桥梁下部结构计算三

合肥市美和路道路工程PAGE第24页K0+711桥下部结构计算第一部分工程概况上部结构采用1×35m的简支小箱梁，梁长34.74m，计算跨径34.774m，桥台设四氟板式橡胶支座。下部结构采用桩接盖梁桥台。P00、P01号桥台均采用单排桩基础，每个桥台布6根φ1.5m钻孔灌注桩。桥梁分两幅布置，45.0m=3.5m（人行道）+3.5m（非机动车道）+2.5m（绿化带）+11.5m（车行道）+3.0m（绿化带）+11.5m（车行道）+2.5m（绿化带）+3.5m（非机动车道）3.5m（人行道），桥梁结构均设1.5%单向横坡。材料：设计采用标准强度R=1860MP的高强低松弛钢绞线,Φs15.2mm；非预应力钢筋：HPB300钢筋和HRB335钢筋主梁采用预应力混凝土等截面简支小箱梁。单幅总共由7块梁组合，梁与梁之间为0.8m湿接缝相连接为一整体，梁高均为1.8m。全桥设置纵向预应力体系。预应力钢束设置腹板束和底板束，腹板弯束采用7-Φs15.2钢绞线，底板束采用5-Φs15.2钢绞线。预应力钢束均采用塑料波纹管制孔，YM锚固系统。下部结构桥台采用柱式桥台，盖梁高1.4m，盖梁宽1.7m，背墙厚0.4m，盖梁下设6根φ1.5m桩基。台后设牛腿，用于搁置搭板；台后搭板长6米，厚0.35米，钢筋砼结构。台后回填碎石混砂。根据地勘报告及结合结构受力，全桥桩基均按嵌岩桩设计。终孔原则桩基桩端土层均为⑥2中分化泥质砂岩(E)。桩端全断面进入持力层应不于2D（D为桩的直径），桩冲孔过程中应分段提取钻渣，与就近地质钻孔进行对比，持力层差别明显，影响桩基承载力时，应及时通知设计单位协调处理。全桥桩基清孔后，要求孔底沉渣厚度不大于5厘米。设计基本资料：桥梁基本资料：(1)．自重：砼容重26.0kN/m3；(2)．桥面铺装：4cm细粒式改性沥青砼(AC-13)+8cm粗粒式沥青砼(AC-25C)。(3)．使用荷载：公路－Ⅰ级。(4)．结构总体温度变化：取升温20度，降温15度计算。(5)．地震荷载：基本烈度7度。(6)．汽车制动力及支座摩阻力按桥规要求取值。(7)．桥墩（台）一般构造及桥面连续布置可详见设计图。(8)．环境类别：Ⅰ类环境；主梁按A类预应力混凝土预制构件设计；墩台为钢筋砼构件，墩、盖梁钢筋混凝土构件裂缝控制宽度不大于0.20mm。设计依据：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）《公路桥涵地基与基础设计规范》（D63-2007）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）设计软件：《桥梁博士3.0》及《桥梁通》。计算内容：桥台盖梁计算；桩身强度、承载力验算。.桥台结构模型：第二部分盖梁计算根据在桥梁通里输入相关数据，计算得桥台盖梁弯剪裂包络图：由以上包络图可知盖梁满足规范要求。第三部分桩基计算桩顶内力提取根据本桥桥位所在地质情况，本桥P0及P01桥台桩基采用6根D1500mm嵌岩桩。桥台资料：取P00号桥台桥台背墙高：2.08m，背墙斜长：28.54m，背墙厚度：0.4m；桥台盖梁高：1.4m，盖梁斜长：28.54m，盖梁厚度：1.7m；台背后填土容重：19kN/m3，混凝土容重：26kN/m3台后搭板、耳墙、牛腿等具体数据详见图纸。台身采用C35混凝土，钻孔桩采用水下C35混凝土。2、台后土压力：计算破裂角tgθ＝0.583破裂棱体长度L＝2.030m在该棱体内，布置3辆公路-Ⅰ级汽车，∑G＝3×2×140＝840kN考虑横向折减系数0.78，则折减后∑G＝0.67×840＝655.2kN换算成均布等代土层厚度h=0.763m。台后填土内摩擦角要求不小于35°，填土容重γ＝19kN/m2。按主动土压力计算：几个参数：桥台墙背与竖直面夹角α＝0；填土表面与水平面的夹角β＝0；土的内摩擦角φ＝35°；台背与填土间的摩擦角δ＝17.5°。ω=α+δ+φ=0+17.5+35=52.5°计算得主动土压力系数：μ＝0.246桥台根部处，水平土压力E＝815.7kN，偏心e＝1.19m，产生逆时针弯矩。3、各恒载对桥台根部产生的效应（弯矩为各种作用对应于桩基中心处的弯矩）作用于桥台盖梁的上部恒载总合力：7000kN，恒载合力对于盖梁底桩基中心处偏心e＝0.005m，对桩基底面产生逆时针弯矩。盖梁自重：1.4×1.7×28.54×26＝1766kN，偏心e＝0.2m，不产生弯矩。背墙自重：2.08×0.4×28.54×26＝617kN，偏心e＝-0.65m，产生顺时针弯矩。牛腿自重：0.5×（0.3+0.6）×0.3×28.54×26＝100kN，偏心e＝-0.98m，产生顺时针弯矩。耳墙自重：0.5×（3.48+0.75）×3.5×0.5×26×2＝192kN，偏心e＝-2.6m，产生顺时针弯矩。搭板分配到牛腿上的重力为765.5kN，偏心e＝-1.00m，产生顺时针弯矩。4、支座摩阻力：桥台处采用聚四氟乙烯板与不锈钢板接触，摩阻系数μ＝0.06摩阻力F＝0.06×7000＝420kN支座厚度为20mm，对于桩基顶面偏心e＝1.6m，产生顺时针或逆时针弯矩。5、制动力计算：按城-A级计算，一个车道的制动力：10％车道荷载：0.1×（10.5×35+300）＝66.75kN。＜165kN。故一个设计车道采用制动力为165kN。设计车道为单向三车道，多车道折减后制动力为3×165×0.78＝386kN。桥台应计入的制动力为0.3×386＝116kN，产生倾覆或抗倾覆弯矩。比较制动力与支座摩阻力，取支座摩阻力，控制设计。汽车冲击力，桥台填土不计入汽车冲击力，盖梁上支座应计入汽车冲击力。桥上布车辆时，按照支座反力影响线，得出，桥台支座产生的最大汽车支反力：R＝（10.5×35+300）×3×0.78＝1562kN计入汽车冲击力后，汽车产生的效应：1.20×1562＝1874kN。偏心e＝0.01m，产生逆时针弯矩。6、荷载组合：以上荷载标准值汇总如下：工况一、桥上有活载，台后无汽车荷载项目P(kN)H(kN)M(kN*m))1、桥台自重2640.2-909.82、搭板部分自重重765.5-765.53、承台自重0.00.04、上部恒载7000.035.05、主动土压力0.0770.7894.16、承台上土重0.00.07、上部汽车反力力1386.06.98、支座摩阻力((制动力）-420.0-612.49、极限承载14427491-156410、正常使用短期期11376351-135411、正常使用长期期10960351-135612、桩基承载力组组合11792351-1352注：桥台自重含桥台盖梁、背墙、耳墙及牛腿重量。逆时针弯矩取“＋”号；顺时针弯矩取“－”号。支座摩阻力在荷载组合中取对截面受力最不利方向。以下表同。工况二、桥上有活载，台后有汽车荷载项目P(kN)H(kN)M(kN*m))1、桥台自重2640.2-909.82、搭板部分自重重765.5-765.53、承台自重0.00.04、上部恒载7000.035.05、主动土压力0.0770.7894.16、承台上土重0.00.07、上部汽车反力力1386.06.98、台后汽车侧向向土压力106.6337.9301.49、支座摩阻力((制动力）-420.0-612.410、极限承载14576964-114211、正常使用短期期11482689-105212、正常使用长期期11067689-105412、桩基承载力组组合11898689-1050工况三、桥上无活载，台后有汽车荷载项目P(kN)H(kN)M(kN*m))1、桥台自重2640.2-909.82、搭板部分自重重765.5-765.53、承台自重0.00.04、上部恒载7000.035.05、主动土压力0.0770.7894.16、承台上土重0.00.07、台后汽车侧向向土压力106.6337.9301.48、支座摩阻力-420.0-612.49、极限承载12636964-115210、正常使用短期期10512689-105711、正常使用长期期10512689-105712、桩基承载力组组合10512689-1057工况四、桥上无活载，台后无汽车荷载项目P(kN)H(kN)M(kN*m))1、桥台自重2640.2-909.82、搭板部分自重重765.5-765.53、承台自重0.00.04、上部恒载7000.035.05、主动土压力0.0770.7894.16、承台上土重0.00.07、支座摩阻力-420.0-612.48、极限承载12487491-15749、正常使用短期期效应10406351-135910、正常使用长期期效应10406351-135911、单桩承载力10406351-1359工况五、施工完毕，台后填土，未架设上部构造时项目P(kN)H(kN)M(kN*m))1、桥台自重2640.2-909.82、搭板部分自重重765.5-765.53、承台自重0.00.04、主动土压力0.0770.7894.15、承台上土重0.00.06、极限承载40871079-7597、正常使用长期期3406771-7818、正常使用短期期3406771-7819、单桩承载力3406771-781工况六、桥台施工完，未填土项目P(kN)H(kN)M(kN*m))1、桥台自重2640.2-909.82、搭板部分自重重765.5-765.53、承台自重0.00.04、极限承载40870-20105、正常使用长期期34060-16756、正常使用短期期34060-16757、单桩承载力34060-16757、地震力计算：地震水平土压力计算：KA＝0.271，Ci＝1.3，Cs=1.0，Cd=1.0，A=0.10gEea＝40kN/m，则总的地震水平土压力E＝1045.5×cos17.5°＝997kN，偏心e＝1.43m，产生逆时针弯矩。桥台水平地震荷载计算：Ehau＝CiCsCdAGau/g＝1.3×1.0×1.0×0.1Gau=0.13Gau得上部结构产生的水平地震力：367kN，偏心1.60m，产生逆时针或顺时针弯矩。桥台自重产生的的水平地震力：486kN，偏心1.65m，产生逆时针或顺时针弯矩。工况七：地震情况项目P(kN)H(kN)M(kN*m))1、桥台自重2640.2-909.82、搭板部分自重重765.5-765.53、承台自重0.00.04、上部恒载7000.035.05、地震主动土压压力297.1942.21059.06、地震水平力586.5974.97、承台上土重0.00.08、极限承载1070315293949、单桩承载力107031529394由以上表格数据分析可知，1）验算桩基承载力（桩长验算时）工况二即桥上有活载，台后有汽车时，桩顶受力最不利，取之为控制设计。8、计算桥台桩基承载力控制内力组合（工况二：桥上有活载，台后有汽车）桥台根部内力合计值：Nj＝11898kN；Hj＝689kN;Mj=-1050kN*m则单桩顶受到竖向力为1983kN。代入桥梁通计算得：基桩嵌岩或支承于岩面输入的数据(单位kN-m)内容土层厚透水性摩阻力标准值qqik单轴抗压强度标标准值frrk影响系数C2第1层土层2.30透水15.00--第2层土层2.60透水45.00--第3层土层3.20透水65.00--第4层土层9.20透水75.00--第5层土层5.30透水80.00--第6层土层4.50不透水120.00--初拟桩端在第77层5.00不透水180.001200.0000.05注：1、桩基重量计算：冲刷线或地面线以上由桩端土层透水性和水位面判断要否计入浮力后计算。冲刷线以下桩重计算按：(1)、桩扣除重采用“与透水和水位无关，始终扣除桩重一半”，则冲刷线以下按一半桩重(12.5kN/m3)计算。(2)、桩扣除重采用“桩端透水时，水淹没部分按输入值扣除”，由桩端土层透水性和水位面计算。a、当桩端持力层不透水(数值0)，不计浮力，按桩基容重(25kN/m3)计算。b、当桩端持力层透水(数值1)，被水淹没的桩基将计入浮力，这时，桩基重量计算采用的容重：25-12.5=12.5kN/m3。复核桩长计算表表桩顶轴力桩径桩的容重桩扣除比重冲刷段桩长桩顶下水位初拟桩长复核桩长其中嵌岩深复核结果1983.01.5025.00桩重计一半3.003.0031.0030.090.00满足桩端采用桩端处在桩端土层C1桩端C2桩端frk初拟桩长第7层不透水0.6000.0501200.000注：1、桩端土土层为不透透水，冲刷刷线以上按按容重计算算桩重，与与水位面无无关。2、冲冲刷线(或地面线线)以下始终终扣除桩重重的一半计计算桩重，与与水位面和和桩端持力力层透水性性无关。3、表表中“复核桩长长”取初拟桩桩长的桩端端土层透水水性、承载载力计算，其其桩端不改改变。若调调整初拟桩桩长改变了了桩端，应应重新计算算。复核桩长中间计计算结果摩摩阻力、桩桩基总重、桩桩基扣除重重量数据表表内容土层厚度m摩阻力u*l**qiku*c2*h**frk桩基总重kN桩基扣除kN冲刷线距桩顶3.000.000.00130.650.00第1层土层2.30-161.6550.00100.45-50.22第2层土层2.60-548.1990.00113.55-56.78第3层土层3.20-974.5660.00139.76-69.88第4层土层9.20-3232.9920.00401.80-200.900第5层土层5.30-1986.6600.00231.47-115.744第6层土层4.50-2530.1110.00196.53-98.27第7层岩层-0.010.000.000.000.00合计(桩深277.09，嵌嵌岩深0))30.09-9434.0020.001314.200-591.788注：1、《公路路桥涵地基基与基础设设计规范》编编号JTGGD633-20007第5.3..4式[Ra]]=c1**Ap*ffrk+uu*Σc2**h*frrk+0..5*ξs*u**Σl*qqik=11257..8+0++0.5**1*94434.002=59974.882kN。式中：c11*Ap**frk==0.6**1.7447*12200=11257..8kN。侧侧阻力系数数ξs由桩端frrk=12200kPPa计算得得到，ξs=1。2、PP=单桩轴轴力+桩基重量量-桩基扣除除=19883+13314.22-5911.78==27055.43kkN≤[Ra]]。最小桩长计算表表桩顶轴力桩径桩的容重桩扣除比重冲刷段桩长桩顶下水位最小桩长其中嵌岩深1983.01.5025.00桩重计一半3.003.0030.090.00桩端采用桩端处在桩端土层C1桩端C2桩端frk最小桩长第7层不透水0.6000.0501200.000注：1、桩端土土层为不透透水，冲刷刷线以上按按容重计算算桩重，与与水位面无无关。2、冲冲刷线(或地面线线)以下始终终扣除桩重重的一半计计算桩重，与与水位面和和桩端持力力层透水性性无关。3、表表中“最小桩长长”取其桩端端土层透水水性、承载载力计算，采采用桩长不不得小于最最小桩长。若若加大桩长长改变桩端端，应重新新计算。最小桩长中间计计算结果摩摩阻力、桩桩基总重、桩桩基扣除重重量数据表表内容土层厚度m摩阻力u*l**qiku*c2*h**frk桩基总重kN桩基扣除kN冲刷线距桩顶3.000.000.00130.650.00第1层土层2.30-161.6550.00100.45-50.22第2层土层2.60-548.1990.00113.55-56.78第3层土层3.20-974.5660.00139.76-69.88第4层土层9.20-3232.9920.00401.80-200.900第5层土层5.30-1986.6600.00231.47-115.744第6层土层4.50-2530.1110.00196.53-98.27第7层岩层-0.010.000.000.000.00合计(桩深277.09，嵌嵌岩深0))30.09-9434.0020.001314.200-591.788注：1、《公路路桥涵地基基与基础设设计规范》编编号JTGGD633-20007第5.3..4式[Ra]]=c1**Ap*ffrk+uu*Σc2**h*frrk+0..5*ξs*u**Σl*qqik=11257..8+0++0.5**1*94434.002=59974.882kN。式中：c11*Ap**frk==0.6**1.7447*12200=11257..8kN。侧侧阻力系数数ξs由桩端frrk=12200kPPa计算得得到，ξs=1。2、PP=单桩轴轴力+桩基重量量-桩基扣除除=19883+13314.22-5911.78==27055.43kkN≤[Ra]]。9、桩身强度及裂裂缝验算：：桩身强度内力提提取控制内力组合（工况六：桥台施工完，未填土）桥台底内力组合合值：Nj＝40877kN；Hj＝0kN;Mj=--20100kN*mm通过桥博计算得得出单根桩桩最大内力力，计算如如下：<<桥梁博士>>基础计算算系统输出出文档文件:EE:\工作\美和路桥桥初设出图图2012204233修改\计算文件\桥台桩基基计算\美和路K0+7711桥桩基计计算.sdpp文档描述:美美和路K0+7711桥任务标识:桩桩基计算计算类别:多多排弹性基基础计算输入数据:h=31.0000m,,lo==0.0000malfa=0.3447,mm=1150000.0000,Coo=44500000.0000,AAo=1.7666m**m,EEA=5556366875..000KN,EI==256650488.0000KN--m*m外力P=40887.0000KNN,H=0..000KN,M=20010.0000KKN-m基底嵌入岩石层层桩排信息:桩排号 桩坐标标 桩数1 0.000 66承台刚度信息::承台单位竖向位位移时,桩顶竖向向反力合计计=33.3055e+0006KNN承台单位水平位位移时,桩顶水平平反力合计计=66.9544e+0005KNN承台单位水平位位移时,桩顶反弯弯矩合计=--1.8552e+0006KKN-m承台单位转角时时,桩柱顶反反弯矩合计计=88.0133e+0006KNN-m承台位移计算结结果:承台竖向位移=0..00122m,水平位移=0..00177m,转角位移=00.00007弧度各单桩桩顶内力力及地面处处的内力列列表桩号 X坐标 N Q M Mo Qo1 0.0 6811.2 0.0 335..0 335..0 0.0单桩效应输出地面处桩柱弯矩矩:Moo=3355.0KKN-m,,剪力Ho==0.0KN桩柱顶弯矩:Ma==3355.0KKN-m地面处桩柱变位位:水平位移=0..00177m,转角=--0.00007弧度桩柱底弯矩:Mh==-600.8KKN-m坐标 位移 弯弯矩 剪力 土应力0.00 0..00177 335..0 0.0 0.0-1.55 00.00009 324..6 -17..7 20.55-3.10 00.00003 276..6 -43..1 15.33-4.65 00.00000 198..4 -54..9 2.2-6.20 --0.00001 115..0 -50..6 -7.33-7.75 --0.00001 45.55 -38..6 -9.55-9.30 --0.00000 -4.44 -28..7 -5.99-10.85 -0.00000 -44..5 -24..2 -1.55-12.40 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-13.95 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-15.50 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-17.05 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-18.60 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-20.15 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-21.70 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-23.25 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-24.80 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-26.35 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-27.90 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-29.45 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00-31.00 -0.00000 -60..8 -23..6 -0.00计算成功完成由以上计算可得得单桩最大大内力为NNj＝681..2kN；Hj＝-17.77kN;Mj=3324.66kN*mm桩身裂缝内力提提取控制内力组合（工况六：桥台施工完，未填土）桥台底内力组合合值：Nj＝34066kN；Hj＝0kN;Mj=--16755kN*mm通过桥博计算得得出单根桩桩最大内力力，计算如如下：<<桥梁博士>>基础计算算系统输出出文档文件:EE:\工作\美和路桥桥初设出图图2012204233修改\计算文件\桥台桩基基计算\美和路K0+7711桥桩基计计算.sdpp文档描述:美美和路K0+7711桥任务标识:桩桩基计算计算类别:多多排弹性基基础计算输入数据:h=31.0000m,,lo==0.0000malfa=0.3447,mm=1150000.0000,Coo=44500000.0000,AAo=1.7666m**m,EEA=5556366875..000KN,EI==256650488.0000KN--m*m外力P=34006.0000KNN,H=0..000KN,M=-11675..000KN-mm基底嵌入岩石层层桩排信息:桩排号 桩坐标标 桩数1 0.000 66承台刚度信息::承台单位竖向位位移时,桩顶竖向向反力合计计=33.3055e+0006KNN承台单位水平位位移时,桩顶水平平反力合计计=66.9544e+0005KNN承台单位水平位位移时,桩顶反弯弯矩合计=--1.8552e+0006KKN-m承台单位转角时时,桩