簡支梁橋下部結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、計(jì) 算 書工程名稱： 設(shè)計(jì)編號(hào)：計(jì)算內(nèi)容： 橋梁計(jì)算書共 頁 計(jì) 算 年 月 日校 核 年 月 日審 核 年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé) 年 月 日目 錄一、計(jì)算資料3二、橋梁縱向荷載計(jì)算31永久作用32可變作用4三、橋墩、橋臺(tái)蓋梁抗彎、抗剪承載力計(jì)算及裂縫寬度計(jì)算4四、墩臺(tái)樁基豎向承載力計(jì)算4五、橋臺(tái)樁身內(nèi)力計(jì)算51、橋臺(tái)樁頂荷載計(jì)算52、橋臺(tái)樁基變形系數(shù)計(jì)算53、m法計(jì)算橋臺(tái)樁身內(nèi)力6六、橋墩樁身內(nèi)力計(jì)算61、橋墩墩柱頂荷載計(jì)算62、橋墩樁基變形系數(shù)計(jì)算73、m法計(jì)算橋墩樁身內(nèi)力7七、橋臺(tái)、橋墩樁基樁身強(qiáng)度校核81、橋臺(tái)樁基樁身強(qiáng)度校核82、橋墩樁基樁身強(qiáng)度校核9一、計(jì)算資料1設(shè)計(jì)荷載汽車荷載：城A級(jí)

2、人群荷載：按城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范(CJJ 11-2011)條取用。2橋梁跨徑及橫斷面布置跨徑組合：3×13m簡支梁橋，單孔計(jì)算跨徑：l0 =12.60 m；橋梁橫斷面：4.5m(人行道)+15m(混行車道)+ 4.5m(人行道)=24m。3橋梁主要構(gòu)造上部結(jié)構(gòu)采用3跨13m裝配式先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁（使用中華人民共和國交通行業(yè)公路橋梁通用圖板梁系列，編號(hào)36-2分冊(cè)，交通部專家委員會(huì)等編制）。下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩、橋臺(tái)。墩臺(tái)基礎(chǔ)采用120cm鉆孔灌注樁。4橋梁主要材料 (1)、混凝土空心板梁：采用C50砼預(yù)制，C40砼封端，板梁鉸縫采用C50砼澆注；橋面鋪裝：10cm厚C50砼現(xiàn)澆層+

3、4cm細(xì)粒式瀝青砼（AC-13C）+6cm中粒式瀝青砼 (AC-20C)；墩臺(tái)蓋梁：C30砼；墩臺(tái)樁基礎(chǔ)：C30水下砼。(2)、鋼筋 普通鋼筋采用HPB300和HRB400鋼筋，板梁預(yù)應(yīng)力鋼筋為s15.2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。5計(jì)算依據(jù)城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范(CJJ11-2011)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D60-2004)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D60-2004)6 計(jì)算內(nèi)容由于設(shè)計(jì)周期較短，設(shè)計(jì)時(shí)橋梁上部結(jié)構(gòu)套用中華人民共和國交通行業(yè)公路橋梁通用圖（板梁系列，編號(hào)36-2分冊(cè)，交通部專家委員會(huì)等編制）圖紙，不

4、再進(jìn)行驗(yàn)算，本計(jì)算書主要對(duì)橋梁墩臺(tái)、樁基等下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。二、橋梁縱向荷載計(jì)算1永久作用(1)、單片板梁自重(含封端砼)：中板：4.93×26+0.24×25=134.18kN邊板：6.61×26+0.24×25=177.86kN(2)、二期恒載、單條鉸縫：1.029×25=25.72kN、防水砼鋪裝(單片板梁寬度)：0.1×1×13×25=32.5 kN、瀝青砼鋪裝(單片板梁寬度)：0.1×1×13×24=31.2kN、單側(cè)單孔欄桿自重：8×13=104 kN 、單側(cè)單孔

5、人行道(枕梁+人行道板+鋪裝)自重：(5.73+3.94+3.04)×25=317.75kN2可變作用(1)、汽車荷載：城A級(jí)，q=10.5kN/m，P=212kN/m(2)、汽車沖擊荷載：沖擊系數(shù)u=0.368(3)、人群荷載：3.5kPa三、橋墩、橋臺(tái)蓋梁抗彎、抗剪承載力計(jì)算及裂縫寬度計(jì)算橋墩、橋臺(tái)蓋梁采用橋梁通V7.78計(jì)算，蓋梁按照連續(xù)梁模式分別計(jì)算其抗彎、抗剪和裂縫寬度驗(yàn)算。計(jì)算時(shí)程序自動(dòng)對(duì)汽車荷載和人群荷載進(jìn)行最不利加載，并計(jì)入縱橫向折減，永久作用為計(jì)算者手動(dòng)輸入到程序中。計(jì)算結(jié)果：橋墩、橋臺(tái)蓋梁彎矩包絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖詳見“附圖1橋墩蓋梁彎矩包絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖

6、和裂縫配筋圖”、“附圖2橋臺(tái)蓋梁彎矩包絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖”。根據(jù)包絡(luò)圖可見，橋墩、橋臺(tái)蓋梁縱向配筋基本由裂縫驗(yàn)算控制。控制因素部位計(jì)算配筋實(shí)際配筋橋墩蓋梁裂縫上緣12C2516C25裂縫下緣8C2516C22橋臺(tái)蓋梁裂縫上緣11C2213C22裂縫下緣7C2213C20蓋梁抗剪驗(yàn)算按照已知箍筋間距計(jì)算斜筋根數(shù)的方法計(jì)算，蓋梁配置四肢C14箍筋，計(jì)算其在蓋梁樁頂截面需要配置的斜筋根數(shù)，具體根數(shù)詳見剪力包絡(luò)圖。四、墩臺(tái)樁基豎向承載力計(jì)算由橋梁通對(duì)橋墩、橋臺(tái)蓋梁的計(jì)算可知，橋墩樁基墩柱頂豎向荷載Nmax=2236.8kN，橋臺(tái)樁基樁頂豎向荷載Nmax=2014.3kN。在橋臺(tái)樁長計(jì)算時(shí)，由

7、于場地賦存較厚軟弱土層，應(yīng)考慮樁基負(fù)摩阻力的不利作用。其中0#橋臺(tái)樁基負(fù)摩阻力Nq=371kN，3#橋臺(tái)樁基負(fù)摩阻力Nq=410kN，負(fù)摩阻力作為外荷載加在樁頂。墩臺(tái)樁基豎向承載力驗(yàn)算采用計(jì)算者自編excel程序計(jì)算，樁基均按摩擦樁設(shè)計(jì)，計(jì)算過程見附表14。五、橋臺(tái)樁身內(nèi)力計(jì)算1、橋臺(tái)樁頂荷載計(jì)算橋臺(tái)荷載計(jì)算時(shí)，一般考慮以下三種工況：(一） 橋上有活載，臺(tái)后無活載；(二） 橋上無活載，臺(tái)后有活載；(三） 橋上有活載，臺(tái)后有活載。由于在前述橋梁通計(jì)算樁頂豎向荷載時(shí)，為考慮了橋跨與搭板上均分布有汽車荷載所得到的結(jié)果，同時(shí)本橋跨徑小，為計(jì)算簡便，故蓋梁底水平荷載與彎矩按第三種工況計(jì)算，其他兩種工況不

8、再計(jì)算。此時(shí)需計(jì)算的荷載包括：恒載（上部結(jié)構(gòu)自重、橋臺(tái)自重）、橋上汽車、人群荷載、臺(tái)后有車輛荷載等時(shí)產(chǎn)生的土壓力，同時(shí)考慮制動(dòng)力的不利影響。橋臺(tái)蓋梁底水平力與彎矩計(jì)算結(jié)果(彎矩以主動(dòng)土壓力方向?yàn)檎?水平力(kN)彎矩(kN.m)上部結(jié)構(gòu)自重-89.9橋臺(tái)自重-1769.7臺(tái)后主動(dòng)土壓力259.0190.0臺(tái)后車輛荷載等產(chǎn)生的附加土壓力310.0341.0汽車、人群荷載（含汽車沖擊力）-42.4汽車制動(dòng)力165214.5合計(jì)734-1156.5則橋臺(tái)單樁樁頂水平力H=734/5=146.8kN，彎矩M=-1156.5/5=-231.3kN/m。2、橋臺(tái)樁基變形系數(shù)計(jì)算樁基直徑d=1.2m，kf=

9、0.9，k=1.0樁臺(tái)樁基計(jì)算寬度b1=kkf（d+1）=1.98m樁慣性矩I=1/64×3.1416×1.24=0.1018m4樁抗彎剛度EI=0.8ECI=0.8×3×107×0.1018=2442902kN.地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=4000kN/m4樁臺(tái)樁基變形系數(shù)=0.318/m橋臺(tái)樁長h=31m，h=0.318×31=9.86>2.5，故橋臺(tái)樁基可按彈性樁計(jì)算。3、m法計(jì)算橋臺(tái)樁身內(nèi)力橋臺(tái)樁基內(nèi)力采用m法計(jì)算，利用橋梁博士V3.3基礎(chǔ)模塊輸出計(jì)算結(jié)果如下：單樁內(nèi)力和位移效應(yīng)輸出坐標(biāo)位移彎矩剪力土應(yīng)力0.000.

10、0030-231.3146.80.0-1.550.0023-17.0122.514.1-3.100.0015133.769.918.6-4.650.0008198.115.915.6-6.200.0004191.4-22.39.1-7.750.0001140.4-39.72.6-9.30-0.000177.0-39.4-2.4-10.85-0.000125.5-25.9-5.9-12.40-0.00022.3-2.8-9.0-13.95-0.0002-0.0-0.0-10.5-15.50-0.0002-0.0-0.0-11.6-17.05-0.0002-0.0-0.0-12.8-18.60-0

11、.0002-0.0-0.0-13.9-20.15-0.0002-0.0-0.0-15.1-21.70-0.0002-0.0-0.0-16.3-23.25-0.0002-0.0-0.0-17.4-24.80-0.0002-0.0-0.0-18.6-26.35-0.0002-0.0-0.0-19.8-27.90-0.0002-0.0-0.0-20.9-29.45-0.0002-0.0-0.0-22.1-31.00-0.0002-0.0-0.0-23.2六、橋墩樁身內(nèi)力計(jì)算1、橋墩墩柱頂荷載計(jì)算由橋梁通對(duì)橋墩蓋梁的計(jì)算可知，橋墩墩柱頂豎向荷載Nmax=2236.8kN，此時(shí)考慮制動(dòng)力分配作用于墩柱頂

12、。單個(gè)墩柱承擔(dān)的制動(dòng)力Fbk=165/5=33 kN制動(dòng)力在墩柱頂產(chǎn)生的彎矩M=165×1.3/5=42.9 kN.m2、橋墩樁基變形系數(shù)計(jì)算樁基直徑d=1.2m，kf=0.9，k=1.0樁墩樁基計(jì)算寬度b1=kkf（d+1）=1.98m樁慣性矩I=1/64×3.1416×1.24=0.1018m4樁抗彎剛度EI=0.8ECI=0.8×3×107×0.1018=2442902kN.地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=4000kN/m4樁墩樁基變形系數(shù)=0.318/m橋墩位于沖刷線以下的樁長h=29.9m，位于沖刷線以上的墩柱長l=2.1m

13、，h=0.318×29.9=9.51>2.5，故橋墩樁基可按彈性樁計(jì)算。3、m法計(jì)算橋墩樁身內(nèi)力橋墩樁基內(nèi)力采用m法計(jì)算，利用橋梁博士V3.3基礎(chǔ)模塊輸出計(jì)算結(jié)果如下：沖刷線以下單樁內(nèi)力和位移效應(yīng)輸出坐標(biāo)位移彎矩剪力土應(yīng)力0.000.0018112.233.00.0-1.490.0011155.121.26.7-2.990.0006170.6-0.77.4-4.480.0003155.0-19.34.8-5.980.0001118.2-28.21.3-7.47-0.000075.3-27.8-1.3-8.97-0.000138.1-21.3-2.8-10.47-0.000114

14、.3-12.3-3.1-11.96-0.00012.7-3.5-2.8-13.45-0.00010.00.0-2.8-14.95-0.00010.00.0-3.1-16.45-0.00010.00.0-3.4-17.94-0.00010.00.0-3.7-19.43-0.00010.00.0-4.1-20.93-0.00010.00.0-4.4-22.42-0.00010.00.0-4.7-23.92-0.00010.00.0-5.0-25.41-0.00010.00.0-5.3-26.91-0.00010.00.0-5.6-28.40-0.00010.00.0-5.9-29.90-0.000

15、10.00.0-6.2七、橋臺(tái)、橋墩樁基樁身強(qiáng)度校核1、橋臺(tái)樁基樁身強(qiáng)度校核由前述橋臺(tái)樁身內(nèi)力計(jì)算可知，橋臺(tái)樁基受力控制截面位于樁頂，該截面彎矩Md=231.3kN.m，豎向力。由于在前述單樁豎向反力及m法計(jì)算樁身內(nèi)力時(shí)，各荷載組合均未計(jì)入荷載組合系數(shù)，計(jì)算樁基配筋時(shí)近似取最大彎矩乘以組合系數(shù)1.25作為樁身彎矩進(jìn)行配筋驗(yàn)算，即Md=289.1kN.m。 橋臺(tái)樁基延樁周對(duì)稱布置20C22鋼筋，樁身強(qiáng)度按圓形截面偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，樁的計(jì)算長度 8.8m。計(jì)算過程詳見下表：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)01.1軸向力設(shè)計(jì)值Nd2014.3 kN彎矩設(shè)計(jì)值Md289.1 kN.m偏心距e0144 mm圓形截面半徑r

16、600 mm縱向鋼筋所在圓周半徑rs514 mmg0.857 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd13.8MPa縱向鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f'sd330MPa縱向受壓鋼筋根數(shù)n20縱向受壓鋼筋直徑d22mm縱向鋼筋配筋率0.67%構(gòu)件計(jì)算長度l08.8m長細(xì)比l0/i=29.33 17.5應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響截面有效高度h01114 mm荷載偏心率對(duì)截面曲率的影響系數(shù)10.548 構(gòu)件長細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)21.000 偏心距增大系數(shù)1.163 系數(shù)A2.2450 系數(shù)B0.5519 系數(shù)C1.8029 系數(shù)D1.0139 軸向承載力Nu12593.0 kN軸向承載力滿足要求抗彎承載力

17、Mu2061.3 kN.m抗彎承載力滿足要求2、橋墩樁基樁身強(qiáng)度校核由前述橋墩樁身內(nèi)力計(jì)算可知，橋墩樁基受力控制截面位于沖刷線以下2.99m處，該截面彎矩Md=170.6kN.m，豎向力由于在前述單樁豎向反力及m法計(jì)算樁身內(nèi)力時(shí)，各荷載組合均未計(jì)入荷載組合系數(shù)，計(jì)算樁基配筋時(shí)近似取最大彎矩乘以組合系數(shù)1.25作為樁身彎矩進(jìn)行配筋驗(yàn)算，即Md=213.3kN.m。 橋墩樁基延樁周對(duì)稱布置20C22鋼筋，樁身強(qiáng)度按圓形截面偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，樁的計(jì)算長度 10.28m。計(jì)算過程詳見下表：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)01.1軸向力設(shè)計(jì)值Nd2380.7kN彎矩設(shè)計(jì)值Md213.3kN.m偏心距e090mm圓形截面半徑r600 mm縱向鋼筋所在圓周半徑rs514 mmg0.857 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd