双柱式桥墩设计算例

桥梁工程课程设计班级姓名学号指导老师目录一、设计资料3二、设计内容3三、具体设计31、墩柱尺寸拟定32、盖板设计321永久荷载计算322可变荷载计算3A可变荷载横向分布系数计算3B可变荷载横向分布后各梁支点反力3C各梁永久荷载、可变荷载反力组合3D双柱反力G计算3I23内力计算324截面配筋设计与承载力校核325按构造要求设置斜筋与箍筋33、桥墩墩柱设计331荷载计算3A恒载计算3B汽车荷载计算3C双柱反力横向分布计算3D荷载组合332截面配筋计算及应力验算34钻孔桩计算341荷载计算342桩长计算3四、A3图纸3公路钢筋混凝土桥墩设计一、设计资料1以一座3孔预应力混凝土简支梁桥（面布置如图1）为设计背景，进行公路钢筋混凝土桥墩设计。H08LL图1桥梁立面布置图2桥梁上部结构标准跨径13M,计算跨径126M，梁全长1296M。3桥面净宽净72075M人行道，横断面布置见图2（单位厘米）。沥青混凝土CM5号混凝土垫层614543I7575I15218160470160601图2桥梁横断面布置图4上部结构附属设施恒载单侧人行道5KN/M，桥面铺装自己根据铺装厚度计算。5设计活载公路级6人群荷载3KN/M27主要材料主筋用HRB335钢筋,其他用R235钢筋混凝土混凝土为C408支座板式橡胶支座，摩擦系数F0059地质水文资料（1）无流水，无冰冻。（2）土质情况考虑墩底与基础固结，基础承载能力良好。二、设计内容（一）桥墩尺寸拟定（二）桥墩荷载及荷载组合计算（三）桥墩配筋（四）桥墩检算三、具体设计1、墩柱尺寸拟定2061010570127401601606010420106120120552、盖板设计21永久荷载计算1上部结构永久荷载人行道5KN/M桥面铺装为简化计算三角形区域取平均值。混凝土垫层平均高度铺装总高度12CM61402HCM铺装重量Q523/KN铺T型梁每片梁面积2018160486SMQ25827/梁每片边梁自重KN/M每片中梁自重KN/M一孔上部构造自重KN每一个支座恒载反力KN15号2、3、4号1、5号234号200316261119KN126210242、盖梁自重及作用效应计算1/2盖梁长度160601053721234601206盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算剪力KN截面编号分块自重KN弯矩KNMV左V右000695129025361125112511095012718502727226523964748675633012810589315765764462572468500桥墩中心支反力F6934381242KN22可变荷载计算A可变荷载横向分布系数计算荷载对称布置时用杠杆发，非对称布置时用偏心受压法。公路I级A单车列，对称布置（图3）时05281621424307933B双车列。对称布置（图4）时2650215438079342598316047522号梁号梁号梁P/图3（尺寸单位CM）1803P/2P/2号梁号梁3号梁4号梁5号梁1695462图4（尺寸单位CM）C单车列，非对称布置（图5）时12083P/P/图5（尺寸单位CM）由，已知则21ALEII,602536012,102,AEN46306531102212053069135425D双车列，非对称布置（图5）时已知，则5N0E602A269053134206202513604413951人群荷载人人人M/NK270QA两侧有人群，对称布置时（图6）41512023B单侧有人群，对称布置时（图6）已知，5N7052E6025A67,51420QQ图6（尺寸单位CM）则684020625387122205134402851按顺桥向可变荷载移动情况，求得支座可变荷载的反力值图74KN0K/M10图7（尺寸单位CM）公路I级双孔布载单列车时1260521437BKN双孔布载双列车时3768单孔布置单列车时12605142BKN单孔布载双列车时3人群荷载（图8）单孔满载时一侧2150826143BKN双孔满载时一侧12B86K10Q5/M图8（尺寸单位CM）B可变荷载横向分布后各梁支点反力（计算的一般公式为），见表3各梁支点反力计算表3荷载横向分布情况公路级荷载（KN）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I级104028130438202815027660777121277703427096315019630双列行车公路I级1026620438305944043850266553114712423328524231471685418233002407130021823对称布置按杠杆法算人群荷载114222042230404225142214320360620328640612012406非对称布置单列行车公路10463403313020027661281916553191174342715871134685236216I级2006950063双列行车公I级1026920234302004016650131553114881294110691872468541844160413771138898按杠杆法算人群荷载106842042230200400425028414398629064128619612581282C各梁永久荷载、可变荷载反力组合计算见表4，表中均取用各梁的最大值，其中冲击系数为110313各梁永久荷载、可变荷载基本组合计算表（单位KN）表4编号荷载情况1号梁R12号梁R23号梁R34号梁R45号梁R5恒载25242048204820482524公路I级双列对称237390352923903237公路I双列非对称239720851791481167人群对称40612012406人群非对称19612581282530583173458315305096071739859394812532740133838340840975184253389635163609D双柱反力G计算（图9），所引用的各梁反力见表5I由上表可知对称荷载作用下两柱反力一致，非对称作用下左边柱子反力大。双柱反力G计算表5I荷载组合情况计算式反力（KN）1G组合公路I级双列对称人群对称（530535831377342158312410553011）1480114801组合公路I级双列对称人群非对称（50953607377402159402415481211）1491714917组合公路I级双列非对称人群对称（532753401337383821324140805409711）1150911509组合公路I级双列非对称人群非对称（51853425337389621351241605360911）1170511705由表5可知，偏载左边的立柱反力最大（GG），并由荷载组合时（公路12I级、双列非对称布置与人群对称组合）控制设计。此时G14917KN，G14393KN。1223内力计算1恒载加活载作用下各截面的内力（1）弯矩计算（图9）截面位置见图9示。为求得最大弯矩值，支点负弯矩取用非对称布置时数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。按图9给出的截面位置，各截面弯矩计算式为M0MR0501MR110MR160G05011MR320G210R1602160160210210160160345G图9（尺寸单位M）各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表6，注意的是，表中内力计算未考虑施工荷载的影响。各截面弯矩计算表324（2）相当于最大弯矩时的剪力计算一般计算公式为截面11V左0,V右R1截面22V左V右R1截面33V左R1,V右G1R1截面44V左G1R1,V右G1R1R2截面55V左G1R1R2,V右G1R1R2R3计算值见表7各截面剪力计算表7墩柱反力（KN）梁支座反力（KN）各截面弯矩荷载组合情况G1R1R2截面11截面22截面33截面44组合公路6级双列对称14801530583126558310794793组合公路7级双列对称1491750960712545559968555324组合公路8级双列非对称115095327401326645862769702组合公路9级双列非对称11705518425325956982436120各截面剪力（KN）梁支座反力（KN）截面00截面11截面22截面33截面44荷载组合情况墩柱反力G1KNR1R2R3V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右组合6公路级1480153058373405305305305309501950367367367组合7公路级1491750960774005095095095099827983376376364组合8公路级1150953340138405335335335336182618217217167组合9公路级11705518425340051851851851865256522272271622盖梁内力汇总；表中各截面内力均取表6和表7中的最大值。盖梁内力汇总表表8截面号内力0011223344M自重262105034713845M荷载0266458627695324弯矩（KNM）M计算2622769620727835774左112527004865760V自重右112527007565760左05327532798273756V荷载右5327532798273756367左112555975813104033756剪力（KN）V计算右5439559710583433236724截面配筋设计与承载力校核采用C30混凝土，主筋选用HRB335，22，保护层5CM（钢筋中心至混凝土边缘）。FCD184MPA，FSD280MPA。1正截面抗弯承载能力验算SDCSDSDCFBXAFFXHM200以下取33截面作配筋设计计算。已知BH120CM120CM顶部负弯矩KNM2D158614237862M活恒取010，1205115（CM）。0H即68210420152化简后为2378解方程得到X345MM，2/18405/0SCDSAFBXM用22钢筋，其根数根，实际选用10根，配筋率12738SAN。3800125该截面实际承载力MU为02283154/UCDSXMFAHKNM正弯矩以55截面验算KNM2D1534124580M活恒即6801223740X32MM同理求得/1840/8253SCDSAFBXMN66，实际选用8根，配筋率1026实际承载力MU965KNM2斜截面抗剪承载能力验算按公路预应力桥梁规范要求，当截面符合0TD230BHFA15DV（KN）可不进行斜截面抗剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋。式中A预应力提高系数，本设计取A10；22混凝土抗拉设计强度，本设计取165MPA。TDFTDF对于截面0510MPA33051065128041TDFBH对于截面截面0510MPA3303TDF按公路预应力桥梁规范529条规定33005151424DCUVFBHMPA25按构造要求设置斜筋与箍筋见图所示。75101905601010从左往右80CM布置。80180CM布置；180跨中布置81510820截面弯矩布置图106521056图10尺寸单位CM）3、桥墩墩柱设计墩柱一般尺寸见图1所示，墩柱直径为100CM，用C40混凝土，HRB335钢筋。31荷载计算A恒载计算由前式计算得（1）上部构造恒载，一孔重1119KN（2）梁盖自重（半根梁盖）1035KN（3）墩柱自重31416057825153（KN）作用墩柱底面的恒载垂直力为N恒1/211191035153816KNB汽车荷载计算荷载布置及行驶情况见前述图3图4，由盖梁计算得知（1）公路I级单孔荷载单列车时12120,7676BKNBKN相应的制动力T2766201553（KN）按公预规制动力不小于90KN，故取制动力为90KN。双孔荷载单列车时B6615KNB2766KN12相应的制动力BB34275KN12T342752016855KN90（KN），取制动力为90KN。人群荷载单孔行人（单侧）12120,43,43BKNBK双孔行人（单侧）121243,86BKNBKN0单列车双列车5人人群单侧3875图12（尺寸单位CM）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距，即产生最大墩柱底弯矩。C双柱反力横向分布计算（汽车荷载位置见图12）单列车时。01,42双列车时。369,521人群荷载单侧时42105387132双侧时。51D荷载组合（1）最大最小垂直反力时，计算见表10可变荷载组合垂直反力计算（双孔）表10最大垂直反力（KN最小垂直反力（KN）编号荷载状况横向分布11B横向分布11B1单列车10004456002公路I级双列车06315622036932883单侧行人142340704231214人群荷载双侧行人05002860500286表中汽车I级已乘以冲击系数113,人群荷载不用考虑。（2）最大弯矩时，计算见表11可变荷载组合最大弯矩计算（单孔）表11垂直力（KN）水平力对柱顶中心弯矩（KNM）编号荷载情况墩柱顶反力计算式B1（1）B1B2B1B2H（KN）025B1B128H1上部构造与盖梁计算663002单孔双列车2766206311345380453890/245113455763人群单孔双侧28620500286286715表10内水平力由两墩柱平均分配。32截面配筋计算及应力验算1作用于墩柱顶的外力（图13）（1）垂直力最大垂直力NMAX汽66356224071266（KN）（汽车）最小垂直力（需考虑与最大弯矩值相适应）由表11得到NMIN663453828611454KN（2）水平力H45KN（3）弯矩MMAX113455767151782（KNM1作用于墩柱底的外力NMAX12661531419（KN）NMIN1145415312984（KN）MMAX178245785292（KNM）D10A5D780图13（尺寸单位CM）2截面配筋计算已知墩柱顶用C40混凝土，采用820HRB335钢筋，AG2513CM，则纵向钢筋配筋率。25130324GAR由于/（2R）278/（205）1567，要计算偏心增大系数0L（1）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531条）（SCD0F9AND091（184785103280251310）SCDSCF2151476（KN）150049（KN）0DN满足规范要求。2单孔荷载，最大弯矩时，墩柱顶按小偏心受压构件验算1145KND1782KNMM0156DEN10272706439IH28515172L。201214786378230ILEH1514EM根据公预规539条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定220DCDSDNARFCRF33SEBD设G088，按公预规提供的附录C表C02“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，经试算查得各系数A，B，C，D为设，A21540，B05810，C16811，D10934，代入后810则22,2015481680318059CDSDDARFCRFKNKN33,0934214217CDSDDBRFDGRFMEKM墩柱承载力满足规范要求。4钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为120M，用C40混凝土，16R235级钢筋。灌注桩按M法计算，M值为43M/KN105桩身混凝土受压弹性模量。42510CEMPA41荷载计算每一根桩承受的荷载为1一孔恒载反力（图14）1952NKN2盖梁恒重反力2033一根墩柱恒重315NK4作用于桩顶的恒载反力N恒为123816KN5灌注桩每延米自重Q/412（2510）17（KN）（括号为扣除水浮力）6可变荷载反力（1）两跨可变荷载反力N5622KN（公路I级）5（人群荷载、单侧）“407K（2）单跨可变荷载反力（公路I级）6538（人群荷载、双侧）“2NK3制动力T45KN,作用点在支座中心，距桩顶距离为12789M（4）纵向风力风压取074423094PA由盖梁引起的风力1234157WKN对桩顶的力臂为121/27884M墩柱引起的风力085KN2对桩顶的力臂为1/278