钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算_secret.doc

1 目录目录 设计资料 2 1 1 设计标准及上部结构 2 1 2 水文地质条件 2 1 3 材料 2 1 4 盖梁 柱 桥墩尺寸 2 1 5 设计依据 2 二 盖梁计算 3 2 1 荷载计算 3 2 1 1上部结构永久荷载 3 2 1 2盖梁自重及作用效应计算 3 2 1 3可变荷载计算 4 2 1 4双柱反力Gi计算 8 2 2 内力计算 9 2 2 1弯矩计算 9 2 2 2盖梁内力汇总 10 2 3 截面配筋设计与承载力校核 11 2 3 1正截面抗弯承载力验算 11 2 3 2斜截面抗剪承载力能力验算 12 2 3 3全梁承载力校核 14 三 桥墩柱设计 15 3 1 荷载计算 15 3 1 1恒载计算 15 3 1 2汽车荷载计算 15 3 1 3双柱反力横向分布计算 16 3 1 4荷载组合 17 3 2 截面配筋计算及应力验算 17 3 2 1作用与墩柱顶的外力 17 3 2 2作用于墩柱底的外力 18 3 2 3截面配筋计算 18 四 钻孔柱计算 19 4 1 荷载计算 19 4 1 1 桩身混凝土受压的荷载 19 4 2 桩长计算 20 4 3 桩的内力计算 M法 21 4 3 1桩的计算宽度b 21 4 3 2桩的变形系数 21 4 3 3地面以下深度z处桩身截面上的弯矩Mz与水平压应力 zx的计算 21 4 4 桩身截面配筋与承载力验算 23 4 5 墩顶纵向水平位移满足验算 24 4 5 1桩在地面处的水平位移和转角 x0 0 计算 24 4 5 2墩顶纵向水平位移验算 24 五 参考文献 26 2 第 部分 钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算 设计资料 1 1 设计标准及上部结构 设计荷载 公路 级 桥面净空 净 9 2 0 75m 标准跨径 l 15m 计算跨径 14 5m 主梁全长 14 96m 上部结构 钢筋混凝土 形梁 1 2 水文地质条件 冲刷深度 最大冲刷深线为河床线以下 2 5m 处 地质条件 粉砂土和粉细沙 按无漂浮物 冲击力 水流压力横向的水平力计算 1 3 材料 钢筋 盖梁 柱主筋用 HRB335 钢筋 桥墩等用 R235 钢筋 混凝土 盖梁 墩柱用 C30 系梁及钻孔灌注桩用 C25 1 4 盖梁 柱 桥墩尺寸 选用如图 3 29 所示结构尺寸 1 5 设计依据 公路桥梁地基与基础设计规范 JTJ 024 85 FTG D63 2007 120 540 21070210 120 60 220220220220 60 120 21021070 140 120 400 3 二 盖梁计算 2 1 荷载计算 2 1 1 上部结构永久荷载 上部结构永久荷载见表 3 19 上部结构永久荷载 表 3 19 每片边梁自重 kN m 每片中梁自重 kN m 一孔上部结构自重 kN m 每一个支座反力 kN 1 5 号2 4 号 3 号边梁 1 5中梁 2 4中梁 3 20 41 20 7220 33 1534 75 152 67154 99 152 07 2 1 2 盖梁自重及作用效应计算 盖梁自重及作用效应计算 1 2 盖板长度 见图 3 30 盖梁自重及作用效应计算见表 3 20 盖梁自重产生的弯矩 剪力效应计算表 3 20 剪力 kN 截面编 号 自重 kN 弯矩 kN m V 左V 右 1 1 q1 0 5 0 7 1 2 25 0 3 0 7 2 1 2 25 10 5 3 15 13 65 M1 10 5 3 15 3 675 0 735 0 7 2 0 7 3 4 41 13 65 13 65 2 2 q 0 8 1 1 0 7 1 2 25 19 1 2 95 M2 0 5 1 4 1 2 25 0 7 0 6 1 4 1 2 25 1 4 14 7 2 1 1 3 5 88 20 58 33 6 33 6 3 3q3 1 1 0 8 1 2 25 26 4 M3 0 5 1 4 1 2 25 0 7 0 8 0 6 1 4 1 2 25 1 4 0 8 1 2 1 3 26 4 31 5 15 96 10 56 58 02 0 8 2 6089 1 6050 540 2 140 220 70 8027070 4 4 4q4 1 1 0 6 1 2 25 19 8 M4 149 1 0 6 26 4 19 8 1 4 2 21 2 1 10 5 1 4 1 4 89 4 32 34 1 3 44 1 19 6 6 56 69 3 69 3 5 5q5 1 2 2 1 1 2 25 69 3M5 149 1 0 6 26 4 19 8 69 3 1 4 2 1 21 4 2 1 2 10 5 1 4 3 5 402 57 202 25 88 2 1 3 41 65 70 47 00 q1 q2 q3 q4 q5 149 1kN 2 1 3 可变荷载计算 2 1 3 1 可变荷载横向分布系数 荷载对称布置时用杠杆法 非对称布置时用偏心受压法 公路 级 a 单车列 对称布置 3 31 时 1 5 0 2 4 0 429 0 215 1 2 3 0 572 0 572 0 572 b 双车列 对称布置 图 3 32 时 1 5 0 167 0 084 1 2 2 4 0 833 0 310 0 572 1 2 3 0 691 0 691 0 691 1 2 c 三车列 对称布置 图 3 33 时 1 5 0 905 0 048 0 477 1 2 2 4 0 49 0 95 0 095 0 739 1 2 3 0 572 0 572 0 572 1 2 p 2p 2 1 1 0 572 0 5720 572 0 4291 90 210210 4号梁 3号梁 2号梁 210210 90 10 617 5号梁 0 310 0 6910 691 0 3100 833 0 6171 1号梁 130180 p 2p 2p 2p 2 180 210210 2号梁 3号梁 4号梁 210210 1 0 310 1 1 0 905 0 095 0 953 0 905 130 p 2p 2 180 1 1 0 429 1 210210 4号梁 3号梁 2号梁 210210 180 p 2p 2p 2p 2 180130 1号梁 10 048 0 9530 429 0 5720 572 0 095 5号梁 0 0481 5 d 单车列 非对称布置 图 3 34 时 i eai 2 ai2 1 n 已知 n 5 e 3 1 2 ai2 2 2 12 4 22 22 05 2 44 1 则 1 0 2 0 295 0 495 1 5 3 1 4 2 44 1 2 0 2 0 148 0 348 1 5 3 1 2 1 44 1 3 0 200 1 5 4 0 148 0 052 1 5 5 0 295 0 095 1 5 e 双车列 非对称布置 图 3 34 时 已知 n 5 e 1 55 2 ai2 2 2 12 4 22 22 05 2 44 1 则 1 0 2 0 148 0 384 1 5 1 55 4 2 44 1 2 0 2 0 074 0 274 1 5 1 55 2 1 44 1 3 0 200 1 5 4 0 074 0 126 1 5 5 0 148 0 052 1 5 人群荷载 q人 0 758 3 5 2 625 kN m a 两侧有人群 对称布置 图 3 35 时 1 5 1 322 2 4 0 322 p 310 2p 155 50 p 2 180 p 2 130180 p 2p 2p 2p 2 180 210210210210 q人 67 5 q人 0 322 1 322 2号梁 1号梁 1 210210210210 1 6 3 0 b 单侧有人群 非对称布置 图 3 35 时 已知 n 5 e 4 2 0 675 4 875 2 ai2 2 2 12 4 22 22 05 2 44 1 则 1 0 2 0 464 0 664 1 5 4 875 4 2 44 1 2 0 2 0 232 0 432 1 5 4 875 2 1 44 1 3 0 200 1 5 4 0 232 0 032 1 5 5 0 464 0 264 1 5 2 1 3 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 见图 3 36 2 1 3 2 1 公路 级荷载 单孔布载单列车时 B 218 24 294 37 kN 14 5 2 10 5 2 单孔布载双列车时 2B 5888 74 kN 单孔布载三列车时 3B 882 9 kN 双孔布载单列车时 B 218 24 370 49 kN 14 5 2 10 5 2 双孔布载双列车时 2B 2 370 49 740 98 双孔布载三列车时 3B 3 370 49 1111 47 kN 2 1 3 2 2 人群荷载 图 3 37 1 018 11 14 5 10 5KN m 14 5 218 24KN m 10 5KN m 1 018 1 q人 2 625KN m 单孔人群 双孔人群 14 514 5 1 7 单孔满载时 一侧 B2 2 625 1 018 14 5 19 38 kN 1 2 双孔满载时 一侧 B1 B2 19 38 kN B1 B2 39 74 kN 2 1 3 3 可变荷载横向分布后各梁支点反力计算 可变荷载横向分布后各梁支点反力计算 计算的一般公式为 Ri B i 见表 3 21 各梁支点反力计算 表 3 21 荷载横向分布情况公路 级人群荷载 kN 单孔双孔单孔双孔计 算 方 法 荷载 布置 横向分布系 数 BR1BR1BR1BR1 单列行车 公路 级 1 0 2 0 215 3 0 572 4 0 215 5 0 294 370 63 29 168 38 63 29 0 370 490 79 66 211 92 79 66 0 双列行车 公路 级 1 0 084 2 0 572 3 0 691 4 0 572 5 0 084 588 7449 46 336 76 406 82 336 76 49 46 740 9862 24 423 84 512 02 423 84 62 24 三列行车 公路 级 1 0 477 2 0 739 3 0 691 4 0 572 5 0 084 882 9421 14 652 46 305 02 652 46 421 14 1111 4 7 530 17 821 38 635 76 821 38 530 17 对 称 布 置 按 杠 杆 法 算 人群 荷载 1 1 322 2 0 322 3 0 4 0 322 5 1 322 19 3825 62 6 24 0 6 24 25 62 39 7452 54 12 80 0 12 80 52 54 非 对 称 布 置 按 偏 心 单列行车 公路 级 1 0 495 2 0 348 3 0 2 4 0 052 5 0 095 294 37145 71 102 44 58 87 15 31 27 97 370 49183 39 128 93 74 10 19 27 35 20 8 双列行车 公路 级 1 0 384 2 0 274 3 0 200 4 0 126 5 0 052 588 74226 08 161 32 117 75 74 18 30 62 740 98284 54 203 03 148 20 93 36 38 53 受 压 法 计 算 人群 荷载 1 0 664 2 0 432 3 0 20 4 0 032 5 0 264 19 3812 87 8 37 3 87 0 62 5 12 39 7426 39 17 17 7 95 1 27 10 49 2 1 3 4 各梁永久荷载 可变荷载反力组合 计算见表 3 22 表中均取用各梁的最大值 其中冲击系数为 1 1 0 23 1 23 各梁永久荷载 可变荷载基本组合计算表 单位 kN 表 3 22 编号荷载情况1 号梁 R12 号梁 R2 3 号梁 R34 号梁 R4 5 号梁 R5 恒载 305 33309 97304 14309 97305 33 公路 级三列对称 652 11190 30781 991010 30652 11 公路 级双列对称 46 56521 32629 79521 3276 56 公路 级双列非对称 349 98249 73182 29114 8347 39 人群荷载对称 52 54 12 800 12 8052 54 人群荷载对称 26 3917 177 95 1 27 10 49 1307 421308 011086 131308 011307 042 982 721336 711093 751319 05957 44 432 21819 03933 93819 03432 21 407 17847 73941 55830 07371 85 705 63547 44486 43412 54403 04 680 59576 14494 03423 58342 68 2 1 4 双柱反力 Gi 计算 双柱反力 Gi 计算 见图 3 38 所引用的各梁反力见表 3 23 双柱反力 Gi 计算 表 3 23 荷载组合情况计算式反力 Gi kN 组合 公路 级三列对称 人群对称 1307 42 6 9 1308 01 4 8 1086 13 2 7 1 5 4 1308 01 0 6 1307 42 1 5 3158 50 3158 50 组合 公路 级三列对称 人群非对称 982 72 6 9 1336 71 4 8 1093 75 2 7 1 5 4 1319 05 0 6 957 44 1 5 2871 37 2871 37 组合 公路 级双列对称 人群对称 432 21 6 9 819 03 4 8 933 93 2 7 8 1 5 4 19 03 0 6 432 21 1 5 1718 21 1718 21 9 组合 公路 级双列对称 人群非对称 407 17 6 9 819 03 4 8 933 93 2 7 8 1 5 4 19 03 0 6 432 21 1 5 1733 52 1733 52 组合 公路 级双列非对称 人群对称 705 63 6 9 547 44 4 8 486 43 2 7 4 1 5 4 12 56 0 6 403 04 1 5 1565 35 1565 35 组合 公路 级双列非对称 人群非对称 680 59 6 9 576 04 4 8 494 03 2 7 4 1 5 4 23 58 0 6 342 68 1 5 1580 66 1580 66 由表 3 23 可知 偏左边的立柱反力最大 G1 G2 单由荷载组合 时 组合 公路 级 三列对称布置与人群对称组合 控制设计 此时 G1 3158 50kN G1 3158 5kN 2 2 内力计算 2 2 1 弯矩计算 弯矩计算 图 3 38 2 2 1 1 恒荷载加活荷载作用下各截面的内力 截面位置见图 3 38 示 为求最大弯矩值 支点负弯矩取用非对称布置数值 跨中弯矩取 用对称布置的数值 按图 3 38 给出的截面位置个截面弯矩计算为 M 0 M R1 0 7 M R1 0 7 0 8 M R1 2 1 G1 0 6 M R1 4 2 G1 2 7 R2 2 1 各种荷载组合下的截面弯矩计算见表 3 24 注意的是 表中的内力计算未考虑施工荷载 的影响 各截面弯矩计算 表 3 24 墩柱反力 kN 梁支座反力 kN 各截面弯矩 kN m 荷载组合情况 G1R1R2 截面 截面 截面 截面 G2G1 270270 70210210 60 21070210 10 组合 公路 级三列对称 3158 51307 421308 01 915 20 1761 13 850 48289 97 组合 公路 级三列对称 2871 37982 721336 71 687 91 1474 08 340 89818 19 组合 公路 级双列对称 1718 21432 21819 03 302 55 648 32 123 291103 92 组合 公路 级双列对称 1733 52407 17847 73 285 02 610 76 185 061190 16 组合 公路 级双列非对称 1565 35705 63547 44 493 94 1058 45 441 71113 18 组合 公路 级双列非对称 1580 66680 59576 14 476 41 1020 89 480 84199 41 2 2 1 2 相应于最大弯矩时剪力计算 一般计算公式为 截面 V左 0 V右 R1 截面 V左 V右 R1 截面 V左 R1 V右 R1 截面 V左 G1 R1 V右 G1 R1 R2 截面 V左 G1 R1 R2 V右 G1 R1 R2 R3 详见表 3 25 各截面剪力计算表 3 25 各截面剪力 kN 梁支座反力 kN 截面 截面 截面 截面 截面 荷载 组合 情况 墩 柱 反 力 Gi kN R1R2R3 V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右 组合 公路 级 三列对称 3158 5 0 1307 42 1308 01 1086 13 0 1307 42 1307 42 1307 42 1307 42 1851 08 1851 08 543 07 543 07 543 06 组合 公路 级 三列对称 2871 3 7 982 72 1336 71 1093 75 0 982 72 982 72 982 72 982 72 1888 65 1888 65 551 94 551 94 541 81 组合 公路 级 双列对称 1718 2 1 432 21 819 03 933 93 0 432 21 432 21 432 21 432 21 12861286466 97 466 97 466 96 组合 公路 级 双列对称 1733 5 2 407 17 847 73 941 55 0 407 17 407 17 407 17 407 17 1326 35 1326 35 478 62 478 62 462 93 组合 公路 级 双列非对称 1565 3 5 705 63 547 44 486 43 0 705 63 705 63 705 63 705 63 859 72 859 72 312 28 312 28 174 15 组合 公路 级 双列非对称 1580 6 6 680 59 576 14 494 03 0 680 59 680 59 680 59 680 59 9000 07 900 07 323 93 323 93 170 10 11 2 2 2 盖梁内力汇总 表中个截面内力均取表 3 24 和表 3 25 中的最大值 按表 3 26 可绘制内力计算包络图 盖梁内力汇总表 表 3 26 内力 截面号 M 自重 4 41 20 58 58 02 6 5670 47 M 荷载 0 915 20 196 1 13 850 481190 16 弯矩 kN m M 计算 4 41 935 78 2019 15 857 041260 63 左 13 65 33 6 6069 30 V 自重 右 13 65 33 689 169 30 左 0 1307 42 1307 421888 65551 94 V 荷载 右 1307 42 1307 421888 65551 94 543 06 左 13 65 1341 02 1367 421957 95551 94 剪力 kN V 计算 右 1321 07 1341 021977 75621 24 543 06 2 3 截面配筋设计与承载力校核 采用 C30 混凝土 主筋选用 HRB335 32 保护层 5cm 钢筋边缘至混凝土边缘 fcd 13 8MP fsd 280 MPa 2 3 1 正截面抗弯承载力验算 1 2 00 x hbxfMr cdd 2 bxfAf cdssd 3 sd cd s f bxf A 以下取 截面作配筋设计 其他截面雷同 已知 bh 120cm 110cm Md 209 15 kN m 取 r0 1 0 h0 110 5 105cm 由公式 解得 105 92 7 12 3cm 123mmbfMrhhx cdd 2 0 2 0 13 8 1200 123 280 7274 6 mm2 sd cd s f bxf A 用 32 钢筋 其根数 7274 6 804 20 9 03 根 1s s A A n 实际取 12 根 配筋率 804 2 12 100 1200 1050 0 064 12 0 77 该截面实际承载能力 Mu 为 12 280 804 20 12 10 6 1 05 0 123 2 2671 04 kN m 2 0 x hAfM ssdu Md 2019 15 kN m 就正截面承载力与配筋率而言 配筋设计满足 公预规 要求 其他截面的配筋设计如表 3 27 所示 各截面钢筋量计算 表 3 27 实际选用截面号M kN m 所需钢筋面积 As cm2 所需 32 根数 根数As cm 含筋率 4 41 648 250 385 935 7832 694 07648 250 385 2019 1572 759 031296 510 77 857 0429 873 724648 250 385 1260 6344 475 53864 340 51 对比弯矩包络图可知配筋是合适的 均大于计算值 2 3 2 斜截面抗剪承载力能力验算 按 公预规 5 2 10 条要求 当截面符合 kN 可进行斜截面抗剪承载力计算 仅需按 公预规 9 3 13 02 3 0 1050 0bhfVr tdd 条构造要求配置箍筋 式中 2 预应力提高系数 本例取 2 1 0 ftd 混凝土抗拉设计强度 本设计取 ftd 1 39Mpa 对于 截面 0 5 10 3 1 0 1 39 1200 750 625 50 kN 02 3 1050 0bhftd 对于 截面 0 5 10 3 1 0 1 39 1200 1050 875 70 kN 02 3 1050 0bhftd 按 公预规 5 2 9 条规定 0 5 10 3 1200 1050 3520 kN 0 3 0 1050 0bhfVr kcud 30 对照表 3 26 vj值 本例需配置弯起筋和箍筋 2 3 2 1 斜截面配筋的计算图式 按 公预规 5 2 6 条和 5 2 11 条规定 最大剪力取支座取中心 梁高一半 处截面的数值 其中混凝土与箍筋至少承担不少于 2 h 60 弯起筋 按 45 弯起 承担不大于 40 计算第一排 从支座中心向跨中计算 弯起钢筋时 去用距支座中心处弯起钢筋承担的 2 h 那部分剪力值 计算以后每一排弯起钢筋时 取前排弯起钢筋点处由弯起钢筋承担的那部分剪刀力值 各截面的剪力计算图示如图 3 39 所示 621 24 543 06 551 94 1957 95 1977 75 1347 42 1341 02 13 15 R1R2R3R4R5 21070210 60 21021070 R1R2R3R4R5 13 弯起钢筋配置计算图式如图 3 40 所示 由内插可得 距梁处的剪力效应 1959 6 kN 2 h 2 h vd 其中 0 9 1959 6 1763 64 kN 2 h vd 0 1 1959 6 195 96 kN ds v 2 3 2 2 预先选定箍筋种类和直径 根据 公预规 5 2 7 条规定 svsvkcucs ffpbhv 0 3 321 6 002 1045 0 本例中取 1 1 0 2 1 0 3 1 0 p 2 5 sv 280MPa vsv 1175 76 kN 则 svkcu cs sv ffpbh v 2 0 3 321 2 6 021045 0 图3 40 尺寸单位 cm 4 32 2 8 4 32 2 8 4 32 4 32 14 0 18 280305 26 02105012001045 00 10 10 1 64 1763 2 3 2 sv 根据 公预规 9 3 13 条规定 箍筋配筋率取 sv 0 25 0 18 选用 2 14 双肢箍筋 R235 fsv 195 MPa 则 Asv 3 078cm2 由 得mm bs A v sv sv b A s sv sv v 6 102 120025 0 8 307 0 0 选用 sv 100 mm 根据 公预规 9 3 13 条规定 在距支座中心处至少于 1 倍梁范围内 箍筋间距不亦大 2 h 于 100mm 综上所述 全梁箍筋的配钢筋量 2 14 双肢箍筋 间距全为 100mm 根据以上计算 相应各排弯起钢筋位置与承载力的剪力值见表 3 28 相应各排弯起钢筋位置与承载力的剪力值 表 3 28 斜筋排 数 弯起点距支座中心距离 m 承担的剪力值 vsbi kN 斜筋 排数 弯起点距支座中心的距离 m 承担的剪力值 vsbi kN 1 0 8 132 1141 859 30 20135 3452 556 19 31 2195 966 2 3 2 3 各排弯起钢筋的计算 各排弯起钢筋的计算按 公预规 5 2 7 条规定 斜截面相应的弯起钢筋的抗剪承载能力 kN 按下式计算 ssbtdsd AfVr sin1075 0 2 3 0 式中 fsd 弯起钢筋的抗拉设计强度 MPa Asb 在一个弯起钢筋平面的弯起钢筋的总面积 mm2 s 弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角 已知本设计用 fsd 208 MPa 一排点为 25 其余各排均为 45 故相应于各排钢 1s 2s 筋弯起钢筋的面积按下式计算 ssb sd sb f vr A sin1075 0 3 0 式中 0 75 10 3fsdAsbsin s1 0 75 10 3 280 0 4226 0 0888 和 0 75 10 3 280 0 707 0 14857 则每排弯起钢筋的面积为 Asb1 132 11 0 0888 1486 61 mm2 弯起 2 32 A sb1 1608 4 Asb1 Asb2 135 34 0 14857 910 95 mm2 弯起 2 32 A sb2 1608 4 Asb2 Asb3 195 96 0 14857 1318 97 mm2 弯起 2 32 A sb3 1608 4 Asb3 Asb4 59 30 0 14857 396 95 mm2 弯起 2 32 A sb4 1608 4 Asb4 Asb4 56 19 0 14857 378 21 mm2 弯起 1 32 A sb5 804 2 Asb5 对照表 3 26vj值 构造要求配置斜筋 见图 3 40 15 2 3 3 全梁承载力校核 已知 h0 1050mm s 280 Mpa 一根主筋 32 所能承受的弯矩值为 Ml s As z 其中 z 0 92 h0 966mm 代入后 Ml 280 804 2 996 217 5 kN m 据此绘制弯矩包络图和 全梁承载力校核图 如图 3 41 所示 2 8 4 32 4 32 8 32 12 32 8 32 4 32 4 32 6 32 8 32 12 32 全梁承载力图 弯矩包络图 弯矩包络图 图3 41 R1 p R1 10 32 三 桥墩柱设计 墩柱一般尺寸见 3 29 所示 墩柱直径为 120cm 用 C30 混凝土 R235 钢筋 3 1 荷载计算 3 1 1 恒载计算 由前式计算得 上部构造恒载 一孔重 1534 72 kN 盖梁自重 半根梁重 149 1 kN 横系梁重 1 0 7 5 4 25 94 5 kN 墩柱自重 3 1416 0 62 1 9 25 53 73 kN 作用墩柱底面的恒载垂直力为 N 恒 1534 75 53 73 821 11 kN 2 1 3 1 2 汽车荷载计算 荷载布置及行驶情况见前述图 3 31 图 3 36 由盖梁计算得知 16 3 1 2 1 公路 级荷载 单孔荷载 单列车时 B1 0 kN B2 294 37 kN B1 B2 294 37 kN 相应的制动力 T 294 37 2 0 1 58 8 kN 按照 公预规 规定公路 级汽车荷载的制动力不少于 165 kN 双孔荷载 单列车时 B1 152 25kN B2 218 24kN B1 B2 370 49kN 相应的制动力 T 370 49 2 0 1 74 1 kN 按照 公预规 规定公路 级汽车荷载的制动力不少于 165 kN 取制动力为 165 kN 双列车时 B1 370 49kN B2 370 49kN B1 B2 2 370 49 740 98kN 三列车时 B1 370 49kN B1 B2 B3 3 370 49 1111 47kN 3 1 2 2 人群荷载 单孔行人 单侧 B1 0 kN B2 19 38 kN B1 B2 19 38 kN 双孔行人 单侧 B1 B2 19 38 kN B1 B2 38 76kN 汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值 即产生最大墩柱垂直力 汽车荷载中单孔 荷载产生最大偏心弯矩 即产生最大墩柱底弯矩 3 1 3 双柱反力横向分布计算 双柱反力横向分布计算 汽车荷载位置见图 3 42 3 1 3 1 汽车荷载 单列车时 1 1 08 2270 270310 2 1 1 08 0 08 双列车时 1 0 787 2270 270155 2 1 0 787 0 213 三列车时 1 2 0 5 3 1 3 2 人群荷载 单侧时 4 32 12 32 全梁承载力图 弯矩包络图 R1 p R2 单列车单列车 R2 p R1 R1 p R2 单列车单列车 R2 3p R1 图3 42 尺寸单位 cm 17 1 1 403 540 270875 4 2 1 1 403 0 403 双侧时 1 2 0 5 3 1 4 荷载组合 3 1 4 1 最大最小垂直力计算 最大最小垂直力时 见表 3 29 可变荷载组合垂直力计算 双孔 表 3 29 最大垂直反力 kN 最小垂直反力 kN 编号荷载状况 横向分布系数B 1 1 横向分布系数B 1 1 1 单列车 1 08492 16 0 08 36 46 2 双列车 0 787727 280 213194 13 3 公路 级 三列车 0 50683 550 50683 55 4 单侧行人 1 40354 38 0 403 15 62 5 公路 级 双侧行人 0 5019 380 5019 38 表中汽车 级已乘以冲击系数 1 1 23 3 1 4 2 最大弯矩计算 最大弯矩计算时 计算见表 3 30 可变荷载组合最大弯矩计算 单孔 表 3 30 垂直力对柱中心弯矩 kN m 编 号 荷载状况墩柱顶反力计算式 B 1 1 B1B2B1 B2 水平力 kN 0 25 B1 B2 1 14H 1 上部结构与盖梁计算 916 50 00 2 单孔双列车 588 74 0 787 1 23569 910569 9182 5142 4894 05 3 单孔三列车 883 11 0 50 1 23543 110543 1182 5135 7894 05 4 人群单孔双列 38 76 0 5019 38 19 38 4 85 表 3 30 内水平力由两墩柱平均分配 3 2 截面配筋计算及应力验算 3 2 1 作用与墩柱顶的外力 作用与墩柱顶的外力 见图 3 43 3 2 1 1 垂直力 最大垂直力 Nmax 1534 75 149 1 717 28 54 38 1688 14 kN 2 1 a 0 05d 190 图3 43 尺寸单位 cm d 120 18 最小垂直力 需要考虑与最大弯矩值相对应 由表 3 29 得 Nmin 1534 75 569 91 19 38 1356 67 kN 2 1 3 2 1 2 水平力 H 82 5KN 3 2 1 3 弯矩 Mmax 179 32 94 05 4 85 278 22 kN m 3 2 2 作用于墩柱底的外力 Nmax 1688 14 53 73 1741 87 kN Nmin 1356 67 53 73 1410 04 kN Mmax 278 22 82 5 1 9 434 97 kN m 3 2 3 截面配筋计算 已知墩柱用 C30 混凝土 采用 12 18 HRB335 钢筋 Ag 30 54cm2 则纵向钢筋配筋率 0 27 2 r Ag 2 601416 3 54 30 由于 l0 2r 2 1 9 2 0 6 3 17 7 故不计偏心增大系数 取 1 0 3 2 3 1 双孔荷载 双孔荷载 按最大垂直力时 墩柱顶按轴心受压构件验算 根据 公预规 5 3 1 条规定 scdcdd AfAfNr 9 0 0 0 9 1 13 8 1 313 106 280 30 54 102 14816 63 k scdcd AfAf 9 0 N 1741 87 kN d Nr0 满足规范要求 3 2 3 2 单孔荷载 单孔荷载最大弯矩时 墩柱顶按小偏心受压构件验算 Nd 1356 67 kN Md 434 97 kN m e0 0 321m 321mm d d N M 3 17 7 r l 2 0 故 1 0 e0 321mm 根据 公预规 5 3 9 条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定 19 sdcdd fgrCfArNr 32 0 sdcdd fgrDfBreNr 33 00 r fCAf fgDBf e sdcd sdcd 0 设 g 0 88 代入 后整理得 cd f sd f r CA DB e 756 0 8 13 666 0 8 13 0 按照 公预规 提供的附录 C 表 C 0 2 圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力 计算系数 表 经试算得各系数 A B C D 为 设 0 57 A 1 395 B 0 6589 C 0 3444 D 1 8381 代入后 0 318m 318mmm 6 0 3444 0756 0395 18 13 8381 1666 06589 08 13 0 e 则 0 5022 13 8 0 3444 0 0027 280 sdcd fgrCfAr 32 6002 2888661 51 N 2888 67 KN 0Nd 1356 67 KN 0 6589 13 8 1 8381 0 0027 0 88 280 sdcd fgrDfBr 33 6003 1964999966 N mm 1965 KN m 0Nd e0 434 97 KN m 墩柱承载力满足规范要求 四 钻孔柱计算 钻孔灌注桩直径为 1 4m 用 C25 混凝土 R235 钢筋 灌注桩按 m 法计算 m 值为 5 103 KN m4 粉沙土和粉细沙 桩身混凝土受压弹性模量 Ec 2 80 104Mpa 4 1 荷载计算 4 1 1 桩身混凝土受压的荷载 一孔恒载反力 3 44 N1 1590 5 795 25KN 2 1 盖梁恒重反力 N2 149 1 KN 系梁恒重反力 N3 94 5 47 25KN 2 1 一根墩柱恒重 N4 53 73KN 作用于柱顶得恒载反力 N恒为 N恒 N1 N2 N3 N4 195 25 149 1 47 25 53 73 1045 33 KN 灌注桩每延米自重 q 23 09 KN m 已经扣除浮重力 154 1 4 2 可变荷载反力 20 两跨可变荷载反力 717 28 公路 级 5 N 54 38 人群荷载 单侧 5 N 单跨可变荷载反力 569 91 公路 级 6 N 19 38 人群荷载 双侧 6 N 制动力 T 82 5 KN 作用点在支座中心距桩顶距离为 1 1 1 9 042 0 2 1 3 021 m 纵向风力 风压取 0 7 442 309 4 Pa 则由盖梁引起得风力 W1 2 314 1 157 KN 2 1 对柱顶的力臂为 1 10 1 9 2 45 m 2 1 墩柱引起的风力 W2 0 85 KN 对桩顶得力臂为 1 9 0 96 KN m 2 1 横向风因墩柱横向刚度较大 可不予考虑 作用于桩顶的外力 见图 3 45 Nmax 1045 33 717 28 54 38 1816 99 KN 双孔 Nmin 1045 33 569 91 19 38 1634 62 KN 单孔 H 82 5 1 157 0 85 84 507 KN M N6 0 25 T 3 021 W1 2 45 W2 0 95 N 6 0 25 单跨可变荷载时 142 48 249 23 2 84 0 81 4 845 300 21 KN m 作用在地面处的桩顶上得外力 Nmax 1816 99 23 09 1840 08 KN Nmin 1634 62 23 09 1657 7 KN H0 84 51 KN M 300 21 84 51 1 0 384 72 KN m 4 2 桩长计算 由于假定土层是单一的 可由确定单桩容许承载力得经验公式初步计算桩长 灌注桩最 大冲刷线以下的桩长为 h 则 N 5 2N5 2 N1 N N2 N4 N3 最大冲刷线 桩径1 40m 6 6m 图3 44 图3 45 21 N 2 1 ii l 3 32200 hkAm 式中 桩的周长 考虑用旋转式钻机 成孔直径增大 5cm 则 1 45 4 56 m i 桩壁极限摩阻力 按表值取 40 KPa 即 40KN m2 li 土层厚度 m 考虑桩入土深度影响的修正系数 取为 0 75 m0 考虑孔底沉淀厚度影响的清底系数 取 0 80 A 桩底截面积 A R2 1 54m2 0 桩底土层容许承载力 取 0 220 KPa K2 深度修正系数 取 k2 1 5 2 土层的重度 取 2 8 0 KN m3 已扣除浮力 h3 一般冲刷线以下深度 m 代入得 N 4 56 2 8 h 40 0 75 0 8 1 54 220 1 5 8 2 8 h 3 2 1 225 36 91 2h 0 924 217 6 12h 456 42 102 29h 桩底最大垂直力为 Nmax 1840 08 2 8 23 09 qh 1904 73 11 545h 2 1 即 456 42 102 29h 1904 73 11 545h 故 h 15 96 m 取 h 16m 即土面以下桩长为 18 50m 由上式反求 N 456 42 102 29 16 2093 06 KN Nmax 1904 73 11 545 16 2089 45 KN 可知桩的轴向承载力能满足要求 4 3 桩的内力计算 m 法 4 3 1 桩的计算宽度 b b1 k1 d 1 0 9 1 4 1 0 2 16 m 4 3 2 桩的变形系数 5 1 EI mb 式中 E 2 8 107 KN m2 I 0 0491 d4 0 189m4 受弯构件 EI 0 67EnI0 故 0 314 5 7 189 0108 267 0 16 25000 h 0 314 18 5 5 8 2 5 可按弹性桩计算 22 4 3 3 地面以下深度 z 处桩身截面上的弯矩 Mz 与水平压应力 zx 的计算 已知作用与地面处桩顶上的外力 N0 1647 7 KN H0 84 51 KN M0 384 72 KN m 4 3 3 1 桩身的弯矩 Mz Mz mm BMA H 0 0 式中的无量纲系数 Am Bm可由表查得 计算见表 3 31 桩身的弯矩 Mz 分布示图 3 46 桩身的弯矩 Mz 的计算 单位 KN m 表 3 31 z z z h hAmBm m A H 0 m BM0 Mz 0 320 14 00 099600 9997426 81384 62411 43 0 640 24 00 196960 9980653 01383 97436 98 1 280 44 00 377390 98617101 57379 40480 97 1 910 64 00 529380 95861142 48368 80511 28 2 550 84 00 645610 91324173 76351 34525 1 3 191 04 00 723050 85089194 60327 35521 95 3 821 24 00 761830 77415205 04297 83502 87 4 461 44 00 764980 68694205 89264 28470 17 5 101 64 00 737340 59373198 45228 42426 87 5 731 84 00 684880 49889184 33191 93376 26 6 372 04 00 614130 40658165 38156 42321 8 7 642 44 00 443340 24262119 3993 34212 73 8 922 84 00 269960 197972 7046 09118 79 9 43 04 00 193050 0759552 0029 2281 22 4 3 3 2 桩身的水平压应力 zx zx xx Bz b M Az b H 1 0 2 1 0 式中的无量纲系数 Ax Bx可由表查得 为换算深度 z 计算见表 3 32 桩身 z z 的水平压应力 zx 分布见图 3 46 kN m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 z m 100200300400500600252015105 z m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 kN m2 图3 46 d 140 a 0 05d 间距34 图3 47 23 12 29 1 b H 16 2 51 84314 0 17 56 1 2 b H 16 2 51 84314 0 水平压应力 zx 计算 单位 KN m2 表 3 32 z z z AzBx x Az b H 1 0 x Bz b M 1 0 2 zx 0 320 000 0 640 22 117991 290085 214 539 74 1 280 41 802731 000648 877 0315 9 1 910 61 502680 7498111 087 9018 98 2 230 71 360240 6388511 717 8519 56 2 860 91 093610 4448112 107 0319 13 3 501 10 854410 2860611 545 5317 07 4 781 50 466140 062888 591 6610 25 6 392 00 14696 0 075723 61 2 660 95 9 43 0 0 087