公路40米高墩全面计算书.doc

桥墩复核计算(K75+484-3-21mT梁桥)目录一、设计资料2二、纵向水平力3三、板式橡胶支座的剪切变形验算5四、竖直力5五、纵、横向风力6六、桥墩计算长度系数8七、桥墩外力汇总8八、承载能力极限状态墩底截面验算9九、裂缝计算10十、分析10道桥勘察设计二所20113.17一、 设计资料1. 上部结构 3孔21米连续桥面简支梁，21米装配式预应力混凝土简支梁。0号台、3号台采用活动支座，其余各墩为板式橡胶支座。桥台设伸缩缝。桥梁位于纵坡为2.2%（坡长700m）的直线坡内，每跨横向设4片梁。2. 桥梁宽度 净宽7米，全宽8米。3. 荷载等级 公路II级；挂-300。4. 支座 伸缩缝位置采用GYZF4 350x66，其他位置采用GYZF 350x66。5. 下部结构 1号、2号墩均采用变截面实体墩；钻孔桩直径1.3米。墩柱为C30混凝土，桩为C25混凝土。6. 气温 当地月平均最高气温30，月平均最低温度为0。7. 桥梁立面及横截面布置如图1-1所示图1-1a总体布置图 图1-1b 1号桥墩构造图图1-1b 2号桥墩构造图二、 纵向水平力墩台的纵向水平力有温度影响力、混凝土收缩及徐变影响力、支座摩阻力及汽车制动力。纵向水平力中，除支座摩阻力由桥台承受外，其余各力均将按集成刚度法分配给各支座及墩顶。1. 桥墩墩顶的抗推刚度 ； 2支座的抗推刚度每个梁端有一个支座，横向一排有4个支座。本桥所有墩顶的支座均采用GYZF 350x66型，故每个横排支座的刚度均相同。取橡胶支座剪模量G=1.0Mpa。Km=7775KN/m；在每个桥墩上有两排支座并联，并联后刚度为27775=15550KN/m；3墩顶与支座的集成刚度 K1=2729KN/m；K2=2964KN/m；4混凝土收缩、徐变及温度影响力在各墩上的分配对于上部结构的收缩，本桥情况是两端向中部缩短，因此中间必有个不动点。X=31.933m；各墩的支座顶，由于上部结构混凝土收缩、徐变及温度引起的水平力为：1号墩 P1=14.9KN（向右）2号墩 P2=14.9KN（向左）5温度上升变化影响力在各墩上的分配1号墩 P1=6.0KN（向左）2号墩 P2=6.0KN（向右）6汽车制动力在各墩上的分配根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.6条之规定，本桥汽车制动力为90KN。两端桥台设活动支座，不考虑承受制动力。制动力分配如下：1号墩 F1=43.2KN2号墩 F2=46.8KN7水平力汇总上述计算各力为墩上两排支座的水平力，因为两排支座并联，故每排各承受一半水平力。一排支座及墩顶水平力列于下表。 一排支座及墩顶水平力（KN） 表1-1 墩号 项目12支座墩顶支座墩顶（1）收缩、徐变、温降影响力7.514.9-7.5-14.9（2）温升影响力-3.0 -6.0 3.0 6.0 （3）制动力21.643.223.446.8（4）=（1）+（3）29.158.1-30.9-61.7（5）=（2）+（3）-24.6-49.226.4 52.8 三、 竖直力 1上部结构恒载为：110.425=2760.0KN 2下部结构恒载 （1）盖梁：19.0825=477.0 KN（一个盖梁的恒载） (2)T型变截面桥墩 1号墩：24025=6000.0 KN 2号墩：225.1525=5628.8KN 3汽车荷载根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.1条之规定计算。经计算得汽车冲击系数，墩顶所受荷载为：竖向荷载：(82.7134+1832)1.19=829.3 KN由偏载产生的顺桥向的墩顶弯矩：0.3818321.19=165.5KNm由偏载产生的横桥向的墩顶弯矩：0.55696.9=456.1KNm 4挂车-300活载根据特种平板挂车-300计算。墩顶所受竖向荷载为：最大竖向集中荷载R=2481kN最大纵向偏心荷载R=1842kN纵向偏心弯矩：M=18420.38=699 KNm 横向偏心弯矩：M=24811.15=2853 KNm（桥宽8米）现将各竖向力汇总如下表 表1-2竖向力汇总表 表1-2 位置荷载墩帽顶（支座顶）桩顶（柱顶）上部恒载（KN）2760.02760.0墩帽恒载（KN）477.0墩柱恒载（KN）6000.0(1号),5628.8(2号)公路-级活载（KN）829.3829.3公路-级活载纵向偏心弯矩（KNm）165.5165.5公路-级活载横向偏心弯矩（KNm）456.1456.1挂-300活载（KN）24812481挂-300活载纵向偏心弯矩（KNm）699699挂-300活载横向偏心弯矩（KNm）28532853四、 纵、横向风力1、横向风力-有车行驶根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.1条的规定，上部构造的横向风力按计算，其中。护栏风力。护栏高0.9m，各个墩的风力如下 T梁的风力。实体T梁高1.45m，各个墩的风力如下 墩的风力。各个墩的风力如下 护栏风力对墩身底力臂梁的风力对墩身底力臂墩身风力对墩身底力臂有车行驶时横向风力汇总如下表 表1-3所示有车行驶时横向风力汇总表 （） 表1-3风力墩号Fw1（护栏风力）Fw2（T梁风力）Fw3（桥墩风力）力（KN）力臂(m)弯矩(KNm)力（KN）力臂(m)弯矩(KNm)力（KN）力臂(m)弯矩(KNm)18.443.85368.414.142.70602.137.120.73769.828.441.85351.514.140.70573.934.819.73686.62、横向风力-无车行驶根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.1条的规定，上部构造的横向风力按计算。护栏风力。护栏高0.9m，各个墩的风力如下 T梁的风力。实体T梁高1.45m，各个墩的风力如下 墩的风力。各个墩的风力如下 护栏风力对墩身底力臂梁的风力对墩身底力臂墩身风力对墩身底力臂无车行驶时横向风力汇总如下表 表1-3所示无车行驶时横向风力汇总表 （） 表1-3风力墩号Fw1（护栏风力）Fw2（T梁风力）Fw3（桥墩风力）力（KN）力臂(m)弯矩(KNm)力（KN）力臂(m)弯矩(KNm)力（KN）力臂(m)弯矩(KNm)164.043.852806.4106.742.704556.1223.420.734631.1264.041.852678.4106.740.704342.7210.119.734145.33、纵向风力根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.1条的规定，桥墩上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压的70%乘以桥墩迎风面积计算。经计算如下，有车行驶时；产生的弯矩；产生的弯矩；无车行驶时；产生的弯矩；产生的弯矩；五、 桥墩计算长度系数 墩顶约束刚度由墩顶抗推刚度、支座抗推刚度组成，以下计算中下角码“A”表示自左至右，下角码“B”表示自右至左，上角码表示墩号。根据前面的计算支座抗推刚度为，墩顶抗推刚度为，算得 求得墩顶约束刚度为1号墩； 2号墩；参考相关变截面墩计算方法，桥墩纵向长度系数分别为：1号墩1.55；2号墩1.60。桥墩横向长度系数均为：1.9。六、 桥墩外力汇总本桥位于直线段上，不需考虑汽车离心力作用。根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004的相关条款进行荷载组合如下表。桥墩外力汇总表 表1-4 墩号 项目 1号墩2号墩承载能力极限状态（1）公路-级+风力+恒载+温度力（）竖向力（KN）12245.4211799.98纵桥向弯矩（KNm)5404.565118.99横桥向弯矩（KNm)5170.755108.87（2）挂-300+风力+恒载（）竖向力（KN）14557.8014112.36纵桥向弯矩（KNm)3438.062933.38横桥向弯矩（KNm)5525.665412.76（3）风力+恒载（）竖向力（KN）11084.4010638.96纵桥向弯矩（KNm)6362.515258.77横桥向弯矩（KNm)13192.9612283.04正常使用极限状态（1）公路-级+风力+恒载+温度力（）竖向力（KN）9817.519446.31纵桥向弯矩（KNm)3738.393444.59横桥向弯矩（KNm)3437.223360.76（2）挂车-300+风力+恒载（）竖向力（KN）10973.7010602.50纵桥向弯矩（KNm)2299.651955.55横桥向弯矩（KNm)3302.333206.10（3）风力+恒载（）竖向力（KN）9237.008865.80纵桥向弯矩（KNm)4338.083585.53横桥向弯矩（KNm)8998.208374.80注：表中说指外力均指墩底截面七、 承载能力极限状态墩底截面验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004的相关条款，把承载能力极限状态下桥墩墩底截面验算如下表。承载能力极限状态桥墩墩底截面验算 表1-5 项目 荷载稳定系数相对受压区高度相对界限受压区高度大小偏心判别墩底设计轴力墩底设计弯矩墩底截面轴心抗压正截面承载力内力/抗力墩底截面偏心抗压正截面承载力内力/抗力是否满足12345678910111号墩（1）公路+风力+恒载+温度力（Vz=25m/s）顺桥向0.480.330.56大12245.425404.5638227.160.3217107.550.72满足横桥向0.601.140.56大12245.425170.7543380.390.2832133.310.38满足（2）挂车300+风力+恒载（Vz=25m/s）顺桥向0.480.780.56大14557.803438.0638227.160.3836107.100.40满足横桥向0.601.270.56大14557.805525.6643380.390.3435600.960.41满足（3）风力+恒载（V10=38.7m/s）顺桥向0.480.210.56大11084.406362.5138227.160.2912306.650.90满足横桥向0.600.260.56大11084.4013292.9643380.390.269281.081.19不满足2号墩（1）公路+风力+恒载+温度力（Vz=25m/s）顺桥向0.480.330.56大11799.985118.9937690.610.3117192.410.69满足横桥向0.621.190.56大11799.985108.8744456.780.2733370.070.35满足（2）挂车300+风力+恒载（Vz=25m/s）顺桥向0.480.870.56大14112.362933.3837690.610.3739510.210.36满足横桥向0.621.350.56大14112.365412.7644456.780.3237278.840.38满足（3）风力+恒载（V10=38.7m/s）顺桥向0.480.260.56大10638.965258.7737690.610.2814520.000.73满足横桥向0.620.290.56大10638.9612283.0444456.780.2410113.551.05不满足由表1-5第11列可以看出在极限风荷载V10=38.7m/s，和恒载作用下，墩底截面承载力不满足要求。八、 裂缝计算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004的相关条款，把正常使用极限状态下墩底截面裂缝宽度验算如下表。正常使用极限状态墩底截面裂缝宽度验算 表1-6 项目 荷载裂缝计算宽度（mm）容许值（mm）是否满足1231号墩（1）公路+风力+恒载+温度力（Vz=25m/s）顺桥向0.1550.20满足横桥向0.1950.20满足（2）挂车300+风力+恒载（Vz=25m/s）顺桥向0.1310.20满足横桥向0.2020.20不满足（3）风力+恒载（V10=38.7m/s）顺桥向0.1690.20满足横桥向0.3780.20不满足2号墩（1）公路+风力+恒载+温度力（Vz=25m/s）顺桥向0.1480.20满足横桥向0.1780.20满足（2）挂车300+风力+恒载（Vz=25m/s）顺桥向0.1230.20满足横桥向0.1830.20满足（3）风力+恒载（V10=38.7m/s）顺桥向0.1300.20满足横桥向0.2950.20不满足由表1-6可以看出在极限风荷载V10=38.7m/s，和恒载作用下，墩底截面横桥向裂缝宽度验算不满足要求。其中1号墩底截面，在VZ=25m/s的风荷载组合作用下也不满足要求。九、 分析 荷载组合类型 表1-7荷载组合1公路-级+风力+恒载+温度力（Vz=25m/s）2挂车-300+风力+恒载（Vz=25m/s）3风力+恒载（V10=38.7m/s） 墩底截面配筋率 表1-8 项目墩号墩底截面全部纵向受拉钢筋配筋率%全部纵向钢筋最小配筋率%是否满足墩底截面一侧纵向受拉钢筋配筋率%一侧纵向钢筋最小配筋率%是否满足1号墩顺桥向0.590.50满足0.170.2不满足横桥向0.120.2不满足2号墩顺桥向0.600.50满足0.180.2不满足横桥向0.130.2不满足 纵向受力钢筋常用配筋率 表1-9纵向受力钢筋常用配筋率大偏心受压构件1%3%小偏心受压构件0.5%2%由以上各表及验算结果，可以得出：（1）在极