桥墩的设计说明书

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1、8.2 双柱式桥墩盖梁的设计 8.2.1设计标准及上部构造设计荷载：公路级；桥面净空：0.5m防撞护栏+净10.5m行车道+0.5m防撞护栏；标准跨径：梁长29.96m,计算跨径29m；上部构造为预应力混凝土简支5片预应力混凝土T梁；钢筋：盖梁主钢筋用HRB335的级钢筋，其他均用R235的级钢筋；混凝土：盖梁用C40，墩柱C30，桩基础C30；设计方法：容许应力法；桥墩尺寸：如下图（图8.1） 图8.1桥墩构造图（尺寸单位：cm) 8.2.2 盖梁计算 8.2.2.1荷载计算1. 上部结构永久荷载见表8.1表8.1 永久荷载作用表每片边梁自重（KN/m）每片中梁自重（KN/m）一孔上部构造总

2、重 (KN）每一个支座恒载反力（KN）1（5）号2、3、4号边梁中梁2、3、435.6736.775442.23534.34550.812.盖梁自重及作用效应的计算（1/2盖梁长度）见表8.2和图8.2。图8.2盖梁构造图（尺寸单位：cm) 表8.2 盖梁自重及产生的弯局，剪力计算截面编号自重（KN）弯距（KNm）剪力（KN）Q左Q右1-1=12=-2.833-12-122-2=-48-483-3-70.80135.64-4=109.2109.25-5003、可变荷载的计算1、可变荷载横向分布系数计算，活载对称布置时用杠杆法，非对称布置时用偏心受压法。公路级a.单列车，对称布置时（如图8.3）

3、： 图8.3荷载布置图(尺寸单位：cm)b.双列车,对称布置时（如图8.4）：图8.4荷载布置图(尺寸单位：cm) c.单列车，非对称布置时如图8.5： 图8.5荷载布置图(尺寸单位：cm)由 已知：，。则 d.双列车，非对称布置时如图8.5已知：，。则 (2) 按顺桥向可变荷载移动情况，求的支座活载反力的最大值。（图8.7）布载长度为：29 m用内插法求车到的集中荷载得：PK= 图8.7影响线加载图(尺寸单位：cm)公路级：双孔布载单列车时 双孔布载双列车时 单孔布载单列车时 单孔布载双列车时 (3) 可变荷载横向分布后各梁支点反力（计算的一般公式），见表8.3 表8.3各梁支点反力计算 荷

4、载横向分布情况公路-级荷载（kN）计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔BR1BR1对称布置按杠杆法计算单列行车公路-级1=02=0.1963=0.6094=0.1965=0432.25084.72263.2484.720584.50114.56355.96114.560双列行车公路-级1=0.0332=0.6093=0.7174=0.6095=0.033864.528.18526.48619.85526.4828.18116938.58711.92838.17711.9238.58非对称布置按偏心压力法计算单列行车公路-级1=0.4962=0.3483=0.2004=0.0525=-0.096

5、432.25214.40150.4286.4522.48-41.50584.5289.91203.41116.9030.39-56.11双列行车公路-级1=0.3702=0.2853=0.2004=0.1155=0.03864.5319.87246.38172.999.4225.941169432.53333.17233.80134.4435.07（4）各梁永久荷载、可变荷载反力组合：计算见表8.4，表中均取用各梁的最大值，其中冲击系数为：1+=1+0.278=1.278 表8.4各梁永久荷载、可变荷载基本组合计算表（单位：kN） 编号荷载情况1号梁R12号梁R23号梁R34号梁R45号梁R5

6、恒载公路-级双列对称公路-级双列非对+1068.6849.31552.771228.651174.891732.111678.351101.62909.83425.791987.792048.61503.751564.561101.621071.18298.82172.82190.21400.421417.821101.62909.83171.811987.792013.81249.771275.781068.6849.3144.821228.651095.891224.161091.44.双柱反力Gi的计算（图8.9），所以用的各梁反力见表8.5 表8.5双柱反力G1计算 荷载组合情况计算式

7、反力G1(kN)组合公路-级双列对称(1228.65*7.5+1987.79*5.2+2172.8*2.9+1987.79*0.6-1228.65*1.7)/5.8=4302.844302.84组合公路-级双列对称(1174.89*7.5+2048.6*5.2+2190.2*2.9+2013.8*0.6-1095.89*1.7)/5.8=4338.154338.15组合公路-级双列非对称(1732.11*7.5+1503.75*5.2+1400.42*2.9+1249.77*0.6-1224.16*1.7)/5.8=4058.684058.68组合公路-级双列非对称(1678.35*7.5+1

8、564.56*5.2+1417.82*2.9+1275.78*0.6-1091.4*1.7)/5.8=4093.984093.98 图8.9 盖梁截面图(尺寸单位：cm)由表8.5可知，偏载左边的立柱反力最大（G1G2）,并由荷载组合时（公路-级，双列非对称布置）控制设计。此时G1= 4338.15kN，G2=4185.23kN。8.2.2.2 内力计算1.恒载加活载作用下各个截面的内力（1）弯距计算（图8.9）截面位置见图8.9示。为求得最大弯距值，支点负弯距起用非对称布置时数值，跨中弯距取用对称布置时的数值。各截面弯矩计算式如下： 各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表8.6。注意的是，表中内

9、力计算未考虑施工荷载的影响。 各截面弯距计算 表8.6荷载组合情况墩柱反力（KN）梁的反力（KN）各截面弯距（KNm）截面-截面-截面-截面-组合公路-级双列对称4302.841228.651987.79-1228.65-2088.71-244.1912254.529组合公路-级双列对称4338.151174.892048.6-1174.89-1997.31-99.3572464.361组合公路-级双列非对称4058.681732.111503.75-1732.11-2944.59-1548.645343.841组合公路-级双列非对称4093.981678.351564.56-1678.35-

10、2853.20-1403.817553.644（2）相应于最大弯距值时的剪力计算。一般计算公式为：截面-：，；截面-：； 截面-：，；截面-：，；截面-：，计算值见表8.7各截面剪力计算 表8.7荷载组合情况墩柱反力G1（KN）梁支座反力（KN）各截面剪力（KN）截面-截面-截面-截面-截面-R1R2R3V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右组合公路-级4302.841228.651987.792172.80-1228.65-1228.65-1228.65-1228.653074.193074.191086.41086.4-1086.4组合公路-级4338.151174.892048.621

11、90.20-1174.89-1174.89-1174.89-1174.893163.263163.261114.661114.66-1075.54组合公路-级4058.681732.111503.751400.420-1732.11-1732.11-1732.11-1732.112326.572326.57822.82822.82-577.6组合公路-级4093.981678.351564.561417.820-1678.35-1678.35-1678.35-1678.352415.632415.63851.07851.07-566.752、盖梁内力汇总（表8.8）盖梁内力汇总 表8.8 截面

12、号内力弯距(KNm)自重-2.83-31.5-75.84-2.17109.14荷载0-1732.11-2944.587-1548.645343.841计算-2.83-1763.61-3024.427-1550.815452.981剪力(KN)V自重左-12-48-70.8109.20右-12-48135.6109.20V荷载左0-1732.11-1732.113163.261114.66右-1732.11-1732.113163.261114.66-1086.4V计算左-12-1780.11-1802.913272.461114.66右-1744.11-1780.113298.861223.8

13、6-1086.4表中各截面内力均取弯矩计算的最大值。按盖梁内力总汇表可绘制内力计算值的包络图。8.2.3截面配筋设计与承载力校核采用40号混泥土，其，主筋用32级钢筋，并取保护层厚度（钢筋中心至混泥土边缘）。其中，1.正截面抗弯承载力验算 取截面作配筋设计,其它截面雷同，在此不作详细计算。 ， ， 即： 解得 用钢筋，其根数根，实际选用12根。配筋率：该截面实际承载力为： 就正截面承载能力与配筋率而言，配筋设计满足公预规要求.其他截面的配钢筋设计如下表： 表8.9各截面钢筋量计算表 截面号M(KN.m)所需钢筋面积实际选用含筋率（%）根数-2.83648.250.29-1763.6152.36

14、6.51864.340.38-3024.42791.7811.41296.50.57-1550.81545.885.71864.340.38452.98113.171.64648.250.29对比可知，原标准的配筋是适合的，均大于计算值。2. 斜截面抗剪承载能力验算按公预规5.2.10条要求，当截面符合时可以不进行斜截面抗剪承载力计算，仅需按公预规9.3.13条构造要求配置钢筋。式中：预应力提高系数，本设计取1.0 混凝土抗拉设计强度，本设计取1.65Mpa11截面：对于22截面到55截面：按公预规5.2.9条规定因此，本设计可以按构造要求设置斜钢筋和箍筋见图8.10.图8.10盖梁钢筋构造图

15、(尺寸单位：cm)8.3桥墩墩柱设计 8.3.1荷载计算墩柱一般尺寸见图8.1所示，墩柱直径为120cm，用C30混凝土， 受力主钢筋采用HRB335钢筋，箍筋R235钢筋。1. 恒载计算：由前计算得:上部构造恒载，一孔重5442.23KN；盖梁自重（半根盖梁）206.4KN；墩柱自重;作用墩柱底面的恒载垂直力为：2. 汽车荷载计算荷载布置及行驶情况见前述图8.3-图8.5，由盖梁的计算得知：公路级：单孔荷载单列车时：，B2=432.25KN，B1+B2=432.25KN相应的制动力：T=，按公预规制动力小于90KN,故制动力取90KN。双孔荷载单列车时：B=584.5KN相应的制动力：T=取

16、116.9KN活载中双孔荷载产生支点处最大反力值，即产生最大墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩柱弯矩。 3.双柱反力横向分布计算（汽车荷载位置见8.11图） 图8.11汽车荷载位置(尺寸单位：cm)单列车时：1=（290+290）/580=1.0；双列车时：1=； 4.荷载组合最大最小垂直反力时，计算见下表。 表8.10可变荷载组合垂直反力计算（双孔） 编号荷载状况最大垂直反力（kN）最小垂直反力（kN）横向分布1B1（1+）横向分布1B1（1+）1公路-级单列车1.000746.99002双列车0.7331095.950.267199.45表中汽车-级已乘以冲击系数

17、，1+=1.278最大弯距时，计算见下表(表中水平力由两墩柱平均分配)。表8.11可变荷载组合最大弯距计算（单孔） 编号荷载情况墩柱顶反力计算式垂直反力（kN）水平力(kN)对柱顶中心弯矩(KN.m)B1B2B1+ B20.25(B1- B)1.14H123上部构造与盖梁计算单孔双列车人群单孔双侧-1169*0.733*1.278174*0.500-1095.0987-0-2927.521095.0987-87-0273.7721.75099.18-8.3.2截面配筋计算及应力验算1.作用于墩柱顶的外力图8.12. 图8.12 墩柱顶的外力图（尺寸单位:cm) 垂直力： 最大垂直力： 最小垂直

18、力：（需考虑与最大弯矩值相适应）由表8.11得到：水平力： H=87KN 弯距： Mmax=273.77+99.18+21.75=394.7KN.m 2.作用于墩柱底的外力 3.截面配筋计算已知墩柱用30号混凝土，选用12 钢筋，则纵向钢筋配筋率，由于查公预规表5.3.1。取。双孔荷载，最大垂直反力时，墩柱按轴心受压构件验算：根据公预规5.3.1条有： = 满足规范要求。单孔荷载，最大弯距时，墩柱按小偏心受压构件验算： 根据公预规5.3.9条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定： 设g=0.88,代入，后整理得。按公预规提供的附录C表C.0.2表，查得各系数A,B,C,D为： 设，A=2.30

19、47, B=0.5304, C=1.8786, D=0.9636代入得： 则 = =1740.96（KN.m） 墩柱承载力满足规范要求。208.4 钻孔桩计算 钻孔灌注桩直径为1.4m,采用C30混凝土，抗压强度设计值；采用HRB335钢筋，直径为25mm, 抗拉强度标准值，抗拉强度设计值。灌注桩按m法计算，8.4.1荷载计算 每一根桩承受的荷载为： 一孔恒载反力： 盖梁恒载重反力： 一根墩柱横重： 桩（直径1.4m)自重每延米: 两跨活载反力： 单跨活载反力： 制动力T=87kN ,作用在支座中心，距离桩顶距离为： 作用于桩顶的外力： 作用于地面处桩顶的外力： 8.4.2 桩长的计算 由于地

20、基土为风化岩层，按摩擦桩设计，假设土层是单一的，可由确定单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长。灌注桩最大冲刷线以下的桩长为h，则式中： 代入公式得:8.4.3 桩的内力计算 （1）桩的计算宽度b （2）桩的变形系数 （3）地面以下深度z处桩身截面上的弯矩的计算。已知作用于地面处桩顶上的外力为：、 桩身弯矩:式中的无量纲系数可由表格查得，计算见下表8.12.表8.12 桩身弯矩计算（单位：kN.m)8.4.4 桩身截面配筋及承载力的计算 验算最大弯矩z=0.74m处，该截面的控制内力为： 柱内竖向受力筋选用21根直径为25mm的HRB335钢筋；箍筋采用HRB235钢筋，直径为10mm，则：图8.13 桩基配筋截面图 （尺寸单位：cm )柱的换算截面积为：桩的计算长度：偏心距： 根据公预规5.3.9条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定： 按公预规提供的附录C表C.0.2表，查得各系数A,B,C,D为： 设，A=2.385, B=0.653, C=2.146, D=0.983代入得：则： = 桩基的承载力满足规范要求。25