橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)高速鐵路橋

1緒論1.1概述自1964年世界上第一條高速鐵路—日本東海道新干線建成以來(lái)，日本、法國(guó)、德國(guó)、西班牙、比利時(shí)、英國(guó)、韓國(guó)等國(guó)已經(jīng)建成并投入運(yùn)用的時(shí)速250km高速鐵路已達(dá)6350多km?？梢哉f(shuō)鐵路客運(yùn)專線是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到肯定程度是適應(yīng)交通運(yùn)輸要求的必定產(chǎn)物。依據(jù)國(guó)務(wù)院審議通過(guò)的?中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃?，到2020年，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)到10萬(wàn)km，其中客運(yùn)專線1.2萬(wàn)km。目前已經(jīng)開工建設(shè)的京津、武廣、鄭西等高標(biāo)準(zhǔn)的鐵路客運(yùn)專線規(guī)模已達(dá)3200多km。鐵路客運(yùn)專線建設(shè)是一個(gè)浩大的系統(tǒng)工程，在基礎(chǔ)工后沉降、無(wú)碴軌道技術(shù)、系統(tǒng)集成等方面環(huán)節(jié)多，技術(shù)難度大，雖然有秦沈客運(yùn)專線建設(shè)的閱歷，但尚沒有采納無(wú)碴軌道客運(yùn)專線系統(tǒng)成熟的閱歷。在客運(yùn)專線鐵路建設(shè)中尚有一些問題須要統(tǒng)籌考慮以保證我國(guó)將來(lái)鐵路客運(yùn)網(wǎng)的平安、先進(jìn)和合理。1.2客運(yùn)專線的線路選線鐵路客運(yùn)專線建設(shè)應(yīng)充分體現(xiàn)“以人為本、服務(wù)運(yùn)輸、強(qiáng)本簡(jiǎn)末、著眼發(fā)展”的鐵路建設(shè)新理念，由于其鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，線路選線的限制因素多，難度大，但線路選線的優(yōu)化和合理性干脆關(guān)系鐵路和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，所以，是客運(yùn)專線建設(shè)重視的首要問題。在客運(yùn)專線引入特大、大城市區(qū)段的鐵路，建議加強(qiáng)客運(yùn)專線移入地下的設(shè)計(jì)方案探討。我國(guó)城市擴(kuò)容的潛力很大，這是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的須要，也是我國(guó)人口多的國(guó)情實(shí)際，鐵路作為百年大計(jì)應(yīng)充分考慮今后城市發(fā)展須要，不對(duì)其造成過(guò)多的制約。從國(guó)外高速鐵路的閱歷看，軌道交通在進(jìn)入大城市的主城區(qū)時(shí)，引入地下對(duì)城市的發(fā)展制約相對(duì)要小，比如日本東京、法國(guó)巴黎等國(guó)際都市的地鐵和城郊鐵路大多采納這種方式。由此帶來(lái)的問題是鐵路建設(shè)投資成本的增加，到這部分投資的增加主要受益者是城市本身，應(yīng)調(diào)動(dòng)相關(guān)地方政府的主動(dòng)性，探討確定鐵路和地方政府合理的投資比例加以解決。1.3京津城際軌道交通工程概況京津城際軌道交通是環(huán)渤海京津冀地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，也是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道。線路由北京南站東段引出，沿京津高速馬路其次通道至楊村，后沿京山鐵路至天津站，正線全長(zhǎng)113.544km。2005年7月4日正式開工建設(shè)，將于2008年奧運(yùn)會(huì)前正式通車運(yùn)營(yíng)，是我國(guó)開工建設(shè)并將最早建成的第一條高速客運(yùn)專線鐵路，即一流的工程質(zhì)量、一流的裝備水平、一流的運(yùn)營(yíng)管理。采納國(guó)際上最先進(jìn)的無(wú)碴軌道技術(shù)，確保列車高速平穩(wěn)舒適運(yùn)行，使京津兩地間實(shí)現(xiàn)30分鐘到達(dá)。京津城際軌道交通全線橋梁總長(zhǎng)度100.171km。其中最長(zhǎng)的橋梁為楊村特大橋，全橋長(zhǎng)36.5km；該橋最大跨度大128m.1.4京津城際軌道交通橋梁工程特點(diǎn)=1\*GB3①技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高全線采納無(wú)雜軌道技術(shù)，橋梁必需滿意高速客運(yùn)專線無(wú)雜軌道鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，橋梁的動(dòng)力性能、剛度指標(biāo)、變形限制等均達(dá)到目前國(guó)內(nèi)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高水平；=2\*GB3②橋梁長(zhǎng)度占線路長(zhǎng)度的比例高橋梁總長(zhǎng)度占線路長(zhǎng)度比例達(dá)88.22％，其中以32、24m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長(zhǎng)度的90％以上；=3\*GB3③自然條件困難，橋梁工程難度大沿線處于華北沖積平原，大部分地段分布有廣泛的軟土和松軟土，地基承載力不高，具有含水量高、壓縮性高、透水性差和強(qiáng)度低的特點(diǎn)；并且處于環(huán)渤海地震帶的中心位置，沿線地震峰值加速度大，并且地振動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值普遍較高；沿線又分布大范圍的地震可液化層等困難的自然條件；=4\*GB3④景觀設(shè)計(jì)要求高京津城際軌道交通將建設(shè)成為世界一流的客運(yùn)專線，這不僅要體現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備本身，還要體現(xiàn)在鐵路主體形象上，必需脫離舊鐵路給人們的印象，況且本線連接北京和天津兩大現(xiàn)代化城市，更應(yīng)當(dāng)注意景觀效果，體現(xiàn)時(shí)代特征，做好工程建筑美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)要求。1.5客運(yùn)專線中常用跨度橋梁所占比重目前，我國(guó)的鐵路客運(yùn)專線建設(shè)正處于高潮，擬建和在建客運(yùn)專線鐵路項(xiàng)目已達(dá)10條以上。在這些客運(yùn)專線中，橋梁總長(zhǎng)均占線路總長(zhǎng)的30％以上，其中以32、24m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長(zhǎng)度的90％以上。常用跨度橋梁是指經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,被廣泛應(yīng)用的一種或幾種跨度的簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁橋。綜合各方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素,客運(yùn)專線常用跨度橋梁一般以32、24m跨度為經(jīng)濟(jì)。所以，我國(guó)鐵路綜合以上分析，本設(shè)計(jì)選取京津客運(yùn)專線中常用跨度橋梁進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)。2橋式方案比選2.1京津客運(yùn)專線工程概況京津客運(yùn)專線是環(huán)渤海京津冀地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，也是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道。線路由北京南站東段引出，沿京津高速馬路其次通道至楊村，后沿京山鐵路至天津站，正線全長(zhǎng)113.544km。其中全線橋梁總長(zhǎng)度100.171km。2.2京津客運(yùn)專線橋梁工程特點(diǎn)2.2.1全線采納無(wú)碴軌道技術(shù)，橋梁必需滿意高速客運(yùn)專線無(wú)碴軌道鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，橋梁的動(dòng)力性能、剛度指標(biāo)、變形限制等均達(dá)到目前國(guó)內(nèi)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高水平。2.2.2由于無(wú)碴軌道客運(yùn)專線鐵路沉降限制標(biāo)準(zhǔn)高，路基工程對(duì)沉降的限制難度更大，京津客運(yùn)專線沿線分布較為廣泛的軟土和松軟土，沉降限制問題更加突出。依據(jù)武廣、鄭西客運(yùn)專線，京津客運(yùn)專線橋梁總長(zhǎng)占線路總長(zhǎng)度約88％；武廣客運(yùn)專線橋梁總長(zhǎng)占線路總長(zhǎng)度約40.6％；鄭西客運(yùn)專線橋梁總長(zhǎng)占線路總長(zhǎng)度約45.7％。隨著我國(guó)高速鐵路的發(fā)展，土地資源的愛護(hù)，考慮環(huán)境愛護(hù)等多種問題，將來(lái)客運(yùn)專線將必定涉及平原、丘陵和山地等不同環(huán)境地形，以橋代路建設(shè)新理念具有非常重要的意義。2.2.3沿線處于華北沖積平原，大部分地段分布有廣泛的軟土和松軟土，地基承載力不高，具有含水量高、壓縮性高、透水性差和強(qiáng)度低的特點(diǎn)。沿線黏性土土層厚，可達(dá)數(shù)十米甚至百米以上。對(duì)這些土層地段在設(shè)計(jì)時(shí)需進(jìn)行地基的穩(wěn)定及沉降驗(yàn)算，并實(shí)行相應(yīng)的措施。由于無(wú)碴軌道對(duì)沉降提出了更高的要求，所以本線橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難度不同于一般線路。京津地區(qū)處于環(huán)渤海地震帶的中心位置，沿線地震峰值加速度為0.2g和0.15g，并且地振動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值普遍較高；況且沿線分布大范圍的地震可液化層，使得橋梁地震作用影響嚴(yán)峻。京津地區(qū)由于多年來(lái)對(duì)地下水進(jìn)行過(guò)度開采，正在引起局部區(qū)域性地面整體沉降，其對(duì)橋梁工程會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期性的影響且難以預(yù)料。所以，京津地區(qū)困難的地形條件更加大了本線橋梁工程的難度。2.2.4京津城際軌道交通將建設(shè)成為世界一流的客運(yùn)專線，這不僅要體現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備本身，還要體現(xiàn)在鐵路主體形象上，必需脫離老鐵路給人們的老印象，況且本線連接北京天津兩大現(xiàn)代化城市，更應(yīng)當(dāng)注意景觀效果，體現(xiàn)時(shí)代特征，做好工程建筑美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)要求。2.3.常規(guī)橋梁式樣、孔徑選擇京津城際軌道交通全線采納無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)，由于本線廣泛采納軟土、松軟土地基，且處于環(huán)渤海中心帶的中心位置，部分地段由于抽取地下水造成區(qū)域性地面沉降，加之施工工期短。為保證鐵路運(yùn)營(yíng)的平安，修理的便捷，須要綜合分析，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選用合理的常用跨度橋梁梁型、梁跨。在本橋設(shè)計(jì)中，主要結(jié)合本地區(qū)的地質(zhì)狀況和橋高狀況，再充分考慮橋梁技術(shù)條件、橋梁景觀、多種施工方法、經(jīng)濟(jì)合理工期和施工組織前提下，對(duì)于常用跨度橋梁考慮了箱梁和T梁，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)支和連續(xù)及小跨度剛構(gòu)等多種形式進(jìn)行了綜合的分析比選。由于比選內(nèi)容浩大，繁雜，因此將整個(gè)比選分兩大部分。第一部分為常用跨度簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。比較內(nèi)容見表2.1表2.1常用跨度簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁的施工技術(shù)比較施工方法24簡(jiǎn)支梁32簡(jiǎn)支梁3×24連續(xù)梁3×32連續(xù)梁2×40連續(xù)梁架橋機(jī)架設(shè)√√滿布支架現(xiàn)澆√√√√√利用軍用梁做支架現(xiàn)澆√√√√√移動(dòng)模架現(xiàn)澆√√√√√先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工√√圖2.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果（注：摘自鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)文望青寫的“客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)的思索”）經(jīng)綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，結(jié)合本橋狀況，舉薦用預(yù)置架設(shè)為主，現(xiàn)澆和移動(dòng)模架為輔的架梁方案。梁型以32m簡(jiǎn)支梁為主，24m簡(jiǎn)支梁為輔的橋式方案其次部分為常用跨度簡(jiǎn)支箱梁、T梁和小跨度剛構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見表2.2表2.2施工方法16m支T梁24m支箱梁32m支箱梁7×10連續(xù)剛架汽車吊吊裝√架橋機(jī)架設(shè)√√滿布支架現(xiàn)澆√√√利用軍用梁做支架現(xiàn)澆√√移動(dòng)模架現(xiàn)澆√√因此選用32m簡(jiǎn)支箱梁（見圖2.）比較合適。圖2.2雙線單箱整體式簡(jiǎn)支箱梁橫斷面圖綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，對(duì)本設(shè)計(jì)舉薦梁型以簡(jiǎn)支箱梁為主、32m3橋墩設(shè)計(jì)3.1概述目前，我國(guó)的鐵路客運(yùn)專線建設(shè)正處于高潮，擬建和在建客運(yùn)專線鐵路項(xiàng)目已達(dá)10條以上。在這些客運(yùn)專線中，橋梁總長(zhǎng)均占線路總長(zhǎng)的30％以上，其中以32m、24m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長(zhǎng)度的90％3.2主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家財(cái)力的增長(zhǎng)，人們對(duì)橋梁建設(shè)的要求也越來(lái)越高，不再單純追求經(jīng)濟(jì)好用，而起先追求技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理和和環(huán)境協(xié)調(diào)的景觀效果。為此在橋墩造型選擇時(shí)，依據(jù)敬重自然環(huán)境，削減人工行為對(duì)自然的坡壞，和自然和諧相處的設(shè)計(jì)原則，選用和梁部協(xié)調(diào)統(tǒng)一、適當(dāng)?shù)乃囆g(shù)造型的橋墩外觀，并考慮到好用性好、施工簡(jiǎn)便、易和養(yǎng)護(hù)修理等原則，對(duì)常用跨度橋墩的造型比選。通過(guò)優(yōu)化計(jì)算、合理的斷面形式，并力求減小橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸，最大限度減小橋梁本身對(duì)強(qiáng)度的影響。設(shè)計(jì)中選用了矩形橋墩(見圖3.1a)和圓端形橋墩（見圖3.1b）。依據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，筆者選用了矩形實(shí)體橋墩（見圖3a矩形橋墩b圓端形橋墩?qǐng)D3.1客運(yùn)專線中常用橋墩類型3.2.2橋墩設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：=1\*GB3①合理選擇橋墩類型和截面形態(tài)；=2\*GB3②確定建筑材料及圬工規(guī)格；=3\*GB3③確定橋墩各部分具體尺寸。設(shè)計(jì)資料包括：地形地質(zhì)資料（見初擬方案圖）、線路橋跨設(shè)計(jì)資料等（見設(shè)計(jì)任務(wù)書）。3.3.1.頂帽構(gòu)造的選取頂帽的類型有飛檐式（見圖3.2）和托盤式（見圖3.3）兩種。8m及更小跨度的一般鋼筋混凝土梁配用的矩形或圓端形截面橋墩，其頂帽一般采納飛檐式，頂帽的形態(tài)均隨墩身形態(tài)而定。10～32m的一般鋼筋混凝土梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁的橋墩，頂帽常做成托盤式以節(jié)約圬工。托盤式頂帽的形態(tài)除圓形墩采納圓端形外，其它橋墩常采納矩形頂帽。托盤的形態(tài)則按墩身形態(tài)而定。頂帽頂面要設(shè)置不小于3％的排水坡。3.2飛檐式頂帽3.3托盤式頂帽所以，在本設(shè)計(jì)中的橋墩頂帽和托盤采納矩形截面四周抹圓角形式，頂帽上設(shè)排水坡，頂帽、托盤及墩身相互間不設(shè)飛檐。2.頂帽的尺寸擬定=1\*GB3①頂帽厚度本設(shè)計(jì)中初步擬定頂帽加支撐墊石厚度為1.15m=2\*GB3②頂帽的平面尺寸支座底板的尺寸及位置是確定頂帽平面尺寸的主要依據(jù)。由于本設(shè)計(jì)中所用鋼筋混凝土梁為31.5m通專梁，其截面尺寸及細(xì)部構(gòu)造見梁圖。此外，確定頂帽的平面尺寸時(shí)，還要考慮架梁和養(yǎng)護(hù)時(shí)的移梁、頂梁的須要。頂帽的縱向?qū)挾萩應(yīng)滿意下式：（式3.1）式中—考慮梁及墩臺(tái)的施工誤差的梁縫，對(duì)鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁跨度時(shí)，；時(shí)，。此時(shí)??；—支座中心至梁端的長(zhǎng)度，由梁圖取；—支座底板的縱向?qū)挾?，依?jù)梁的資料??；—支座底板邊緣至支撐點(diǎn)是邊緣的距離，取，它是為了調(diào)整施工誤差和防止支撐墊石表面劈裂或支座錨栓松動(dòng)所需的距離；—支撐墊石邊緣至頂帽邊緣的距離，用以滿意頂梁施工的須要。當(dāng)跨度時(shí)，為0.15m；時(shí)，為0.25m；當(dāng)時(shí)，為0.40。本設(shè)計(jì)中取。所以式3.1中c的取值為：=3300mm即取頂帽的縱向尺寸c=3300mm頂帽的橫向?qū)挾菳可寫成(3.2)—梁梗中心橫向間距，由于本設(shè)計(jì)采納的是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的橋跨，依據(jù)箱梁橫斷面圖，查得；—支座底板的橫向?qū)挾?，本設(shè)計(jì)中采納1000mm1000mm正方形支座，即取；—支撐墊石邊緣至頂帽邊緣的橫向距離，為了養(yǎng)護(hù)和架梁作業(yè)的須要，按規(guī)定矩形頂帽的不應(yīng)小于0.5m，所以，取。所以式3.2中B的取值為：即頂帽的橫向尺寸3.托盤的尺寸的擬定由于頂帽的縱、橫向尺寸較大，為使墩身尺寸不致因?yàn)榇嗽龃?，因此，在頂帽下方設(shè)置托盤將縱、橫向尺寸適當(dāng)收縮。托盤頂面形態(tài)和橋墩、頂帽截面形態(tài)相像，均采納矩形截面及四周抹圓角形式。由于托盤底面和墩身相接，其截面和墩身截面相同。為保證懸出部分的平安，?鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范?規(guī)定：托盤底面橫向?qū)挾炔灰仔∮谥ё碌装逋饩壍拈g距；托盤側(cè)面和豎直線間的角不得大于；支撐墊石向邊緣外側(cè)0.5m處頂帽底緣點(diǎn)的豎向線和該底緣點(diǎn)同托盤底部邊緣處的連線夾角不得大于。具體尺寸見圖3.4圖3.4托盤式頂帽尺寸的擬定4.橋墩尺寸擬定由梁底標(biāo)高和地面標(biāo)高，及以上對(duì)頂帽和托盤的計(jì)算分析，初步擬定橋墩尺寸：其縱向尺寸為2.0m，橫向尺寸為6.0m的四周抹圓角形式的矩形截面。具體形態(tài)見下圖3.5。圖3.5橋墩縱、橫向圖4橋墩內(nèi)力計(jì)算及橋墩截面檢算4.1荷載計(jì)算由地質(zhì)水文資料及墩頂標(biāo)高可以計(jì)算出梁底到軌頂?shù)母卟睿娤卤?.1表4.1梁底到軌頂高差墩號(hào)324325326327高差（m）4.2094.2024.2064.210本設(shè)計(jì)采納無(wú)碴橋面，31.5m鋼筋混凝土通專梁，梁長(zhǎng)32.6m，考慮梁及橋墩的施工誤差設(shè)置的梁縫寬為0.1m，則梁全長(zhǎng)為32.7m。由?鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范?查得：配筋率在3％以內(nèi)的鋼筋混凝土重度為。恒載=1\*GB3①有橋跨結(jié)構(gòu)傳來(lái)的恒載壓力等跨梁的橋墩，橋跨結(jié)構(gòu)傳給橋墩的恒載壓力為單孔梁重及左右孔梁跨跨中之間的二期恒載的重量，即：=2\*GB3②頂帽及墩身重縱橫向收縮的矩形頂帽體積為：=79.65頂帽重：矩形墩身體積為：墩身重則墩底以上部分橋墩重：豎直靜活載由?新建時(shí)速200～250㎞客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定?:單線或雙線的橋涵結(jié)構(gòu)，應(yīng)按每一條線路的ZK活載設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)加載時(shí)，或在圖示可隨意截取。對(duì)于本設(shè)計(jì)中各檢算項(xiàng)目的最不利活載圖示為單孔輕載、單孔重載、雙孔輕載和雙孔空車活載，現(xiàn)分別計(jì)算如下：200kN64 （a）單孔輕載64200kN（b）單孔重載64200kN200kN64（c）雙孔重載10（d）雙孔輕載單孔輕載，活載布置見圖4.1（a）依據(jù)，可得支點(diǎn)反力（也是靜活載給橋墩的壓力）為對(duì)橋墩中心力矩為：=2\*GB3②單孔重載，活載布置見圖4.1（b）依據(jù)，可得支點(diǎn)反力為對(duì)橋墩中心力矩為：=3\*GB3③雙孔重載，活載布置見圖4.1（c）對(duì)于等跨橋墩，參省最大壓力的會(huì)在布置，可試算集中軸重載檢算橋墩中線兩側(cè)時(shí)和的大小，并按和的大小關(guān)系來(lái)判定最不利荷載狀況。有分析可知圖中所表示的荷載狀況為最不利時(shí)荷載狀況，依據(jù)此布置圖式利用靜力平衡方程：即橋墩所受到的壓力：活載壓力對(duì)橋墩的中心力矩為：=4\*GB3④雙孔空車活載，活載布置見圖4.1（d）由?新建時(shí)速200～250公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定?:用空車檢算各部分構(gòu)件是，其豎向活載應(yīng)按每線每米10計(jì)算。橋墩所受壓力對(duì)橋墩中心的力矩：制動(dòng)力（或牽引力）=1\*GB3①單孔輕載和單孔重載的梁上豎向靜活載相同，故其制動(dòng)力（或牽引力）也相等。由?時(shí)速為200～250㎞的鐵路客運(yùn)專線設(shè)計(jì)暫行規(guī)定?：橋上列車制動(dòng)力或牽引力應(yīng)按列車豎向靜活載的10％計(jì)算，而雙線橋應(yīng)采納一線橋的制動(dòng)力或牽引力。則其制動(dòng)力（或牽引力）為：對(duì)墩身底部截面的力矩為：?jiǎn)慰纵p載和單孔重載時(shí)制動(dòng)力（或牽引力）對(duì)橋墩各檢算截面的力矩見表4.2表4.2對(duì)橋墩各檢算截面的力矩檢算截面項(xiàng)目0-01-12-23-34-4z（m）1.654.858.8511.8512.85()245.76245.76245.76245.76245.76()405.501191.942174.982912.263158.02=2\*GB3②雙孔重載的制動(dòng)力左孔梁為固定支座傳遞的制動(dòng)力：右孔梁為固定支座傳遞的制動(dòng)力：傳到橋墩上的制動(dòng)力為：上式中的為單孔梁滿載時(shí)經(jīng)固定支座傳遞的制動(dòng)力，它的數(shù)值在等跨梁時(shí)和單孔輕載或單孔重載時(shí)的制動(dòng)力或牽應(yīng)力相等。故雙孔重載是采納的制動(dòng)力。雙孔重載時(shí)制動(dòng)力（或牽引力）對(duì)橋墩各檢算截面的力矩和表4.2相同，在此就不再贅述?？v向風(fēng)力本設(shè)計(jì)中采納?鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范?要求的風(fēng)壓強(qiáng)度，有車時(shí)橋墩縱向風(fēng)壓為：（4.1）—基本風(fēng)壓值，由?鐵路橋涵基本規(guī)范?中“全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖”查得，京津地區(qū)基本風(fēng)壓值為0.6；—風(fēng)壓體型系數(shù)，由?鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范?中“橋墩風(fēng)載體型系數(shù)表”查得=1.3；—風(fēng)壓高度改變系數(shù)（見表4.3），按表4.3采納，風(fēng)壓隨離地面或常水位的高度而不同，除特殊高墩個(gè)別計(jì)算外，為簡(jiǎn)化計(jì)算，全橋均按軌頂高度處的風(fēng)壓值采納。本設(shè)計(jì)中取1.0；—地形地理?xiàng)l件系數(shù)（見表4.4），按表2.4采納。由以上分析，有車時(shí)橋墩縱向風(fēng)壓為：×80％=624表4.3風(fēng)壓高度改變系數(shù)離地面或常水位的高度（m）2030405060708090100表4.4地形地理?xiàng)l件系數(shù)地形、地理狀況一般平坦空曠地區(qū)城市、林區(qū)盆地和有障礙物擋風(fēng)時(shí)～山嶺峽谷、埡口、風(fēng)口區(qū)、湖面和水庫(kù)～特殊風(fēng)口區(qū)按實(shí)際調(diào)查或觀測(cè)資料計(jì)算=1\*GB3①頂帽風(fēng)力=0.624×7.1×1.15=5.09頂帽風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.5）。表4.5頂帽風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）0.5753.7757.77510.77511.775()2.9319.2339.6154.8959.99=2\*GB3②托盤風(fēng)力=0.624××（6.9+6.0）=12.885作用點(diǎn)至檢算截面1-1的距離：=1.64m托盤風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.6）。表4.6托盤風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）1.645.648.649.64()21.1372.65111.33124.19=3\*GB3③墩身風(fēng)力1-1截面至2-2截面之間墩身風(fēng)力：=0.624×4.0×6.0=14.98至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.7）。表4.7至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）256()29.9674.8889.862-2截面至3-3截面之間墩身風(fēng)力：=0.624×3.0×6.0=11.24至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.8）。表4.8至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）1.52.5()16.8528.083-3截面至墩底截面之間墩身風(fēng)力：=0.624×1.0×6.0=3.74至墩底截面的力矩：=3.74×0.5=1.87橫向風(fēng)力有車時(shí)橋墩橫向風(fēng)壓：×80％=0.9×1.0×1.0×0.6×80％=0.43無(wú)車時(shí)橋墩橫向風(fēng)壓：=0.9×1.0×1.0×0.6=0.54=1\*GB3①頂帽風(fēng)力=0.43×3.3×1.15=1.63=0.54×3.3×1.15=2.05頂帽在有車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.9）。表4.9頂帽在有車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z0.5753.7757.77510.77511.775()0.936.1512.6717.5619.19()1.187.7415.9422.0924.14=2\*GB3②托盤風(fēng)力=0.43××（3.1+2.0）=3.51=0.54××（3.1+2.0）=4.41托盤風(fēng)力作用點(diǎn)至檢算截面1-1的距離：=1.72m托盤在有車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.10）。表4.10托盤在有車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z1.725.728.729.72()6.0420.0830.6134.12()7.5925.2338.4642.87=3\*GB3③墩身風(fēng)力1-1截面至2-2截面之間墩身風(fēng)力：=0.43×2.0×4.0=3.44=0.54×2.0×4.0=4.32該段墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.11）表4.111-1截面至2-2截面墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z256()6.8817.220.64()8.6421.6025.92表4.122-2截面至3-3截面墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z256()6.8817.220.64()8.6421.6025.922-2截面至3-3截面之間墩身風(fēng)力：=0.43×2.0×3.0=2.58=0.54×2.0×3.0=3.24該段墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.12）。3-3截面至墩底截面之間墩身風(fēng)力：=0.43×2.0×1.0=0.86=0.54×2.0×1.0=1.08該段截面風(fēng)力對(duì)墩底作用點(diǎn)所產(chǎn)生的力矩：=0.86×0.5=0.43=1.08×0.5=0.54=4\*GB3④列車橫向風(fēng)力列車的橫向風(fēng)壓：=1.3×1.0×1.0×80％=0.624列車的橫向風(fēng)力：=0.624×3×32.7=61.21至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.13）。表4.13至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）7.5110.7114.7117.7118.71()459.69655.56900.401084.031145.24=5\*GB3⑤梁上橫向風(fēng)力有車時(shí)梁上橫向風(fēng)壓：×80％=1.3×1.0×1.0×0.6×80％=0.624無(wú)車時(shí)梁上橫向風(fēng)壓：=1.3×1.0×1.0×0.6=0.78有車時(shí)梁上橫向風(fēng)力：=0.624×32.7×4.21=85.90無(wú)車時(shí)梁上橫向風(fēng)力：=0.78×32.7×4.21=107.38有車時(shí)和無(wú)車時(shí)梁上的橫向風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見表4.14）。表4.14有車時(shí)和無(wú)車時(shí)梁上的橫向風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z2.6755.8759.87512.87513.875()229.78504.66848.261105.961191.86()287.24630.861060.381382.521489.90表4.15荷載匯總表（主力）荷載名稱方向單位數(shù)值算到墩頂力矩()算到墩頸力矩()算到墩底力矩()力臂MxMy力臂MxMy力臂MxMy恒載橋跨重豎14.50850頂帽重豎673.61托盤重豎1317.64墩身重豎2400.00列車重單孔輕載豎1973.080.61183.850.61183.850.61183.85單孔重載豎2854.880.61712.930.61712.930.61712.93雙孔重載豎4800.16000雙孔空載豎654.00000合計(jì)單孔輕載豎20872.831183.851183.851183.85單孔重載豎21754.631712.931712.931712.93雙孔重載豎23699.91000雙孔空載豎19553.75000表4.16荷載匯總（附加力）荷載名稱方向單位數(shù)值算到墩頂?shù)牧?)算到墩頸的力矩()算到墩底的力矩()力臂MxMy力臂MxMy力臂MxMy橫向風(fēng)力有車列車單孔橫30.616.71205.3911.06338.5419.06583.43列車雙孔橫61.216.71410.7211.06676.9819.061166.66軌頂至梁底橫85.902.105180.826.445553.6314.4451240.83頂帽橫1.633.7756.1511.77519.19托盤橫3.511.726.049.7234.12墩身橫6.88427.52合計(jì)單孔橫128.53386.21904.361905.09雙孔橫159.13591.541242.82488.32無(wú)車軌頂至梁底橫107.382.105226.036.445693.1414.4451551.10頂帽橫2.053.7757.7411.77524.14托盤橫4.411.727.599.7242.87墩身橫8.64434.56合計(jì)橫122.48226.03708.471652.27（接下頁(yè)）荷載名稱方向單位數(shù)值算到墩頂?shù)牧?)算到墩頸的力矩()算到墩底的力矩()力臂MxMy力臂MxMy力臂MxMy縱向風(fēng)力有車頂帽縱5.093.77519.2311.77559.99托盤縱12.891.6421.139.64206.97墩身縱29.954119.81合計(jì)縱47.9340.36386.77制動(dòng)力牽引力單孔輕載縱245.760.5122.884.851191.9412.853158.02單孔重載縱245.760.5122.884.851191.9412.853158.02雙孔重載縱245.760.5122.884.851191.9412.853158.024.18縱向彎矩增大系數(shù)項(xiàng)目荷載組合縱向（x）××單孔重+縱附21754.631835.810.0840.5732.071.1862559341.205單孔輕+縱附20872.831296.730.0620.5932.071.2282172871.238雙孔重+縱附23699.91122.880.0050.6542.071.3542209251.273說(shuō)明，由查出，，，是順方向平截面邊長(zhǎng)表4.17墩身受壓穩(wěn)定性檢算（順橋向）活載狀況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩N（kN）M(kN·m)N（kN）M(kN·m)N（kN）M(kN·m)主力橋垮恒載14508.514508.514508.5活載壓力1793.081183.852854.881712.934800.160墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩頂初始偏心矩0.0720.0990由于墩身截面相同，即=1，查變截面影響系數(shù)表，m=墩身面積12計(jì)算長(zhǎng)度2×（8+3.2+1.15）=24.7鋼筋混凝土彈性模量3.2×0.580.560.662.07×1.201×1.159×1.366×216413294941221242主力32963.1634726.7638617.32主力1.1801.1331.211表4.191-1截面應(yīng)力及合力偏心活載狀況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重1991.251991.251991.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.761191.94245.761191.94245.761191.94風(fēng)力17.9840.3717.9840.3717.9840.37主附＋合計(jì)18472.83263.742416.1619354.63263.742945.2421299.91263.741232.312962.213563.741569.96檢算截面合力184732642962193552643564213002641570合力偏心e=(m)0.1600.1840.074容許偏心[e]=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面反抗矩W（）41539161317757418913932280250421687987221382應(yīng)力重分布系數(shù)1.591.631.44244726292556表4.202-2墩身截面應(yīng)力及合力偏心活載狀況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重3191.253191.253191.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.762174.98245.762174.98245.762174.98風(fēng)力32.96142.2532.96142.2532.96142.25主附＋合計(jì)19672.83278.723501.0820554.63278.724030.1622499.91278.722317.234288.824981.282977.64檢算截面合力197632794289205552794981225002792978合力偏心e=(m)0.2180.2420.132容許偏心[e]=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面反抗矩W（）4163917131875107212457452711295826205674681130應(yīng)力重分布系數(shù)1.711.761.53280330152869表4.213-3墩身截面應(yīng)力及合力偏心活載狀況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重4091.254091.254091.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.762912.26245.762912.26245.762912.26風(fēng)力44.20258.1344.20258.1344.20258.13主附＋合計(jì)20572.83289.964354.2421454.63289.964883.3223399.91289.963170.395390.555884.404035.91檢算截面合力205732905391214552905884234002904036合力偏心e=(m)0.2620.2740.172容許偏心[e]=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面反抗矩W（）4171417881950134814711009306232592959366317941應(yīng)力重分布系數(shù)1.811.841.62310232903159表4.224-4墩身截面應(yīng)力及合力偏心活載狀況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)N(kN)P(kN)M(kN·M)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重4391.254391.254391.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.763158.02245.763158.02245.763158.02風(fēng)力47.94363.8647.94363.8647.94363.86主附＋合計(jì)20872.83293.74705.7321754.63293.75234.8123699.91293.73521.885825.696307.954483.35檢算截面合力208732945826217552946308237002944483合力偏心e=(m)0.2790.2900.189容許偏心[e]=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面反抗矩W（）4173918181975145715771121319633903096282236854應(yīng)力重分布系數(shù)1.851.881.643217340832394.2墩身截面檢算要進(jìn)行墩身截面檢算，必需先進(jìn)行荷載組合。依據(jù)各種荷載發(fā)生的幾率不同，本設(shè)計(jì)中橋墩的墩身截面檢算將用到以下組合方式計(jì)算：=1\*GB3①主力組合計(jì)算（見表4.15）；=2\*GB3②主力加附加力組合計(jì)算（見表4.16）；=3\*GB3③主力加特殊荷載組合計(jì)算，由于后面要進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及檢算，在此就不做計(jì)算。墩身截面特性墩身截面面積=2.0×6.0=12截面繞垂直彎矩作用面的性心洲的慣性矩：截面反抗矩：墩身受壓穩(wěn)定性檢算橋墩受壓穩(wěn)定性檢算的計(jì)算長(zhǎng)度=2×（8+3.2+1.15）=24.7m，本設(shè)計(jì)的橋墩可能產(chǎn)生彎曲失穩(wěn)（屈曲）的方向和彎矩作用平面的方向（順橋向）一樣，這種狀況下也可干脆進(jìn)行截面強(qiáng)度檢算，不再另行檢算在彎矩作用面內(nèi)的屈曲。現(xiàn)就本設(shè)計(jì)中墩身受壓穩(wěn)定性的計(jì)算(見表4.17)及縱向彎矩增大系數(shù)的計(jì)算(見表4.18)列表如下，表4.17的計(jì)算結(jié)果表明：墩身受壓穩(wěn)定為雙孔重載加橋跨恒載的主力組合限制，平安儲(chǔ)備較大，所以不限制橋墩的截面設(shè)計(jì)。墩身各截面的縱向檢算墩身截面縱向的應(yīng)力和偏心一般在主力組合時(shí)不限制，故下面考慮主力加縱向附加力對(duì)墩身截面分別進(jìn)行檢算，見表4.19、表4.20、表4.21、表4.22：4.3墩身截面橫向檢算從縱向檢算可知截面強(qiáng)度滿意要求，該橋墩又在直線上，無(wú)橫向離心力，且有較大，橫向檢算截面強(qiáng)度會(huì)更加富余，故下面僅做墩底截面的主力加橫向附加力的橫向檢算。主力加橫向附加力時(shí)簡(jiǎn)化到墩底截面的合力及橫向彎矩增大系數(shù)計(jì)算見表4.23。表4.23主力加橫向附加力時(shí)簡(jiǎn)化到墩底截面的合力及橫向彎矩增大系數(shù)計(jì)算表項(xiàng)目荷載組合橫向（y）××單孔輕+橫附20872.83386.210.0190.6521.861.1742581941.193單孔重+橫附21754.63591.540.0270.6491.860.8132556971.205雙孔重+橫附23699.91591.540.0250.6501.861.2092583581.225說(shuō)明，由查出，，，是順方向平截面邊長(zhǎng)6m從表4.23中可知墩頂豎向力的初始偏心，則+0.16=0.66故==258442==1.225=0.031m橫向容許偏心=0.6×=1.8m所以，橫向容許偏心滿意要求。4.4小結(jié)本設(shè)計(jì)中橋墩是按?鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范?擬定的，通過(guò)檢算表明：=1\*GB3①橋墩縱向偏心滿意要求，墩身強(qiáng)度及受壓穩(wěn)定也滿意要求；=2\*GB3②橋墩橫向幾乎沒有偏心作用；因較大，強(qiáng)度也滿意要求，故對(duì)本設(shè)計(jì)中的直線橋墩可不做橫向檢算。=3\*GB3③直線橋各檢算項(xiàng)目的最不利荷載組合狀況：墩身受壓穩(wěn)定性常由雙孔重載主力組合限制；墩身縱向偏心常由單孔輕載主力加縱向附加力限制；墩身應(yīng)力常由單孔重載或雙孔重載主力加縱向附加力限制。5樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)5.1樁基礎(chǔ)的尺寸擬定由于沿線工程地質(zhì)條件差，而無(wú)碴軌道要求橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的工后沉降量，墩臺(tái)勻稱沉降不超過(guò)20mm，相鄰墩臺(tái)間允許沉降差5mm，因此橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)均采納鉆孔灌注摩擦樁，并對(duì)樁徑進(jìn)行大量的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，鉆孔樁一般采納1.0m或1.25m的樁徑。大跨度橋梁須要時(shí)采納1.5m～2.0m樁徑。軟土地基設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)要考慮負(fù)摩阻力的影響。所以，本設(shè)計(jì)中采納低承臺(tái)鉆孔灌注摩擦樁，樁徑為1.0m。本設(shè)計(jì)中承臺(tái)采納雙階梯形厚板式獨(dú)立承臺(tái)。具體尺寸見圖5.1圖5.1雙階梯形厚板式獨(dú)立承臺(tái)圖5.2梅花形布樁承臺(tái)下布樁的最基本要求是使樁群中各樁的樁頂荷載和樁頂沉降盡可能勻稱。因此，平面上樁群重心最好和承臺(tái)底面以上荷載合力作用點(diǎn)重合或接近。當(dāng)上部荷載有不同組合時(shí)，上述合力作用點(diǎn)將發(fā)生改變，此時(shí)宜使樁群重心位于合力作用點(diǎn)的改變范圍內(nèi)，并盡量接近最不利組合的合力作用點(diǎn)。因此，本設(shè)計(jì)中承臺(tái)底面采納梅花式布樁。初步擬定采納10根1.0m梅花式分布的樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)50m。設(shè)計(jì)方案見圖5.2。5.2樁基檢算該橋墩由主力加附加力雙孔活載限制樁基設(shè)計(jì)，作用于承臺(tái)底面的豎向力N，水平力H和力矩M如下：=28076H=245.76+47.94=293.7=294風(fēng)力作用點(diǎn)到墩底的力臂：=3.34m則M=245.76×（8.0+3.2+1.15+0.5+3.0）+47.94×（6.34+3.0）=4343設(shè)計(jì)是所用到的樁側(cè)土的土層厚度z，各層土的容重、極限摩阻力和橫向地基系數(shù)的比例系數(shù)m見表5.1。表5.1設(shè)計(jì)是所用到的樁側(cè)土的土層厚度z、各層土的容重、極限摩阻力和橫向地基系數(shù)的比例系數(shù)m土層內(nèi)容1234567891011z（m）4.01.52.516.53.02.52.5102.545.5（）1.451.661.581.451.581.451.581.451.481.461.48（）5560404045425052505045m（）1000020000150001000015000100001500010000100001000010000樁基采納混凝土，其受壓彈性模量=3.2×。樁的計(jì)算寬度樁的計(jì)算寬度公式：—受力條件系數(shù)；見表5.2—形態(tài)系數(shù)；見表5.2—相互影響系數(shù)；—樁徑。表5.2受力條件系數(shù)和形態(tài)系數(shù)表截面形態(tài)系數(shù)方形圓形圓端形1+1/d(1.5d+0.5)/d(d+1)/d(1.5D+0.5)/d(D+1)/d1.00.90.91-0.1d/D1-0.1d/D水平力作用方向上相鄰兩樁的凈距：m系數(shù)和相鄰兩樁的凈距和考慮相互影響時(shí)的計(jì)算入土深度有關(guān)。一般取，其中d以m計(jì)。當(dāng)，可以不考慮樁間的相互影響，采納=1.0；如，則按下式計(jì)算：（式5.2）式中為常數(shù)，依據(jù)同一排內(nèi)樁的根數(shù)按下述確定：時(shí)，=1.0；時(shí)，=0.6；時(shí)，=0.5；時(shí)，=0.45。考慮相互影響時(shí)的計(jì)算入土深度：m因1.90.6=3.6m，故按（式5.2）計(jì)算：=0.45+=0.74查表5.2，則=(d+1)/d；=0.9。將、、代入（式5.1）：=×0.9×0.74×d=0.9×0.74×（1.0+1）=1.33m樁數(shù)的估算按估算樁數(shù)，故先要算單樁軸向受壓容許承載力。鉆孔灌注摩擦樁的單樁軸向受壓容許承載力的計(jì)算公式如下：（式5.3）式5.3中—鉆孔灌注樁樁底支承力折減系數(shù)，查表5.3，結(jié)合本設(shè)計(jì)中地形取=0.4；—樁身周長(zhǎng)；—樁側(cè)各土層的極限摩阻力；—樁側(cè)各土層厚度；—樁底面積。表5.3鉆孔灌注樁樁底支承力折減系數(shù)土質(zhì)及清底狀況土質(zhì)較好，不易坍塌，清底良好0.9～0.70.7～0.50.5～0.4土質(zhì)較差，易坍塌，清底稍差0.7～0.50.5～0.40.4～0.3土質(zhì)差，難以清底0.5～0.40.4～0.30.3～0.1—樁底地基土的容許承載力，依據(jù)入土深度按下述確定：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，（式5.4）—地基的基本承載力，按?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?表-2～4.1.2-9采納，查得為240；、—的深度修正系數(shù)，按?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?表采納，查得=1.5，=/2=0.75；—樁側(cè)土的自然容重，當(dāng)有不同土層時(shí)，采納各土層容重的加權(quán)平均值。所以將、、、代入（式5.4）=240+1.5×14.82×（4×1.0-3）+6××14.82×1.0=329計(jì)算=2285，則（式5.3）=×3.14×1.0×2285+0.4×3.14××329=4003則所需樁數(shù)=1.3×=9.12取10根樁=1.8×=12.6取13根樁所以本設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)樁數(shù)在10～13根比較合適，說(shuō)明初步擬定的樁數(shù)合適。5.2樁頂內(nèi)力計(jì)算變形系數(shù)的計(jì)算當(dāng)基礎(chǔ)側(cè)面為多中不同土層時(shí)，應(yīng)將地面或局部沖刷線以下計(jì)算深度（以m計(jì)）內(nèi)的各層土，按下面公式5.5（式5.5）換算成一個(gè)m值，作為基礎(chǔ)整個(gè)深度h內(nèi)的m值。當(dāng)基礎(chǔ)位于地面以下深度時(shí)，采納=2（d+1）（以m計(jì)），d為構(gòu)件的平均直徑，對(duì)于鉆孔樁，d為成孔直徑；時(shí)，實(shí)行。為地基變形系數(shù)，其計(jì)算式如下：（式5.6）地基系數(shù)的比例系數(shù)的m確定:假定，=2（d+1）=4m，由初擬尺寸土層可以看出承臺(tái)底面以上4m深度內(nèi)存在兩層不同土層，由（式5.5）==15703=0.8×3.2××=1.26×所以（式5.6）==0.44則所以假定成立。計(jì)算承臺(tái)板沿構(gòu)件軸線方向產(chǎn)生單位位移時(shí)所引起構(gòu)件頂面處的軸向力由?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?的計(jì)算見公式5.7（式5.7）—當(dāng)承臺(tái)板沿構(gòu)件軸線方向產(chǎn)生單位位移時(shí)所引起構(gòu)件頂面處的軸向力；—對(duì)于摩擦樁（或摩擦支撐管柱）：打入或振動(dòng)下沉者，=；鉆孔樁，=；柱樁（或鉆巖支承管柱），=1.0；、—每一構(gòu)件的受壓彈性模量和橫截面面積，分別以和計(jì)；—基底土的豎向地基系數(shù)，；—對(duì)于摩擦樁（或摩擦支撐管柱）為每一構(gòu)件四周自地面或局部沖刷線按（為構(gòu)件所穿過(guò)土層的平均內(nèi)摩擦角）向下擴(kuò)散至構(gòu)件底面處的面積。當(dāng)此時(shí)面積大于按構(gòu)件底面中心距計(jì)算的面積時(shí)，則采納按構(gòu)件底面中心距計(jì)算的面積；對(duì)于柱樁（或鉆巖支承管柱）則為樁底（或管柱底）的面積，均以計(jì)。由（式5.7）計(jì)算，其中=，=3.2××=2.51×==2.5×=15703×50=785150當(dāng)樁側(cè)有不同土層時(shí)，有效長(zhǎng)度內(nèi)的摩擦角等于各層土的摩擦角的加權(quán)平均值。有效長(zhǎng)度內(nèi)的各層土的摩擦：中砂；細(xì)砂。所以，有效長(zhǎng)度內(nèi)的摩擦角為：=所以的直徑：=d+2tan()=1.0+2×50×tan()=10m2.65m（兩相鄰樁中心距）故==5.52于是==2.3×將以上所求代入（式5.7）則=3.66×、、的計(jì)算由?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?、、的計(jì)算見公式5.8=（式5.8a）=（式5.8b）=（式5.8c）—當(dāng)承臺(tái)板沿垂直構(gòu)件軸線方向產(chǎn)生單位橫向位移時(shí)所引起構(gòu)件頂面處的橫向力（）；—當(dāng)承臺(tái)板沿垂直構(gòu)件軸線方向產(chǎn)生單位橫向位移時(shí)所引起構(gòu)件頂面處的彎矩（）；或當(dāng)承臺(tái)板順構(gòu)件頂面彎矩方向產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角時(shí)，所引起構(gòu)件頂面處的橫向力（）；—當(dāng)承臺(tái)板沿垂直構(gòu)件彎矩方向產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角時(shí)所引起構(gòu)件頂面處的彎矩（）由于則由中國(guó)鐵道出版社出版，李克釧主編的?基礎(chǔ)工程?其次版表5-9查得=1.064，=0.985，=1.484所以=========5.3當(dāng)承臺(tái)板底面位于地面或局部沖刷線時(shí)的計(jì)算圖示計(jì)算承臺(tái)位移b、a和由?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?—16）見圖5.3，當(dāng)承臺(tái)板底面位于地面或局部沖刷線以下時(shí)，需考慮樁側(cè)土的橫向位移，則按下面公式計(jì)算各反力和反力矩：==n（式5.9）—由于承臺(tái)板產(chǎn)生單位豎向位移時(shí)，全部構(gòu)件頂產(chǎn)生的豎向反力之和，以計(jì)；、—由于承臺(tái)板產(chǎn)生單位水平位移時(shí)，全部構(gòu)件頂產(chǎn)生的水平力之和及對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)的反彎矩之和，以、計(jì)；、—由于承臺(tái)板繞坐標(biāo)原點(diǎn)產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角時(shí)，全部構(gòu)件頂產(chǎn)生的水平反力之和及對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)的反彎矩之和，以、。（式5.9）中所以，由（式5.9）==n由?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?—14）：承臺(tái)板豎向位移：（式5.10）承臺(tái)板水平位移：（式5.11）承臺(tái)板繞坐標(biāo)原點(diǎn)的轉(zhuǎn)角：（式5.12）由（式5.10）m由（式5.11）m由（式5.12）計(jì)算樁頂內(nèi)力依據(jù)?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?—17）：（式5.13）將x=2.25代入（式5.13）：此外驗(yàn)算單樁軸向容許承載力依據(jù)?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?單樁軸向受壓容許承載力檢算公式：（式5.14）樁身重：和樁入土部分同體積的土重：代入（式5.14）檢算單樁軸向受壓容許承載力：所以，單樁軸向受壓容許承載力滿意要求?；讐簯?yīng)力檢算依據(jù)?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?附錄E“橋梁樁基當(dāng)作實(shí)體基礎(chǔ)的檢算”，將樁基視為圖5.4中1、2、3、4范圍內(nèi)的實(shí)體基礎(chǔ)可按（式5.15）檢算：圖5.4橋梁樁基當(dāng)作實(shí)體基礎(chǔ)的檢算（式5.15）式中—作用于樁基底面的豎向力（），其中包括土體1、2、3、4和樁的恒載；—外力對(duì)承臺(tái)底面處樁基重心的力矩（）；和—樁基底面的面積（）和截面反抗矩（）；—樁底處地基容許承載力（）。樁底截面尺寸：mm所以樁重：土重：作用于承臺(tái)底的豎向力：外力對(duì)承臺(tái)底面處樁基重心的力矩：=4343將以上所求數(shù)據(jù)代入（式5.15）因m2m，基礎(chǔ)埋深h=54m3m，且h/b=3.564，故可依據(jù)?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?（條）條規(guī)定求。當(dāng)基礎(chǔ)的寬度b大于2m時(shí)或基礎(chǔ)底面的埋置深度h大于3m，且h/b4時(shí)，地基容許承載力可按下式計(jì)算：（式5.16）式中—地基的容許承載力（以計(jì)）；—地基的基本承載力240；—基礎(chǔ)的短邊寬度（以m計(jì)）；—基礎(chǔ)底面的埋置深度（以m計(jì)）；、—寬度、深度修正系數(shù)，按持力層土確定，查?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?表，=0，=1.5；—基底以下持力層土的自然容重（以計(jì)），=14.8；—基底以上土的自然容重的平均值（以計(jì)），=15。將以上數(shù)據(jù)代入（式5.16）=13875則所以地基承載力滿意要求。樁身內(nèi)力及樁側(cè)土橫向壓應(yīng)力的計(jì)算依據(jù)中國(guó)鐵道出版社出版，李可釧主編的?基礎(chǔ)工程?其次版中的簡(jiǎn)捷算法計(jì)算樁身內(nèi)力。作用于地面處的橫向力：=1\*GB3①隨意深度處樁身截面彎矩計(jì)算公式：（式5.17）代入數(shù)據(jù)：=2\*GB3②隨意深度處樁側(cè)土的橫向壓應(yīng)力計(jì)算公式：（式5.18）代入數(shù)據(jù)：（式5.17）和（式5.18）中系數(shù)、、、可由李可釧主編的?基礎(chǔ)工程?其次版中依據(jù)值從表5-6查得?，F(xiàn)將、計(jì)算列表如下，見表5.4和表5.5，及圖5.5和圖5.6表5.4計(jì)算表ayyAB52A6BMy0.000.000.001.000.006.006.000.200.450.1970.99810.245.9916.2320.400.910.3770.98619.605.9225.5200.601.360.5290.95927.515.7533.2620.801.820.6460.91333.595.4839.0701.002.270.7230.85137.605.1142.7021.202.730.7620.77439.624.6444.2681.403.180.7650.68739.784.1243.9021.603.640.7370.59438.323.5641.8881.804.090.6850.49935.622.9938.6142.004.550.6140.40731.932.4434.3702.205.000.5320.32027.661.9229.5842.405.450.4430.24323.041.4624.4942.605.910.3550.17518.461.0519.5102.806.360.2700.12014.040.7214.7603.006.820.1930.07610.040.4610.4923.507.950.0510.0142.650.082.7364.009.090.000.000.000.000.00圖5.5樁身彎矩分布圖表5.5計(jì)算表ay5.70.90.00.000.000.000.000.000.20.4240.2582.420.232.650.40.7210.4004.110.364.470.60.9020.4505.140.415.550.80.9790.4305.580.395.971.00.9700.3615.530.325.851.20.8950.2635.100.245.341.40.7720.1514.400.144.541.60.6210.0393.540.043.571.80.457-0.0642.60-0.062.552.00.294-0.1511.68-0.141.542.20.142-0.2190.81-0.200.612.40.008-0.2560.05-0.23-0.182.6-0.104-0.290-0.59-0.26-0.852.8-0.193-0.295-1.10-0.27-1.373.0-0.262-0.284-1.49-0.26-1.753.5-0.367-0.199-2.09-0.18-2.274.0-0.432-0.059-2.46-0.05-2.52圖5.6樁側(cè)土橫向壓力分布圖樁身正截面承載力檢算利用容許應(yīng)力法檢算樁身正截面容許承載力，見算公式如下：（式5.19）由前計(jì)算N=，M取最大值，由表5.4查得，樁身截面面積，樁身截面反抗矩。將以上數(shù)據(jù)代入（式5.19）：所以，樁身正截面承載力檢算合適。5.3基礎(chǔ)配筋狀況由于樁基礎(chǔ)檢算均符合要求，所以只需按構(gòu)造配筋即可。依據(jù)?鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?6.3采納，鉆孔灌注樁可按樁身內(nèi)力要求分段配筋。主筋采納光面鋼筋，主筋直徑選用1025mm，沿樁身截面中心直徑0.65m勻稱分布。并采納8mm箍筋，間距為0.2m，在順鋼筋籠方向上每隔2.5m加一道直徑為16mm的加強(qiáng)箍筋，以增大鋼筋籠的剛度。見樁身鋼筋布置圖。因?yàn)槌信_(tái)的構(gòu)造滿意要求，所以僅按構(gòu)造配筋即可。本設(shè)計(jì)采納樁基礎(chǔ)干脆埋入承臺(tái)內(nèi)的形式，樁基礎(chǔ)深化長(zhǎng)度為100mm，主筋深化承臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度為1.2m，并且上端彎起，彎起角度為。并在每根樁的頂面上鋪設(shè)一層直徑為12mm的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)的每邊長(zhǎng)度都不小于2.5m,網(wǎng)孔采納150mm×150mm。6地震力計(jì)算6.1概述工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防目標(biāo)是要求建筑物在試用期間，對(duì)于不同頻率和強(qiáng)度的地震應(yīng)具有不同的抗震實(shí)力。基于這一抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，新編?鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范?（以下簡(jiǎn)稱?新震規(guī)?）提出了三水準(zhǔn)抗震設(shè)防要求，分別對(duì)應(yīng)于多遇地震、設(shè)計(jì)地震和罕遇地震。即當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物一般不損壞或不需修理仍可接著運(yùn)用；當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的設(shè)計(jì)地震影響時(shí)，建筑物可能損壞，經(jīng)過(guò)一般修理仍可接著運(yùn)用；當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震影響時(shí)，建筑物不倒塌，或不發(fā)生危機(jī)生命的嚴(yán)峻破壞。?建筑抗震規(guī)范?采納的兩階段設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)三水準(zhǔn)要求的理念，也可應(yīng)用鐵路橋梁抗震設(shè)計(jì)中。第一階段設(shè)計(jì)是多遇地震下的承載力驗(yàn)算和彈性變形計(jì)算。取第一水準(zhǔn)地振動(dòng)參數(shù)，用彈性設(shè)計(jì)方法計(jì)算結(jié)構(gòu)彈性地震作用和彈性變形，保證必要的強(qiáng)度、限制側(cè)向變形，滿意第一水準(zhǔn)“不壞”和其次水準(zhǔn)“可修”的要求；在通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置和必要的抗震措施，增加結(jié)構(gòu)耗能和變形實(shí)力，滿意第三水準(zhǔn)“不倒”的要求。其次階段設(shè)計(jì)是罕遇地震下彈塑性變形驗(yàn)算。對(duì)于特殊重要的結(jié)構(gòu)或抗震實(shí)力較弱的結(jié)構(gòu)，還要取第三水準(zhǔn)的地振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行薄弱部位彈塑性變形驗(yàn)算。梁橋下部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)是通過(guò)支座相互連接的。當(dāng)梁橋墩臺(tái)受到側(cè)向里作用時(shí)，假如支座摩阻力未被克服，則上部橋垮結(jié)構(gòu)通過(guò)支座對(duì)墩臺(tái)頂部供應(yīng)肯定的約束作用。由以前震害表明，在劇烈地震作用下，支座均有不同程度的破壞，橋垮、梁也有較大的縱橫向位移，墩臺(tái)上部結(jié)構(gòu)約束并不明顯。就是實(shí)體橋墩而言，在計(jì)算地震作用時(shí)，可將橋梁墩身沿高度分成若干區(qū)段，把每一區(qū)段質(zhì)量集中于相應(yīng)重心處作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。從計(jì)算角度上講，集中質(zhì)量各數(shù)愈多，計(jì)算精度就愈高，但計(jì)算工作量就愈大，一般認(rèn)為橋墩高度在50～60m以下時(shí)，墩身劃分為4～8個(gè)質(zhì)點(diǎn)較為合適。對(duì)上部結(jié)構(gòu)的梁和橋面及附屬結(jié)構(gòu)物，可作為一個(gè)集中質(zhì)量，其作用位置順橋向取支座中心處，橫橋向取上部結(jié)構(gòu)重心處。橋面集中質(zhì)量中不考慮車輛荷載，由于車輛的滾動(dòng)作用，在縱向不產(chǎn)生地震力，在橫向最大地震慣性力也不超過(guò)車輛和橋面之間的摩阻力，一般可以忽視。所以，本設(shè)計(jì)針對(duì)的客運(yùn)專線一般橋梁進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，主要是對(duì)橋墩和樁基進(jìn)行抗震檢算和比較簡(jiǎn)化算法和Midas建模計(jì)算。6.2依據(jù)簡(jiǎn)化模型計(jì)算法計(jì)算地震參數(shù)（a）巖石地基（b）非巖石地基（明挖，沉井，樁基）（c）各墩形截面圖6.1橋墩地震作用計(jì)算圖式b2、c2、d2—各種墩形的墩底尺寸（m）；b1、c1、d1—各種