桥梁下部结构计算

1、第九章 下部结构计算9.1基本资料上部结构本桥为净跨径30.22等截面悬链线空腹式圬工拱桥。下部结构小石子混凝土砌片石，重力密度为，砌体轴心抗压强度设计值为。地基弱风化石英岩，容许承载力为10002000。路面重力密度22。9.2桥台设计几何尺寸桥墩墩身自重及其顶上的汽车荷载墩身自重及其对墩身底点的弯矩标准值见表14.1。 表14.1对表14.1计算说明：1） 腹孔墩及腹孔墩以上部分自重墩帽自重墩帽以上部分自重（除腹拱）腹拱圈自重腹孔墩墩身自重（以上均以每米宽计算）自重对点的力臂：这部分对点的力矩：2） 图14.1中部分的自重上式中的为台口尺寸，部分对点的力臂：部分对点的弯矩：3） 图14.1

2、中部分的结构自重部分对点的力臂部分对点的弯矩 4） 以上三部分自重及对点的弯矩合计5） 全部自重作用点至点的距离6） 全部自重对台身底截面重心的偏心距 （正值表示在界面重心以右）7） 全部自重对台身底截面偏心矩8） 桥墩上路面有效长度内汽车荷载对台身底的压力及偏心矩桥墩上有效桥面长度为2.80m，汽车荷载为双车道，其均布荷载为；其作用点离点的距离为。偏心距为 （表示在中点以右），其偏心弯矩为 桥墩上有效路面内的汽车荷载对台身底的弯矩标准值 表14.2荷载竖向力（）偏心距（）偏心弯矩（）汽车44.100.146.174拱脚的作用效应对台身底的竖向力和偏心弯矩拱脚永久荷载水平推力（考虑弹性压缩）拱

3、脚永久荷载反力拱脚汽车荷载效应当桥面上布满汽车荷载时，拱脚的水平推力和反力最大，拱脚汽车荷载计算如下：1）拱脚推力，当均布荷载加载时，按1994年拱桥手册附表（）-14（67），考虑弹性压缩的水平推力影响线面积与两相应的之和，即 ，均布荷载推力为 ；当集中荷载按49.698加载时，按1994年拱桥手册附表（）-12（9），考虑弹性压缩的水平推力为 ：（和为弹性压缩系数）。以上合计 2）左拱脚反力，当均布荷载加载时，按1994年拱桥手册附表（）-14（67），影响线面积为与两相应的反力之和，即 这样均布荷载的反力为 ；当集中荷载加载时，按1994年拱桥手册附表（）-7（9），左拱脚反力在跨中截面

4、坐标为0.5，由汽车荷载集中力产生的左拱脚反力为 （通用规范第条，集中荷载计算剪力时，应乘以系数1.2），由汽车荷载产生的左拱脚反力为 。3）温度作用产生的拱脚效应，由前面的上部结构计算可知，温度下降时墩台受力较大，拱脚的水平推力为汽车荷载及温度作用对拱脚的作用效应 表14.3荷载作用力力臂弯矩汽车荷载水平推力（）3417.431竖向反力（）578.1631319.368温度下降水平推力（）111.044台身后土侧压力按通用规范第条，台后主动土压力计算如下：式中：主动土压力标准值（）；土（风化石英岩）的重力密度，取；墩台宽度，；计算土层高度，；填土表面与水平面的夹角，；台背与竖直面的夹角，；土

5、（风化石英岩）的内摩擦角，取；台背与填土间的摩擦角，。于是库仑主动土压力系数为：主动土压力标准值为：自台身底起土侧压力作用点：土侧压力对台身底弯矩：台身底面作用效应总汇台身底作用效应总汇表 表14.4 项目作用竖向力（）竖向偏心矩（）竖向力弯矩（）水平推力（）水平推力力臂（）水平推力弯矩（）永久荷载墩台自重5110.7420.028143.101拱脚水平推力3.216拱脚反力7948.3672.28218138.17土侧压力989.6041.1671154.868汽车荷载桥墩上部汽车荷载44.100.146.174拱脚水平推力3.216拱脚反力578.1632.2821319.368温度下降拱

6、脚水平推力3.216台身底截面承载能力极限状态按公路圬工桥涵设计规范第条，截面承载能力极限状态按下列公式计算：式中：结构重要系数，；轴向力设计值，按通用规范公式（-1）计算；墩台底截面面积；砌体轴心抗压强度设计值，。按通用规范的规定，承载能力极限状态基本效应表达式为：式中：作用效应设计值；结构重要性系数，；结构自重分项系数，；土侧压力分项系数，；汽车荷载效应分项系数，；除汽车荷载效应以外的可变作用组合系数，一种可变效应组合时，；两种可变效应组合时，；三种效应组合时，；四种及四种以上效应组合时，。永久作用、汽车作用和温度作用标准值。对墩台底截面验算分两种情况进行，一种是永久作用分项系数自重取1.

7、2，土侧压力取1.4，以取得较大的竖向力；另一种的永久作用分项系数取1.0，以取得较大的偏心距。两种情况分别验算，相互比较。1） 较大竖向力设计值竖向力设计值：弯矩设计值：偏心距：（负值表示偏心偏向台后）按公路圬工桥涵设计规范表规定，偏心距限制为：计算结构大于1.284m，符合规定。在方向上，故。式中的，小于3取3.，小于3取3.式中：不同砌体材料构件的长细比修正系数；构件计算长度。符合规定。2） 按较大弯矩设计值计算竖向力设计值：弯矩设计值：偏心距：按公路圬工桥涵设计规范表规定，偏心距限制为： 大于1.480m，符合规定。符合规定。地基承载力验算地基承载力按公路桥涵设计规范（JTJ024-8

8、5）和公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）规定验算。地基承载力验算按荷载组合一计算（较大竖向力设计值），即仅考虑永久荷载和汽车荷载。温度影响力属于，荷载组合二，没有其他可变荷载加入对地基的影响不会起控制作用。按荷载组合一计算。地基承载力验算可利用墩台底截面的承载力计算数据，但永久荷载增加的基础自重，土侧压力由于增加的基础高度等需重新计算：1） 永久荷载增加基础自重其竖向力为：对基底无偏心。2） 土侧压力由于土侧压力增加的基础高度，重新计算如下：于是新计算土侧压力为 自基底起土侧压力作用点为土压力对基地的弯矩为3） 拱脚水平推力其作用力臂为其对台身底的力臂再加2.00m，即，3.216+2

9、.0=5.216m4） 对于竖向力基底偏心距应按作用于基底的竖向力和弯矩计算。基底作用效应标准值如下表所示：基底作用效应标准值 表14.5 项目作用竖向力（）竖向力偏心力距（）竖向力弯矩（）水平推力（）水平推力力臂（）水平推力弯矩（）永久荷载墩台及上部结构自重5110.7420.028143.101基础自重3132.000拱脚水平推力5.216拱脚反力7948.32.28218138.17土侧压力2443.7161.8334479.331汽车荷载墩台上部有效路面汽车荷载效应44.100.146.174拱脚水平推力5.216拱脚反力578.1632.2821319.368合计16813.3721

10、9606.816基底应力验算：地基承压面积：地基面积弹性抗力矩：地基承压应力：出现负值，表明基底出现应力重分布，其验算公式如下：顺桥方向 ：横桥方向 ：；式中：横桥向和顺桥向基础底面的边长；顺桥方向验算时，基底受压面积在顺桥方向的长度；即横桥方向验算时，基底受压面积在横桥方向的长度，即由设计任务书可知，弱风化石英岩的容许承载力为，均符合规定。基础稳定性验算基础稳定性按公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）第四节来验算。1） 抗倾覆稳定性验算式中：基地截面重心轴心至截面最大受压边距离，；所有外力的合力的竖向分力对地基重心的偏心距，（为各竖向力与偏心距的乘积总和，为各水平力与其力臂乘积的总和，具体数值可参见表14.4） 符合规定。2）