10M跨普通钢筋混凝土梁下部结构计算书(下部)

1、计计 算算 书书 工程名称 昆山浦东软件园生活区市政工程 单体名称 规划八号桥 规划十一号桥 工程编号 10SZ06 专 业 桥 梁 设计阶段 施工图 页 数 共 16 页 目录目录 1 1 工程说明工程说明 . 1 2 2 设计标准设计标准 . 1 2.1 设计标准. 1 2.2 设计规范. 1 3 3 设计参数设计参数 . 2 3.1 混凝土各项力学指标见表. 2 3.2 普通钢筋. 2 4 4 结构荷载计算结构荷载计算 . 2 5 5 水平荷载水平荷载 . 5 6 6 荷载组合荷载组合 . 6 7 7 效应组合效应组合 . 6 7.1 承载能力极限状态. 6 7.2、正常使用极限状态短期

2、组合. 9 8 8 截面验算截面验算 . 9 9 9 桩基础计算桩基础计算 . 11 1010 补充补充 . 12 1 1 工程说明工程说明 本上部结构采用单跨10m普通钢筋混凝土简支梁。桥面宽度为:0.3m(栏杆)+1.5m(人行道) +5.0m（车行道）+1.5m (人行道)+0.3米(栏杆)。 下图是桥梁横断面布置图。 2 2 设计标准设计标准 2.1 设计标准 1、设计荷载：公路-II 级； 2、行车道数：1 车道； 3、人群荷载：按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）取用。 2.2 设计规范 1、公路工程技术标准 （JTG B01-2003） 2、公路桥涵设计通用规范 （

3、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 （JTJ 041-2000） 5、公路桥涵地基与基础设计规范 (JTG D63-2007） 6、混凝土结构耐久性设计规范 （GB/T50476-2008） 7、上海市工程建设规范地基基础设计规范 （DGJ08-11-2010） 8 、城市桥梁设计荷载标准 （CJJ 77-98） 3 3 设计参数设计参数 3.1 混凝土各项力学指标见表 强度等级 项目 C25C30C40 弹性模量（MPa）EC 280003000032500 剪切模量（MPa）GC 11200120

4、0013000 泊桑比 VC 0.200.20.20 轴心抗压强度标准值（MPa） fCK 16.720.126.80 轴心抗拉强度标准值（MPa） ftK 1.782.012.40 轴心抗压强度设计值（MPa） fCd 11.513.818.40 轴心抗拉强度设计值（MPa） ftd 1.231.391.65 热膨胀系数 0.000010.000010.00001 3.2 普通钢筋 采用 R235、HRB335 钢筋：直径 825mm 弹性模量：R235 : Mpa/ HRB335 : Mpa 抗拉强度标准值：R2355 235 Mpa/ HRB335: 335 Mpa 热膨胀系数：0. 钢

5、筋种类 项目 R235HRB335HRB400 抗拉强度标准值 （MPa） sk f 235335400 抗拉强度设计值 （MPa） sd f 195280330 抗压强度设计值 （MPa） sd f 195280330 弹性模量 Ec（105MPa） 2.12.02.0 相对界限受压区高 b（C50 以下） 0.620.560.53 4 4 结构荷载计算结构荷载计算 4.1 恒载 1、10m 钢砼梁梁体重 梁体截面尺寸，从CAD图上得到截面的面积中梁为0.m2、边梁为0.m2。 中梁梁重：0.9.9625=78.79KN（包含铰缝） 边梁梁重：0.9.9625=91.86KN（包含铰缝） 2

6、、单片主梁铺装层：(0.06523+0.088.625)9.96/8=30.00KN 3、人行道 断面截面积=0.2956m2 人行道总重=0.2956259.96=73.60KN，平均作用人行道下面的两块空心板上。 4、栏杆：（0.2225）/1.99.96=28.83KN，作用在人行道边板上。 对于空心板梁、由于支点密集，上部结构梁体重量与铺装层重量可以当作均布荷载施加在台帽 上。人行道和栏杆也可当作均布荷载施加在相应的范围内。 因此：上部结构梁体换算均布荷载=（656.46+240）/8=112.06KN/m(8m 梁体范围内) 栏杆与人行道均布荷载=（73.60+28.83）/1.8=

7、56.91KN/m (1.8m 梁体范围内)） 5、台后搭板(一块):50.45.98+0.09375(0.75/2+0.25)2 25/2+50.065.9823/2=171.60(kN) My=343.190.8/2=137.28(kNm) 6、桥台 台帽：(11.87660.4+5.0.8+0.21965)25=259.64(kN) 台身：5.18.625=1096.50(kN) 翼墙：3.54420.3+(1.6-0.3)/2252=168.35(kN) 承台：3.01.08.625=645(kN) 上部构造恒载反力:Pk=（78.796+91.862+240+73.60+28.83）

8、/2=499.45(kN) My=PkeR=499.450.01=4.99(kNm) 4.2 土压力计算 =11，填土内摩擦角=35，台背与填土间的外摩擦角=/2=17.5，台后填土水 平=0。 1、台后填土表面无车辆荷载时土压力计算 台后填土自重所引起的 主动土压力计算式为： 2/ 2 a a BH E 由勘探报告得，台后填土=18kN/m3，B 为桥台宽度取 8.6m，H 为自填土表面的距离，等于 6m; 为主动土压力系数。 a =0.422 22 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos a =18628.60.422/2=1175.86(kN) E

9、a 其水平向分力： =1175.86cos28.5=1033.37(kN)cos(E Eaax 离基础底面的距离：ey=6/3=2(m) 对基底形心轴的力矩：Mex=-1033.372=-2066.74(kN) 其竖向分力： =1175.86sin28.5=561.07(kN)sin(E Eaay 作用点离基底形心轴的距离: ex=3/2-0.49=1.01(m) 对基底形心轴的力矩：Mey=561.071.01=566.68(kN) 2、台后填土表面有汽车荷载时 由汽车荷载转换的等代均布土层厚度 0 Bl G h 其中=63.5) )tan)(tantan(cottan(tan 0 HHl

10、得 l0=60.488=2.928(m) 在破坏棱体长度范围内只能放一列车，故 =140+140=280（kN） G h=0.618（m） 台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下所引起的土压力： =1418.09（kN） aa BHhHE)2( 2 1 其水平向分力：=1246.24（kNm）)cos( aax EE 作用点离基础底面的距离：ey=6(6+30.618)/3(6+20.618)=2.17(m) 对基底形心轴的力矩：Mex=-1246.242.17=-2704.34(kNm) 竖直向分力：=676.65（kNm）)sin( aay EE 作用点离基础底面的距离：ey=3/2-0.

11、53=0.97(m) 对基底形心轴的力矩：Mex=676.650.97=656.35(kNm) 4.3 汽车活载 汽车荷载按公路-II 级计算，按顺桥向移动荷载，求出支座可变荷载的支反力最大值。 根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），对于集中荷载标准值按以下规定选取：桥 梁计算跨径小于 5m 时，Pk=180kN；桥梁计算跨径等于或大于 50m 时,Pk 值采用直线内插求得。 Pk=+1800.75=148.98（kN）)566 . 9 ( 550 180360 qk=10.50.75=7.875（kN/m） 4.4 支座荷载反力计算 支座反力计算考虑如下两种情况 1、台后无荷

12、载，车道荷载作用在桥上 汽车荷载支座反力：Rq=148.981.2+0.517.8759.66=216.81(kN) 人群荷载支座反力：Rr=3.59.663/2=50.72(kN) 支座反力作用点距离：1.51-3/2=0.01(m) 对基底形心轴的力矩：MR1=(216.81+50.72)0.01=2.68(kNm) 3、台后桥上均有荷载，车辆荷载作用在台后 汽车荷载支座反力：Rq=0.517.8759.66=38.04(kN) 人群荷载支座反力：Rr=3.59.663/2=50.72(kN) 对基底形心轴的力矩：MR1=(38.04+50.72)0.01=0.89(kNm) 5 5 水平

13、荷载水平荷载 1、汽车制动力 重力式墩台不计冲击系数。 制动力按车道荷载标准在加载长度上计算的总重力的 10%计算，其公路-II 级汽车荷载的制动力 标准不小于 90kN。 HT=(148.98+7.8759.56)10%=22.43(kN) 故制动力取 HT=90kN。 本桥支座顶面至基底高度为 0.028+0.05+0.686+4.6=5.364m 2、温度力求温度零点距 0 号台距离:由于各桥台刚度相同，故温度零点为距桥台 4.98m。 1）每个支座的抗推刚度 =0.0177(m2) 2 rF mKNn h FG K/1011416 028 . 0 10000177 . 0 式中：G=1

14、000(橡胶支座的剪切模量，来源于公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）第 8.4.1 条； 2）桥台温度力 P=4.98(桥台至零点距离)0.00001（线膨胀系数）20（温差）10114(桥台支座) =10.07KN 6 6 荷载组合荷载组合 根据实际可能出现的荷载情况，可按以下情况进行组合：桥上有车道荷载，台后无荷载；桥上 无荷载，台后有车辆荷载进行台身截面验算和桩基承载力验算，其荷载组合见下表： 荷载组合计算表荷载组合计算表 公路-II 级 序号 荷载作用情况 计算项目 桥有载,台后无载 桥有车道荷载,台后 有车辆荷载载 桥无载,台后有车辆 荷载 力(k

15、N) 499.45499.45499.45 力臂(m) 0.010.010.011 上部恒 载 弯矩(kNm) 4.994.994.99 力(kN) 2169.492169.492169.49 力臂(m) 0.09480.09480.09482 台身荷 载 弯矩(kNm) 205.67205.67205.67 力(kN) 316.37205.640 力臂(m) 0.010.010.013 上部活 载反力 弯矩(kNm) 2.680.890 力(kN) 171.60171.60171.60 力臂(m) 0.80.80.84 台后搭 板 弯矩(kNm) 137.28137.28137.28 力(k

16、N) 水平:1033.37 竖直:561.07 水平:1246.24 竖直:676.65 水平:1246.24 竖直:676.65 力臂(m) ey=2 ex=1.01ey=2.17 ex=0.97ey=2.17 ex=0.975 台后土 压力 弯矩(kNm) Mx=-2066.74 My=566.68 Mx=-2704.34 My=656.35 Mx=-2704.34 My=656.35 力(kN) 909090 力臂(m) 5.3645.3645.3646 制动力 弯矩(kNm) 482.76482.76482.76 力(kN) 10.0710.0710.07 力臂(m) 5.3645.3

17、645.3647 温度力 弯矩(kNm) 54.0254.0254.02 水平力(kN) 1133.441346.311346.31 竖直力(kN) 3669.143538.333516.898 组合 弯矩(kNm) -612.66-1162.38-1163.27 7 7 效应组合效应组合 7.1 承载能力极限状态 组合效应式及组合分项系数如下： SUd=（） 0 Qjk n j QjCQikQiGik n i Gi SSS 11 永久荷载作用分项系数：2 . 1 Gi 汽车荷载(含冲击力)作用分项系数：4 . 1 qi 1、台身顶截面 台身顶截面承载能力极限状态基本组合内力表 公路-II 级

18、 序号 荷载作用情况 计算项目 桥有载,台后无 载 桥有车道荷载,台 后有车辆荷载载 桥无载,台后有 车辆荷载 力(kN) 499.45499.45499.45 1 上部恒 载弯矩(kNm) 4.994.994.99 力(kN) 259.64259.64259.64 2 台身荷 载弯矩(kNm) 54.2654.2654.26 力(kN) 216.8138.040 3 汽车 弯矩(kNm) 2.170.380 力(kN) 50.7250.720 4 人群 弯矩(kNm) 0.510.510 力(kN) 171.60171.60171.60 5 台后搭 板弯矩(kNm) 137.28137.28

19、137.28 力(kN) 水平:56.26 竖直:30.55 水平:105.93 竖直:57.52 水平: 105.93 竖直: 57.52 6 台后土 压力 弯矩(kNm) -11.43-32.21-32.21 力(kN) 909090 7 制动力 弯矩(kNm) 68.7568.7568.75 力(kN) 10.0710.0710.07 8 温度力 弯矩(kNm) 7.697.697.69 水平力(kN) 156.33206206 竖直力(kN) 1513.831295.911185.859 组合 弯矩(kNm) 264.22241.64240.76 2、台身变截面 台身变截面承载能力极限

20、状态基本组合内力表 公路-II 级 序号 荷载作用情况 计算项目 桥有载,台后无 载 桥有车道荷载,台 后有车辆荷载载 桥无载,台后有 车辆荷载 力(kN) 499.45499.45499.45 1 上部恒 载弯矩(kNm) -130.86-130.86-130.86 力(kN) 1025.521025.521025.52 2 台身荷 载弯矩(kNm) -111.99-111.99-111.99 力(kN) 216.8138.040 3 汽车 弯矩(kNm) -56.80-9.970 力(kN) 50.7250.720 4 人群 弯矩(kNm) -13.29-13.290 力(kN) 171.

21、60171.60171.60 5 台后搭 板弯矩(kNm) 90.6090.6090.60 力(kN) 水平:506.35 竖直:274.92 水平:655.36 竖直:355.83 水平: 655.3 竖直: 355.83 6 台后土 压力 弯矩(kNm) -576.03-860.60-860.60 力(kN) 909090 7 制动力 弯矩(kNm) 320.76320.76320.76 力(kN) 10.0710.0710.07 8 温度力 弯矩(kNm) 35.8935.8935.89 水平力(kN) 606.42755.43755.43 竖直力(kN) 2726.132572.942

22、462.889 组合 弯矩(kNm) -441.72-679.46-655.34 3、台身底截面 台身底截面承载能力极限状态基本组合内力表 公路-II 级 序号 荷载作用情况 计算项目 桥有载,台后无 载 桥有车道荷载,台 后有车辆荷载载 桥无载,台后有 车辆荷载 力(kN) 499.45499.45499.45 1 上部恒 载弯矩(kNm) -19.98-19.98-19.98 力(kN) 1356.141356.141356.14 2 台身荷 载弯矩(kNm) 150.26150.26150.26 力(kN) 216.8138.040 3 汽车 弯矩(kNm) -8.67-1.520 力(

23、kN) 50.7250.720 4 人群 弯矩(kNm) -2.03-2.030 力(kN) 171.60171.60171.60 5 台后搭 板弯矩(kNm) 128.70128.70128.70 力(kN) 水平:717.62 竖直:389.63 水平:895.01 竖直:485.95 水平:895.01 竖直:485.95 6 台后土 压力 弯矩(kNm) -874.24-1256.91-1256.91 力(kN) 909090 7 制动力 弯矩(kNm) 392.76392.76392.76 力(kN) 10.0710.0710.07 8 温度力 弯矩(kNm) 43.9543.954

24、3.95 水平力(kN) 817.69995.08995.08 竖直力(kN) 3260.523125.833015.779 组合 弯矩(kNm) -189.25-564.77-561.22 4、截面中心荷载 公路-II 级 序 号 荷载作用情况 计算项目 桥有载,台后无 载 桥有车道荷载,台 后有车辆荷载载 桥无载,台后有 车辆荷载 1 台身顶截面竖直力(kN) 1513.831295.911185.85 2 台身变截面竖直力(kN) 2726.132572.942462.88 3 台身底截面竖直力(kN) 3260.523125.833015.77 7.2、正常使用极限状态短期组合 按公路

25、桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）要求，验算正常使用极限状态抗裂性使用短期 效应要求，组合式按下式计算： SSd= Qjk n j jGik n i SS 1 )2(1 1 用于短期组合短期组合的汽车荷载作用频遇值系数：7 . 01 1、截面中心荷载 公路-II 级 序 号 荷载作用情况 计算项目 桥有载,台后无 载 桥有车道荷载,台 后有车辆荷载载 桥无载,台后有 车辆荷载 1 台身顶截面竖直力(kN) 1212.811126.23988.21 2 台身变截面竖直力(kN) 2223.062179.132052.4 3 台身底截面竖直力(kN) 2668.392639.872513

26、.14 8 8 截面验算截面验算 从台身各控制断面内力组合表中，可以得出控制台身承载能力极限强度设计的最大内力，如下 表： 1 台身顶截面竖直力(kN) 1212.81 2 台身变截面竖直力(kN) 2223.06 3 台身底截面竖直力(kN) 2668.39 经过估算，台前侧采用 5812HRB335 钢筋，台背采用 5816HRB335 钢筋。 1、垂直与弯矩作用平面的承载力 Nuo(Nuo=0.9*(fcd*A+fsd*As)计算: (MPa) cd f A(m2) (MPa) sd f As(m2)Nuo(kN) 顶截面 1.011.58.62800.018229360.14 变截面

27、1.011.513.282800.0182214203.94 底截面 1.011.519.182800.0182220310.44 、弯矩作用平面的承载力 Nux 计算 项目 eox (m) hoho 12 增大系 数 es (m)es(m) 梁上有载, 台后无载 0.16870.960.961110.6287-0.2913 梁上车道荷 载,台后车 辆荷载 0.17850.960.961110.6385-0.2815 顶截面 梁上无载, 台后有载 0.2030.960.961110.663-0.257 梁上有载, 台后无载 0.16351.5041.5041110.8955-0.5685 梁上

28、车道荷 载,台后车 辆荷载 0.26351.5041.5041110.9955-0.4685 变截面 梁上无载, 台后有载 0.26611.5041.5041110.9981-0.4659 梁上有载, 台后无载 0.05772.262.261111.1677-1.0523 梁上车道荷 载,台后车 辆荷载 0.17822.262.261111.2882-0.9318 底截面 梁上无载, 台后有载 0.18612.262.261111.2961-0.9239 3、偏心假定（先假定为大偏心） 项目x (m) 2*gb*ho 偏心情况 梁上有载,台后无载 1.6090.080.5376xb*ho 小偏

29、心受压 梁上车道荷载,台后车 辆荷载 1.590.080.5376xb*ho 小偏心受压 顶截面 梁上无载,台后有载 1.5410.080.5376xb*ho 小偏心受压 梁上有载,台后无载 3.3510.080.842xb*ho 小偏心受压 梁上车道荷载,台后车 辆荷载 3.5500.080.842xb*ho 小偏心受压 变截面 梁上无载,台后有载 3.5550.080.842xb*ho 大偏心受压 梁上有载,台后无载 4.6470.081.266xb*ho 小偏心受压 梁上车道荷载,台后车 辆荷载 4.8870.081.266xb*ho 小偏心受压 底截面 梁上无载,台后有载 4.9030

30、.081.266xb*ho 小偏心受压 4、偏心校验 项目 ()(b)(c)受压区高x 相对受压区 高 偏心情况 梁上有载,台后无 载 49.451.2030-4.80080.30000.3121 小偏心受压 梁上车道荷载,台 后车辆荷载 49.451.3938-4.82880.29870.3112 小偏心受压 顶截面 梁上无载,台后有 载 49.451.8709-4.89890.29640.3088 小偏心受压 梁上有载,台后无 载 49.45-13.7174-6.40440.52440.3487 小偏心受压 梁上车道荷载,台 后车辆荷载 49.45-16.0019-6.11850.5490

31、0.3650 小偏心受压 变截面 梁上无载,台后有 载 49.45-16.0613-6.11100.54960.3655 小偏心受压 梁上有载,台后无 载 49.45-28.3796-10.25560.82520.3651 小偏心受压 梁上车道荷载,台 后车辆荷载 49.45-31.9750-9.91100.87550.3874 小偏心受压 底截面 梁上无载,台后有 载 49.45-32.2106-9.88840.87890.3889 小偏心受压 5、Nux 计算 项目 sNux 截面检查 梁上有载,台后无载 1031.5418674 Nux2726.13设计截面弯矩满足 梁上车道荷载,台后车辆荷载 1036.8718522 Nux2726.13设计截面弯矩满足 顶截面 梁上无载,台后有载 1050.1218144 Nux2726.13设计截面弯矩满足 梁上有载,台后无载 854.3842385 Nux2726.13设计截面弯矩满足 梁上车道荷载,台后车辆荷载 786.5245546 N