官厅湖特大桥报告2典尚设计

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1、北京张家口高速公路官厅湖特大桥设计复核及施工图审查报告（铁道部大桥工程局勘测设计院方案）同济大学桥梁工程系2000年5月北京张家口高速公路官厅湖特大桥设计复核及施工图审查报告本报告是对铁道部大桥工程局勘察设计院2000年3月提交的北京张家口高速公路官厅湖特大桥施工图设计文件的计算复核和图纸审查。结构计算、复核：图纸审查、审定： 同济大学桥梁工程系2000年5月目 录一、工程概况 1二、计算复核依据 1三、计算复核内容 2四、计算复核结果 41. 桥梁上部结构 41.1施工阶段结构受力分析 11.2承载能力极限状态 11.3使用阶段结构受力状态 11.4结构局部受力状态 11.5上部结构计算结果

2、比较 12. 桥梁下部结构 11 2.1桩基计算11 2.1.1单桩容许承载力计算 11 2.1.2桥墩桩基空间静力分析 112.1.3钻孔桩转身强度验算 11 2.2桥墩计算11 2.2.1引桥桥墩计算 11 2.2.2过渡墩计算11 2.2.3主桥桥墩计算11 2.3承台计算11 2.3.1桩顶局部承压计算11 2.3.2桩对承台的冲剪计算11 2.3.3承台抗弯和抗剪验算113. 结构抗震分析 11五、图纸审查结果 111. 总体布置112. 主桥下部结构113. 主桥上部结构114. 引桥上部及附属结构115. 引桥下部结构11六、结论与建议 11一、 工程概况北京张家口高速公路官厅湖

3、特大桥为（1030）米简支梁（651011065）米预应力混凝土连续梁（1030）米简支梁结构。桥梁全长1830米，共32孔。北岸引桥110孔位于缓和曲线段上，主桥和南引桥都位于直线上。桥梁从16号墩向两边纵坡均为0.5，竖曲线半径R80000米，桥面横坡2，施工图9196-04-105、106为该桥的总布置图和桥面布置图。1. 主桥主桥上部结构预应力混凝土连续梁12孔一联，总长1230米。横截面由独立的两个单箱单室的箱梁构成，两箱梁中心距14米，净距1米。单箱顶宽13米，底宽6.5米，腹板为直腹板，腹板厚度5035厘米，底板厚度12025厘米，顶板厚度28厘米，中间支点根部梁高6.0米，是连

4、续梁跨径的1/18.3，跨中梁高2.8米，是跨径的1/39.3。箱梁底面按圆弧线变化。全桥仅在支点处设有横隔板。箱梁顶板根据桥面横坡需要做成2的坡度。主桥箱梁采用纵、横、竖向三向预应力，纵向束采用19j15.24钢绞线，1519型锚；边跨底板纵向束采用12j15.24钢绞线，1512型锚；顶板横向束采用3j15.24钢绞线，BM3锚和H型锚；竖向束采用3232高强精轧螺纹钢，YGM型锚。主梁采用50号混凝土。主梁采用悬臂浇注法施工，最大悬臂施工长度54米，分成15个节段，0号段长14米，悬臂施工段3米或4米，合拢段2米。在悬臂施工过程中，0号节段在墩顶现浇，与墩身临时固结，然后对称向两侧悬臂施

5、工，形成“”，每两个“”之间进行跨中合拢，形成稳定的“”， 两个边孔在膺架上现浇约10米梁段，然后和“”合拢，待全桥所有的悬臂节段施工完毕后，再由跨中向两岸逐个“”之间进行合拢，完成主桥梁部施工。悬臂施工节段重1100kN,施工用挂篮及其模板重量不超过900kN。主桥16号墩设纵向固定支承一个、15和17号墩为半固定支承，其它均为纵向活动支承，各桥墩均设横向抗震挡块；主桥10号、22号边墩采用GPZ4000盆式橡胶支座，其它各墩采用GPZ22500抗震型盆式支座，其中部分盆式支座采用大位移量支座。主桥下部基础选用分离式的钻孔桩基础，钻孔摩擦桩直径1.5米，除10、22号边墩6根钻孔桩长为33米

6、和36米外，主墩每个桥墩采用9根，桩长4769.5米，深水区1220号主墩为变截面钻孔桩，上部桩径为1.8米，下部桩径为1.5米。最小的桩中心距为4米。钻孔桩的施工除两个边墩外，采用钢护筒作为平台支撑及钻孔护壁，导管法浇注钻孔桩水下混凝土。主墩承台平面尺寸1111米，厚3.5米，除11号墩承台顶面标高为474.00米外，其余各墩标高472.00米，低于正常结冰水位。边墩承台平面尺寸117.5米，厚3.0米，10号墩和22号墩的承台顶面标高分别为474.00米和472.00米，都低于地面冰冻线。主桥1220号桥墩承台处河床底、水深，采用吊箱围堰施工，水下封底混凝土厚度按1.01.5米考虑；其余各

7、墩水深较浅，采用钢板桩围堰施工。桥墩墩身采用矩形截面、四角用圆弧连接的普通钢筋混凝土实体墩，主墩墩高13.4317.18米，墩身厚度4.0米，墩顶宽6.5米，横向按1:20的斜度放坡，墩底宽度4.7825.175米，边墩高15.0917.09米，墩身厚度3.6米，墩顶宽度6.5米，墩底宽度4.8565.056米。2. 引桥引桥上部结构采用30m跨预应力混凝土简支T梁，5孔一联，桥面连续。单幅桥宽13米,布置5片T梁，T梁横向间距2.60米。桥面横坡采用结构调坡，利用支承垫石调整。30米 T梁全长29.94米，支点间距离29.14米。梁高200厘米 ，是简支梁跨径的1/15，腹板厚18厘米，支点

8、处腹板加厚至54厘米，预制T梁顶板宽160厘米，顶板厚1525厘米，每片梁之间现浇湿接头宽100厘米。每两片T梁之间由横隔板相连，每片T梁设有7道横隔板。T梁混凝土标号为50号，预应力钢筋采用6j15.24钢绞线，预应力管道采用65波纹管，锚具采用15-6型锚。T梁采用龙门吊安装，设计未考虑其它施工荷载。T梁采用板式橡胶支座，规格为GJZ25045057毫米，桥面连续每联两端采用四氟板式支座，规格为GJZF4 25045059毫米。引桥下部结构采用双柱式刚架墩，墩高11.6215.00米。墩柱采用圆形柱，直径1.4米，每柱下由一根直径1.5米钻孔桩支承，桩长约40米，两立柱底部用系梁相连，刚架

9、墩盖梁长11.6米，宽1.8米，高1.6米。帽梁顶设有支承垫石及抗震挡块。引桥桥台采用两个分离式的肋板桥台，桥台最大高度13.71米，单个桥台基础采用4根1.5米钻孔桩，桩长约40米。桥台肋板顶宽1.5米，顺桥向按1：3放坡至承台，底宽分别为3.914.78米。肋板厚1.2米。引桥承台平面形状为井字形，0号桥台外轮廓尺寸7.58.4米，中空34米，32号桥台外轮廓尺寸8.58.4米，中空44米，承台厚2米，承台底面标高在设计地面线以下1米。3. 桥面桥面采用沥青混凝土桥面，主桥采用8厘米沥青混凝土铺装，引桥采用6厘米混凝土现浇层，再加8厘米沥青混凝土铺装，共计厚度14厘米。桥两侧均设混凝土防撞

10、护栏，防撞护栏宽度0.5米，高0.68米，中间分隔带设防眩装置，外侧防撞墙顶面设2.1米高防抛网。桥面排水不直接排入水库，通过桥面泄水孔汇入纵向排水管，纵向排水管通到桥台附近接入地面排水系统，经处理后排入水库。二、计算复核依据1 河北华能京张高速公路有限责任公司与同济大学桥梁工程系签订的官厅水库特大桥施工图设计审查合同2 由河北华能京张高速公路有限责任公司提供的基本资料2.1北京张家口高速公路官厅湖特大桥施工图设计文件 铁道部大桥工程局勘测设计院 2000年3月 2.2京张高速公路官厅湖特大桥详勘工程地质资料铁道部大桥工程局勘测设计院 1999年5月 2.3京张高速公路河北省境内段（78Km）

11、地震安全性评价报告河北省工程地震勘察研究院3. 主要规范标准 3.1公路工程技术标准（JTJ 001-97） 3.2公路桥涵设计通用规范（JTJ 021-89） 3.3公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ 023-85） 3.4公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85） 3.5公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89） 3.6高速公路交通安全设施设计及施工技术规范（JTJ 074-94）4. 参考规范标准 4.1铁路桥涵设计规范（TBJ 2-96） 4.2公路桥涵设计规范中华人民共和国交通部1974年 4.3公路桥涵施工技术规范（TJT 041-89） 4.4市政工程设计

12、文件编制深度规定 上海市工程建设规范（DGJ08-76-1999） 5. 设计技术标准5.1 桥面宽度：双向四车道，全宽27米，中间设1米中央分隔带，两侧设0.5米宽防撞墙；5.2设计荷载：汽车超20级，挂车120级；5.3设计水位：按300年一遇水位 483.42米（黄海）；5.4风力：基本风压按700Pa；5.5冰压力：计算冰厚0.61米，冰的极限抗压强度1500kPa；5.6地震烈度：基本烈度，按度设防；5.7桥梁坡度：纵坡0.5，横坡2；5.8航道：不考虑航道，根据北京市水利局的要求，梁底高程不得低于484.82米（黄海）。 6. 计算复核基本数据6.1 材料混凝土：主桥箱梁：50号混

13、凝土主桥桥墩：30号混凝土（墩顶部分40号混凝土）主桥承台：25号混凝土主桥钻孔桩：30号水下混凝土预应力钢材：纵向预应力钢束：19j15.24、12j15.24 ，Ryb =1860MPa横向预应力钢束：3j15.24，Ryb =1860MPa竖向预应力钢筋：32高强度精轧螺纹钢，Ryb =750MPa 6.2 荷载6.2.1 上部结构恒载:箱梁结构自重，混凝土容重取 26kN/m3桥面铺装，8cm沥青混凝土铺装及防撞墙 q=35kN/m活载:汽车超20级，按单幅桥三车道，考虑车道折减系数0.78，箱梁偏载系数1.05后得汽车车列系数为2.457 挂车-120级偏载系数1.05附加荷载：纵向

14、计算时箱梁顶底板局部温差5 ；支座沉降考虑最不利情况下相邻支座不均匀沉降为20mm；横向计算箱梁顶板内外温差10 ，沿板厚按三角形分布，寒流侵袭时箱梁内外温差10 ，沿板厚按三角形分布。6.2.2 下部结构上部结构通过支座传到下部结构上的恒载、活载反力。下部结构自重, 混凝土容重取 25kN/m3支座摩阻力计算时盆式橡胶支座采用摩擦系数为 0.05汽车制动力 取二车道计算冰压力取冰层厚度0.61m,结冰水位479.00m，冰的抗压极限强度 1500 kPa 。6.3其它按照施工图纸9196-04-389391的悬臂浇筑施工顺序，进行施工过程、体系转换和合拢成桥计算，得到结构永久荷载效应，施工计

15、算时挂篮重量取900 kN。上部结构预应力混凝土连续梁桥计算中按施工过程计算了预应力损失、混凝土收缩、徐变等影响。三、计算复核内容根据官厅湖大桥设计复核和施工图审查合同，计算复核主要是对官厅湖特大桥主桥65+10110+65米12跨预应力混凝土变截面连续梁进行复核，包括以下四项内容:1. 桥梁上部结构1.1 施工阶段结构计算复核按照施工过程，考虑分阶段挂篮悬臂浇筑、体系转换等工况对施工全过程的结构受力、截面应力进行计算复核。1.2 运营使用阶段结构受力复核根据设计荷载、温度、支座沉降等附加荷载进行正常使用阶段计算复核和截面极限承载能力计算。1.3 结构局部分析、计算对箱梁横向受力、桥面板局部受

16、力、温差影响进行复核计算。2. 桥梁下部结构2.1 桩基计算包括单桩承载力计算、桩基受力验算，计算桩的强度。2.2 承台和墩身强度计算复核。3. 结构抗震分析采用地震安全性评价报告中相关资料进行结构抗震初步分析。4. 施工图纸审查官厅湖大桥施工图纸审查包括了以下六个部分，共157张图纸，这些图纸是： 施工图说明书 总体布置图（图号 9196-04-1019196-04-110）主桥下部结构图（图号 9196-04-2019196-04-220）预应力混凝土连续梁上部结构图（图号 9196-04-3019196-04-391）引桥上部及附属结构图（图号 9196-04-4019196-04-41

17、3）引桥下部结构图（图号 9196-04-4519196-04-473）施工图纸审查根据上海市市政工程设计文件编制深度的规定，对施工图设计文件做相当于审核深度的设计质量把关，按照施工图设计阶段规定的深度要求对设计文件的完整性、采用设计依据和规范标准的合理性、图纸编排和图面质量给出总的评价，并对以上五个部分的图纸结合施工图说明书提出具体的审查意见和建议。四、计算复核结果1. 桥梁上部结构主梁采用悬臂浇筑法施工，按施工图9196-04-384391的连续梁施工步骤是：各中墩墩顶浇筑0号块，然后对称向两侧悬臂施工，形成“T”，每两个“T”之间进行合拢，形成稳定的“”、边孔的“T”与桥台处现浇的箱梁段

18、合拢形成单悬臂，再由跨中向两岸逐个“”之间进行合拢。施工阶段计算按照设计图纸提供的施工步骤，对各施工阶段进行全过程模拟，每个“T”又按照主梁一般构造图（图9196-04-308,309），分为15个悬臂施工阶段，每个悬臂施工阶段包括安装挂篮、浇筑梁段、张拉纵向预应力、移动挂篮、张拉竖向预应力，全桥共分为59个施工阶段，主桥结构计算模型见图1.1，12跨变截面连续梁共分371个节点，370个单元，边跨65米分20个单元，中跨按主梁一般构造图，0号块划分6个单元，13个梁段13个单元，加上合拢段，110米划分为33个单元。计算采用kN-m制。 箱梁横向受力分析的目的是验算桥面板受力，箱梁横向取单位

19、桥长简化成刚性支承的框架结构。取跨中断面为计算依据，支点设在两腹板下，结构所受荷载为箱梁自重、横向预应力，竖向预应力，桥面铺装、防撞护栏和活载，结构局部受力计算模型见图1.2所示，桥面板与腹板刚臂连接，共分为46个单元。1.1 施工阶段结构受力状态施工阶段应力包络见图1.11。因结构形式和施工方法对称，图中仅给出一半结构1016号墩的包络图（以下同）。施工阶段箱梁上缘混凝土最大压应力10.8 MPa，上缘最大拉应力为 0.7 MPa，发生在1415、1718号墩之间合拢段施工阶段；下缘混凝土最大压应力19.9 MPa，下缘混凝土最大拉应力-0.8 MPa，发生在1516号墩之间合拢段施工阶段。

20、最大主压应力19.9 MPa。图1.12 是完成桥面铺装后施工阶段的内力、应力图，箱梁下缘最大压应力14.0 MPa ，上缘最大压应力 7.5MPa。图1.13 是张拉第二批底板预应力合拢钢束后的内力、应力图，箱梁下缘最大压应力 18.1 MPa,上缘最大压应力 9.1 MPa。成桥阶段应力见图1.14 ，断面上、下缘均为压应力，最大压应力为 19.8 MPa，发生在第15孔跨中下缘，在边墩支座处有 -0.9 MPa 的局部主拉应力，其余均为主压应力，最大19.9 MPa，在第15跨跨中 。1.2 承载能力极限状态按照承载能力极限状态进行了内力组合： 荷载组合：恒载+汽超-20，组合包络内力见

21、图1.15 荷载组合：恒载+挂-120，组合包络内力见图1.16 按极限状态计算截面极限承载弯矩，极限状态承载能力验算见表1.11截面极限承载能力验算 （单位：kN-m）表1.11截面位置组合弯矩组合弯矩截面极限承载弯矩边跨跨中628214510566800次边跨跨中132716106574161000中跨跨中12504393256176000支点最大-543452-451286-619000验算结果表明，两种组合状态，截面受力安全。1.3 使用阶段结构受力状态使用阶段包络应力见图1.17图1.19，三种荷载组合是： 荷载组合：恒载+汽超-20，包络应力见图1.17 荷载组合：恒载+挂-120

22、+支座沉陷+温度，包络应力见图1.18 荷载组合：恒载+挂-120，包络应力见图1.19使用阶段最大截面应力验算结果，见表1.12截面应力验算 （单位：MPa）表1.1-2荷载组合正应力主应力容许应力alzazlazazl组合24.1-1.924.3-1.917.521.0-2.4组合24.8-2.124.8-2.121.022.75-2.7组合21.3-0.921.3-1.221.022.75-2.7表中数值表明，使用阶段荷载组合，箱梁混凝土最大正应力及主应力都超过容许应力范围，并产生拉应力。1.4 结构局部受力状态跨中梁段局部应力考虑了三种组合，这三种组合与1.3节相同，计算得到了截面的应

23、力包络图，见图1.21图1.23。这三种组合在箱梁顶板内产生的应力是：组合：箱梁顶板横向正应力 -0.7 MPa 4.1 MPa。 组合：箱梁顶板横向正应力 -3.9 MPa 7.6 MPa。 组合：箱梁顶板横向正应力 -0.4 MPa 3.8 MPa。结构局部受力计算中组合考虑桥面板箱内外温差10C，产生较大的拉应力，其他组合情况下的应力都在容许范围内。1.5 上部结构计算结果分析施工阶段主梁的上下缘应力值在-0.7MPa至19.9MPa，发生在14、15号两个桥墩上的“”合拢的施工阶段，其位置就在该孔的中间，箱梁截面上下缘的应力在规范容许的应力范围内（50号混凝土施工阶段压应力 ha0.7

24、5Rab,取张拉时混凝土达85%强度，则ha=22.3MPa，拉应力hl0.70Rlb=1.47MPa）。应该说明的是，施工图说明书中未对合拢钢束的张拉顺序加以说明，施工阶段计算时考虑分两次张拉底板的预应力合拢束，有一半的底面预应力合拢束是在全桥合拢后再张拉，如果一次全部张拉完毕，则主梁的上下缘应力值达到-2.8MPa和30.2MPa，超出了规范规定的容许应力；使用阶段的应力验算结果表明，组合、和组合的正应力都超过了规范规定的容许应力，而且有拉应力出现（表1.12），从截面应力状态分析是底板的合拢束配置多了，从图1.12和图1.13结果对比，可见第二批张拉底板合拢束使得截面下缘增加了4.1MP

25、a的压应力，图1.17的正应力包络图也可看出跨中的压应力储备在9 MPa左右，说明箱梁合拢束的数量和布置应该通过计算进一步优化，使得各个组合下的正应力都在规定的容许应力范围内，而且不出现拉应力。应当说明，以上在计算预应力损失时采用的钢筋与管道壁的摩擦系数和每米管道局部偏差对摩擦的影响系数（=0.001，=0.23）都会对计算结果有影响，这些系数的取值可能与设计单位不一致，但即使取=0.003，=0.35计算，结果对截面应力影响也不最大；对箱梁截面应力状态影响最大的是跨中合拢束的数量和布置。经计算结构极限承载内力都超过了不同荷载组合状态下的设计内力。主梁箱型断面的横向计算得到在组合状态下，桥面板

26、的上缘有3.9MPa的拉应力出现，发生在桥面板与腹板相交的加腋处，这主要是箱梁顶板内外温差10、且沿板厚按三角形分布产生的温度应力，当然箱梁顶板上下温差取多大，沿板高的温度梯度取何种模式，在现行规范中都未涉及，取10温差是否偏大，因为规范中对形截面连续梁由日照温度引起的内力的计算规定为：“在缺乏实测资料时，可假定温差5（桥面板上升5），并在桥面板内均匀分布”。然而温差产生的3.9MPa拉应力会产生温度裂缝，需要在普通钢筋配置上予以重视，并且结合后面进行的施工图审查，提出了增加箱梁通风孔和加大通风孔直径，对减少箱梁内外温差，从而降低桥面板的温度应力是很必要的。 2. 桥梁下部结构结构的复核计算包

27、括桩基、桥墩承台的计算复核。 2.1 桩基计算 桩基计算包括单桩容许承载力计算、桥墩基础群桩受力分析及桩的强度验算。 2.1.1 单桩容许承载力计算根据京张高速公路官厅湖特大桥详勘工程地质资料提供的工程地质纵断面及各土层物理力学性能，按公路桥涵地基与基础设计规范第4.3.2条，计算了官厅湖大桥主桥和引桥25个墩台基础钻孔灌注桩的单桩容许承载力。官厅湖大桥32跨，0号台10号墩为北引桥，10号墩22号墩为主桥，22号墩32号台为南引桥，各号墩台基础钻孔灌注桩直径均为1.5米，墩台基桩情况如表2.11所示。墩台基桩情况表表2.11 墩 台 号02468910111213141516承台底标高（米）

28、479.00476.2047520475.20474.20474.20471.00470.50468.50468.50468.50468.50468.50桩尖标高（米）439.00439.20438.20438.20437.20437.20438.00423.50415.00403.00403.00403.00403.00地面标高（米）480.92479.06477.65476.82476.18475.69475.11474.91469.45460.96460.56461.16461.16桩 长（米）40.00 37.00 37.00 37.00 37.00 37.00 33.00 47.00

29、 53.50 65.50 65.50 65.50 65.50 桩 数84444412181818181818桩入土深度（米）40.00 37.00 37.00 37.00 37.00 37.00 33.00 47.00 53.50 57.96 57.56 58.16 58.16 171819202122232426283032468.50468.50468.50468.50468.50473.00474.20474.20474.70474.70474.70476.00403.00399.00400.00403.00418.00437.00436.20436.20436.70436.70436.

30、70434.00461.36460.92461.98465.17472.05477.13476.53475.90477.18477.54477.60477.7165.50 69.50 68.50 65.50 50.50 36.00 38.00 38.00 38.00 38.00 38.00 42.00 18181818181244444858.36 61.92 61.98 62.17 50.50 36.00 38.00 38.00 38.00 38.00 38.00 42.00 计算得到的引桥和主桥各号墩台基础单桩容许承载力列出在表2.12和表2.13。 引桥基础单桩容许承载力表2.12墩台号

31、桩周承载力（kN）桩底承载力（kN）桩的容许承载力P（kN）06395.133211.059606.1825265.902276.777542.6745974.822242.708217.5265204.882174.467379.3386407.852203.948611.7995210.062163.867373.92235234.562316.127550.68245646.152263.457909.60266128.662328.748457.40284818.962348.817167.77304872.212352.057224.26325482.652411.537894.18

32、引桥单桩容许承载力北引桥0号桥台的钻孔桩桩尖持力层位于细砂土层上，计算得到的桩尖处土的极限承载力约为其它引桥墩台的1.5倍，且桩长比桥墩桩长3米，因此单桩容许承载力较高，其它墩台基桩的单桩容许承载力为7167kN8506kN，8号和26号墩处单桩容许承载力较高是因为钻孔桩穿过的粗砂及碎石土层的桩周摩阻力较大。主桥基础单桩容许承载力 表2.13墩 号桩周承载力（kN）桩底承载力（kN）桩的容许承载力P（kN）1015583.842123.717707.5525359.782123.717483.491118254.602433.1610687.7627874.812433.1610307.971

33、219072.015425.7914497.8127865.275425.7913291.061318572.542433.1611005.7028774.222433.1611207.371418321.862433.1610755.0227885.892433.1610319.041517861.272411.5310272.8028485.372411.5310896.901617986.372433.1610419.5328364.742433.1610797.901718173.202433.1610606.3627654.412433.1610087.571817628.49243

34、3.1610061.6527933.592433.1610366.751917798.362617.1510415.5127790.112617.1510407.262017771.502433.1610204.6627992.142433.1610425.302117318.442433.169751.6027113.472433.169546.632215765.962364.648130.6025013.102364.647377.74主桥10号和22号边墩钻孔桩桩长较短，容许承载力为7377kN 8130kN之间，12号桥墩的钻孔桩桩尖持力层位于砾砂土层上，该土层的容许承载力较高，计算

35、得到桩尖处土的极限承载力是其它各号桥墩的2倍以上，因此桩的容许承载力高达13291kN 14497kN。其余各号桩的单桩容许承载力为9546kN 11207kN。另外主桥上、下游两个桥墩基桩承载力不均匀，相差较大的是12号、15号桥墩，由于上下游土层的变化导致桩周承载力差值为1207 kN和624kN，大约是基桩承载力的8.7%和5.9%。 2.1.2 桥墩桩基空间静力分析桩基础空间静力分析选取了三个主桥桥墩和引桥与主桥之间的过渡墩进行计算，作用在10号过渡墩和15、16和21号主桥桥墩上的荷载见第2.2节桥墩计算，表2.23和表2.24给出的承台底面内力就是用于桩基空间静力分析的外荷载。主桥

36、桥墩、过渡墩的桩基布置见图2.11，图中按右手坐标系给出了三维空间坐标的正方向，按此给出的桩基外荷载列在表2.14中。a) 过渡墩桩基布置 b) 主墩桩基布置图2.11 主桥桥墩桩基布置图作用在桩基顶面的荷载包括结构自重、汽车荷载等产生的竖向力（Nz）、制动力或支座摩阻力等顺桥向的水平力（Nx）及由此产生的弯矩（My）、横桥向的冰压力（Ny）及由此产生的弯矩（Mx）。桩基空间静力分析是遵循公路桥涵地基与基础设计规范按m法进行计算的，桩侧土的比例系数根据地质钻探资料查取规范相应表格得到，计算中视桩顶承台为刚性体，不计变形。计算得到的桩顶位移及内力值列在表2.14中。结果表明，桩顶的竖向位移较小，

37、仅为25毫米；而各号桩的受力很不均匀，以15号墩为例，最大的7号桩为11250kN，最小的3号桩仅2080kN，平均受力的5号桩为6666kN，这是因为桩顶受到了两个方向的力矩作用，因此在桩群的角点上受力不均匀。由表2.13得到15号桥墩的单桩容许承载力 P10272kN，扣除桩身重量的一半(1450kN)后，桩的承载力为8822kN，按公路桥涵地基与基础设计规范第4.3.2条规定，当荷载组合时，钻孔灌注桩的容许承载力可提高25，15号桥墩基桩的单桩容许承载力为: P(10272-1450)12511027kN它比15号桥墩受力最大的7号桩轴力P11250小，P/P1.095，这里应该指出的是

38、在计算单桩容许承载力时，计算桩周摩阻力的钻孔桩直径采用了设计直径，没有考虑成孔时直径的扩大；同时也没有计及因钢护筒直径1.8米（15号桥墩的钢护筒入土深度12.66米）而增加的承载力。经估算，考虑以上两项后桩的容许承载力提高约为69，因此在支座摩阻力和冰压力作用下主墩钻孔灌注桩的受力略大于桩的设计容许承载力。10号过渡墩布置6根桩，最大的4号桩为7162kN，最小的3号桩2360kN，桩的平均受力为4741kN，10号桥墩的单桩容许承载力 P7483kN，扣除桩身重量的一半(729kN)、并考虑荷载组合提高25，10号桥墩的单桩容许承载力8442kN，因而桩的受力是安全的。 主桥桥墩桩基空间静

39、力计算结果表2.1410号桥墩承台底面荷载NxNyNzMxMytttt-mt-m16.5-329.42379.6-2635.2-486.3桩顶位移UxUyUz（单位：m)0.000-0.0020.002桩编号123456桩顶内力 NX (t) 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 NY (t)-54.90 -54.90 -54.90 -54.90 -54.90 -54.90 NZ (t)566 362158635431227 MX (t-m)104.90 104.90 104.90 104.90 104.90 104.90 MY (t-m)-3.10 -3.10 -3.1

40、0 -3.10 -3.10 -3.10 15号桥墩承台底面荷载NxNyNzMxMytttt-mt-m179-3665999.5-3843-3689.2桩顶位移UxUyUz（单位：m)0.011-0.0210.005桩编号123456789桩顶内力 NX (t) 19.89 19.89 19.89 19.89 19.89 19.89 19.89 19.89 19.89 NY (t)-40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 NZ (t)725.70 467.00 208.40 925.30 666.60 408.0

41、0 1125.00 866.20 607.50 MX (t-m)262.70 262.70 262.70 262.70 262.70 262.70 262.70 262.70 262.70 MY (t-m)122.30 122.30 122.30 122.30 122.30 122.30 122.30 122.30 122.30 16号桥墩承台底面荷载NxNyNzMxMytttt-mt-m133.5-3665835.5-3843-2760.8桩顶位移UxUyUz（单位：m)0.008-0.0200.005桩编号123456789桩顶内力 NX (t) 14.83 14.83 14.83 14.

42、83 14.83 14.83 14.83 14.83 14.83 NY (t)-40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 NZ (t)756.90 499.70 242.40 905.60 648.40 391.10 1054.00 797.10 539.90 MX (t-m)259.00 259.00 259.00 259.00 259.00 259.00 259.00 259.00 259.00 MY (t-m)89.86 89.86 89.86 89.86 89.86 89.86 89.86 89.86 8

43、9.86 21号桥墩承台底面荷载NxNyNzMxMytttt-mt-m1523665334.3-3843-2887.4桩顶位移UxUyUz（单位：m)0.001 -0.003 0.003 桩编号123456789桩顶内力 NX (t) 16.89 16.89 16.89 16.89 16.89 16.89 16.89 16.89 16.89 NY (t)-40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 -40.67 NZ (t)656.80 460.00 263.20 789.50 592.70 395.90 922.20 725.

44、40 528.60 MX (t-m)97.77 97.77 97.77 97.77 97.77 97.77 97.77 97.77 97.77 MY (t-m)33.07 33.07 33.07 33.07 33.07 33.07 33.07 33.07 33.07 桩基空间静力分析给出了每一根桩的横向弯矩，表2.15和图2.12分别用数值和图形给出了主桥桥墩桩基中受力最大的钻孔灌注桩的横向弯矩。结果表明：桩的第一个弯矩零点都在桩顶以下7米内。主桥桥墩钻孔灌注桩的弯矩表表2.1510号桥墩4号桩15号桥墩7号桩16号桥墩7号桩21号桥墩7号桩桩长顺桥向横桥向桩长顺桥向横桥向桩长顺桥向横桥向桩长

45、顺桥向横桥向0.0-4.99104.900.0122.30262.700.089.86259.000.033.0797.771.5-8.6726.362.473.91163.802.454.75162.702.2-1.3913.874.3-8.54-49.974.925.5164.814.719.6566.494.4-22.89-41.877.0-3.03-35.197.3-22.89-34.157.1-15.46-29.766.9-23.58-50.419.80.07-6.989.3-58.15-106.609.0-40.67-99.149.4-11.01-25.2112.60.351.47

46、11.2-78.36-149.4010.8-56.13-142.9012.5-0.93-2.6315.20.020.4412.3-80.13-154.4013.1-53.80-139.9015.50.631.8217.9-0.16-1.0213.3-74.60-144.9015.3-34.62-91.2718.5-0.01-0.0120.50.00-0.0014.4-62.84-123.0016.9-19.84-52.8321.6-0.01-0.0222.40.000.0015.5-47.52-93.6218.5-8.78-23.6524.6-0.01-0.0224.1-0.000.0017.

47、9-15.59-31.3420.0-1.21-3.4827.6-0.01-0.0226.2-0.000.0020.3-0.04-0.3221.62.015.3528.8-0.01-0.0228.4-0.000.0021.61.943.8623.21.253.5432.0-0.00-0.0130.7-0.000.0022.91.362.8924.6-0.01-0.0235.1-0.00-0.0133.0-0.000.0023.80.391.0426.8-0.02-0.0438.3-0.00-0.0125.5-0.01-0.0228.5-0.01-0.0341.40.00-0.0027.2-0.0

48、1-0.0130.1-0.01-0.0144.50.000.0028.90.00-0.0133.50.000.0046.70.000.0033.00.000.0037.00.000.0148.90.000.0137.00.000.0143.90.010.0350.50.010.0141.10.010.0247.30.020.0445.20.010.0250.10.010.0353.30.020.0456.50.030.0659.10.030.0560.90.030.0965.50.030.0765.50.040.11第10号墩4号桩第15号墩7号桩 第16号墩7号桩 第21号墩7号桩图2.12

49、 主桥桥墩钻孔灌注桩横向弯矩图 2.1.3 钻孔桩桩身强度验算按主桥桥墩桩基空间静力计算结果表2.14，取10号桥墩的第3、4号桩和15号桥墩的第3、7号桩横桥向内力（Nz，Mx）进行验算，10号桥墩的钻孔灌注桩直径1.5米，配置20根32的级钢筋，详见设计图9196-04-205；15号桥墩的钻孔灌注桩在承台底面的直径为1.8米，不计6.5米的短纵向钢筋，配置24根32的级钢筋，详见设计图9196-04-208。均按偏心受压圆柱进行验算，钻孔灌注桩混凝土采用30号水下混凝土，强度验算结果列出在表2.16中。 主桥桥墩钻孔桩桩身强度验算表2.16计算内容单位10号桥墩15号桥墩3号桩7号桩3号

50、桩7号桩钻孔桩直径m1.51.51.81.8钻孔桩配筋mm2032203224322432钢筋面积cm2160.86160.86193.03193.03设计轴力 NokN23207162208411250设计弯矩 MokN-m1049104926272627极限承载力 NjkN1158920985515426757强度验算结果表明，钻孔灌注桩的配筋是安全的，极限承载力 Nj 已大于按容许应力法计算得到的轴力 No的两倍。 2.2 桥墩计算官厅湖大桥桥墩计算包括引桥桥墩、主桥与引桥的过渡墩和主桥中墩三种不同类型的桥墩结构进行受力计算和截面强度复核。2.2.1 引桥桥墩计算官厅湖大桥引桥为30米预应力混凝土简支T梁桥，每5跨一联桥面连续，选取9号桥墩进行计算，图2.21为9号墩构造图及所受荷载。图2.219号桥墩构造及荷载图盖梁顶面的支座摩阻力H1按简支梁重量V1乘以支座摩擦系数得到，盆式橡胶支座的摩擦系数f=0.05；作用在墩柱上的冰压力按下式计算： 2 式中：桥墩形状系数，圆形墩柱取 0.9；桥墩宽度，1.4米；冰层厚度，0.61米；冰的极限抗压强度，取1500 kPa，冰压力的合力作用点假定在最高结冰水位上。经计算，9号墩所受荷载