墩台与基础课程设计报告书

1、设计资料预应力混凝土简支梁桥，跨径13m,梁长12.94m，计算跨径12.30m，五梁式四孔桥面连续。一联中间各墩设平板橡胶支座，端部桥台设滑板橡胶支座。桥面宽11m+1.0m+0.5m，单向三车道。2.荷载等级公路一一n级，车道荷载 qk 7.85kN/mPk 157.5kN (按内插法求得)。3上部荷载上部结构恒载见表1表1各梁恒载反力表每片边梁(kN/m)每片中梁(kN/m)一孔上部构造(kN)各梁支座反力(kN)边梁中梁30.4231.822022.52196.82205.884.主要材料预应力混凝土梁采用C40混凝土，Ec 3.25 104MPa ；盖梁与墩身均采用C25混凝土， E

2、c 2.80 104MPa ；承台与桩基均采用 C20混凝土， E。 2.55 1 04MPa ；5主筋采用HRB335 级钢筋，Es 2.1 10 MPa ；箍筋采用R235级钢筋，Es 2.0 105MPa。5. 支座6. 桥墩一般构造及桥面连续布置桥墩一把构造图见图1，桥面连续布置见图 2。7. 使用规范：公路桥涵设计通用规范、公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范 二盖梁设计1 .垂直荷载计算（1 ）盖梁自重及内力计算（见图 3.和表2）表2盖梁自重及内力计算截面编号自重（kN ）弯矩(kN m)剪力Q左Q右1-148.08-26.44-48.08-48.082-234.55-65.3

3、1-82.63-82.633-357.38-165.50-140.02222.134-463.7525.76159.38159.385-5159.38224.98002.活载计算 活载横向分布系数荷载对称布置用杠杆法，非对称布置用偏心压力法190K50,K2 K4-0.18022501 160 160K3 0.6402250a.单列汽车对称布置Kib,双列汽车对称布置K1 K5K310,K2 K4-21 2(5 185)265 65 180 0.6202502500.760c.三列汽车对称布置K1K50,K2 K4100 220 90 0.820K31 30 16022160 30250d.单

4、列汽车非对称布置Kiearv，n2505,e435,20.760a2625000K1435 500K3625000435 00.548,K2K56250001 43556250000.20,K4 -515435 250竺竺0.374 6250000.0266250005000.148e.双列汽车非对称布置Kiearv，n5,e 280,2a2625000K1280 500K3625000280 00.424, K2K56250001 28056250000.20,K4-515280 2500.0886250005000.024f.三列汽车非对称布置28050 0.3126250001 ea2K

5、,n 5,e 125,2 a2625000n 2 a5K31125 50056250000.3,&1125 25056250000.25Ks125 06250000.20, K41竺竺0.1556250001125 50056250000.1 汽车顺桥行驶a. 单孔单列汽车B10,B2(7.85 12.3)/2 157.5 205.9kNB B B2205.9kNb. 双孔单列汽车B1(7.85 12.3)/2 95.6kN, B2(7.85 12.3)/2 157.5 205.9kNB B B295.6 205.9 301.5kN 活载横向分配后各梁支点反力计算式为：R B Ki，计算结果见

6、表 3表3各梁活载反力汇总表何载横向分配情况汽车何载计算方法何载布置横向分布系数单孔荷载双孔荷载B(kN)Ri (kN)B(kN)R(kN)按杠杆法计算单列 扯对称荷 载K1 =0.000205.90254.30K2 =0.18037.06245.774K3 =0.640131.77620.344180K4=0.7216.44420.3K5=0.00000双列 车对称荷 载000Ki=0.9205.03254.0K2=0.658127.666157.620K3=0.484156.268193.760K4=0.658127.666157.620K5=0.00000三列 车对称荷 载000Ki=0

7、.9205.03254.0K2=0.838168.526208.820K3=0.484156.268193.760K4=0.838168.526208.820K5=0.00000按偏心压力法单列 扯非对称Ki=0.9205.833112.3254.356139.计算布置548K2=0.0777.00895.1374K3=0.841.16050.8200K4 =0.0265.3546.612K5 =-0.148-30.473-37.634双列 车非对称 布置Ki =0.424411.8174.603508.6215.646K2 =0.312128.482158.683K3 =0.20082.36

8、0101.72K4 =0.08836.23844.757K5 =-0.024-9.883-12.206三列 车非对称 布置K1 =0.300617.7185.31762.9228.870K2 =0.250154.425190.725K3 =0.200123.54152.58K4 =0.15092.655114.35K5 =0.10061.7776.2902.恒载与活载反力汇总恒载与活载反力汇总见表 4。结构基频f /Em：式中I 结构的计算跨径,l 12.30m3.14159 J3.25 1010 0.1056 9.81267507723討0.42Ec 结构材料的弹性模量，Ec 3.25 10

9、10N/m2Ic结构跨中截面的截面惯性矩（m4）, Ic 0.1085m4mc结构 跨中处的单位长度质量（kg/m ）。m。 G/g，G为结构跨中处每延米结构中立（N/m），G 26750N/m，g为重力加速度，g 9.81m/s2。表4各梁反力汇总荷载情1号梁2号梁3号梁4号梁5号梁况R(kN)R2(kN)R4(kN)Rs(kN)R3(kN)上部恒393.46411.76411.76411.76393.64载双孔双0223.78274.44223.880列对称布置161双孔双306.21225.33144.4463.555-17.33列非对称布7023置 1双孔三0296.10274.442

10、96.100列对称布置7171双孔三324.99270.83216.66162.37108.33列非对称布50472置 13.双柱反力Gi计算Gi 1 (850R, 600R2 350R3 IOOR4 150R0700计算结果见表5表5墩柱反力计算表荷载情况G(kN)上部恒载1011.28双孔双列对称布置1254.3双孔双列非对称布置1457.74双孔三列对称布置1305.16双孔三列非对称布置1517.674.盖梁各截面内力计算（1弯矩计算1.50R2,5.00R 2.50R2 3.50G1支点弯矩采用非对称布置的计算值，跨中弯矩采用非对称布置时的弯矩值。M1 1 0,M2 20.60R,M

11、3 3M 4 42.50R2 1.00G1, M 5 5计算结果见表6 。表6弯矩计算表荷 载情况墩 柱反力梁 的反力各截面 弯矩（kN m）各截面弯矩（kN m）G-i kNR(kN)RJkN)112233445-5上 部恒载1011.28411.76411.760-247.056-617.64-18.12451.28汽30519274.40-1-2-1-车对称.166.1074117.6694.1685.101648.18578汽51727216.60-1-4-1-车非对.670.8306462.4906.2459.4083.96称8555(2)相应最大弯矩时的剪力值剪力计算结果见表7表7

12、剪力计算表荷墩梁的反力各截面剪力(kN)载情况柱反力1-12-2G1 kNR(kN)R2(kN)&(kN)Q左Q右Q左Q右上10141411.7410-部恒载1.281.7661.76411.7411.7411.7666汽对 30519274.4270000车称.166.107414.41荷非 51727216.6210-载对.670.83646.664270.8270.8270.8称333何载各截面反力(kN )情况3-34-45-5Q左Q右Q左Q右Q左0右上部-41599599187187-22恒载1.76.52.52.76.764汽对 030530530.30.-24车称.16.1675

13、753.66荷非 -2724624630.30.-18载对0.83.84.841761766.488称(3)截面内力组合弯矩组合表见表 8。剪力组合表见表9。表8弯矩组合表内 (kN力m),组合值截面号1-12-23-34-45-51上部恒0-247.-617.-18.1451.载056642282盖梁自-26.4-65.3-165.25.7224.重41506983汽车对0-117.-294.-185.-164称布置661611088.5784汽车非0-162.-406.-159.-83.9对称布置4982454056551+2+3-26.-430.-107-177.-972.440267.

14、346831861+2+4-26.-474.-118-151.592.448649.39765295表9剪力组合表内力组合值（kN），截面号1-12-23-34-45-51上部恒载Q左01.76-411.76-41.52599.76187Q右1.76-411.76-41.52599.761874-222盖梁自重Q左08-48.36-82.0.01-14.381590Q右08-48.36-82.13223.1630503汽车Q左00030530.对称布置.1675Q右00.163057530.3.66-244汽车Q左0-27-2724630.非对称布0.830.83.84176置Q右0.83-2

15、70.83-27.5424617630.-186.48851+2+3Q左08-48.4.12-491.77-554.06106.51218Q右9.84-454.12-497.81112.893777.66-4961+2+4Q左08-48.4.95-462.6-825.74100.936217Q右-73-76106377-410.674.959.19.3160.4885.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边梁支点反力为196.82 kN，每片中梁支点反力为 205.88 kN。中墩橡胶支座中钢板厚度为10 mm，剪切模量G 1200kN/m 2，每跨梁一段设有5个支座，每排支

16、座抗推刚度为r皂n 0.30 0.45 1200 5 3446.81kN/mh0.047式中 F 橡胶板支座平面面积；G橡胶板支座剪切模量；h支座橡胶板忽的；n 墩上支座设置数量。每个墩上设有两排橡胶支座，则支座刚度为Kr 2 3446.81 6893.62kN/m取桥台及两联间桥墩的滑板支座摩阻系数为f 0.05，其最小摩阻系数为 f 0.03。（1） 桥墩（台）刚度计算桥墩（台）采用 C25混凝土，其弹性模量为f 0.05Ec 2.80 104MPa。 各墩台悬臂刚度 K。K4计算h0 h44m, h| h35m, h2 6m6EId4一墩两柱：Ki厂，1，则h364对桥台:向河方向向岸方

17、向墩(台)与支座并联，并联后各刚度为对桥墩:KiK3Ki K；Ki Kr2257969.37 6893.62257969.376893.626714.20kN/mK2K! k；K! k；149287.83 6893.62149287.836893.626589.35kN/m对桥台:向河方向K。K4K。K；583846.42 3446.813444.76kN/mK。K；583846.423446.81向岸方向K。K4K。K；1548903.173446.813446.72kN/mK。K；1548903.173446.81(2)制动力分配制动力计算先计算一个设计车道上的制动力。车道荷载中qk 7.

18、85kN/mPk 157.5kN，加故一个车道上的制动力取, 为。载长度为125m，作用在其上的车道荷载标准值长生的总重力为同向行驶3车道的制动力为一个设计车道的2.34倍，其值制动力分配TKi386.126709.230.0144557则各墩的制动力为H0rK00.01445573444.7649.79kNH, H3 rK,0.0144557 6714.2097.06kNH2rK20.01445576589.35102.60kNH4rK40.01445573446.7249.82kN0号台及4号台的最小摩阻力Fmin 0.03 N 0.03 (196.82 2 205.88 3) 30.34

19、kN因小于0号台及4号台的制动力，两处支座有滑移的可能，故应进行制动力重分配计 算。桥台滑板支座的水平力取摩阻系数0.05 ,则滑板支座产生的摩阻力F 0.05 1011.28 50.56kN , F 大49.82kN。于0号台H。及4号台H4，故取H。49.79kN，H4(3)温度影响力的分配(设温度上升20 C)对一联中间各墩设橡胶支座的情况a.求温度变化临界点距0号台的距离xLiKii 1nKii 113 6714.20 2 13 6589.353 13 6714.20 4 13 3446.726714.20 6589.35 6714.20 3446.7252.05mb.计算各墩台温度影

20、响力iXi t式中： 0.00001 20xi 0.0002 x临界点以左:H。K003444.760.000252.0535.85kNH1K116714.200.0002(52.0513)52.43kNH2K226589.350.0002(52.0526)34.33kNH3K336714.200.0002(52.0539)17.52kNH4K443446.720.0002(52.0552)0.034kN对桥台及两台间桥墩设置滑板支座的情况0号台及4号台最小摩阻力为 Fmin 30.34kN，小于温度影响力，故应考虑温度影响 力重分配。（4 ）各墩水平力汇总相应于双孔布载时的水平力汇总见表10

21、。荷载名称墩（台）号02341制力动947.7697.060102.249.82温 影响力度535.8352.4334.340.033制动 力+温度影 响力483.649149.93136.549.8单孔布载时，三车道最大制动力仍为396.1 kN。其水平力计算汇总情况同双孔布载时的情况。6.盖梁配筋设计（略）：按受弯构件。三墩柱及装的计算1. 恒载计算（取2号墩进行计算）（1 ） 一孔上部构造恒载：2022.52 kN。（2 ）盖梁自重（半边）：363.14 kN。2（3） 一根墩自重（当 h 6m 时）：G （1.46 25）/4230.91kN承台自重：G2(10.00 5.80 2 4

22、.00 2.15) 2.00 25 204000kN2(5)桩身每米自重：G3 (1.3 1.0 25)/4 10.625kN/m2. 活载计算(1) 水平力荷载 当汽车荷载为单孔布置时，制动力与温度影响力总和为：H 149.49kN 当汽车荷载为双孔布置时，制动力与温度影响力总和为：H 149.49kN(2) 垂直荷载 汽车荷载单孔单列车布置B10,B2(7.85 12.3)/2 157.5 205.9kNB B B2205.9kN 汽车荷载双孔单列布置B1(7.85 12.3)/2 95.6kN, B2(7.85 12.3)/2 157.5 205.9kNBB, B2 95.6 205.9

23、 301.5kN3. 墩柱配筋设计(1 )双柱反力横向分布计算4.35 3.50汽车单列布载：K11.121,心 1 1.1210.1217.002.85 3.50 汽车双列布载：K10.900, K2 1 0.900 0.1007.001 25 3 50 汽车三列布载：K10.679, K2 1 0.679 0.3217.00(2)活载内力计算汽车双孔荷载产生的支点反力最大，单孔荷载产生的偏心弯矩最大。最大最小垂直力计算见表11。表11最大最小垂直力计算表荷载情B1(kN)B2(kN)B(kN)最大垂直力（kN）最小垂直力（kN）况K1(1 )BK1K2(1 )B双孔单 列48.49205.

24、32541211.0404.8121-0.-43.69双孔双 列96.88411.65089000.9649.91000.72.22双孔3列2145.7617.97626790.7735.53210.347.75 相应于最大最小垂直力时的弯矩计算见表12。表12最大最小垂直力时弯矩计算H(kN)B2(kN)K1K2(kN1号柱底弯矩m）2号柱底弯矩（kN m）载荷B1(kN)7.51H /20.35(1 )0.35(情(B1Bz)%H /2(B1况双421-87.-9.4孔8.405.9.1210.12757单1列双940014015.孔6.811.8.900.100.9066双列双16001

25、5975.孔45.217.7.679.321.45383列制93636动7.063.983.89力温51919度2.436.616.01影 响 力墩柱弯矩计算见表13表13墩柱弯矩计算表荷载情况单孔单列单孔双列单孔3列动力制度 力温影响H (kN)0697.4352.B1(kN)000B2(kN).9205.8411.7617K1211.1000.9790.6K2121-0.000.1210.3垂 直 力(kN)(1)(B2B1K.76327.28526.57595(1)(B2BJK2.38-354858.5628117.5H /2363196号柱底.98.61弯 矩(kN m)0.35(1)

26、(B2 B1114.20184.4520827.5H /2363196号柱底.98.61弯 矩(kN m)0.35(1)(B23-124720.5598.(3)墩柱底截面内力组合见表14表14荷载组合计算值界面位置，内力组合值1号柱底截面2号柱底截面N(klN)H(kN)M (kNm)N(kN)H (kN)M (kN1上部恒1010载11.2811.282盖梁重3.1363.1363重墩柱自0.9230.9234列单孔单5.9201114.75.9208-12.35列单孔双1.8410184.21.84120.476列单孔37.7615208.47.76198.557列双孔单4.3250404

27、.84.3259-43.68列双孔双8.6309394.38.63043.829列双孔32.9767735.52.9765347.71制动力97.363.997.363.900680681温度力52.196.652.196.6143143111+2+3+1814675.31814548.224+10+1111.189.49011.189.49111+2+3+2014744.72014581.035+10+1117.089.49917.089.49611+2+3+2214769.02214659.146+10+1122.989.49422.989.49411+2+3+1814965.318145

28、16.957+10+1159.589.49959.589.49011+2+3+1914954.91914604.468+10+1113.889.49813.889.49111+2+3+23141296.2314908.379+10+1168.189.491668.189.494(4)墩柱强度简算由内力组合表得知，以下组合控制设计:恒载+双孔三列+制动力+温度力Nj 2368.18kN, Mj 1296.16kN m墩柱配筋设计（略）：按压弯构件（4 ）墩身裂缝验算（略）（5 ）桩基设计（略）。第三部分设计资料铁路桥梁桥跨为Ip 16.0m钢筋混凝土梁，桥墩、桩及地质资料如图，桩身为C20钢筋混

29、凝土，荷载按单孔轻载、主加附计算，汇总到承台底部中心处为N 4046.0kN, M 1882.0kN m, P 195kN.，水位按高水位计算，各土层有关技术资料见表，试计算承台变位及桩身弯矩。表水文地质资料土层0(kN/m3)）2f (kN/m )4m(kN/m )粉砂1926125000粘砂土2026132000粗砂（密实）2135175000桩基础设计与计算1.计算 b0, m,(1 )计算宽度b0b。KfKd0.91(1.3)1.31.86m因为nb61.8611.16mD7.8m,取K0d (D 1)/61.47,，所以b。0.91.471.32m。(2)换算多层土的m值假定 h 2

30、.5,hm 2(d1) 4.6m在局部冲刷线以下 4m只有一层土，故 m m 2000kN/m2,L01.95m1580 1.32 3.24 106El 21.6 106 0.1403.204 106kN?m20.230h 0.230 112.532.5,(2 )计算 QQ , QM , MMEl2EI3EIQQQMMM与假定相符，hm不需改变。2.53 2.5，按 h取值,0.230 3.204 1060.2302 3.204 1060.2303 3.204 1061? B3 D4 B4 D3A3B4 A4 B31?A3D42ei A3B4? AC4 A4C4A B33EIMQElA3B4(

31、3 )计算桩顶柔度系数1, 2, 3lo3EII：MM I02 MQ7.37 105kN?m21.69 105kN?m20.390 105kN?m21 55 3.334 8.564 10 5 m/kN0.390 105A4D3A4B317.372.5315 2.188 1.29 10 5 m/kN1.69 1051052.112 0.287 10 5 m/kN520.287 102.55s2 1.29 102.5 8.406 10 m/kN2.5255MM60.287104.937 10m/kN3.204102.5255MM I0MQ60.287 102.5 1.29 1023.204102E

32、IElIoQQ63 3.204 1052.105 10 m/kN1 ,2 ,3,4(4 )计算桩顶刚度系数I。2m,!,h11m, A 1.327m2, E 21.6 106kPa21.3AoCh10 26 1 352 11-d24mh11tan 6.726.8 6.7 ,43.9m3.25m(桩心距)，则2比适8.29m 245000 1155000kPa/mI0 hEA2.5 0.5 1156.57 105kN/m24.93710 521238.40610 54.93710 5(2.1055、210 )32.10510 521 238.40610 54.93710 5(2.1055 210

33、 )18.40610 521238.40610 54.93710 5(2.1055、210 )C0 A00.13320.056830.2274(5).计算承台底部中心O处水平位移及转角a,21.6 106 1.32755000 8.29105kN/m510 kN/m510 kN/m55aa0.133 1050.798 105 kN/m550.0568 100.341 10 kN/mx260.227 105 6.57 105 1.352 673.20105kN/m4046.0kN,1882.0kN m, P 195kN.6.aaaa aaa a6 (6 ).计算桩顶内力go 叫 195 叱 10

34、5 188250 0.875m0.798 105 0.341 105 (0.341 105)550.798 101882.0 0.341 1019555r 0.092 rad0.798 1 05 0.341 105 (0.341105)代 .092 询 105 鵲kNN大-NV4046.0 1 35 oo92 657 10582611 , “kN小414rl N80588Qia120.8756.57 105 0.0920.133 10533.4kNMi4a 30.0920.227 105 0.875 0.0568105288.16kN 7.计算土校核：P4Qi1956 33.45.4kNM21

35、.35(Ni大 -Ni 小、)6Mi 1882.02271.8 670.9 35.6kN(7 ) . 土面处 x0, 0 ,M 0, QoP 195.0Qo48.75kN Xo, o,M o, Qo44Mo Mi Qolo7o.9 48.75 2.5 5o.9kN55Xo Qo QQ Mo QM 48.75 8.564 io 1.25 1.29 io o.oo4m555o Qo MQ Mo MM 48.75 1.29 io 1.25 o.287 io 62.53 io rad2o M oQoMyEI(X0A3-B3諸 C3甘)8 (8 ).计算土面以下桩身弯矩MyM y2EI(X0A3-0B3

36、M 0 C3-Q0 D3)2ei 3ei= 1.69 1 05(0.004As-0.00272B3+0.00301 C3+0.00125 D3)=276A3-187.68 B3 +207.69 C3 +86.25D 3M y计算见下表序顺y(m)A3B3C3D)3 2：76A3-18疗.6207.69C386.25D3My(10000100020207.000.000.000.000.00.0007.69.00.6900000000201-00-022232.3.300.000.00.999.3001.2.1307.685.88.44445006794004302-00-225251表My计算m).6.600.030.01.998.5999.9.0307.291.73.11960008006744403-00-127258.9.910.120.05.985.89733.0.2604.627.37.743144466240552515-01-311249.2.210.280.1