桥墩课程设计计算.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流桥墩课程设计计算.精品文档. 桥墩课程设计计算设计资料上部结构为5孔20m装配式混凝土简支梁,桥面净宽11m.下部结构采用双柱式圆柱墩。墩柱及桩身尺寸构造见图，墩柱直径130cm,混凝土C30,fcd=13.8MPa,主筋RB335，fsd=280 MPa,灌注桩直径150cm, 混凝土C20, fcd=13.8MPa,主筋HRB335，fsd=280 Mpa。墩顶每片梁梁端设400400mm板式橡胶支座一个，台顶每片梁梁端设四氟版活动支座一个，板式橡胶支座摩阻系数f=0.05,滑板支座最小摩阻系数f=0.03,一般情况取0.05。桥台上设橡

2、胶伸缩缝。盖梁、墩身构造均采用C30混凝土，系梁采用C25混凝土，主筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用R235级钢筋，。已知数据：每片边梁自重（kN）每片中梁自重(kN)一孔上部结构总重(kN)每个支座支反力(kN)1、5号梁2、3、4号梁2706.18边梁支座中梁支座26.627.46265.47270.05一、荷载计算（一）、恒载计算：墩柱上部恒载值由上知：(1)上部构造恒载，一孔重：2706.18kN;(2)盖梁自重（半根自重）：5304.29kN;(3)横系梁重:;(4)墩柱自重:墩柱自重：;（二）、活载计算荷载布置及行驶情况参考前面计算，数值直接取用。1、汽车荷载 (1)单孔单车时相

3、应得制动力为：90kN所以单孔单车时得制动力取为：T=90kN (2)双孔单车时相应得制动力为：取双孔单车制动力为：T=90kN。2、人群荷载(1)单孔单侧人群荷载：(2)双孔单侧人群荷载：活载中双孔荷载在支点处产生最大反力值，即产生最大墩柱垂直力；活载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩底弯矩。（三）双柱反力横向分布计算活载布置见图本章图(1)图(3)。1、汽车图1 单孔单列车布置（单位：cm）(1)单列汽车布置(2)双列车布置图2 单孔双列车布置（单位：cm）（2）人群图3 单侧人群布置（单位：cm）(1)单侧人载(2)双侧人载二、 活载内力计算（一）最大最小垂直力计算最大最小垂直力计

4、算见表 最大最小垂直力计算表荷载情况最大垂直力最小垂直力单列76.78255.28336.060.938395.570.06221.15双列153.56510.56664.120.715603.050.285240.38人单侧22.2222.2244.441.21253.86-0.212-9.42人双侧44.4444.4488.880.544.440.544.44（二）最大弯矩计算最大弯矩计算见下表 最大弯矩计算表荷载情况墩顶反力（kN）垂直力（kN）水平力（kN）对柱顶中心的弯矩（kNm）B1B2B1 + B2上部构造与盖梁恒重1741.3800汽车单孔双列463.61463.6145115

5、.969.3人群单孔双列44.4444.4411.11注：制动力对各墩平均分配。三、墩柱底内力计算通过以上计算结果和经验，利用最大的剪力、弯矩对墩柱进行配筋结果是偏安全的.现将个墩所受内力组合列于下表各墩内力表项目墩柱号(单墩)1号2号3、4号1上部恒载(kN)1741.382墩柱自重(kN)331.66398298.53制动力H(kN)22.54对墩柱底的弯矩(kN.m)237.54298.382.255墩柱底活载(kN)647.796纵向偏心矩(kN.m)196.31196.31196.317+2072.042139.82039.888+469.85494.61278.819（m）0.22

6、680.2320.134 由上表计算数据比较，纵向弯矩以2号墩柱为大，1号次之，这两个墩柱可以采用同样配筋，3、4号纵向弯矩较小可以采用另一种配筋方式。2号墩柱为最不利受力墩柱，以下仅对2号墩柱截面配筋。四、墩柱截面配筋与承载力检算墩柱采用C30混凝土，主筋采用HRB335级钢筋，并取主筋保护层厚度，假定墩柱为一端固定，一端自由计算。则：按公预规第5.3.10条规定，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力的影响。（一）墩柱偏心矩增大系数以公预规5.3.10规定，计算偏心矩增大系数式中， 将以上数据分别代入式，结果为：将上述各值代入式(51)结果如下：考虑偏心矩增大系数后的偏心矩：。（二）墩柱

7、正截面强度检算由公预规第5.3.9条规定，沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其正截面抗压承载力应符合下式的规定： (1) (2)式中：有关混凝土承载力的计算系数，按公预规附录C表C.0.2查; 有关纵向钢筋承载力的计算系数，按公预规附录C的迭代法由表C.0.2查; 圆形截面的半径(cm)； 纵向钢筋所在圆周半径与圆截面半径之比：。按公预规附录C的叠代法由表C.0.2查出；与接近，可以。式(1)右项：满足要求。式(2)右项：也满足要求。（三）截面主筋配置以公预规式 （C.0.22）判断是否按最小配筋计算：应按最小配筋率配置截面主筋:所以选用12根直径22mm的钢筋， 提供A

8、g=45.62cm2，钢筋中距28mm；箍筋选用螺旋型钢筋间距为200mm。五、墩柱稳定性检算,由公预规第5.3.2条规定，其正截面抗压承载力符合下式规定：式中：轴向力组合设计值，；轴压构件稳定系数，按公预规表5.3.1取用,内插取0.82；构件毛截面面积(cm2)； 全部纵向钢筋的截面面积(cm2)。所以，墩柱按构造配筋即可，按构造配筋时其稳定性满足规范要求, 箍筋选用直径为8mm的螺旋筋，螺距8mm。六、墩身裂缝验算按公预规第6.4.5条规定，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其最大裂缝宽度可按下式计算：式中各符号的意义见前述。由于依照规范墩身裂缝宽度不必计算。七、桩基检算双柱式钻孔灌注桩的

9、计算：桩直径1.5m，用C20的混凝土，fcd=9.2MPa,Eh=2.6104MPa,主筋采用HRB235，fsd=280MPa.。计算图式参见附图，由于1、2号墩前章已检算，3、4号墩采用桩基础，比较3号与4号桩长，3号墩较4号墩长，为最不利受力墩，仅检算3号墩。（一） 荷载计算计算桩基时考虑墩柱底以下(24.21-21.6)=2.6m的冲刷。灌注桩按“m”法计算,m=10000kN/m41、桩顶作用力计算（1）恒载计算两跨荷载反力： 横系梁重： 盖梁自重反力： 每根墩柱重： (5)每延米桩自重： （2）活载计算两跨活载反力： 单跨活载反力： 水平力制动力： 作用点在支座中心，距桩顶距离为

10、 作用于桩顶的外力为：（二）墩柱底以下2.6m最低冲刷线处作用力计算 墩身底最低冲刷线处的作用力，以规范规定：最低冲刷线以上取其段桩身自重，以下部分按桩身的一半取。最低冲刷线以上桩重：最低冲刷线以下桩重：则桩底恒载： （三）单桩承载力检算单桩的允许承载力按规范按下式计算如下：式中, 桩的轴向容许承载力（kN）;桩的周长.按成孔直径计算,成孔直径;各土层的极限摩阻力，近似取;桩在局部冲刷线以下的有效长度(m)，=12.4m;桩底支撑面面积，;桩底地基上容许承载力(MPa)式中,清底系数，=0.85; 土的深度修正系数,=5.0; 土的容重，桩尖埋置深度，=13m；桩尖处土允许承载力,。将上述各值

11、代入式(1)结果如下：故单桩承载力满足要求。（四） 桩的内力计算桩的内力计算采用“m法”计算。1、桩的计算宽度2、变形系数桩的换算深度属于弹性桩（五）最低冲刷线处桩的内力1、最低冲刷线处桩的柔度按查JTJD60-04规范附表2、桩的最低冲刷线处的横向位移和转角式中“-”号表示顺时针方向3、冲刷线以下深度y处桩身截面上的弯矩My4、 弯矩计算：由规范查附表后得将个数值代入上式。按=4.0查表，计算结果列于表弯矩计算表y000010366.460.290.1-0.00017-0.0000110.1372.770.570.2-0.00133-0.0001330.999990.20000378.231

12、.140.4-0.01067-0.002130.999740.39998385.782.270.8-0.8532-0.034120.991810.79854478.843.481.2-0.28737-0.17260.937831.18342334.914.571.6-1.67629-0.543480.738591.50659277.775.712.0-1.29535-1.31361-0.948851.35201192.966.862.4-2.14117-2.66329-0.948851.3520190.078.73.0-3.54058-5.99979-4.68788-0.8912627.371

13、0.153.5-3.91921-9.54367-10.3404-5.85402-36.3011.64.0-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755-99.66图 桩身弯矩分布图桩身弯矩分布如图所示： （六）桩基在土中的最大弯矩桩基在最低冲刷线以下1.444m处的弯矩最大，相应的轴向力：以规范要求：因验算桩截面抗偏心受压强度要引入极限状态，桩重作为恒载，其荷载系数用0.8,桩周极限摩阻力取45kPa。 （七） 桩身截面配筋与强度检算1、最大弯矩处的截面强度检算（1）正截面强度检算按照公预规 式（5.3.91），验算。 （1） （2） 式中： 轴向力偏心矩，应乘以偏心矩增大系

14、数；A、C 有关混凝土承载力的计算系数，按公预规附录C的叠代法由表C.0.2查出； B、D 有关纵向钢筋承载力的计算系数,按公预规附录C的叠代法由表C.0.2查出； 圆形截面的半径(cm)； 纵向钢筋所在圆周的半径与原截面半径之比，；纵向钢筋配筋率；偏心矩增大系数计算假设桩为一端固定一端铰支，则，, ，应考虑偏心矩增大系数的影响。以公预规5.3.10规定，计算偏心矩增大系数式中， 将上述各值分别代入上式则偏心矩增大系数：考虑偏心矩增大系数后的偏心矩：。按公预规附录C的叠代法由表C.0.2查出：式（1）右项：满足要求。式（2）右项： 也满足要求。（七）桩身截面配筋以公预规式 （C.0.22）判断

15、是否按最小配筋率配筋：可以按最小配筋率配置截面主筋:采用12根直径25mm的钢筋，其面积为 4983mm2，钢筋中心距柱边缘7cm，钢筋中距35cm；箍筋采用直径为8mm的螺旋筋，螺距为200mm；由于横系梁不直接承受外力，故按其横截面面积的0.1%设置构造钢筋即可。箍筋采用8螺旋筋，螺距为200mm或100mm,加强筋采用直径20mm中心距离为200mm的钢筋。图 墩顶受力图示（单位cm）（八）墩顶纵向水平位移检算墩顶受力如图所示。由于冲刷线以上为变截面，其上部墩柱截面抗弯刚度为E1I1,下部桩抗弯刚度为EI，假设。墩顶的水平位移公式为：式中，墩顶最大弯矩：Mmax=196.31kNm已求得因此将上述各值代入式(79)：墩顶容许的纵向水平位移:式中，L桥梁跨度，当L24m时取L=24m;墩顶处的水平位移(mm).符合规范要求。（九）群桩检算公路桥涵地基与基础规定：当桩柱中心距大于2.5倍的桩径时，可以不验算群桩受力。本设计桩中心距符合这一规定不再检算。