下部结构-xxx路人行桥下部结构计算书

PAGE新建孔家井西路人行桥——下部结构计算PAGEPAGE20计算书工程名称新建孔家井西路人行桥工程编号LQ-13-SG-002a计算内容下部结构计算书计算人校对人审核人审定人200年月日目录TOC\o"1-2"\h\z\u一、结构概况 1二、设计标准 12.1设计标准 12.2设计规范 2三、主要计算参数取值 23.1荷载类型 23.2主要材料 2四、圬工桥台计算 34.1上部结构传力、台身自重 34.2台后土压力 34.3台身受压承载力验算 74.4台身抗剪承载力验算 94.5基底应力验算 114.5基础抗滑验算 13五、圬工桥墩计算 145.1上部结构传力、墩身自重 145.2墩身地震力作用 145.3墩身受压承载力验算 155.4墩身抗剪承载力验算 175.5基底应力验算 18一、结构概况本桥为单跨3x6米装配式预应力混凝土简支空心板桥。桥梁长22米，全宽2.3米。下部结构为圬工结构，扩大基础。图1.1总图二、设计标准2.1设计标准人群荷载:4.75kPa;地震峰值加速度系数0.2;设计洪水频率:50年一遇2.2设计规范《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89);《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ015-86)；《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)三、主要计算参数取值3.1荷载类型计算荷载类型表3-1荷载分类荷载名称永久作用结构重力(包括结构附加重力)预应力可变作用人群荷载偶然荷载地震力3.2主要材料结构使用材料性能表表3-2项目参数墩台身选用MU30石材，砂浆标号M5块石砂浆砌体轴心抗压强度设计值2.37MPa轴心抗拉强度设计值ftd0.052MPa弯曲抗拉强度设计值ftmd0.061MPa弯曲抗剪强度设计值fvd0.052MPa弹性模量Ec4000MPa线膨胀系数a8x10-6容重r25kN/m3四、圬工桥台计算4.1上部结构传力、台身自重表4.1竖向力(kN)偏心距(m)距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心上部传力恒载预制空心板53.04-0.35-1.150.740.74现浇混凝土桥面16.50-0.35-1.150.740.74护栏48.00-0.35-1.150.740.74活载人群28.50-0.35-1.150.740.74墩身自重恒载台帽26.67-0.43-1.230.660.66墩身286.35-0.80-1.600.280.28基础自重第1台阶115.09-1.09-1.890.000.00第2台阶183.79-1.09-1.890.000.004.2台后土压力4.2.1主动土压力系数据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)公式【4.2.3-5】。表4.2台身主动土压力系数土的内摩擦角φ＝0.610935度挡土墙夹角α＝0.380721.81度填土与挡土墙面夹角β＝0.00000度填土与墙背摩擦角δ＝φ/20.3054挡土墙主动土压力系数μ＝0.441μ＝cos(φ-α)^2/(cosα^2*cos(α+δ)

*(1+sqrt(sin(φ+δ)*sin(φ-β)/

cos(α+δ)/cos(α-β)))^2)表4.3基础主动土压力系数土的内摩擦角φ＝0.610935度挡土墙夹角α＝0.00000.00度填土与挡土墙面夹角β＝0.00000度填土与墙背摩擦角δ＝φ/20.3054挡土墙主动土压力系数μ＝0.246μ＝cos(φ-α)^2/(cosα^2*cos(α+δ)

*(1+sqrt(sin(φ+δ)*sin(φ-β)/

cos(α+δ)/cos(α-β)))^2)4.2.2台后土体作用据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)公式【4.2.3-4】可计算主动土压力，对于台身为俯墙式的特点应将其分解为竖向分力和水平分力。表4.4台身主动土压力土的重力密度r=18.00kN/m3桥台计算宽度B=2.30m台身计算高度H=4.24m主动土压力系数μ=0.44偏心距(m)主动土压力E=163.78kNE=1/2*μ*r*B*H2距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心主动土压力水平分力Ex=126.71kNEx=E*cos(α+δ)1.412.411.412.41主动土压力竖向分力Ey=103.76kNEy=E*sin(α+δ)-1.606-2.406-0.521-0.521表4.5基础第一台阶主动土压力土的重力密度r=18.00kN/m3基础计算宽度B=3.10m基础顶高度h1=4.24m基础底高度h2=4.74偏心距(m)主动土压力系数μ=0.25距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心主动土压力E=30.81kNE=1/2*μ*r*B*(h1+h2)*(h2-h1)00.7500.75表4.6基础第二台阶主动土压力土的重力密度r=18.00kN/m3基础计算宽度B=3.90m基础顶高度h1=4.74m基础底高度h2=5.24偏心距(m)主动土压力系数μ=0.25距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心主动土压力E=43.08kNE=1/2*μ*r*B*(h1+h2)*(h2-h1)00.2500.254.2.3台后人群活载作用将台后人群活载按等效土层厚度计入。t=p/r=4.75/18=0.26m;式中:p——人群集度。r——土体重力密度。表4.7台身主动土压力土的重力密度r=18.00kN/m3桥台计算宽度B=2.30m等效土厚t=0.26m台身计算高度H=4.24m主动土压力系数μ=0.44偏心距(m)主动土压力E=20.40kNE=μ*r*B*H*t距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心主动土压力水平分力Ex=15.78kNEx=E*cos(α+δ)2.123.122.123.12主动土压力竖向分力Ey=12.92kNEy=E*sin(α+δ)-1.32-2.12-0.24-0.235表4.8基础第一台阶主动土压力土的重力密度r=18.00kN/m3基础计算宽度B=3.10m等效土厚t=0.26m基础顶高度h1=4.24m基础底高度h2=4.74偏心距(m)主动土压力系数μ=0.25距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心主动土压力E=1.81kNE=μ*r*B*t*(h2-h1)00.7500.75表4.9基础第二台阶主动土压力土的重力密度r=18.00kN/m3基础计算宽度B=3.90m等效土厚t=0.26m基础顶高度h1=4.74m基础底高度h2=5.24偏心距(m)主动土压力系数μ=0.25距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心主动土压力E=2.28kNE=μ*r*B*t*(h2-h1)00.2500.254.2.4台身地震力作用据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)【3.1.5】条计算水平地震荷载。表4.10单位重要性修正系数Ci=1-按二级公路标准取值综合性影响系数Cz=0.25-水平地震系数Kh=0.2-按八度地震区取值水平地震沿墙高分布系数φiw=1-按墙高H<12m考虑墙身自重G1w=313.02kN查表4.1偏心距(m)上部结构自重G2w=117.54查表4.1距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心墙身水平地震力E1hw=15.65kNE1hw=Ci*Cz*Kh*φiw*G1w1.5842.5841.5842.584上部结构地震力E2hw=5.88kNE2hw=Ci*Cz*Kh*φiw*G2w3.74.73.74.74.2.5台后地震土压力据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)【4.2.10】条计算水平地震土压力。其主动土压力系数为:表4.11地震主动土压力系数土的内摩擦角φ＝0.610935度重要性修正系数Ci=1按二级公路标准取值综合性影响系数Cz=0.35-水平地震系数Kh=0.2按八度地震区取值地震主动土压力系数μ＝0.311表4.12地震主动土压力土的重力密度r=18.00kN/m3桥台计算宽度B=2.30m台身计算高度H=4.24m偏心距(m)主动土压力系数μ=0.31距台身前沿距基础前沿距台底部中心距基础底部中心主动土压力E=115.51kNE=1/2*μ*r*B*H21.692.691.692.694.3台身受压承载力验算4.3.1对台底部中心处荷载情况表4.12竖向力作用竖向力(kN)偏心距弯矩kN-m上部传力恒载预制空心板53.040.7438.98现浇混凝土桥面16.500.7412.13护栏48.000.7435.28活载人群28.500.7420.95墩身自重恒载台帽26.670.6617.60墩身286.350.2880.75基础自重第1台阶115.090.000.00第2台阶183.790.000.00台后土体恒载103.76-0.52-54.06台后人群活载12.92-0.24-3.04表4.13水平力作用水平力(kN)偏心距弯矩kN-m台后土体恒载126.711.41178.67台后人群活载15.782.1233.46台身地震力地震15.651.58424.79上部结构地震力地震5.883.721.74台后地震土压力地震115.511.69195.77表4.14荷载汇总竖向力(kN)弯矩kN-m恒载534.32309.35活载41.4251.37基本组合[1.2恒载+1.4活载]699.18443.14地震力0242.30偶然组合[恒载+地震力]534.32551.654.3.2受压构件偏心矩验算据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)【4.0.9】规定进行验算。表4.15基本组合时单位备注竖向力Nd=699.17774kN见表4.14弯矩Md=443.14257kN-m见表4.14偏心距e=0.6338053me=Md/Nd截面重心距偏心方向距离s=1.085m结论验算通过！表4.16偶然组合时单位备注竖向力Nd=534.32kN见表4.14弯矩Md=551.65kN-m见表4.14偏心距e=1.03me=Md/Nd截面重心距偏心方向距离s=1.09m结论验算通过!4.3.3受压承载力验算据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)【4.0.8】规定进行验算。表4.17基本组合时单位备注抗压强度设计值fcd=2.37MPa查表3.2台身底面截面宽度b=2300.00mm台身底面截面高度h=2170.00mm偏心距e=633.81mm查表4.14截面抗压承载力[Nd]=4918.92kN公式4.08-3竖向力Nd=699.18kN查表4.14结论Nd<[Nd]，验算通过！表4.18偶然组合时单位备注抗压强度设计值fcd=2.37MPa查表3.2台身底面截面宽度b=2300.00mm台身底面截面高度h=2170.00mm偏心距e=1032.44mm查表4.14截面抗压承载力[Nd]=572.98kN公式4.08-3竖向力Nd=534.32kN查表4.14结论Nd<[Nd]，验算通过！4.4台身抗剪承载力验算4.4.1对台底部中心处荷载情况表4.19竖向力(kN)水平力kN-m恒载534.32126.71活载41.4215.78组合[恒载+活载]575.74-组合[1.2恒载+1.4活载]-174.15地震力0.00137.04组合[恒载+地震力]534.32263.754.4.2抗剪承载力验算据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)【4.013】规定进行验算。表4.20基本组合时单位备注抗剪强度设计值fvd=0.052MPa查表3.2台身底面截面宽度b=2300.00mm台身底面截面高度h=2170.00mm摩擦系数uf=0.70mm竖向力标准值Nk=575.74kN截面抗剪承载力[Vd]=547.40kN公式4.0.13剪力设计值Vd=174.15kN查表4.19结论Vd<[Vd]，验算通过！表4.21偶然组合时单位备注抗剪强度设计值fvd=0.052MPa查表3.2台身底面截面宽度b=2300.00mm台身底面截面高度h=2170.00mm摩擦系数uf=0.70mm竖向力标准值Nk=534.32kN截面抗剪承载力[Vd]=526.69kN公式4.0.13剪力设计值Vd=263.75kN查表4.19结论Vd<[Vd]，验算通过！4.5基底应力验算4.5.1对基础底部中心处荷载情况表4.22竖向力竖向力(kN)偏心距弯矩kN-m上部传力恒载预制空心板53.040.7438.98现浇混凝土桥面16.500.7412.13护栏48.000.7435.28活载人群28.500.7420.95墩身自重恒载台帽26.670.6617.60墩身286.350.2880.75基础自重第1台阶115.090.000.00第2台阶183.790.000.00台后主动土压力恒载103.76-0.52-54.06台后人群活载12.92-0.24-3.04台后土体恒载266.20-1.485-395.30表4.23水平力水平力(kN)偏心距弯矩kN-m台后土体恒载126.712.41305.38台后人群活载15.783.1249.25台身地震力地震15.652.58440.44上部结构地震力地震5.884.727.62台后地震土压力地震115.512.69311.28表4.24荷载组合竖向力(kN)弯矩kN-m恒载833.1940.76活载41.4267.16基本组合[恒载+活载]874.62107.92地震力0379.34偶然组合[恒载+地震力]833.19420.104.5.2基底合力偏心距验算据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)【4.2.5】条进行验算。表4.25仅承受恒载时单位备注竖向力Nd=833.19kN见表4.24弯矩Md=40.76kN-m见表4.24偏心距e=0.05me=Md/Nd截面重心距偏心方向距离s=1.885m结论e<0.75s，验算通过！表4.26基本组合时单位备注竖向力Nd=874.62kN见表4.24弯矩Md=107.92kN-m见表4.24偏心距e=0.12me=Md/Nd截面重心距偏心方向距离s=1.885m结论e<s，验算通过！s/e=15.7>1.5，抗倾覆验算通过表4.27偶然组合时单位备注竖向力Nd=833.19kN见表4.24弯矩Md=420.10kN-m见表4.24偏心距e=0.50me=Md/Nd截面重心距偏心方向距离s=1.885m结论e<s，验算通过！s/e=3.77>1.5，抗倾覆验算通过4.5.3基底应力验算表4.28基本组合时单位备注竖向力Nd=874.62kN见表4.24弯矩Md=107.92kN-m见表4.24台身底面截面宽度b=3.90m台身底面截面高度h=3.77m面积抵抗矩W=2.31m3W=1/24*b*h2底面积A=14.70m2A=b*h基底前缘应力pq106.21kPapq=Nd/A+Md/W基底后缘应力ph12.76kNph=Nd/A-Md/W表4.29偶然组合时单位备注竖向力Nd=833.19kN见表4.24弯矩Md=420.10kN-m见表4.24台身底面截面宽度b=3.90m台身底面截面高度h=3.77m面积抵抗矩W=2.31m3W=1/24*b*h2底面积A=14.70m2A=b*h基底前缘应力pq238.56kPapq=Nd/A+Md/W基底后缘应力ph-125.23kNph=Nd/A-Md/W最大压应力pmax=103.15kPa因为出现拉应力，应力重分配,用公式4.2.3计算4.5基础抗滑验算表4.30荷载组合竖向力(kN)水平力kN-m恒载833.19126.71活载41.4215.78组合[恒载+活载]874.62142.5地震力0.00137.04组合[恒载+地震力]833.19263.75据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)【4.4.2】条进行验算。表4.31基本组合时抗滑稳定验算单位备注竖向力Nd=833.19kN见表4.30水平力Hd=142.50kN见表4.30摩擦系数u=0.25抗滑稳定系数kc=1.46m结论kc>1.3,抗滑稳定验算通过!五、圬工桥墩计算5.1上部结构传力、墩身自重表5.1竖向力(kN)上部传力恒载预制空心板106.08现浇混凝土桥面33.00护栏96.00活载人群57.00墩身自重恒载台帽24.34墩身257.60基础自重第1台阶84.00第2台阶146.205.2墩身地震力作用据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)【3.1.5】条计算水平地震荷载。表5.2单位重要性修正系数Ci=1-按二级公路标准取值综合性影响系数Cz=0.25-水平地震系数Kh=0.2-按八度地震区取值水平地震沿墙高分布系数φiw=1-按墙高H<12m考虑墙身自重G1w=281.94kN查表5.1偏心距(m)上部结构自重G2w=235.08查表5.1距墩底部中心距基础底部中心墙身水平地震力E1hw=14.10kNE1hw=Ci*Cz*Kh*φiw*G1w1.82.8上部结构地震力E2hw=11.75kNE2hw=Ci*Cz*Kh*φiw*G2w3.64.65.3墩身受压承载力验算5.3.1对墩底部中心处荷载情况表5.3竖向力作用竖向力(kN)偏心距弯矩kN-m上部传力恒载预制空心板106.080.000.00现浇混凝土桥面33.000.000.00护栏96.000.000.00活载人群57.000.000.00墩身自重恒载台帽24.340.000.00墩身257.600.000.00基础自重第1台阶84.000.000.00第2台阶146.200.000.00表5.4水平力作用水平力(kN)偏心距弯矩kN-m墩身地震力地震14.101.825.37上部结构地震力地震11.753.642.31表5.5荷载组合竖向力(kN)弯矩kN-m恒载517.020.00活载57.000.00基本组合[1.2恒载+1.4活载]700.220.00地震力067.69偶然组合[恒载+地震力]517.0267.695.3.2基底合力偏心距验算据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)【4.0.9】规定进行验算。表5.6基本组合时单位备注竖向力Nd=700.2192kN见表5.5弯矩Md=0kN-m见表5.5偏心距e=0me=Md/Nd截面重心距偏心方向距离s=0.56m结论e<0.6s，验算通过！表5.7偶然组合时单位备注竖向力Nd=517.02kN见表5.5弯矩Md=67.69kN-m见表5.5偏心距e=0.13me=Md/Nd截面重心距偏心方向距离s=0.56m结论e<0.7s，验算通过！5.3.3受压承载力验算据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)【4.0.8】规定进行验算。表5.8基本组合时单位备注抗压强度设计值fcd=2.37MPa查表3.2台身底面截面宽度b=2450.00mm台身底面截面高度h=1120.00mm偏心距e=0.00mm查表5.6截面抗压承载力[Nd]=6503.28kN公式4.08-3竖向力Nd=700.22kN查表5.5结论Nd<[Nd]，验算通过！表5.9偶然组合时单位备注抗压强度设计值fcd=2.37MPa查表3.2台身底面截面宽度b=2450.00mm台身底面截面高度h=1120.00mm偏心距e=130.92mm查表5.7截面抗压承载力[Nd]=4982.89kN公式4.08-3竖向力Nd=517.02kN查表5.5结论Nd<[Nd]，验算通过！5.4墩身抗剪承载力验算5.4.1对墩底部中心处荷载情况表5.10竖向力(kN)水平力kN-m恒载517.020.00活载57.000.00组合[恒载+活载]574.02-地震力025.85组合[恒载+地震力]517.0225.855.4.2抗剪承载力验算据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)【4.013】规定进行验算。表5.11偶然组合时单位备注抗剪强度设计值fvd=0.052MPa查表3.2台身底面截面宽度b=2450.00mm台身底面截面高度h=1120.00mm摩擦系数uf=0.70mm竖向力标准值Nk=0.00kN截面抗剪承载力[Vd]=142.69kN公式4.0.13剪力设计值Vd=25.85kN查表5.10结论Vd<[Vd]，验算通过！5.5基底应力验算5.5.1对基础底部中心处荷载情况表5.12竖向力竖向力(kN)偏心距弯矩kN-m上部传力恒载预制空心板106.08