桥梁下部结构设计毕业设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计 论文 1 桥梁下部结构设计毕业设计桥梁下部结构设计毕业设计 1 原始资料及方案比选 青年大桥位于沈阳 桥孔布置为 5 22m 的预应力混凝土箱型简支梁桥 桥梁全长 110m 本桥上部为预应力混凝土箱型梁 下部结构为钻孔灌注桩墩台 1 1 技术设计标准 1 桥面净宽 10 5m 2 荷载等级 公路 级荷载 3 设计安全等级 二级 4 环境类别 级 5 计算行车速度 60km h 6 公路等级 公路 级 二车道 1 2 主要设计依据 1 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 3 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63 2007 4 公路桥涵设计手册 墩台与基础 5 公路桥梁墩台设计与施工 6 青年大桥设计资料 1 3 工程地质资料 根据地质勘察 得出地形 地貌及地层的特征如下 1 地形地貌 女儿河大桥位于葫芦岛市缸屯镇钢东村北侧 勘察场地较平坦 属河 谷 洪积相地貌 2 地层特征 地层由上至下主要划分为三层 圆砾 强风化花岗岩 中风 化花岗岩 各岩层特征分述如下 1 圆砾 黄褐色 松散 中实 以稍密为主 由辉岩 砂岩 安山岩 花岗岩等 卵 砾及长石 石英质砂砾组成 卵 砾呈中风化 次圆状 级配中等 厚度 3 4 3 7m 基层标高 92 21 93 26m 分布普通 2 强风化花岗岩 太古界 黄褐色 花岗结构 块状构造 由长石 石英 云母 女儿河大桥下部结构设计 2 等矿物组成 结构部分破坏 风化裂隙发育 岩石较软 属软岩 岩体基本质量等级为 级 控制层厚 2 0 3 8m 层底标高 88 41 91 26m 分布普遍 3 中风化花岗岩 黄褐色 花岗结构 块状构造 结构少部分破坏 风化裂隙较 发育 矿物成分主要为长石 石英和云母 岩石硬度较大 岩芯呈短柱状 属较软岩 岩体基本质量等级为 级 岩石质量指标 RQD 较好 控制层厚 3 6 4 5m 层底标高 84 81 86 76m 分布普遍 3 地下水状况 拟建场地地下水主要赋存于圆砾层中 水量较丰富 属第四季孔隙 式潜水类型 地下水对钢结构有弱腐蚀性 对钢筋混凝土无腐蚀性 4 该区域地震基本烈度为 度 标准冻层深度为 1 10m 5 岩土层承载力 表 1 1 表 1 1 岩石承载力 Tab 1 1 Rock capacity list 水下钻孔灌注桩 图层编号岩 土 层名称 容许承载力 o 极限侧阻力标准值 sik q 极限侧阻力端准值 pk q 圆砾400130 强风化花岗岩5001401800 弱风化花岗岩12002002800 注 单位 KPa 1 4 水文资料 桥位滩面广阔 主河槽沟形不太明显 相对较窄 河道弯曲 测量时水面宽约 5 0 水深约 0 5 设计洪水频率为 1 100 设计流量为 3895 00 设计水位为mmsm3 100 501 桥址上游汇水面积 542 s m 2 km 1 5 气候资料 该地区地处严寒地区 年平均最高气温为 30 年平均最低气温为 14 本区地震 基本烈度为 度 1 6 桥型拟定 从桥梁受力体系可以将桥梁分为梁式桥 拱式桥 悬索桥 斜拉桥和刚架桥 从安 全 适用 经济和美观四个方面分析 同时 桥型的选择应充分考虑施工及养护维修的 便利程序 根据水文 气象 地质等条件 初拟桥型方案有三种 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 3 方案一 斜拉桥 图 1 1 斜拉桥示意图 Fig 1 1 Cable stayed bridge 方案分析 斜拉桥抗风能力较大 且跨越能力较强 做成变截面时 外形也很美观 但是它风险较大 塔也过高 支架昂贵 维修费用高 多适用于城市桥梁 方案二 预应力混凝土连续 T 型梁桥 图 1 2 预应力混凝土连续 T 型梁桥 Fig 1 2 Prestressed concrete continual T beam bridge 方案分析 预应力连续梁的技术先进 工艺要求比较严格 需要专门设备和专门技 术熟练的队伍 但预应力梁的反拱度不容易控制 从使用效果方面看 该结构属于超静 定结构受力较好 无伸缩缝 行车条件好 养护方便 但是该方案机具耗用多 前期投 入大 成本较多 成本回收难 方案三 预应力混凝土简支 T 型梁桥 图 1 3 预应力混凝土简支 T 型梁桥 Fig 1 3 Prestressed concrete simple support T beam bridge 女儿河大桥下部结构设计 4 方案分析 简支梁受力明确 构造简单施工方便 可便于装配施工 省时省工 适 用于本设计的规模 简支梁属于静定结构 受力不如连续梁 同时伸缩缝多 养护麻烦 但是造价低廉劳动力耗用少 工作量小 经济 中小型桥尤其适用 1 7 比选结果 综上所述 结合青年大桥的地质 水文条件进行比选 本着安全 经济 适用 美 观的桥梁建造原则以及未来使用条件 青年大桥不是城市的标志性建筑 故不用过多考 虑美观性因素 方案一由于造价昂贵 虽然桥型美观 但是青年大桥不是城市道路桥梁 因此 可不考虑美观性因素 方案二属于超静定结构 施工比较复杂 同时造价也比较 高 而方案三的简支T 型梁桥具有结构造型灵活 整体性好 重量轻 用料省 造价低 耐久性强 行车舒适 外形美观等特点 其跨径较小 可便于装配施工 省时省工 适 用于本设计的规模 方案三虽然在工期上会比方案一长 但在从安全角度看 更具有优 势 而且方案三中混凝土材料以砂 石为主 对于本设计可就地取材 更加经济合理 1 8 墩台比选 1 8 1 桥墩比选 方案一 双柱式钻孔灌注桩桥墩 它由分离的两根桩柱所组成 外形美观 圬工体 积小 重量比较轻 施工便利 速度快 工程造价低 最重要的是它能减轻墩身重力节 约圬工材料 还能配合各种基础 设计灵活多样 它也是目前运用最广泛的桥墩结构之 一 方案二 重力式桥墩 它是靠自身重量来平衡外部作用 保持稳定 墩身比较厚实 可以不用钢筋 而用天然石材或片石混凝土砌筑 它适用于承受作用值较大的大 中型 桥梁或流水 漂浮物较多的河流中 或在砂石方便的地区 小桥也可以采用 它的缺点 就是圬工材料数量多 自重大 因而要求地基承载力高 另外 阻水面积也较大 1 8 2 比选结果 综上 着重从经济 安全的立足点出发 结合本设计联系的相关地质条件情况 方 案二虽然有着承载能力强 配用钢筋少的优点 但是其所用的圬工材料巨大 地基承载 力要求也高 不是很符合本设计的经济和安全的立足点原则 而方案一能够节省材料 节约成本 所以 选择方案一 1 8 3 桥台比选 方案一 重力式桥台 适用于填土高度为 4 10m 的单孔及多孔桥 它的结构简单 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 5 基础底承压面积大 应力较小 但圬工体积较大 两侧墙间的填土容易积水 除增大土 压力外还易受冻胀而使侧墙裂缝 方案二 轻型桥台 轻型桥台体积轻 自重小 它借助结构物的整体刚度和材料强 度承受外力 从而可以节省材料 降低对地基强度的要求和扩大应用范围 1 8 4 比选结果 综上 根据女儿河大桥的地质条件 桥址周围的材料以及经济 节约的角度进行比 选 重力式桥台体积较大 使用材料较多 不符合节约的原则 所以方案一不适用 而 方案二对地基承载力的要求相对较小 节省材料降低成本 因此选择方案二 女儿河大桥下部结构设计 6 2 支座的设计 2 1 板式橡胶支座的选用 板式橡胶支座由多层橡胶片与薄钢板镶嵌 粘合压制而成 有足够的竖向刚度以承受 垂直荷载 能将上部构造的反力可靠地传递给墩台 有良好的弹性 以适应梁端的转动 又有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移 板式橡胶支座与原用的钢支座相比 有构造 简单 安装方便 节约钢材 价格低廉 养护简便 易于更换等优点 且建筑高 度低 对桥梁设计与降低造价有益 有良好的隔震作用 可减少活载与地震力对建筑物 的冲击作用 因此本设计选用板式橡胶支座 采用天然橡胶 适用温度为 温度环境 硬度取 40 60CC 23 34CC 60 2 2 计算支座反力 根据上部结构计算结果 梁体自身构造产生的支座反力标准值为 公路601 44kN 级荷载引起的支座反力标准值为 则支座压力标准值 256 35kN875 79 ck RkN 公路 级荷载作用下产生的跨中挠度 根据当地的气象资料 主梁的计3 93fcm 算温差 44tC 2 3 支座平面尺寸的确定 对于橡胶板 ckck cc RR Aa b 式中 橡胶制作承受的平均压应力 c 支座压力标准值 ck R 橡胶支座使用阶段的平均压应力限值 c 10 c MPa 则有 2 4 875 75 875 75 10 10 ck c R Acm 选定支座的平面尺寸为 为顺桥方向长 为横桥方向宽 2 24006040cmba ab 为使支座与梁肋等宽 在三根主梁每一梁端设置一个橡胶支座 支座初拟定选用 66mm 其中有四层钢板和五层橡胶片 上下表层橡胶片厚 8mm 中间各层 10mm 加劲钢板每层 厚 5mm 橡胶片总厚度 mmt4610382 1 计算支座的平面形状系数 S 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 7 2 1 812 600400102 600400 2 bat ab S 注 510 a t a 2 计算橡胶支座的弹性模量 2 2 MPaSGE ee 60 777120 14 54 5 22 式中 常温下支座抗剪弹性模量 取 Ge 1 0Mpa e G 3 橡胶支座的应力验算 2 3 MPaMPa A N 1057 3 600400 1079 857 3 max 2 4 确定支座的厚度 主梁上的计算温差为 44 伸缩变形为两端均摊 则每一支座的水平位移 5 11 1044 345040 7 68 22 g t lmm 车道荷载在一个设计车道上的总重力为 7 785 34 5223 5495 188kN 按 桥规 规定 制动力标准不得小于 90 故取 90参与计算 五片梁共 10kNkN 支座 作用于一个支座 每个支座承受水平力 90 9 10 bk FkN 确定需要的橡胶片总厚度 e t 不计汽车动力 22 0 7681 536 eg tcm 计入汽车制动力 0 768 1 127 9 0 70 7 2 1 0 40 602 g e bk e a b tcm F G l l 按 桥规 的其他规定 满足要求 0 20 2 408 e tacm 支座总厚度 1 464 566 n i i tmm 女儿河大桥下部结构设计 8 2 5 支座偏转情况的验算 2 5 1 计算支座的平均压缩变形 2 4 875 79 0 046857 79 0 046 0 244 0 4 0 6 777 60 4 0 6 2000 ckecke c m abeabb RtRt cm llEllE 式中 橡胶体积模量 b E2000 b EMPa 按 桥规 规定 验算通过 0 070 07 4 60 322 e tcm 2 5 2 计算梁端转角 由关系式和可得 4 5 384 gl f EI 3 24 gl EI 2 5 3 51616 16 2455 lglf EIll 设结构自重作用下 主梁处于水平状态 已知公路 级荷载作用下的跨中挠度 代入上式得 3 93fcm 16 3 93 0 003645 5 3450 rad 2 5 3 验算偏转情况 2 6 2 a c m l 即 验算合格 支座不会落空 40 0 003645 0 2440 0729 2 cmcm 2 6 验算支座的抗滑稳定性 2 6 1 计算温度变化引起的水平力 2 7 3 0 768 0 4 0 6 1 0 1040 07 0 46 g tabe e Hll GkN t 2 6 2 验算滑动稳定性 1 0 23601 44256 35167 81 2 ck RkN 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 9 1 41 4 40 079 065 10 tbkck HFkNR 以及 合格 0 23 601 44138 331 456 06 GKt RkNHkN 结果表明支座不会发生相对滑动 女儿河大桥下部结构设计 10 3 桥墩设计 3 1 桥墩类型和主要材料 桥墩选用钻孔灌注桩双柱式桥墩 主要材料 混凝土采用混凝土 主筋采用钢筋 钢筋混凝土容重取40C335HRB 3 25kN m 3 2 桥墩截面尺寸拟定 根据女儿河大桥的设计资料 参照 公路桥涵设计手册 墩台与基础 中的有关 规定和计算实例以及其它相关的规范中的相关要求 先初步拟定桥梁桥墩的尺寸如图 3 1 所示 然后进行配筋设计和验算 如不符合要求 进行必要的修改 图 3 1 桥墩一般构造 cm Fig 3 1 Pier general structure cm 3 3 盖梁计算 盖梁截面尺寸见图 3 2 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 11 图 3 2 盖梁尺寸 cm Fig 3 2 The size of bent cap cm 3 3 1 垂直荷载计算 1 盖梁自重及内力计算 表 3 1 表 3 1 梁自重及内力表 Tab 3 1 The dead weight and internal force of bent cap 34 386 1056 7063 00 126 00286 18q 3 25mKNr 2 活载计算 1 活载横向分配 剪力 KN截 面 自重 KN弯矩 KN m 左右 1 1 1 0 61 3 0 8 1 82534 38 2 34 38 0 3512 03 34 38 34 38 2 2 1 1 31 1 4 0 1 1 8256 10 2 34 38 0 456 100 0515 78 40 48 40 48 3 30 9 1 4 1 82556 70 34 38 1 356 100 9556 70 4577 72 97 18189 00 4 41 0 1 4 1 82563 00 34 38 2 356 1 1 95 56 7 1 4563 0 579 78 q 126 00126 00 5 52 0 1 4 1 825126 00 34 38 4 356 1 3 9556 7 3 45 63 2 5 126 1 0366 58 q 00 女儿河大桥下部结构设计 12 荷载对称布置用杠杆法 非对称布置用偏心压力法 a 单列公路 级荷载对称布置 图 3 3 单列公路 级荷载对称布置 Fig 3 3 Single row road level of load symmetrical arrangement 15 0 24 190 0 225 2200 3 20090 0 55 200 b 双列公路 级荷载对称布置 图 3 4 双列公路 级荷载对称布置 Fig 3 4 Double row road level of load symmetrical arrangement 15 145 0 1125 2200 24 12204565 0 55 2200200 3 20065 0 675 200 c 单列公路 级荷载非对称布置 图 3 5 单列公路 级荷载非对称布置 Fig 3 5 Single row road level of load asymmetrical arrangement 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 13 5n 335emm 2 3 22 1 2 200400 400000 i i a 3 1 2 1 1 i in i i ea n a 1 2 3 4 5 1335 400 0 535 5400000 1335 200 0 3675 5400000 0 2 1335 200 0 0325 5400000 1335 400 0 135 5400000 d 双列公路 级荷载非对称布置 图 3 6 双列公路 级荷载非对称布置 Fig 3 6 Double row road level of load asymmetrical arrangement 5n 180emm 2 3 22 1 2 200400 400000 i i a 1 2 3 4 5 1180 400 0 38 5400000 1180 200 0 29 5400000 0 2 1180 200 0 11 5400000 1180 400 0 02 5400000 女儿河大桥下部结构设计 14 2 公路 级荷载顺桥行驶 a 单孔单列公路 级荷载 图 3 7 公路 级荷载单孔单列布置 Fig 3 7 Road level of load single hole and single row arrangement 1 2 12 0 1 0141 35 223 5 1 0141 7 875366 407 2 366 407 B BKN BBBKN b 双孔单列公路 级荷载 图 3 8 公路 级荷载双孔单列布置 Fig 3 8 Road level of load two hole and single row arrangement 1 2 12 1 0141 35 7 87569 878 2 2 1 0141 35223 5 34 5 7 875296 665 434 366 543 BKN BKN BBBKN 3 活载横向分配后各梁支点反力 计算式为 i RB 计算结果见表 3 2 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 15 表 3 2 梁活载反力计算表 Tab 3 2 Calculation of anti beam live load 荷载横向分布情况 公路 级荷载 单孔双孔 计算方法 荷载 布置 横向分布 系数 B KN i RKN B KN 1 RKN 0 1 00 2 0 225 82 442114 112 3 0 55 201 524278 940 4 0 225 82 442 114 112 单列行车 0 5 366 407 0 507 163 0 1 0 1125 41 22157 056 2 0 55 201 524278 940 3 0 675 247 325342 335 4 0 55 201 524278 940 对称布置 按杠杆理 法计算 双列行车 5 0 1125 366 407 41 221 507 163 57 056 1 0 535 196 028303 432 2 0 3675 134 655186 382 2 0 3 73 281101 433 4 0 0325 11 90816 483 单列行车 5 0 135 366 407 49 465 507 163 68 467 1 0 38 139 235192 722 2 0 29 106 258147 077 2 0 3 73 281101 433 4 0 11 40 305 55 788 非对称布置 按偏心受压法 计算 双列行车 5 0 02 366 407 7 328 507 163 10 143 4 恒载与活载反力汇总 恒载与活载反力汇总见表 3 3 双孔布载 L 69 92m 45m 故表中冲击系数 11 23 女儿河大桥下部结构设计 16 表 3 3 各梁反力汇总表 Tab 3 3 The summary of anti beam force 1 号梁2 号梁3 号梁3 号梁3 号梁 荷载情况 KN 1 R KN 2 R KN 3 R KN 4 R KN 5 R 上部恒载1202 881059 661097 921059 661202 88 公路 级 双孔双列对称布置 1 70 189343 10421 07334 1070 19 公路 级 双孔双列非对称布置 1 237 05180 91124 7668 6212 48 3 3 2 双柱反力计算 i G 计算式为 i G 12345 700500300100100 600 i RRRRR G 图 3 9 双柱反力计算图 cm Fig 3 9 Reactions acting of double Pier cm 表 3 4 墩柱反力计算表 Tab 3 4 Calculation of pier reaction 荷载情况计算式 1 GKN 上部恒载 1 700 1202 88500 1059 66300 1097 92 600 100 1059 66 100 1202 88 2811 50 公路 级 双孔双 列对称布置 1 700 70 19500 343 10300 421 07 600 100 343 10 100 70 19 623 82 公路 级 双孔双 列非对称布置 1 700 237 05500 180 91 300 124 76 600 100 68 62 100 12 48 499 05 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 17 3 3 3 盖梁各截面内力计算 1 弯矩计算 支点弯矩采用非对称布置时的计算值 跨中弯矩采用对称布置时的计算值 1 1 0M 122 3 0 RM 133 2 1 RM 1144 9 01 2GRM 21155 1 20 32 4RGRM 图 3 10 盖梁各截面内力计算图 cm Fig 3 10 Interal forces of coping in sections on bent cap cm 其盖梁各截面弯矩值见表 3 5 表 3 5 弯矩计算表 Tab 3 5 The calculation of moments 墩柱反 力 梁的反力各截面弯矩 KN m 荷载情况 1 GKN 1 R 1 R 1 R1 122 33 44 55 上部恒载2811 501202 881059 661097 920 120 29 1202 88405 741503 66 对称623 8270 19343 10421 070 7 02 70 19483 44904 51 公路 级 非对 称 499 05237 05180 91124 760 23 71 237 0524 95187 15 2 相应于最大弯矩值时的剪力计算见表 3 6 一般计算公式 女儿河大桥下部结构设计 18 1 1 截面 0V 左1 VR 右 2 2 截面 1 VVR 左右 3 3 截面 1 VR 左11 VGR 右 4 4 截面 11 VGR 左112 VGRR 右 5 5 截面 112 VVGRR 左右 表 3 6 剪力计算表 KN Tab 3 6 The calculation of shear forces KN 梁的反力各截面剪力 1 12 23 34 45 5 荷载 情况 墩柱 反力 1 G 1 R 2 R 3 R 左右左右左右左右左右 上部恒 载 2811 50 1202 88 1059 66 1097 92 0 1202 8 8 1202 88 1202 88 1202 8 8 1608 62 1608 62 548 96 548 96 548 96 公路 级对称 623 82 70 19 343 1 0 421 0 7 0 70 1970 19 70 19 553 63 553 63 553 6 3 210 54 210 54 210 54 公路 级非对 称 499 05 237 0 5 180 9 1 124 7 6 0 237 05 237 0 5 237 0 5 237 05 262 00 262 0 0 81 1 0 81 1 0 43 67 3 截面内力组合 1 弯矩组合见表 3 7 其中活载按最不利情况考虑 表 3 7 弯矩组合表 Tab 3 7 Combination of moments 截面号弯矩组合值 KN m 1 12 23 34 45 5 1上部恒载0 120 29 1202 88405 741503 66 2盖梁自重 12 03 15 78 77 7279 78 366 58 3 公路 级对称布置 0 7 02 70 19483 44904 51 4 公路 级非对称布置 0 23 71 237 0524 95187 15 51 2 3 14 44 173 11 1634 991259 442630 81 61 2 4 14 44 196 48 1868 59617 551626 50 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 19 2 剪力组合见表 3 8 表 3 8 剪力组合表 Tab 3 8 Combination of shear forces 截面号 剪力组合值 KN 1 12 23 34 45 5 V左01202 88 1202 881608 62548 96 1上部恒载 V右 1202 881202 881608 62548 96 548 96 V左 34 38 40 48 97 18126 000 2盖梁自重 V右 34 38 40 48198 00126 000 V左070 19 70 19553 63210 54 3 公路 级 对称布置 V右 70 1970 19553 63210 54 210 54 V左0237 05 237 05262 0081 10 4 公路 级 非对称布置 V右 237 05237 05262 0081 10 43 67 V左 42 261493 15 1658 342856 63953 51 51 2 3 V右 1582 981493 152932 231104 71 953 51 V左 42 261726 751891 942448 34772 292 61 2 4 V右 1816 581726 752523 94923 49 719 89 3 3 4 各墩水平力计算 采用集成刚度法进行水平力分配 上部构造每片内中梁支点反力为 548 96KN 每片内边梁支点反力为 529 83KN 每片 外边梁支点反力为 601 44KN 中墩橡胶支座中钢板总厚度 20mm 剪切模量 1000 每跨梁一端设有 4 e G 2 KN m 个支座 每个支座的抗推刚度为 3 2 0 40 0 60 1000 520869 57 20 066 e r ab G KnKN m 女儿河大桥下部结构设计 20 每个墩上设有两排橡胶支座 则支座刚度为 2 20869 57 41739 1 3 3 r K KN m 取桥台及两联间桥墩的橡胶支座的摩擦系数 0 3 其中最小摩擦系数 0 2 1 桥墩 台 刚度计算 墩 台 采用 C40 混凝土 其弹性模量 472 3 25 103 25 10 c EMPaKN m 1 各墩 台 悬臂刚度 计算 图 3 11 0 K 4 K mhh4 40 mhh6 31 2 7hm 一墩一柱 3 4 3 3 c i i E I K h 4 4 4 322 0 64 6 1 64 m d I 7 13 3 3 3 25 100 322 145347 22 6 KKKN m 图 3 11 桥面连续布置 m Fig 3 11 The consecutive of bridge arrange m 7 2 3 3 3 25 100 322 91530 61 7 KKN m 对于桥台 04 KK 向河方向 7 04 3 3 25 100 322 490546 87 4 KKKN m 向岸方向 台背填硬塑粘性土的地基系数 K 及容重分别为 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 21 k 0 50 10 6 3 KN m 19 5 0 3 KN m 1041469 04 KK mKN 2 墩 台 与支座串连 串联后各刚度为 i K 对桥墩 1 13 1 145347 22 41739 1 32427 08 145347 2241739 1 r r KK KKKN m KK 对桥台 2 2 2 91530 61 41739 1 28666 72 91530 6141739 1 r r KK KKN m KK 向河方向 40 KK 0 0 r r KK KK mKN94 20017 57 2086987 490546 57 2086987 490546 向岸方向 0 04 0 490546 87 20869 57 20017 94 490546 8720869 57 r r KK KKKN m KK 2 制动力的分配 1 制动力计算 公路 级荷载布置如图 3 12 制动力按车道荷载计算 单列行车产生的制动力 双孔布载时 KNT475 7710 5 223875 7352 0 0 单孔布载时 KNT91 4910 5 223875 7 35 0 0 图 3 12 公路 级荷载布置 m Fig 3 12 Road level of load arrange m 女儿河大桥下部结构设计 22 但按照 桥规 4 的规定 T 不得小于 165KN 故取 T 165KN 2 制动力分配 3 5 0012354 0 76 133556 165 i K T r 那么 各墩台分配的制动力为 向岸方向 向河方向 KNKrHH KNKrH KNKrHH KNKrHH 73 2459 204590012354 0 41 3572 286660012354 0 06 4008 324270012354 0 73 2494 200170012354 0 040 22 131 040 3 0 号及 4 号台的最小摩阻力 其中 min 0 2FN KNN48 281196 54844 60182 5292 则 KNF296 52648 28112 0 min 因大于 0 4 号台 H0 24 73KN 和 H4 24 73KN 两台处支座均无滑移的 min F 可能性 故制动力不再进行重分配 4 桥台板式橡胶支座的水平力 取摩檫系数 则板式橡胶支座产生的摩阻力 F0 3 KNF44 84348 28113 0 大于 0 号台 H0 24 73KN 和 H4 24 73KN 故取 H0 24 73KN H4 24 73KN 3 温度影响力的分配 1 对一联中间各墩设板式橡胶支座的情况 a 求温度变化临界点距 0 号台的距离x 1 1 0 n iii i ijn j i i L K xLL K 则 70m 76 133556 94 2001714008 3242710572 286667008 3242735 x 计算各墩温度影响力 3 6 ii t 式中 和 5 10 20tC 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 23 则 5 10200 0002 iii xx 临界点以左 KNKH KNKH 99 22635700002 0 08 32427 25 280700002 0 94 20017 111 000 临界点以右 KNKH KNKH 25 280 70140 0002 0 94 20017 99 226701050002 0 08 32427 444 333 0 号台及 4 号台最小摩阻力 大于温度影响力 故温度影响力不必KNF30 562 min 进行重分配 2 对桥台及两联间桥墩设板式橡胶支座的情况 板式橡胶支座的摩阻力为 843 44KN 大于温度影响力 故 0 号台为 280 25KN 4 号 台为 280 25KN 4 各墩台水平力汇总 表 3 9 表 3 9 各种水平力汇总表 Tab 3 9 The summary of horizontal forces 墩台号 荷载名称 01234 1制动力 KN24 7340 0635 4140 0624 73 2温度影响力 KN280 25226 990226 99280 25 3制动力 影响力 KN304 98267 0535 41267 05304 98 3 3 5 盖梁配筋设计 盖梁采用 C40 混凝土 其轴心受压强度为 18 4MPa cd f 主筋采用钢筋 其抗拉强度设计值为 280MPa335HRB sd f 钢筋保护层厚度取 一根钢筋的面积为cmc8 25 2 909 4 cmag 女儿河大桥下部结构设计 24 1 弯矩作用时 各截面配筋设计 表 3 10 截面配筋设计 Tab 3 10 The design section of steel reinforcement 截面号 j MKN m b mm 0 mmh 2 0 00 2 d cd r M xhhmm fb 1 1 14 44180012300 35 2 2 173 11180013203 96 3 3 1634 991800132037 40 4 41259 441800132028 81 5 52603 811800132060 18 实用钢筋32 截面号 2 cd s sd f bx Amm f 所需钢筋根数32 根数 2 s Amm 1 141 900 091049090 222 2 2468 400 951049090 207 3 34423 909 011049090 207 4 43407 806 941049090 207 5 57118 4014 50167854 40 331 注 表中结构的重要性系数 1 1 0 2 剪力作用时各截面的强度验算 1 计算公式 公路桥规 规定 当矩形截面受弯构件符合公式时 3 020 0 50 10 jtd Vfb h 可不进行斜截面抗剪承载力的验算 而仅需按构造要求配置箍筋 当时 需设斜筋 其中 0dcssb VVV 3 7 3 1230 3 0 45 10 20 6 0 75 10 sin cscu ksvsv sbsdsbs Vbhpff VfA 2 计算参数 箍筋采用圆筋 其8 235R 22 195 4 0 503 4 0 5032 012 sdksv fMPa nacmAcm sv sv v A sb C40 混凝土 其 td 18 4 1 65 cd fMPafMPa 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 25 3 各截面抗剪强度验算见表 3 11 3 8 3 202 0 50 10 1 jtd Vfb h 3 9 3 0 75 10sin sb sb sds f V A 3 10 4 909 sbsb g n AA a 3 11 sbdcsVVV 3 1056 0 18020 012 2 SV 表 3 11 各截面抗剪强度验算表 Tab 3 11 Shear strength of every section checking 1 12 23 34 45 5 截面号 左右左右左右左右左右 KNVj 42 26 1819 581726 751726 75 1726 152781 302704 31320 281104 77 2394 32 mm b18001800180018001800 0 hmm12301320132013201320 KNVj 1826 552960 202960 202960 202960 20 p 0 2220 2070 2070 2070 331 sv 0 000560 000560 000560 000560 00056 cs VKN s sbdcs VVV 2 sb Amm n 实配斜筋 根数 只需按构造要求配箍筋 女儿河大桥下部结构设计 26 3 各截面抗扭强度验算 1 选取 4 号墩进行验算 按 公路桥规 规定 按构造要求配置抗扭钢筋的条件为 2333 1 0 0 0 10825 0 65 1 105 0105 0mmKNf W T bh V td t dd 按控制斜压破坏的条件为 233 3 2 0 0 0 1023 3 401051 0 1051 0 mmKNf W T bh V kcu t dd 2 验算抗扭强度采用的公式 3 12 00 2 0 1 3 6 dd VT bh bhb 抗扭纵筋 其中 3 13 22 ucoruv stsv corcorsdcorcorsd TUT S AA b hfb hf 1 2 3 盖梁各截面剪力及扭矩计算列于表 3 12 表 3 12 各截面剪力及扭矩计算表 Tab 3 12 The shear force and torque moment of every section calculation 荷载情况截面号1 12 23 34 45 5 左 42 261726 751891 942856 63953 51 剪力 KN 右 1816 581726 752932 231104 71 953 51 2 06 40 1 i d h T 26 2428 0428 0428 0428 04 2 25 280 2 i d h T 183 56196 18196 18196 18196 18 5 0787 226 3 d T113 39113 39113 39113 3913 39 弯矩 KNm 321 3 1 dddd TTTT 420 15438 89438 89438 89438 89 4 和相应的计算 max d V d T a 制动力 T 40 06KN 温度影响力 H 280 25KN 汽车偏载 P B2 B1 296 67 69 88 226 89KN 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 27 b 盖梁各截面抗扭强度验算 抗扭纵筋的抗拉强度设计值为 280 sd fMPa 抗扭箍筋的抗拉强度设计值为 195 sd fMPa 则盖梁各截面抗扭强度验算见表 3 13 从表 3 13 可以看出 验算结果满足相应的要求 表 3 13 截面抗扭强度验算表 Tab 3 13 Calculation of every section torsional strength 实需抗扭钢 筋 截 面 Vd kNTd kNmbmmh0mmhmm tAsv1AstAst 314抗扭 纵筋 根 10 箍筋 根 42 261800118 059595 96909 9653 1 1 1816 58 420 15 1800 12301310 0 88748 31593 901907 9053 1726 7518000 8833 6068128 98442 9853 2 2 1726 75 438 89 1800 13201400 0 8833 6068128 98442 9853 1891 9418000 8717 2668259 86573 8653 3 3 2932 23 438 89 1800 13201400 0 79430 2171080 571394 5753 2856 6318000 82122 188793 451107 4553 4 4 1104 71 438 89 1800 13201400 1 31 38 1122 15 808 1553 953 5118001 31 38 1122 15 808 1553 5 5 953 51 438 89 1800 13201400 1 31 38 1122 15 808 1553 3 4 墩柱计算 3 4 1 恒载计算 1 一孔上部构造恒载 1202 88 1059 66 2 1097 92 5623 00KN 2 盖梁自重 半边 34 38 6 10 56 70 63 00 126 00 286 18KN 3 一根墩柱自重 当 hi 6m 时 KNG44 3012566 1 4 2 1 4 承台自重 KNG 6 721256 12 22 8 2 5 桩身每米自重 KNG26 282512 1 4 2 3 女儿河大桥下部结构设计 28 3 4 2 活载计算 1 水平荷载 制动力与温度影响力总和为 H 304 98KN 2 垂直荷载 公路 级荷载 单孔单列车 KNBB41 366 0 21 KNBBB41 366 21 双孔单列车 KNBKNB67 296 88 69 21 KNBBB54 366 21 3 4 3 墩柱配筋设计 1 双柱反力横向分布系数计算 1 公路 级荷载单列布载 图 3 13 图 3 13 公路 级荷载单列布置 cm Fig 3 13 Single row road level of load arrangement cm 058 0 058 1 1 058 1 00 6 200 6 35 3 21 KK 2 公路 级荷载双列布载 图 3 14 图 3 14 公路 级荷载双列布置 cm Fig 3 14 Double row road level of load arrangement cm 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 29 8 0 00 6 200 6 8 1 1 K2 08 01 2 K 2 活载内力计算 1 公路 级荷载 双孔布载产生的支点反力最大 单孔布载产生的偏心弯矩最 大 2 最大最小垂直力计算表见表 3 14 表 3 14 最大最小垂直力计算表 Tab 3 14 Calculation of the biggest and smallest vertical forces 最大垂直力 kN最小垂直力 kN 荷载情况kNB1kNB2kNB 1 K 1 1BK 2 K 2 1BK 公路 级 双孔 双列 69 88296 67366 541 058477 00 0 058 26 15 公路 级 双孔 三列 139 76593 33733 090 800721 360 200180 34 3 相应于最大最小垂直力时的弯矩计算见表 3 15 表 3 15 相应最大最小垂直力时的弯矩计算 Tab 3 15 Calculation of moments according to the biggest and smallest vertical forces A 墩底弯矩 kNmB 墩底弯矩 kNm 荷载情况 kNHkNB1kNB2 1 K 2 K 7 4H 2 0 5 B2 B1 1 K1 7 4H 2 0 5 B2 B1 1 K2 双孔 双列 69 88296 671 058 0 058147 56 8 09 公路 级 双孔 三列 139 76593 330 8000 200223 1655 79 制动力40 06148 22148 22 温度影响力280 25 1036 9 3 1036 93 女儿河大桥下部结构设计 30 4 最大弯矩计算见表 3 16 表 3 16 最大弯矩计算 Tab 3 16 Calculation of the biggest moments 垂直力 kNA 墩底弯矩 kNmA 墩底弯矩 kNm 荷载情况H kN B1 kN B2 kN K1K2 B1 B2 1 K1 B1 B2 1 K2 7 4H 2 0 5 B2 B1 1 1 K 7 4H 2 0 5 B2 B1 1 2 K 单孔 双列 0 00 366 41 1 058 0 058476 82 26 14238 41 13 07公路 级 单孔 三列 0 00 732 81 0 800 0 200953 64 52 78476 82 26 39 制动力40 06148 22148 22 温度影响力280 251036 931036 93 3 墩柱底截面内力组合 4 表见表 3 17 表 3 17 内力组合表 Tab 3 17 Combination of inner force A 柱底截面B 柱底截面 内力名称 截面位置 N KNH KNM KNmN KNH KNM KNm 1上部恒载2811 502811 50 2盖梁自重296 18286 18 3墩柱自重301