桥梁下部结构宣贯资料PPT学习教案

1、会计学1 桥梁下部结构宣贯资料桥梁下部结构宣贯资料 下部结构参考图宣贯下部结构参考图宣贯 一 以往设计中存在的主要问题以往设计中存在的主要问题 二 新编参考图的基本情况新编参考图的基本情况 三 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸 五 参考图适用范围及注意事项参考图适用范围及注意事项 四 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造 第1页/共42页 以往设计中存在的主要问题以往设计中存在的主要问题一 1、桥梁下部方案不尽合理。 2、墩台的尺寸不统一，个人主观和习惯 做法往往起主导作用。 3、细部构造设计不统一、不尽合理。 4、缺乏详细的结构分析与计算，凭经验 配筋时有发生

2、。 第2页/共42页 新编参考图的基本情况新编参考图的基本情况二 新编桥梁下部参考图根据路基宽度路基宽度、跨径跨径等进行编排， 共四十二四十二册。 分册 路基宽度 (m) 跨径 (m) 结构 体系 角度 () 第一册 24.5 20简支0、15、30 第二册25简支0、15、30 第三册30简支0、15、30 第四册35简支0、15、30 第五册40简支0、15、30 第六册35连续0、15、30 第七册40连续0、15、30 第八册 26.0 20简支0、15、30 第九册25简支0、15、30 第十册30简支0、15、30 第十一册35简支0、15、30 第十二册40简支0、15、30 第

3、十三册35连续0、15、30 第十四册40连续0、15、30 第十五册 28.0 20简支0、15、30 第十六册25简支0、15、30 第十七册30简支0、15、30 第十八册35简支0、15、30 第十九册40简支0、15、30 第二十册35连续0、15、30 第二十一册40连续0、15、30 分册 路基宽度 (m) 跨径 (m) 结构 体系 角度 () 第二十二册 32.0 20简支0、15、30 第二十三册25简支0、15、30 第二十四册30简支0、15、30 第二十五册35简支0、15、30 第二十六册40简支0、15、30 第二十七册35连续0、15、30 第二十八册40连续0、

4、15、30 第二十九册 33.5 20简支0、15、30 第三十册25简支0、15、30 第三十一册30简支0、15、30 第三十二册35简支0、15、30 第三十三册40简支0、15、30 第三十四册35连续0、15、30 第三十五册40连续0、15、30 第三十六册 34.5 20简支0、15、30 第三十七册25简支0、15、30 第三十八册30简支0、15、30 第三十九册35简支0、15、30 第四十册40简支0、15、30 第四十一册35连续0、15、30 第四十二册40连续0、15、30 第3页/共42页 新编参考图的基本情况新编参考图的基本情况二 标准规范标准规范 （ 1 ）公

5、路工程技术标准 （JTG B01-2003）； （ 2 ）公路桥梁设计通用规范 （JTG D60-2004）； （ 3 ）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）； （ 4 ）公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F50-2011）； （ 5 ）公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范 （JTG/T B07-01-2006) ； （ 6 ）公路交通安全设施设计技术规范 （JTG D81-2006)； （ 7 ）公路工程抗震设计规范 （JTJ 004-89） ； （ 8 ）公路桥梁抗震设计细则 （JTG/T B02-01-2008）； （ 9 ）公路桥涵地基与基础设计规范 （J

6、TG D63-2007）； （10）公路桥梁抗风设计规范 （JTG/T D60-01-2004）； （11）公路圬工桥涵设计规范 （JTG D61-2005）； （12）钢筋混凝土用热轧光圆钢筋 （GB11499.1-2008）； （13）钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 （GB1499.2-2007）； （14）公路桥梁板式橡胶支座 （JT/T 4-2004）； （15）公路桥梁板式橡胶支座规格系列 （JT/T 663-2006）。 第4页/共42页 新编参考图的基本情况新编参考图的基本情况二 技术标准技术标准 （1）汽车等级：公路-级； （2）设计安全等级：一级，桥梁结构的重要性系数取1.1； （

7、3）环境类别：类（一般环境）； （4）环境作用等级：B级、C级（C级用于干湿交替环境）； （5）地震动峰值加速度：0.05g(0.1g、0.15g、0.2g参考使用)； （6）场地土类别：类、类（类、IV类参考使用）。 第5页/共42页 新编参考图的基本情况新编参考图的基本情况二 耐久性设计耐久性设计 本次参考图设计按公路工程混凝土结构防腐蚀技 术规范JTG/T B07-01-2006的要求进行了耐久性设计， 除对材料指标进行了相关规定外，还严格控制了各构件的 主筋、箍筋的混凝土净保护层厚度。 净保护层厚度净保护层厚度 序号构件类别保护层厚度 1 桩基主筋净75mm 基础、承台 基坑底面有垫层

8、或侧面有模板 主筋 净55mm 基坑底面无垫层或侧面无模板净75mm 2墩柱、台身、肋板主筋净45mm 3盖梁、台帽、桥台耳背墙主筋净45mm 4盖梁、台帽、桥台耳背墙箍筋、分布钢筋净30mm 第6页/共42页 新编参考图的基本情况新编参考图的基本情况二 桥梁下部结构的设计要点桥梁下部结构的设计要点及计算参数及计算参数 1）主要设计参数： （1）混凝土：重力密度=26kN/m3； （2）台后填土：重力密度19kN/m3； （3）填土内摩擦角:=30； （4）地基比例系数：m = 5000kN/m4、m = 10000kN/m4等2种。 2）土压力计算：台后填土和汽车土压力及台前溜坡土压力按库仑

9、主动土压力计算，台后汽车的作用按等代土层法进行计算。 3）全桥汽车制动力、温度力等水平荷载在桥梁下部结构计算时按照集成刚度法进行水平力分配。 4）地震力计算采用反应谱计算方法，E1地震时结构处于弹性状态，E2地震时结构可局部进入塑性状态。 5）4车道和车道和6车道的桥梁桥墩采用双柱式，盖梁高度根据计算确定，设计时进了统一和归并。桥台的柱（肋）数与桥墩相同。车道的桥梁桥墩采用双柱式，盖梁高度根据计算确定，设计时进了统一和归并。桥台的柱（肋）数与桥墩相同。 6）桩基础的内力计算采用M法。 7）承台计算根据承台的厚度、基桩排列的情况按照规范规定分别采用“拉杆-压杆模式”或“弯矩模式”进行计算。 第7

10、页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 1 1、桥墩、桥墩的的方案选择及造价影响方案选择及造价影响 （1 1）高墩柱式墩与薄壁墩的比较高墩柱式墩与薄壁墩的比较 35m墩高的柱式墩的造价比薄壁墩的造价能节省1/3。 （2 2）4 4车道及车道及6 6车道高速公路单幅桥桥墩采用双柱式桥车道高速公路单幅桥桥墩采用双柱式桥 墩。墩。 与三柱式桥墩相比，桥墩造价能节省510%。 （3 3）不设置柱间系梁。）不设置柱间系梁。 第8页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 2 2、桥台、桥台的的方案选择及造价影响方案选择及造价影响 （1 1）4 4车道及车道及6 6

11、车道高速公路单幅桥肋式、柱式桥台采车道高速公路单幅桥肋式、柱式桥台采 用两肋或两柱。用两肋或两柱。 （2 2）台高不大于）台高不大于7m7m时，不设置承台间系梁。时，不设置承台间系梁。 与采用三片肋、设置承台间系梁的肋式桥台比较，与采用三片肋、设置承台间系梁的肋式桥台比较， 造价能节省造价能节省15%25%15%25%。 第9页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 桥桥 墩墩 主主 要要 尺尺 寸寸 第10页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 桥墩主要尺寸表（桥墩主要尺寸表（4车道）车道） 跨径 墩高 (m) 桩柱径 (cm) 系梁 (宽高) (c

12、m) 盖梁 (宽高) (cm) 20m H=10D110-D130100120 160140 H=20D130-D150120150 25m H=10D120-D140100120 170150H=20D140-D160120150 H=30D160-D180120150 30m H=15D140-D160120150 190160H=25D160-D180120150 H=35D180-D200150180 35m H=15D140-D160120150 220170H=25D160-D180120150 H=35D180-D200150180 40m H=15D150-D160120150

13、 220180H=25D170-D180150180 H=35D190-D200150180 桥墩主要尺寸表（桥墩主要尺寸表（6车道）车道） 跨径 墩高 (m) 桩柱径 (cm) 系梁 (宽高) (cm) 盖梁 (宽高) (cm) 20m H=10D120-D140100120 160160 H=20D140-D160120150 25m H=10D130-D150120150 170170H=20D140-D160120150 H=30D160-D180120150 30m H=15D140-D160120150 190180H=25D160-D180120150 H=35D180-D200

14、150180 35m H=15D160-D180120150 220190H=25D180-D200150180 H=35D200-D220150180 40m H=15D160-D180120150 220200H=25D180-D200150180 H=35D200-D220150180 第11页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 柱柱 式式 桥桥 台台 主主 要要 尺尺 寸寸 第12页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 柱式桥台主要尺寸表（柱式桥台主要尺寸表（4车道）车道） 跨径 桩径 (cm) 耳墙长度 (cm) 耳墙 后端高 (cm)

15、盖梁 (宽高) (cm) 20m D140250 75 170120 25m D140 280(箱) 300(T) 170130 30m D160 320(箱) 350(T) 170140 35m D160 360(箱) 380(T) 170150 40m D180400190160 柱式桥台主要尺寸表（柱式桥台主要尺寸表（6车道）车道） 跨径 桩径 (cm) 耳墙长度 (cm) 耳墙 后端高 (cm) 盖梁 (宽高) (cm) 20m D140250 75 170130 25m D160 280(箱) 300(T) 170140 30m D160 320(箱) 350(T) 170150 3

16、5m D180 360(箱) 380(T) 190160 40m D180400190170 第13页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 肋肋 式式 桥桥 台台 主主 要要 尺尺 寸寸 第14页/共42页 下部结构方案及基本尺寸下部结构方案及基本尺寸三 肋式桥台主要尺寸表（肋式桥台主要尺寸表（4车道）车道） 跨径 台高 (m) 桩径 (cm) 耳墙 长度 (cm) 耳墙 后端高 (cm) 盖梁 (宽高) (cm) 20m H=5 D120 250 75 170120H=8 H=12D140 25m H=5 D120 280 / 300 170130H=8 H=12D14

17、0 30m H=5 D120 320 / 350 170140H=8 H=12D140 35m H=5 D120 360 / 380 170150H=8 H=12D140 40m H=5 D120 400190160H=8 H=12D140 肋式桥台主要尺寸表（肋式桥台主要尺寸表（6车道）车道） 跨径 台高 (m) 桩径 (cm) 耳墙 长度 (cm) 耳墙 后端高 (cm) 盖梁 (宽高) (cm) 20m H=5 D120 250 75 170130H=8 H=12D140 25m H=5 D120 280 / 300 170140H=8 H=12D140 30m H=5 D120 320

18、 / 350 170150H=8 H=12D140 35m H=5 D120 360 / 380 190160H=8 H=12D140 40m H=5 D120 400190170H=8 H=12D140 第15页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 1 1、桩柱配筋计算时应按规范规定考虑风荷载参与组合。、桩柱配筋计算时应按规范规定考虑风荷载参与组合。 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定，风 荷载为可变作用的一种，可与制动力同时参与组合。 公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）规 定，当风荷载与汽车荷载组合时，桥面高度处的

19、风速桥面高度处的风速 Vz=25m/s 。 “04通用规范”中考虑了阵风风速系数等参数，计算发 现基本风压为“89通用规范”的2倍以上。 第16页/共42页 风荷载计算对比表风荷载计算对比表 89规范04规范 F=W*A W=K1*K2*K3*K4*W0, W0=V2/1.6 F=k0*k1*k3*Wd*A Wd=Vd2/2g，Vd= k2*k5*V10, =0.012017e-0.0001z V为设计风速(m/s)，按平坦空旷地面20m高，频率 1/100的10min平均最大风速 V10，按平坦空旷地面，离地面10m高，重现期为100年 10min平均最大风速 查图表可知，广州沿海地区W0=

20、1.2kPa 若按04规范的风速V10=39m/s，按高度修正到20m 处，W0=(1.12*39)2/1.6=1.19kPa Wd=V102/2g=0.928kPa 地表分类：B类 空气重力密度(kN/m3)重力加速度g=9.81m/s2 2g/r=1.638103 (与89规范中W0公式中的1.6对应) 设计风速频率换算系数K1=1.0设计风速重现换算系数k0=1.0 风载体型系数K2 对上部，K2=1.3 对圆形，K2=0.8(截面桥墩) 风载阻力系数k1 对上部，k1=2.1-0.1(16.25/3.31)=1.609 对桥墩，k1=1.2(圆形截面) 风压高度变化系数K3 墩高35m

21、时，上部结构K2=1.19，桥墩K3=1.00 风速高度变化修正系数K2 墩高35m时，上部结构K2=1.23，桥墩K3=1.09 地形、地理条件系数K4=1.0地形、地理条件系数k3=1.0 阵风风速系数阵风风速系数k5=1.38 令W= k0*k1*k3*Wd 对上部W=1.0*1.3*1.19*1.0*1200=1.86kPa 对桥墩 W=1.0*0.8*1.0*1.0*1200=0.96kPa 对上部 W=1.0*1.609*2.764=4.30kPa 对桥墩 W=1.0*1.2*1.0*2.104=2.52kPa 对上部，W04/W89=4.30/1.86=2.31 对桥墩，W04/

22、W89=2.52/0.96=2.63 第17页/共42页 2、盖梁设计中考虑了桥面处风速为、盖梁设计中考虑了桥面处风速为Vz=25m/s的风荷载，并的风荷载，并 对盖梁的配筋进行了优化设计。对盖梁的配筋进行了优化设计。 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中规定，墩台盖梁与柱应按刚构计算。当盖梁与 柱的线刚度(EI/L)之比大于5时，双柱式墩台盖梁可按简支梁 计算。 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 第18页/共42页 对于双柱式桥墩为例，当当盖梁与柱的线刚度(EI/L)之比 大于5时，按规范要求，结构可按图 (a)的模式进行计算，当

23、该模型施加横桥向水平力时，不会对盖梁的弯矩产生影响。 当结构按图 (b)的模式计算时，施加横桥向的水平力时，不但 盖梁上会产生弯矩，墩柱上也会产生弯矩，如图(c)。 图(a) 简支梁模型 图(b) 刚构模型图(c) 刚构模型弯矩图 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 第19页/共42页 考虑风荷载的作用，不论盖梁与柱的线刚度之比如何， 都应采用刚构模型刚构模型进行计算分析。 双柱式桥墩盖梁计算模型 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 第20页/共42页 C28 墩高(m) 极限风荷载 V=39m/s 常规风荷载 V=25m/s 无风荷载 V=25

24、m/s 在风荷载的 作用下，盖梁支 点处的配筋会显 著增大。随着墩 高的增加，风荷 载也会增加，故 盖梁配筋也会随 墩高的增加而增 大。 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 第21页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 3、根据、根据“M法法”的计算分析的成果优化桩基主筋的截断位的计算分析的成果优化桩基主筋的截断位 置。置。 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007）规定，采用m法进 行桩基内力计算。 随着深度的增加，桩身的弯矩和 剪力会逐渐减少。当桩长较长时，可 在合适的位置截断部分主筋。为设计 施工方便，一般考虑桩基主

25、筋第1次截 断的数量最多达到全部钢筋数量As的 一半，通过计算找到配筋为As/2的桩 身截面的最深位置，进而确定桩基主 筋第一次截断的合理长度。 第22页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 以某直径为120cm的桩基为 例 ， 配 筋 A s 采 用 2 4 根 直 径 为 22mm的主筋。经计算，在深度 Z=3.7m时，配筋为As；在深度为 Z=6.2m时，配筋为As/2。考虑钢 筋的最小锚固长度以及一定程度 的富余，可将第1次钢筋截断位置 定为9m。而当桩基的有效入土深 度h4/（为桩土变形系数）， 在z=4/深度以下桩身截面效应 （弯矩、剪力）可以忽略

26、不计， 故钢筋2次截断的位置可取在该处。 第23页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 4、对、对4车道和车道和6车道的肋式桥台均采用两片肋板的结构方案。车道的肋式桥台均采用两片肋板的结构方案。 根据对肋式桥台多种方案 的计算分析，肋式桥台均采用 两片肋板两片肋板的结构方案，既能 满足结构的安全性能的要求， 经济性上也有较大的优势。 第24页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 对于台高不大于7m的肋式桥台， 桥台承台间可不设置系梁。 采用图中所示模型，对肋式桥 台不设置承台间系梁时，考虑横桥 向荷载对肋板的作用，桥台结构是

27、安全可靠的。 第25页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 肋式桥台承台间设置系梁时， 采用图中所示模型，考虑横桥向荷 载及系梁上土重等荷载对系梁的作 用，根据计算成果对系梁进行配筋 设计。 第26页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 肋式桥台调整肋板前后位置的时候， 也即调整L1的数值，桩顶力会有较为明 显的变化。 参考图设计中通 过大量计算分析确定 L1参数，使得桩基设 计得到优化。 第27页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 5、对、对4车道和车道和6车道的柱式桥台均采用两桩的结构方

28、案。车道的柱式桥台均采用两桩的结构方案。 根据对柱式桥台多种方 案的计算分析，柱式桥台均 采用两桩两桩的结构方案，能满 足结构的安全性能的要求， 经济性上虽然优势不大，但 能较好体现设计施工标准化 的理念。 第28页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 6、考虑到耳墙上需要设置护栏，耳墙配筋按考虑汽车碰撞、考虑到耳墙上需要设置护栏，耳墙配筋按考虑汽车碰撞 的偶然荷载进行优化设计。的偶然荷载进行优化设计。 耳墙位于路基宽度范围内， 护栏设置在耳墙顶部，考虑到护 栏可能受到汽车撞击的偶然作用， 因此，耳墙设计时除了考虑土压 力的作用，还应该考虑汽车撞击 的偶然作用

29、。 耳墙厚度采用50cm，参考图 设计中，根据计算结果加大了耳 墙的配筋，并在靠近耳墙侧的背 墙也加强了配筋。 第29页/共42页 参考图专项研究成果及细部构造参考图专项研究成果及细部构造四 7、桥台背墙根据、桥台背墙根据“预防梁板端头建筑废料跌落有效措施研预防梁板端头建筑废料跌落有效措施研 究究”的成果，将背墙做变厚倾斜处理。的成果，将背墙做变厚倾斜处理。 第30页/共42页 当桥台背墙做成桥面连续，桥台的受力体系发生改 变，桥台受力复杂化。在活荷载的往复作用下，背墙连 续出的桥面更易被破坏。在地震烈度较大的地区，桥台 背墙处桥面连续后，使得桥台受力极为不利。 参考图专项研究成果及细部构造参

30、考图专项研究成果及细部构造四 第31页/共42页 8、桥墩墩柱的主筋伸入盖梁的部分不再偏折，避免与盖梁内的钢、桥墩墩柱的主筋伸入盖梁的部分不再偏折，避免与盖梁内的钢 筋干扰。筋干扰。 第32页/共42页 9、斜桥盖梁的钢筋骨架进行了重新编排，方便施工。、斜桥盖梁的钢筋骨架进行了重新编排，方便施工。 第33页/共42页 10、为方便阅读，参考图按下部结构的施工顺序的先后来编排图、为方便阅读，参考图按下部结构的施工顺序的先后来编排图 纸。纸。 第34页/共42页 参考图适用范围及注意事项参考图适用范围及注意事项五 1、适用范围、适用范围 （1）有关墩台尺寸及配筋仅作为参考，施工图设计时应根 据具体

31、情况经过详细计算分析后予以确定。 （2）全桥各墩桩柱直径宜尽量减少尺寸种类，应根据各联 墩高组合情况对桩柱直径进行适当调整。 （3）一联内最高墩不宜设置为边墩，如设置为边墩应根据 计算结果考虑是否调整该墩尺寸。 （4）桥墩不设柱间系梁桥墩不设柱间系梁，施工图设计时，应按抗震计算结 果，考虑是否增设柱间系梁。 （5）采用D80伸缩缝时，20m跨径时一联长度不宜超过 (620)m，25m跨径时一联长度不宜超过(525)m，30m跨径 时一联长度不宜超过(430)m，35m跨径时一联长度不宜超过 (335)m，40m跨径时一联长度不宜超过(340)m；采用D160 伸缩缝时，35m跨径时一联长度不宜

32、超过(435)m，40m跨径 时一联长度不宜超过(440)）m。 第35页/共42页 参考图适用范围及注意事项参考图适用范围及注意事项5 （6）墩台支座总支撑高度（钢板外露+支座高度+支座垫块 高度）取30cm，具体设计时可根据情况适当调整。如调整总支 撑高度应相应调整支座垫石厚度及背墙高度等尺寸。 （7）参考图中桩、柱、盖梁、系梁、承台、台身、防震挡块、 背墙等构件的钢筋构造仅满足地震动峰值加速度为0.05g的情况。 地震动峰值加速度大于等于0.1g时，有关构件的钢筋构造应根据 抗震需要另行设计。 （8）位于软土等不良地质条件的桥梁，不宜采用柱式桥台， 桥墩基础宜与群桩或其它形式的基础进行比较，择优选择。 （9）参考图中桩基钢筋构造按摩擦桩进行设计，如采用其它 类型的桩基应另行设计。 （10）墩柱及桩基配筋计算时，应按规范规定考虑风荷载参 与组合，考虑风荷载组合后，如果某些墩柱及桩基的配筋出现较 高的配筋率，宜调整墩柱及桩基的