橋梁下部結(jié)構(gòu)計算

1、第九章 下部結(jié)構(gòu)計算9.1基本資料上部結(jié)構(gòu)本橋為凈跨徑30.22等截面懸鏈線空腹式圬工拱橋。下部結(jié)構(gòu)小石子混凝土砌片石，重力密度為，砌體軸心抗壓強度設(shè)計值為。地基弱風化石英巖，容許承載力為10002000。路面重力密度22。9.2橋臺設(shè)計幾何尺寸橋墩墩身自重及其頂上的汽車荷載墩身自重及其對墩身底點的彎矩標準值見表14.1。 表14.1對表14.1計算說明：1） 腹孔墩及腹孔墩以上部分自重墩帽自重墩帽以上部分自重（除腹拱）腹拱圈自重腹孔墩墩身自重（以上均以每米寬計算）自重對點的力臂：這部分對點的力矩：2） 圖14.1中部分的自重上式中的為臺口尺寸，部分對點的力臂：部分對點的彎矩：3） 圖14.1

2、中部分的結(jié)構(gòu)自重部分對點的力臂部分對點的彎矩 4） 以上三部分自重及對點的彎矩合計5） 全部自重作用點至點的距離6） 全部自重對臺身底截面重心的偏心距 （正值表示在界面重心以右）7） 全部自重對臺身底截面偏心矩8） 橋墩上路面有效長度內(nèi)汽車荷載對臺身底的壓力及偏心矩橋墩上有效橋面長度為2.80m，汽車荷載為雙車道，其均布荷載為；其作用點離點的距離為。偏心距為 （表示在中點以右），其偏心彎矩為 橋墩上有效路面內(nèi)的汽車荷載對臺身底的彎矩標準值 表14.2荷載豎向力（）偏心距（）偏心彎矩（）汽車44.100.146.174拱腳的作用效應對臺身底的豎向力和偏心彎矩拱腳永久荷載水平推力（考慮彈性壓縮）拱

3、腳永久荷載反力拱腳汽車荷載效應當橋面上布滿汽車荷載時，拱腳的水平推力和反力最大，拱腳汽車荷載計算如下：1）拱腳推力，當均布荷載加載時，按1994年拱橋手冊附表（）-14（67），考慮彈性壓縮的水平推力影響線面積與兩相應的之和，即 ，均布荷載推力為 ；當集中荷載按49.698加載時，按1994年拱橋手冊附表（）-12（9），考慮彈性壓縮的水平推力為 ：（和為彈性壓縮系數(shù)）。以上合計 2）左拱腳反力，當均布荷載加載時，按1994年拱橋手冊附表（）-14（67），影響線面積為與兩相應的反力之和，即 這樣均布荷載的反力為 ；當集中荷載加載時，按1994年拱橋手冊附表（）-7（9），左拱腳反力在跨中截面

4、坐標為0.5，由汽車荷載集中力產(chǎn)生的左拱腳反力為 （通用規(guī)范第條，集中荷載計算剪力時，應乘以系數(shù)1.2），由汽車荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為 。3）溫度作用產(chǎn)生的拱腳效應，由前面的上部結(jié)構(gòu)計算可知，溫度下降時墩臺受力較大，拱腳的水平推力為汽車荷載及溫度作用對拱腳的作用效應 表14.3荷載作用力力臂彎矩汽車荷載水平推力（）3417.431豎向反力（）578.1631319.368溫度下降水平推力（）111.044臺身后土側(cè)壓力按通用規(guī)范第條，臺后主動土壓力計算如下：式中：主動土壓力標準值（）；土（風化石英巖）的重力密度，取；墩臺寬度，；計算土層高度，；填土表面與水平面的夾角，；臺背與豎直面的夾角，；土

5、（風化石英巖）的內(nèi)摩擦角，??；臺背與填土間的摩擦角，。于是庫侖主動土壓力系數(shù)為：主動土壓力標準值為：自臺身底起土側(cè)壓力作用點：土側(cè)壓力對臺身底彎矩：臺身底面作用效應總匯臺身底作用效應總匯表 表14.4 項目作用豎向力（）豎向偏心矩（）豎向力彎矩（）水平推力（）水平推力力臂（）水平推力彎矩（）永久荷載墩臺自重5110.7420.028143.101拱腳水平推力3.216拱腳反力7948.3672.28218138.17土側(cè)壓力989.6041.1671154.868汽車荷載橋墩上部汽車荷載44.100.146.174拱腳水平推力3.216拱腳反力578.1632.2821319.368溫度下降拱

6、腳水平推力3.216臺身底截面承載能力極限狀態(tài)按公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范第條，截面承載能力極限狀態(tài)按下列公式計算：式中：結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，；軸向力設(shè)計值，按通用規(guī)范公式（-1）計算；墩臺底截面面積；砌體軸心抗壓強度設(shè)計值，。按通用規(guī)范的規(guī)定，承載能力極限狀態(tài)基本效應表達式為：式中：作用效應設(shè)計值；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，；結(jié)構(gòu)自重分項系數(shù)，；土側(cè)壓力分項系數(shù)，；汽車荷載效應分項系數(shù)，；除汽車荷載效應以外的可變作用組合系數(shù)，一種可變效應組合時，；兩種可變效應組合時，；三種效應組合時，；四種及四種以上效應組合時，。永久作用、汽車作用和溫度作用標準值。對墩臺底截面驗算分兩種情況進行，一種是永久作用分項系數(shù)自重取1.

7、2，土側(cè)壓力取1.4，以取得較大的豎向力；另一種的永久作用分項系數(shù)取1.0，以取得較大的偏心距。兩種情況分別驗算，相互比較。1） 較大豎向力設(shè)計值豎向力設(shè)計值：彎矩設(shè)計值：偏心距：（負值表示偏心偏向臺后）按公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范表規(guī)定，偏心距限制為：計算結(jié)構(gòu)大于1.284m，符合規(guī)定。在方向上，故。式中的，小于3取3.，小于3取3.式中：不同砌體材料構(gòu)件的長細比修正系數(shù)；構(gòu)件計算長度。符合規(guī)定。2） 按較大彎矩設(shè)計值計算豎向力設(shè)計值：彎矩設(shè)計值：偏心距：按公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范表規(guī)定，偏心距限制為： 大于1.480m，符合規(guī)定。符合規(guī)定。地基承載力驗算地基承載力按公路橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ024-8

8、5）和公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTJ021-89）規(guī)定驗算。地基承載力驗算按荷載組合一計算（較大豎向力設(shè)計值），即僅考慮永久荷載和汽車荷載。溫度影響力屬于，荷載組合二，沒有其他可變荷載加入對地基的影響不會起控制作用。按荷載組合一計算。地基承載力驗算可利用墩臺底截面的承載力計算數(shù)據(jù)，但永久荷載增加的基礎(chǔ)自重，土側(cè)壓力由于增加的基礎(chǔ)高度等需重新計算：1） 永久荷載增加基礎(chǔ)自重其豎向力為：對基底無偏心。2） 土側(cè)壓力由于土側(cè)壓力增加的基礎(chǔ)高度，重新計算如下：于是新計算土側(cè)壓力為 自基底起土側(cè)壓力作用點為土壓力對基地的彎矩為3） 拱腳水平推力其作用力臂為其對臺身底的力臂再加2.00m，即，3.216+2

9、.0=5.216m4） 對于豎向力基底偏心距應按作用于基底的豎向力和彎矩計算?；鬃饔眯獦藴手等缦卤硭荆夯鬃饔眯獦藴手?表14.5 項目作用豎向力（）豎向力偏心力距（）豎向力彎矩（）水平推力（）水平推力力臂（）水平推力彎矩（）永久荷載墩臺及上部結(jié)構(gòu)自重5110.7420.028143.101基礎(chǔ)自重3132.000拱腳水平推力5.216拱腳反力7948.32.28218138.17土側(cè)壓力2443.7161.8334479.331汽車荷載墩臺上部有效路面汽車荷載效應44.100.146.174拱腳水平推力5.216拱腳反力578.1632.2821319.368合計16813.3721

10、9606.816基底應力驗算：地基承壓面積：地基面積彈性抗力矩：地基承壓應力：出現(xiàn)負值，表明基底出現(xiàn)應力重分布，其驗算公式如下：順橋方向 ：橫橋方向 ：；式中：橫橋向和順橋向基礎(chǔ)底面的邊長；順橋方向驗算時，基底受壓面積在順橋方向的長度；即橫橋方向驗算時，基底受壓面積在橫橋方向的長度，即由設(shè)計任務書可知，弱風化石英巖的容許承載力為，均符合規(guī)定。基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)穩(wěn)定性按公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJ024-85）第四節(jié)來驗算。1） 抗傾覆穩(wěn)定性驗算式中：基地截面重心軸心至截面最大受壓邊距離，；所有外力的合力的豎向分力對地基重心的偏心距，（為各豎向力與偏心距的乘積總和，為各水平力與其力臂乘積的總和，具體數(shù)值可參見表14.4） 符合規(guī)定。2）