下部结构计算书.docx

二、下部结构计算1. 编制依据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004） 公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）公路圬工桥涵设计规范（JTG D612005）公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ 022-85）公路设计手册墩台和基础桥梁墩台与基础工程2.上部反力墩台号荷载FZ (kN)墩台号荷载FZ (kN)0汽车(最大)1296.27150恒荷载1440.5908011汽车(最大)1830.20551恒荷载5923.6827892汽车(最大)1830.205382恒荷载5923.6827893汽车(最大)1296.27153恒荷载1440.5908013.支座摩阻力活动支座：F支活=（1296.2715+1440）0.050. 5=68.4 KN；固定支座：F支固=50000.1=500 KN；偏安全考虑，以支座摩阻力代替上部结构传递给墩台的水平力。桥台处：H=136.8 KN；桥墩处：H=568.4 KN；（设置固定支座的1号墩）4.桥台计算3号桥台台身高度5.5m，0号桥台台身高度3.2m，以3号桥台控制设计；具体结构尺寸详见设计图纸。4.1基本信息总体计算参数桥台材料类型C30桥台材料容重(kN/m3)24桥台总体积(m3)220.81桥台重(kN)5299.39构件计算长度(m)2.75可变作用信息汽车等级公路I级车道数2汽车引起土侧压力加载方式车辆荷载制动力(kN)136.8 -136.8制动力作用标高(m)263.775（垫石顶面）4.2台身验算4.2.1 台顶截面 截面标高262.815m，距离台底5.5m，截面面积为14.45m2， 顺桥向抗弯惯矩为3.48m4。4.2.1.1 台后土压力计算台后填土按主动压力计算台后填土压力计算示意图台后填土参数计算计算厚度hi(m)计算宽度Bi(m)容重(kN/m3)内摩擦角()墙背倾角()()顶面压强p1(kN/m2)底面压强p2(kN/m2)2.78.5183500.246012.338台后填土压力计算计算土层土压力E(kN)土压力水平俯角(+)土压力水平分量Ex(kN)土压力竖向分量Ey(kN)着力点标高hc(m)145.917.5139.1543.87263.7424.2.1.2 汽车引起的土侧压力计算（包括台后填土压力）汽车土侧压力计算参数加载形式桥台全宽B(m)破坏棱体长度l0(m)Bl0内车轮总重力(kN)首层土容重(kN/m3)等代均布土层厚度h(m)车辆荷载8.56.347280180.2883汽车土侧压力计算计算土层土压力E(kN)土压力水平俯角(+)土压力水平分量Ex(kN)土压力竖向分量Ey(kN)着力点标高hc(m)166.48817.5160.8150.06263.8214.2.1.3 单项荷载内力单项荷载内力荷载名称N(kN)Q(kN)M(kNm)1上部恒载17200-208.82上部恒载27200-208.83帽梁自重212.160-63.6484背墙自重351.60215.3485垫石自重4.920-1.4256挡块自重30.990-10.8477搭板恒载136.50143.3258台后土压力43.87139.15-91.659汽车土压力+台后土压力88.15279.58-119.2210制动力10136.8-131.32811制动力20-136.8131.32812汽车1296.270-375.92永久作用：N= 2176.17 KN；M=-134.847 KNm；承载能力极限状态(基本组合)截面内力组合效应0S=1.1（1.2永久+1.4汽车台后+1.4汽车+0.8制动1）0Nd= 5004.551 KN；0Vd= 550.9372 KN；0Md= -1056.08228 KNm；4.2.1.4 承载能力极限状态(基本组合)截面抗压承载力验算 偏心距限值：e=0.60.85=0.51m； 偏心距e=1056.08/5004.55=0.2110Nd= 5004.551 KN 满足规范要求。4.2.1.5 承载力极限状态(基本组合)截面抗剪强度验算轴力标准值N=3560.59 KN混凝土构件受剪按公路圬工桥涵设计规范4.0.13条计算。截面抗剪强度VR= 14.452.091000+1/1.40.73560.59=3.2104 KN 0Vd= 550.9 KN 满足规范要求。4.2.2 台中截面 截面标高260.065m，距离台底2.75m，截面面积为22.24m2， 顺桥向抗弯惯矩为12.691m4。4.2.2.1 台后土压力计算台后填土按主动压力计算台后填土压力计算示意图台后填土参数计算计算厚度hi(m)计算宽度Bi(m)容重(kN/m3)内摩擦角()墙背倾角()()顶面压强p1(kN/m2)底面压强p2(kN/m2)2.78.5183500.246012.3382.758.5183518.4350.40319.5939.53台后填土压力计算计算土层土压力E(kN)土压力水平俯角(+)土压力水平分量Ex(kN)土压力竖向分量Ey(kN)着力点标高hc(m)145.917.5139.1543.87263.742704.6135.93570.51413.51261.2894.2.2.2 汽车引起的土侧压力计算（包括台后填土压力）汽车土侧压力计算参数加载形式桥台全宽B(m)破坏棱体长度l0(m)Bl0内车轮总重力(kN)首层土容重(kN/m3)等代均布土层厚度h(m)车辆荷载8.56.347280180.2883汽车土侧压力计算计算土层土压力E(kN)土压力水平俯角(+)土压力水平分量Ex(kN)土压力竖向分量Ey(kN)着力点标高hc(m)166.48817.5160.8150.06263.821744.6135.93602.94436.93261.2894.2.2.3 单项荷载内力单项荷载内力荷载名称N(kN)Q(kN)M(kNm)1上部恒载17200-538.82上部恒载27200-538.83帽梁自重212.160-160.8884背墙自重351.6054.1985前墙自重1210.830-257.8396垫石自重4.920-3.6787挡块自重30.990-25.0518搭板恒载136.5080.7639台后土压力457.38709.66-820.07810汽车土压力+台后土压力486.99763.75-1411.8411制动力10136.8-507.5312制动力20-136.8507.5313汽车1296.270-963.13永久作用：N= 3387 KN；M=-1390 KNm；承载能力极限状态(基本组合)截面内力组合效应0S=1.1（1.2永久+1.4汽车台后+1.4汽车+0.8制动1）0Nd= 7217 KN；0Vd= 1297 KN；0Md= -5939 KNm；4.2.2.4 承载能力极限状态(基本组合)截面抗压承载力验算 偏心距限值：e=0.61.308=0.785m； 偏心距e=5939/7217=0.823e，不满足公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）4.0.9条的规定。 所以截面承载力按公路圬工桥涵设计规范4.0.10条确定。截面强度NR=122.241.041000（1.899-1）=2.57104KN 0Nd= 7217 KN 满足规范要求。4.2.2.5 承载力极限状态(基本组合)截面抗剪强度验算轴力标准值N=5170 KN混凝土构件受剪按公路圬工桥涵设计规范4.0.13条计算。截面抗剪强度VR= 22.242.091000+1/1.40.75170=4.9104 KN 0Vd= 1297 KN 满足规范要求。4.2.3 台底截面 截面标高257.315m，距离台底0m，截面面积为30.03m2， 顺桥向抗弯惯矩为31.246m4。4.2.3.1 台后土压力计算台后填土按主动压力计算台后填土压力计算示意图台后填土参数计算计算厚度hi(m)计算宽度Bi(m)容重(kN/m3)内摩擦角()墙背倾角()()顶面压强p1(kN/m2)底面压强p2(kN/m2)2.78.5183500.246012.3385.58.5183518.4350.40320.1860.034台后填土压力计算计算土层土压力E(kN)土压力水平俯角(+)土压力水平分量Ex(kN)土压力竖向分量Ey(kN)着力点标高hc(m)145.917.5139.1543.87263.7421875.0235.931518.171100.38259.614.2.3.2 汽车引起的土侧压力计算（包括台后填土压力）汽车土侧压力计算参数加载形式桥台全宽B(m)破坏棱体长度l0(m)Bl0内车轮总重力(kN)首层土容重(kN/m3)等代均布土层厚度h(m)车辆荷载8.56.347280180.2883汽车土侧压力计算计算土层土压力E(kN)土压力水平俯角(+)土压力水平分量Ex(kN)土压力竖向分量Ey(kN)着力点标高hc(m)166.48817.5160.8150.06263.8211943.7835.931573.951140.60261.2894.2.3.3 单项荷载内力单项荷载内力荷载名称N(kN)Q(kN)M(kNm)1上部恒载17200-868.82上部恒载27200-868.83帽梁自重212.160-258.1284背墙自重351.60-106.9525前墙自重2935.90-1188.4896垫石自重4.920-5.9317挡块自重30.990-39.2568搭板恒载136.5018.29台后土压力1144.261657.32-3278.34810汽车土压力+台后土压力1190.061734.76-3564.42111制动力10136.8-883.72812制动力20-136.8883.72813汽车1296.270-4772.639永久作用：N= 5112 KN；M=-3318 KNm；承载能力极限状态(基本组合)截面内力组合效应0S=1.1（1.2永久+1.4汽车台后+1.4汽车+0.8制动1）0Nd= 10577 KN；0Vd= 2792 KN；0Md= -17996 KNm；4.2.3.4 承载能力极限状态(基本组合)截面抗压承载力验算 偏心距限值：e=0.61.756=1.054m； 偏心距e=17996/10577=1.7e，不满足公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）4.0.9条的规定。 所以截面承载力按公路圬工桥涵设计规范4.0.10条确定。截面强度NR=130.031.041000（2.9-1）=1.6104KN 0Nd= 10577 KN 满足规范要求。4.2.3.5 承载力极限状态(基本组合)截面抗剪强度验算轴力标准值N=7598 KN混凝土构件受剪按公路圬工桥涵设计规范4.0.13条计算。截面抗剪强度VR= 30.032.091000+1/1.40.77598=6.7104 KN 0Vd= 2792 KN 满足规范要求。4.3基础验算4.3.1材料参数基础底面埋置深度h(m)2.1基础底面积A(m2)67.2横桥向面积抵抗矩Wx(m3)71.68顺桥向面积抵抗矩Wy(m3)117.6基础材料类型C25素混凝土基础材料容重(kN/m3)24.54.3.2外载效应基底中心单项荷载内力表荷载类型N(kN)QY(kN)MX(KNm）上部恒载-14400-2361.6帽梁自重-212.20-350.1背墙自重-351.60-259.3前墙自重-2935.90-2460.7侧墙自重-1763.802640.2垫石自重-4.90-8.1挡块自重-310-52.7搭板恒载-136.50-41覆土自重-977.802020.7基础自重-2973.10199襟边土重-1900台后土压力-1391.62441.9-7430台前土压力-32.8-103.9-13.7汽车+台后土压力-1462.71058.5-7809.6上部水平力10136.8-1157.3上部水平力20-136.81157.3汽车-12960-2125.44.3.3基底合力偏心距验算组合原则：长期效应组合指4.2.5条中的永久作用标准值效应组合，短期效应组合指公路基规4.2.5条中作用标准值效应组合。基底合力偏心距验算表短期效应组合N（KN）M(KNm)偏心距(m)基底最小压应力(kPa)核心半径(m)偏心距容许值（m）是否满足Nmax-13637.3-14663.741.075267178.244345241.11.6是Mmax-13637.3-15821.041.160129968.403358841.11.6是4.3.4 持力层基底应力验算填土附加竖向压应力计算表台背填土对基础后边缘附加压应力系数110.46台背填土对基础前边缘附加压应力系数126.45e-2台背路基填土重度1(kN/m3)18台背路基填土高度H1(m)8.3台前锥体对基础前边缘附加压应力系数20.4台前锥体填土重度2(kN/m3)18台前锥体填土高度H2(m)0台背填土对基础后边缘附加压应力p1后(kPa)68.6台背填土对基础前边缘附加压应力p1前(kPa)9.6台前锥体对基础前边缘附加压应力p2(kPa)0组合原则：短期效应组合与偶然效应组合，按照公路基规第1.0.8条的要求取值；长期效应组合专用于公路基规第3.3.6条第1项第2款。基底应力验算内力组合表作用组合最值工况N(kN)MX(kNm)长期效应组合平均应力验算-1.6e4Nmax-1.2e4-8212.3Nmin-1.6e4-1630.5MXmax-1.6e4-1630.5MXmin-1.2e4-8212.3MYmax-1.6e4-1630.5MYmin-1.6e4-1630.5短期效应组合平均应力验算-1.7e4Nmax-1.2e4-8212.3Nmin-1.7e4-6585.9MXmax-1.6e4-473.2MXmin-1.3e4-1.4e4MYmax-1.7e4-6585.9MYmin-1.7e4-6585.9基底应力验算表作用组合最值工况外荷载压应力p(kPa)附加压应力p0(kPa)基底最大压应力pmax(kPa)地基承载力容许值Rfa(kPa)是否满足长期效应组合平均应力验算241.439.1280.51000是Nmax296.39.6305.91000是Nmin218.768.6287.31000是MXmax218.768.6287.31000是MXmin296.39.6305.91000是MYmax218.768.6287.31000是MYmin218.768.6287.31000是短期效应组合平均应力验算250.339.1289.41000是Nmax296.39.6305.91250是Nmin342.29.6351.81250是MXmax234.868.6303.41250是MXmin390.79.64001250是MYmax342.29.6351.81250是MYmin342.29.6351.81250是4.3.5抗倾覆稳定性验算组合原则：按公路基规4.4.3条的要求取值。抗倾覆稳定性验算表短期效应组合倾覆轴(m)偏心距(m)抗倾覆稳定性系数容许值是否满足Nmax3.21.07526712.9760047531.5是Mmax3.21.16012992.7583118061.5是4.3.6 抗滑动稳定性验算组合原则：按公路基规4.4.3条的要求取值。抗滑动稳定性验算表=0.55滑动水平力Hia(kN)抗滑稳定水平力HiP(kN)抗滑稳定摩阻力Pi(kN)抗滑动稳定性系数kc容许值kc是否满足1195-103.9-75006.361.3是由上可知，桥台各项验算结果均满足现行规范要求。5.桥墩计算5.1单项荷载内力单项荷载内力荷载名称N(kN)Q(kN)对墩底弯矩对基底弯矩1上部恒载59230002垫石自重5.720003墩身自重1328.