13m跨径桥梁计算书

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1、算例某 13 米桥梁计算书（含全部项目）本计算书中包括桥涵水文的计算、恒荷载计算、活荷载计算桩长、以及挡墙 的计算。荷载标准：公路U级乘0.8的系数桥面宽度：净4.5+2 X 0.5m跨度：13孔X 13m1 、工程存在问题*桥位于*闸下游1000m处，建于1982年，为钢筋砼双排架式桥墩，预 制拼装型板梁桥面，17孔，每跨8.85m。总长150.45m,宽5.3m。该桥运行20多 年，根据 * 省水利建设工程质量监测站检验测试报告检测结果如下：（1）桥墩A. 桥墩基础桥墩基础为抛石砼，设计强度等级为 150，钻芯法检测砼现有强度代表值 为 16.4MPa。B. 排架立柱及联系梁立柱设计强度等

2、级为200，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.018.3MP&联系梁设计强度等级为200#，超声回弹综合法检测砼现有强度 代表值为 14.7MPa。立柱外观质量总体较差， 局部区域麻面较重。 立柱砼碳化深度最大值为 31mm， 最小值为5mm平均值为14mm立柱钢筋保护层实测厚度为20mm钢筋目前未锈， 但碳化深度平均值已接近钢筋保护层厚度。通过普查，全桥 64 根立柱中有 12根 35处箍筋锈胀外露，有 6处联系梁主筋外露。C. 盖梁盖梁设计强度等级为 200#，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为17.4 21.5MPa。盖梁外观质量一般，梁体砼总体感觉较疏松。 盖梁砼碳化深度最大

3、值为 24mm， 最小值为9mm平均值为18mm,盖梁主筋侧保护层实测厚度为913mm底保护 层实测厚度2942mm砼碳化深度已超过钢筋侧保护层厚度，盖梁主筋已开始锈 蚀。通过普查,全桥 32 根盖梁中共有 14根 15处主筋锈蚀膨胀,表层砼脱落,主 筋外露，长度1570cm有28处箍筋锈胀外露。(2) T型梁T型梁设计强度等级为200#,每跨中间两根T型外观较好，两边T型梁外观 较差。T型梁砼碳化深度最大值为20mm最小值为7mm平均值为14mm T型梁 主筋保护层设计厚度为20mm砼碳化深度已经接近钢筋保护层设计厚度，实际保 护层相对较薄的主筋已经开始锈蚀。通过普查，全桥 34 根边梁中共

4、有 9根 10处 肋梁主筋锈蚀膨胀，砼开裂或脱落，长度 15160cm全桥34根边梁中共有15 根工 52处肋梁箍筋锈胀外露，有 13 块三角形隔板钢筋锈胀，表层脱落。( 3)桥台 两侧浆砌石桥台总体没有大的变形，左岸桥台浆砌石有纵向和斜向裂缝，右 岸桥台浆砌石发现斜向裂缝，裂缝较长较宽。( 4)桥面及栏杆 桥面铺装层破损露石，栏杆老化损坏，钢筋外露，且多处被撞。( 5)桥墩基础防护工程该桥的底部和侧向的防护工程水毁现象非常严重。 左岸浆砌石护坡全部损毁、 坍塌， 7#桥墩基础裸露，基础下土壤已经开始流失，出现空洞。浆砌石护底下游 的土壤(砂质)已全部被水流带走，经常受水流冲刷的护底局部已被淘

5、空，护底 已出现不同程度的损坏，危及桥墩基础乃至整座桥梁的安全。( 6)结论 由于该桥原设计标准较低，长期超负荷运行，工程老化失修，水毁严重，且 为中和岛内防洪抢险撤离的主要通道，选取方案时优先考虑拆除重建方案。2、设计标准荷载标准：公路U级乘0.8的系数；桥面宽度：净4.5+2 X 0.5m；跨度：13孔x 13m结构形式：桥面结构采用13m跨钢筋砼预制空心板，下部为80砼桥墩柱, 基础为100灌注桩。3、水力计算1）桥梁壅水计算2 2Z（VmVo ）:系数， 0.05Vo为河道断面平均流速（m/s）其中Qp为设计流量（m/s），取Qp 1600m3/sVOM为天然状态下桥下平均流速（m/s

6、） , Q0M为天然状态下桥下通过的设计流量（m/s）, om为桥下过水面积（m）V m V 0M 2.2 8m/ sV02.14m/s因此，Z2 2（VmV。）0.031m2）冲刷计算hpQ2 z hcm 5/3cj cq3/5 1/6Ed式中：0.15Ad :单宽流量集中系数，Ad, Bz为洪水期平均水深处宽度（m，HzHz为河槽平均水深（R）。Bcj:河槽部分桥孔过水净宽（m:桥墩水流侧向压缩系数hcq :桥下河槽平均水深（md :河槽泥沙平均粒径（mr） d=0.39mmE :与汛期含沙量有关的系数，E =0.460.15Ad1.063HzBcj 107.54 m根据河槽、河滩的断面积

7、及糙率可得河滩、河槽部分流量分别为Q1 = 13.05m3 / s、Q2=1586.95m3 / sa）河槽部分：= 0.935hem=7.79 mhcq=6.20mAdhpQ2Bcj5/3 1/6Ed3/5=11.95mb）河滩部分:= 1.00htm=0.79mhtq = 0.75m根据水深1m非粘性土不冲刷流速可知vH1 0 38m/ shPAdQ1(htm )5/3VH 13/5=0.88m3）桥墩台局部冲刷计算一般冲刷后墩前行进流速:a）河槽部分:采用修正公式计算一般冲刷深度时,1/ 6 2/3V Ed hp2/32.055m/sVoh p o 140.0246(=).d0 hp33

8、2 d_0.72d0.522m /spl0.462()0.06V00.231m/sBiniV，采用公式 hb K K 1B10.6(V0VV。)一V0V0n1V。0.19V00.25d(V)0.75110.8( 0.45d10.15 )2.14d式中:入：桥墩局部冲刷深度（mK :墩形系数，取K 1.00B1 :桥墩计算宽度（mhp :一般冲刷后的最大水深（mK 1 :河床颗粒影响系数V :一般冲刷后墩前行进流速（m/s）V0 :河床泥沙起动流速（m/s）V0 :墩前泥沙起冲流速（m/s）I0.6.0.15 V V0 nhb K K 1B1 hp （V0 V）（）1 2.16mV0 V0河槽部

9、分一般冲刷深度为11.95-7.79 = 4.16m ,总冲刷深度为11.95+2.16-7.79 = 6.32m,取 6.5m。b）河滩部分：采用修正公式计算一般冲刷深度时，V Vw h p1/5 0.37m/shpoi4 10 hpV0 0.0246().332 d _072 P 0.339m/sd d V0 0.462()0.06 V00.15m/sBi niV V。, 采用公式 hbK K 1B106(V0 V。，)V V0,V。V00.19V0 0.25d小 cccn-i()0.982V1 1K 10.8（二二）2.14d d式中：hb :桥墩局部冲刷深度（mK :墩形系数，取K 1

10、.00B1 :桥墩计算宽度（mhp :一般冲刷后的最大水深（mK 1 :河床颗粒影响系数V :一般冲刷后墩前行进流速（m/s）V0 :河床泥沙起动流速（m/s）V0 :墩前泥沙起冲流速（m/s）Ihb K K 1B10.6hp0.15（V0 V，）（V 乂,广 0.41mV0 V0河滩部分一般冲刷深度为0.88-0.79 = 0.09m,总冲刷深度为0.88+0.41-0.79 =0.5m,取 0.5m。4、上部结构设计本工程位于长空岛附近，该段河道为非通航河道，没有通航要求，桥梁梁底 高程不需要考虑通航要求，梁底高程的确定根据公路桥涵设计通用规范（JTG确定，超出最高洪水位1.5m；现状两侧

11、堤防高程为29.8m；现状桥面高程为30.35m；综合考虑桥梁底高程为29.65m。上部结构一般采用梁板结构、 连续梁结构和拱形结构等， 本工程无通航要求， 不需要大跨度桥梁，因此选择梁板结构。预应力空心板和 T 型梁均为中小桥梁常 用结构，本工程选择应力空心板和 T 型梁比较。预应力空心板优点：为定型图集，施工经验成熟，施工方便，吊装整体稳定 性好，便于工场制作，梁高较小，便于与两侧堤防连接。缺点：桥面板工程量略 大，下部结构稍大。T型梁优点：为定型图集，施工有成熟经验，不需要特殊施工方法，桥面铺 装层及其他结构工程量基本相同， 因此投资较略小。 缺点是吊装时稳定性差， 须 选择合理的吊装方

12、式，下部结构工程量稍小。在桥梁跨径选择上可采用10跨16m和 13跨13m两种方案：16m跨的其跨数 少，灌注桩桩数量少，但桥板厚度大，阻水严重，投资相对较大；13m跨的桥板厚度相对较小，投资相对较小，但跨数多，灌注桩数量多。经经济技术比较，选择13m预应力空心板结构作为本工程的桥型。5、下部结构设计 桥梁基础型式主要根据地形地貌及地质资料综合选择采用浅基础或深基础。杜湖桥现状河底高程19.0m设计墩台基础若采用浅基础，位于第层含砂姜壤 土之上，可以作为天然地基持力层， 基础形式可采用扩大式基础， 但该河道河床 下切很严重，原有浅基础已经被冲刷毁坏， 若再采用浅基础， 工程安全性无保障， 此外

13、河段两侧滩面高程 26.125.89m,埋深较深，开挖工作量大，且排水围堰 工程造价较高，经济上也不合理，故采用桩基。(1) 桥墩桩长计算A. 恒载计算a. 板自重：12.11 X3+14.42 X 2=65.17tb. 桥面铺装重：0.06 X 4.5 X 13X 2.5+0.1 X 4.5 X13X 2.5=23.41tc. 铰缝自重：0.0555 X 4X 13X 2.3 =6.64td. 栏杆及缘石自重：0.22 X0.25X1.2X2.5+(2.3-0.24 )X0.2X2.5 X6X2=16.4te. 帽梁自重:4.2 X 1X2.5=10.5tf .单个墩柱自重:nX( 0.8/

14、2 ) 2X 9.8 X 2.5=12.32tg.系梁(2 根)自重：(0.4 X 0.6+0.7 X 1)X 2.2 X 2.5=5.17t作用在桩顶的恒载垂直力为：808.4KN1N恒(65.17 23.41 6.64 16.4 9.75 10.5 5.17) 12.32 80.84tB. 活载计算车道荷载：均布荷载：q 10.5 13=136.5KN13 5集中荷载：P *卫 (360 180)180=212KN50 5 荷载纵向分布双孔荷载(单车道)R1 R2 199.4KNN R1 R2398.8KN单孔荷载(单车道)R1245.06KNN R1245.06 KN取两者中的大值，故作

15、用于桥墩上的汽车荷载为 398.8KN。 荷载横向分布1 0.9662 0.034最大垂直反力计算(双孔)：单个桥墩最大活荷载：N活550.89KNC. 桩顶最大垂直力Nmax 808.4550.891359.29KND. 桩长计算灌注桩每延m自重：q 才12 15 11.78KN/m (已扣除浮力)总冲刷深度为6.5m。灌注桩最大冲刷深度以下的桩长为h,贝U：1N gU himA o K2 2(h 3)因为：U 1.05 3.298m2 2A R 0.785mK2：地面土容许承载力随深度的修正系数，取5:桩基计算修正系数，取=0.7m：清底系数，取m= 0.25经试算，h=12m桩长 h=

16、6.5+12 = 18.5m取桩长h为18.5m,桩直径为1m河底咼程19.00 m，桩底咼程0.50m。(2) 桥台桩长计算A. 恒载计算a. 板自重:12.11 X3+14.42 X 2=65.17tb. 桥面铺装重:0.06 X 4.5 X 13X 2.5+0.1 X 4.5 X13X 2.5=23.41tc. 铰缝自重：0.0555 X 4X 13X 2.3 =6.64td. 栏杆及缘石自重：0.22 X 0.25 X 1.2 X 2.5+ (2.3-0.24 ) X 0.2 X 2.5 X 6X 2=16.4t0.3 X 0.5X13X 2.5 X 2=9.75te. 帽梁自重:4.

17、2 X 1X2.5=10.5tf .单个墩柱自重：nX( 0.8/2 ) 2X 9.8 X 2.5=12.32tg.系梁(2 根)自重：0.4 X 0.6 X 2.2 X 2.5=1.32t作用在桩顶的恒载垂直力为：486KN1N 恒 (65.17 23.41 6.64 16.4 9.75)(10.5 1.32)/2 12.32 48.6t4B. 活载计算车辆荷载: 荷载纵向分布R 364KN 荷载横向分布1 0.9662 0.034最大垂直反力计算：单个桥墩最大活荷载：N活503KNC. 桩顶最大垂直力Nmax 486503989KND. 桩长计算灌注桩每延m自重：q 12 15 11.78

18、KN /m （已扣除浮力）4桥台未有水冲刷，故该处不考虑冲刷深度。灌注桩最大冲刷深度以下的桩长为h,贝U：1N 2U himA 0 K2 2（h 3）因为：U 1.05 3.298m2 2A R 0.785mK2:地面土容许承载力随深度的修正系数，取 K2= 2.5:桩基计算修正系数，取 =0.7m0:清底系数，取m（= 0.25经试算，h=14.0m,总冲刷深度为0.5m,因此取桩长14.5m。考虑该高程处即为含砾粗砂顶面，故又向下多取 0.5m,取桩长h为15m桩直径为1m河滩高程26.00 m，桩底高程11.00 m。（3）桥台挡土墙计算桥台填土采用壤土回填，参数选用：f=0.4，=25

19、，丫 土 =19KN/m，丫浮3=9KN/m。A、抗滑稳定计算1）竖向力计算：墙身结构恒载Vi = 2346.9KN基础恒载 V2 = 446KN土重 V3= 1051KN竖向力合计：V = 3843.9KN2）水平力计算|o= 2.19mh= 2.41mEo = 20.22KN/m2E= 582.4KN水平力合计：H = 582.4KN3）抗滑稳定计算进行抗滑计算中，不考虑活载作用，经计算，抗滑稳定系数K二2.64 1.20 故抗滑满足要求。B、地基承载力计算对桥台前趾取矩：恒载：4999KN.m 土重：4202 KN.m土压力：1009KN.mmaxmin111.6KPa103.4 8.295.2KPa亠1.171.2，满足要求min由于该桥台底板下为砂壤土和粉细砂土，为河漫滩土，承载力低，不密实, 在本次设计中，采用换级配碎石换填，换填深度1m。C、抗倾稳定计算W = 3843.9KNH=582.4KNKo=8192/1OO9= 8.11.5满足抗倾要求7、主要工程量主要工程量：砼及钢筋砼794.93m?，石方478.61M3, 土方2205帛,钢筋83.43T,灌注桩（1m直径）总长575.4m。