设计室2008年桥涵人员培训课题-典尚设计

交通科技中心设计室2008年桥涵人员培训课题一、 项目概况 某桥为跨径20m的空心板桥，横向上部9片空心板刚性连接，每片梁一端2个支座；桥宽12m，梁全长L=19.96m，计算跨径L0=19.50m；下部结构为柱式墩，钻孔灌注桩基础。桥梁位于直线上，纵坡1，横坡2。桥梁采用4孔一联，该地区最高有效气温Tmax42，最低有效气温Tmin-18，砼收缩系数（t，t0）=0.2210-3，砼徐变系数(t)=1.74。立柱高6.5m，直径D120cm，基桩D130cm上部恒载Rg596kN,活载支反力Rq194kN；一根钢绞线总预应力pc1195kPa， 0.0035弧度;地质情况如下表钻孔深度(m)分层厚度(m)容许承载0(KPa)极限摩力(KPa)地质描述1.70 1.70 100 35 杂填土：杂色，主要以碎石土为主，杂有砖瓦碎屑。2.30 0.60 120 40 粉质黏土：黄褐色，含有铁锰质斑点，见锈黄色铁锈，土质不均，含有砾石。6.70 4.40 240 55 斜长角闪片岩：浅黄色，棕红色，片状构造，主要成分以长石角闪石，含少量绢云母等见锈色斑点，含砾。7.90 1.20 280 55 斜长角闪片岩：主要矿物为角闪石斜长石，裂隙发育，岩芯采芯率低，多为碎块状，少量为短柱状。11.20 3.30 400 120 斜长角闪片岩：灰色，细粒结构，片状构造，主要矿物为：斜长石、角闪石、石英及少量云母，岩芯多为短柱状，岩芯长10-20cm。20.00 8.80 600 140 斜长角闪片岩：灰色，主要由斜长石角闪石石英组成，采芯率高，岩芯为30cm的长柱状，致密坚硬。上部传至柱顶的内力见下表：恒载盖梁自重活载最大弯距最大剪力弯距剪力弯距剪力弯距相应的剪力剪力相应的弯距2417 2075 304 284 125810861165979桥梁断面、空心板构造和钢绞线布置详见附图。二、计算内容1、 预选用GYZ22549圆板式橡胶支座，支座构造（5mm橡胶+2mm钢板）7；验算是否合理2、 预选用XA-80型模数式伸缩缝，安装温度为15，验算是否合理3、 计算桩长4、 试算基桩配筋一、预选用GYZ22549圆板式橡胶支座，支座构造（5mm橡胶+2mm钢板）7；验算是否合理1、验算支座的形变系数和压应力：1.1根据桥规D62-20048.4.1-1支座的平均压应力极限值C =10.0MPa和桥规D62-20048.4.2-1中的计算公式得：支座的使用阶段压力标准值：Rck=R恒+R活=支座的压应力：=7473.8KPa=7.5MPaC =10.0MPa满足要求，因此所选的支座平面尺寸满足要求。1.2支座的形状系数：( 桥规D62-20048.4.1-3)满足5S12的要求。2、混凝土局部承压强度： 根据桥规D62-20045.7.1计算满足要求。3、支座的剪切变形验算（第一种工况，不考虑横坡）： 3.1不计汽车制动力时的情况下，应该满足下列条件: (桥规D62-20048.4.2-2) 其中上部温度变化引起的位移为： 混凝土干燥收缩作用引起的位移为：s=10tl=-1010-540=-4mm混凝土徐变产生的位移为：顺纵坡方向分力引起的变形为： 所以 不满足要求。： 3.2计汽车制动力时的情况下，应该满足下列条件 (桥规D62-20048.4.2-3)本例按照三车道计算汽车制动力，则一个车道汽车制动力为而公路级汽车制动力不能小于165KN,所以取165 KN，则三个车道为，横向为9块板，每块板上设4个支座，则一个支座的制动力为 由汽车制动力产生的支座变形为则则满足要求。4、支座的压缩变形情况验算 桥规D62-20048.4.2-8 桥规D62-20048.4.2-9 圆形支座的形状系数： 可以算出支座抗压弹性模量（桥规D62-20048.4.1-1计算公式）为： 带入上述各式得： 主梁挠曲在支座顶面引起的倾角应该按照结构力学恒载产生的转角为：则： 小于支座不会落空，此外规范中规定了不能大于， ，满足上述条件，通过验算。5、 支座的抗滑稳定性验算为保证板式橡胶支座和墩台顶面或主梁不产生滑移，须对其抗滑稳定性进行验算，应该符合以下规定：不计汽车制动力 桥规D62-20048.4.2-9计汽车制动力 桥规D62-20048.4.2-9其中RCK代表由结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值（计入冲击系数）引起的支座反力。 由汽车荷载引起的制动力标准值引用上边计算过的数值。 不计汽车制动力时候， 可见在自重作用下，支座不会滑动。 计入制动力时候， 可见在制动力作用下，制作不会滑动。二、预选用XA-80型模数式伸缩缝，安装温度为15，验算是否合理1、由温度引起的伸缩量按下列公式计算1.1 温度上升引起的梁体长量： （桥规D62-20048.6.2-1）1.2温度下降引起的梁体伸长量： （桥规D62-20048.6.2-2）1.3由混凝土收缩引起的梁体缩短量： （桥规D62-20048.6.2-3） 1.4由混凝土徐变引起的梁体缩短量：（桥规D62-20048.6.2-4） 1.5由汽车制动产生的支座变形导致的伸缩缝开口和闭合量1.6按照梁体的伸缩量选用伸缩装置的型号 伸缩装置在安装后的闭口量 （桥规D62-20048.6.2-5）伸缩装置在安装后的闭口量 （桥规D62-20048.6.2-6）伸缩装置伸缩量应满足： （桥规D62-20048.6.2-6） =23.7+51=74.7cm预选XA-80型满足要求。三、桩长计算钻孔灌注桩的承载力容许值 地基规范 5.3.3-1 地基规范 5.3.3-2假设桩长在7.9m11.2m范围内的话，则 而 带入得下边计算每根桩承担的荷载：恒载产生的压力N1=2075KN盖梁自重产生的压力为N2=284KN立柱自重产生的压力为：N3=桩长每延米的自重 活载产生的压力则柱底最大垂直压力 即算得不满足假设的要求。那么桩长范围应该在11.2m20m, 则重复上述计算过程得 带入 得：得：h=16.7m,得到取h=19m.配筋计算1、混凝土偏心受压构件正截面抗压承载力计算： （桥规D62-20045.3.9-1） （桥规D62-20045.3.9-2）作用在桩顶的恒载产生的压力为 作用在桩顶活载产生的剪力为水平力为则作用在桩顶的外力为： 水平力为2、桩的内力计算（m法）a、桩的计算宽度b b、桩的变形系数 Eh=2.8107KN/m2 , c、地面下深度z处桩身截面上的弯矩Mz与水平压应力zx的计算,当桩的入土深度h4/=4/0.44=9.1m时，z=4/深度以下的桩身截面作用效应可忽略不计。地面或局部冲刷线以下深度z处各截面内力： 则根据表P.0.8计算 桩 身 弯 矩 My 计 算0.909 0.4-0.01067 -0.00213 0.99974 0.39998 1124.5 1.136 0.5-0.02083 -0.00521 0.99922 0.49991 1129.7 1.364 0.6-0.03600 -0.01080 0.99806 0.59974 1128.3 得到当z=0.5时即z=1.14m时候，截面弯矩最大，该处的内力值为 M=1129.7KNm,该处的N=3707.7+16.55*1.14 =3726.6KN3、截面的设计汽车的冲击系数： 则截面轴力组合设计值为：截面弯矩组合设计值为：由上边算出的桩最大弯矩处的截面强度得：轴向力偏心距为当h=0.4419=8.364时候，取 .所以应该考虑构件弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距的影响。纵向钢筋所在圆周半径 则偏心距为而由得到： 而 采用迭代法试算，计算结果如下沿周边均匀配筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面抗压承载力计算Nd/NABCDNU=b(Ar2fcd+Cr2fsd)0.9590.461.0490 0.5982 -0.1903 1.9081 0.00823 4911610.50.9950.471.0799 0.6061 -0.1429 1.9084 0.00889 5096628.01.0330.481.1110