梯度变化模式：1、 翼板升温14，翼板下10cm腹板升温7，40cm以下0。2、 翼板降温-7，翼板下10cm腹板降温-2.75，40cm以下0。4.2.4基础变位影响力(恒荷载) 1、各基础沉降按1cm计。（组合计算）荷载组合： 组合一：人群基础变位影响力结构重力 组合二：人群基础变位影响力结构重力风力温度力 组合三：人群基础变位影响力结构重力汽车撞击力（不作验算） 组合四：天桥施工阶段的验算按：1.2结构重力施工荷载。 组合五：结构重力1kn/m2人群荷载地震力。 5. 主桥计算概述5.1 计算方法总体静力计算采用有限元分析理论和空间梁格理论，左右纵梁分别作为主梁，并通过横梁单元连接之，虚拟为平面线桥面。总体计算根据桥梁施工流程划分结构计算阶段，根据荷载组合要求的内容进行内力、应力、主梁极限承载力计算，验算结构在施工阶段、运营阶段应力、主梁极限承载力及整体刚度是否符合规范要求。总体计算采用ansys进行计算。5.2 施工方法本桥采用分节段吊装施工，三个吊装节段，节段间留螺栓孔，设置高强螺栓连接。全桥共3个施工节段，考虑到结构的对称，共分四个施工阶段。结构离散图如下：图5.2 结构模型图6 主桥验算结果6.1 支座反力各桥墩、主梁轴力图如下图所示，单位：kn轴力图其中，桥墩反力是指墩柱底反力，左边墩总反力为460kn，右边墩反力为460kn；中支墩反力为790kn。6.2 主梁、墩柱弯矩主梁、墩柱弯矩图最大弯矩发生在中支墩1930kn*m，边支墩为1070kn*m。6.3 主梁、墩柱剪力主梁、墩柱剪力图7.中墩柱及其扩大基础验算7.1中墩柱扩大基础及计算形式: 7.2 基础底面积验算: 依据(gb50007-2002)第5.2条 1.修正后的地基承载力特征值计算： 地基承载力特征值可按下式计算： 式中 fak地基承载力特征值，fak=180kn/mm2； b基础宽度的地基承载力修正系数，b=0.15； d基础埋深的地基承载力修正系数，d=1.4； 基础底面以下土的重度，=17； m基础底面以上土的加权平均重度，m=17； 解得 fa=180+0.1517(3.5-3)+1.417(2-0.5)=216.975kn/m2。 地基承载力设计值实际取值: fa=203.8kn/mm2； 2.基础底面荷载计算: 基础自重: g1=23.50.3+1.62.80.3+000+1.40.61.425=115.500kn； 回填土重： g2=23.52-4.6217=159.46kn； 基础自重与回填土重之和: gk=115.5+159.46=274.96kn； 中支墩支座反力：1分790kn,中支墩自身重力：f2171kn。 上部结构传至基础顶面的竖向力: fk=f1+f2=961kn，取fk =1000kn； x方向:上部结构传至基础顶面的弯矩: mx=250kn.m。 x方向偏心距: ex=250/(274.96+1000)=0.196m； x方向基础底面的抵抗矩: wx=23.52/6=4.083m3； 由于my=0，所以按x方向单向偏心计算： 由于偏心距ex=b/6,所以相应于荷载效应标准组合时, 基础底面边缘的最大压力值: 解得: pkmax=(1000+274.96)/(3.52)+250/4.083=243.36kn/m2； pkmin=(1000+274.96)/(3.52)-250/4.083=120.91kn/m2； 最大净反力 pj=243.36-274.96/7.00=204.08kn/m2； 受力图: 由于基础底面为偏心受压，而 pkmax不大于1.2fa=244.56kn/m2，所以满足要求!7.3. 受冲切承载力验算: 依据(gb50007-2002)第8.2.7条 对矩形截面的矩形基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力验算； 受冲切承载力按下式验算: 式中 fl相应于荷载效应基本组合时作用在al上的地基土净反力设计值； hp受冲切承载力载面高度影响系数； ft混凝土轴心抗拉强度设计值； am冲切破坏锥体最不利一侧计算长度； h0基础冲切破坏锥体的有效高度； at冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长； ab冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在其基础范围内的下边长； pj扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力； al冲切验算时取用的部分基底面积。 1.柱和基础交接处冲切验算验算: 取: hl=0.55m； am=1.150m； hp=0.900； 解得: al=(3.5/2-1.4/2-0.55)2-(2/2-0.6/2-0.55)2=0.98m2； fl=204.0820.978=199.490kn； fj=0.70.9001430.0001.1500.550=569.819kn； 由于fjfl，所以柱与基础交接处满足冲切要求! 2.第一变阶处(从下往上数)冲切验算验算: 取: hl=0.25m； am=1.840m； hp=0.900； 解得: al=(3.5/2-2.8/2-0.25)2=0.20m2； fl=204.0820.200=40.816kn； fj=0.70.9001430.0001.8400.250=414.414kn； 由于fjfl，所以第一变阶处满足冲切要求!7.4. 基础底板的配筋计算: 依据(gb50007-2002)第8.2.7条 1.弯矩计算，计算公式如下: 式中 mi,mii任意i-i,ii-ii处相应荷载效应基本组合时的弯矩设计值； a1任意截面i-i至边缘最大反力处的距离； l,b基础底面的边长； p任意截面i-i处基础底面地基反力设计值； g考虑荷载分项系数的基础自重及其上土的自重； 取: a1=(3.5-1.4)/2=1.05m； l=2m； a=0.6m b=3.5m； g=1.35274.96=371.196kn。 解得: p=(243.362(3.5-1.05)+120.9131.05/3.5=206.627kn； mi=(1.0502(22+0.6)(243.362+206.627-2371.196/7.000)+ (243.362-206.627)2/12=152.105kn.m； mii=(2.000-0.600)2(23.5+1.4)(243.362+120.913-2371.196/7.000)/48=88.569kn.m； 2.配筋面积计算，计算公式如下： 式中 1系数，当混凝土强度不超过c50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为c80时， 1取为0.94,期间按线性内插法确定； fc混凝土抗压强度设计值； h0底板的计算高度。 i-i截面： 取: mi=152.105kn.m； 1=1.000 fc=14.300n/mm2 h0=0.250 fy=300.000n/mm 解得: s=152.105/(1.00014300.0003.5000.2502)=0.049 =1-(1-20.049)0.5=0.050 s=1-0.050/2=0.975 as=152.105106/(0.975250.000300.0)=2079.921mm2。 故i-i截面配筋面积: as=2079.921mm2。 i-i截面选筋:2912120(as=3280mm2)。 ii-ii截面： 取: mii=88.569kn.m； 1=1.000 fc=14.300n/mm2 h0=0.250 fy=300.000n/mm 解得: s=88.569/(1.00014300.0003.5000.2502)=0.028 =1-(1-20.028)0.5=0.029 s=1-0.029/2=0.986 as=88.569106/(0.986250.000300.0)=1198.127mm2。 故ii-ii截面配筋面积: as=1198.127mm2。 ii-ii截面选筋:1612120(as=1810mm2)