完整版14米景观板拱桥计算书doc.docx
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完整版14米景观板拱桥计算书doc
景观桥
结构设计计算书
设计阶段施工图
部位拱圈、基础
审核人
校核人
计算人
2010年2月
1
一、工程概况1
二、计算内容1
三、基本设计资料1
四、地质、水文资料2
1、地形地貌2
2、地基岩土的构成2
3、地下水3
4、场地及地基条件综合评价3
5、建议4
五、计算程序5
六、说明5
1、拱圈结构验算5
2、地基承载力、基础稳定性验算11
2
一、工程概况
本桥为小区内的一座景观桥，是小区工程的一部分，主要用于小区内日常通行和消防通行。
桥梁基本尺寸和外观由景观设计人员结合小区总体情况进行拟定后，我们对此桥进行了桥梁结构设计。
本桥为一座一跨14米的钢筋混凝土板拱桥。
桥梁横断面布置则为：
2x0.4m栏杆+2x1.5m人
行道+2x4.5m车行道=12.8m。
桥梁拱圈采用等截面钢筋混凝土圆弧拱，拱圈外半径为9.1m，内半
径为8.7m，拱圈夹角为105.29°。
拱圈中心线矢高3.5m，跨径14.15m，矢跨比为1/4.04。
拱圈
采用等截面，截面高0.4m，宽12.8m。
桥台采用重力式桥台，桥台台身长12.8m。
基础为浅基础，
基础长13.8m。
桥梁轴线按道路线型近似取值进行设计，桥梁正交。
二、计算内容
拱圈结构验算，地基承载力、基础稳定性验算，按极限状态法设计。
三、基本设计资料
1、设计荷载：
（1）
永久荷载：
恒载：
片石混凝土容重
25KN/m3，钢筋混凝土容重
26KN/m3，人行道石栏杆
2.6KN/m，沥青混凝土铺装
24KN/m3。
基础变位作用：
不均匀沉降
0.01m。
（2）
可变荷载：
车道荷载：
按双向二车道加载，荷载采用：
公路-Ⅱ级，车道荷载见规范。
人群荷载：
3.0kN/m2。
温度荷载：
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）取值。
（3）偶然荷载：
地震动峰值加速度为0.10g，建筑场地为稳定的建筑场地。
2、材料性能：
1）拱圈、拱座采用C35混凝土。
其轴心抗压强度设计值为fcd=16.1MPa，轴心抗拉强度设
计值为ftd=1.52MPa，弹性模量为Ec=3.15×104MPa。
2）挡板压顶、侧墙压顶、栏杆基座、栏杆立柱灌浆采用C25混凝土；其轴心抗压强度设计值
为fcd=11.5MPa，轴心抗拉强度设计值为ftd=1.23MPa，弹性模量为Ec=2.80×104MPa。
3）桥台台身、基础、侧墙、挡板采用C25片石混凝土，其中混凝土轴心抗压强度设计值为fcd=11.5Mpa，轴心抗拉强度设计值为ftd=1.23Mpa，弹性模量为Ec=2.80×104Mpa；
片石采用MU40片石，片石含量不多于总体积的20％。
1
4）基础垫层采用C15素混凝土，其轴心抗压强度设计值为fcd=6.9MPa，轴心抗拉强度设计
值为ftd=0.88MPa，弹性模量为Ec=2.20×104Mpa。
5）普通钢筋采用R235、HRB335级，其技术指标分别符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB
13013-91）、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-1998）之规定。
R235抗拉、抗压
强度设计值fsd、fsd’均为195MPa，弹性模量为Es=2.1×105MPa。
HRB335抗拉、抗压强度设计值fsd、fsd’均为280MPa，弹性模量为Es=2.0×105MPa。
3、主要规范：
1.《城市桥梁设计准则》（CJJ11-93）
2.
《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
3.
《公路桥涵设计通用规范》（
JTGD60-2004）
4.
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（
JTGD62-2004）
5.
《公路桥涵地基及基础设计规范》（JTGD63-2007
）
6.
《公路桥梁抗震设计细则》（
JTG/TB02-01-2008
）
7.
《公路圬工桥涵设计规范》
（JTGD61--2005）
四、地质、水文资料
岩土工程勘察报告（详勘）。
1、地形地貌
拟建场地其第四纪地貌形态属江淮丘陵岗地与坳沟交错的地貌单元。
在场地东侧分布有一坳
沟，后经人工活动，场地整体进行整平，现场地较平坦（两侧局部堆有少量填土），依钻探孔孔口
地面高程计，一般为33.81～43.62m，最大高差为4.78m。
该高程引测于习友路上一甲方指定的吴
淞高程点，并知其高程BM＝38.96m（吴淞高程系，具体位置见建筑物与勘探点平面位置图）。
2、地基岩土的构成
根据钻探、原位测试、土试资料成果及场地附近有关地质资料，拟建场地地基土构成层序自上
而下为：
①层杂填土（Qml）——层厚0.20～9.90m，层底标高为30.03～43.12m。
褐色、灰色，松散或
可塑状态，含植物根、碎砖、碎石、生活垃圾及建筑垃圾等，在场地东侧坳沟中分布有流塑～软塑
状态淤泥质土（淤泥）。
②层粘土（粉质粘土）（Q4al+pl）——此层以透镜体状不均匀地分布于场地中，层厚0.00～3.30，
层底标高为32.28～40.42m。
黄灰～灰黄色，可塑状态，含氧化铁、铁锰结核等，稍光滑，无摇振
反应，干强度、韧性中等。
其静力触探比贯入阻力Ps值一般为1.5～1.9Mpa，平均值为1.61Mpa。
2
③
al+pl
）——此层以透镜体状不均匀地分布于场地中，层厚
0.00～2.90m，层底标高
1
层粘土（Q
3
为34.42～39.54m。
灰黄～褐黄色，可塑～硬塑状态，含氧化铁、铁锰结核及高岭土等，光滑，无
摇振反应，干强度高、韧性高，层状结构。
其静力触探比贯入阻力
Ps值一般为2.0～2.5Mpa，平均
值为2.11Mpa。
③2
层粘土（Q3
al+pl
）——此层部分地段缺失，层厚0.00
～5.00m，层底标高为30.03～39.79m。
灰黄～褐黄色，硬塑状态，含氧化铁、铁锰结核及高岭土等，光滑，无摇振反应，干强度高、韧性
高，层状结构。
其静力触探比贯入阻力Ps值一般为2.6～4.3Mpa，平均值为3.06Mpa；其标贯试验
实测击数N值一般为10～13击/30cm，平均值为11.70击/30cm。
③3层粘土（Q3al+pl）——层厚17.30～29.00m，层底标高为8.81～16.11m。
黄褐～褐黄色，硬
塑～坚硬状态，稍湿，光滑，无摇振反应，干强度高、韧性高，层状结构；含氧化铁、铁锰结核等，
下部局部地段混有钙质结核，该层下部部分夹粉质粘土层。
其静力触探比贯入阻力Ps值一般为
4.4～6.6Mpa，平均值为5.04Mpa；其标贯试验实测击数N值一般为14～25击/30cm，平均值为21.4
击/30cm。
3、地下水
根据钻探揭露，拟建场地①层杂填土和②层粘土（粉质粘土）表部埋藏有上层滞水型地下水，
受大气降水和地表水渗入补给，一般无稳定的自由水面，受季节性影响较大；勘察期间测得静止水
位埋深为0.9～5.4m，地下水水位标高为36.06～40.33m。
根据环境水文地质条件分析，该场地地下水对砼无侵蚀性。
4、场地及地基条件综合评价
4.1场地的稳定性
通过区域地质资料与勘探结果综合分析，未发现有影响建筑场地稳定性的断裂构造，拟建场地
属稳定的建筑场地。
4.2场地和地基的抗震性
合肥市抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。
根据钻探及测试结果拟建场地覆盖层厚度在27.80～33.00m，平均为29.70m，建筑场地在覆盖
层埋深范围内场地土等剪切波速为250.0～311.3m/s，平均值为277.9m/s，故判定建筑场地类别为
Ⅱ类。
拟建场地属对抗震有利地段。
场地的特征周期取0.35s。
4.3天然地基设计参数
根据现场钻探、原位测试、结合室内岩土试验成果资料分析，该场地内各层土的地基承载力特
征值fak、相应的压缩模量Es及基床系数K可按下表取值：
3
分层
②
③1
③2
③3
指标
fa0（kPa）
150
200
270
320
Es（MPa）
6.5
9.0
14.0
16.0
3
55
60
K（MN/M）
4.4深基坑围护设计参数
有关深基坑设计参数（重度γ、土的内摩擦角标准值φk、内聚力标准值Ck、土对重力式挡墙的
基底摩擦系数μ及土钉（锚杆）与土体的极限摩阻力标准值
qsik）可按下表取值：
分层
①
②
③1
③2
③3
指标
γ（KN/m3）
18.5*
19.2*
19.5
19.9
20.1
C（kPa）
40.0*
45.0*
76.0
81.9
k
Φk（。
）
18.0*
10.0*
12.0*
16.1
16.6
μ
0.32*
0.35*
Q（kPa）
20.0*
45*
60*
70*
75*
sik
注：
带*的为经验值
4.5地基土的膨胀性能
根据③层粘土的液限与自由膨胀率（δst＝40％～59％）和合肥地区区域地质资料，拟建场
地③层粘土具有弱膨胀潜势。
5、建议
5.1深基坑开挖与支护
拟建场地的③层粘土为膨胀土，具有遇晒开裂，遇水易崩塌的特点，若场地具备放坡条件，可
采用上部1：
0.75放坡，下部宜设置1.0～1.5m的重力式挡墙，坡面采用砂浆抹面，对于开挖深度
超过5m的基坑和不具备放坡条件时，可采用土钉墙支护方案。
基坑开挖和地下室设计与施工时，应认真做好降水、排水或截水工作。
坑内采用集水、明沟降
排地下水，坑外地表面宜设置截水沟或低挡墙截挡水，以防地表水大量流入坑内，开挖期间严禁在
4
基坑四周可能影响基坑稳定的范围内大量堆土和放置重型设备。
基坑开挖和基础、地下室施工期间，应加强对周围建筑、道路和支挡结构的变形观测，以便发
现问题及时处理。
5.2基础施工
采用天然地基方案时，由于③层粘土具有弱膨胀潜势，基坑开挖至设计标高时，严禁地基土长
时间积水或曝晒。
五、计算程序
桥梁博士3.0版、手算。
六、说明
本计算书给出拱圈结构验算，地基承载力、基础性稳定验算，均满足要求。
1、拱圈结构验算
采用桥博3.0计算内力，不考虑拱上建筑的联合作用。
按无铰拱建立模型，划分单元。
计算模型
如下：
1、截面抗压强度验算
截面选取主拱圈的拱脚截面、1/4截面、跨中截面等共计3个截面。
按照《公路圬工桥涵设计规范（JTGD61-2005）》5.1.4.1的规定，验算拱的截面强度。
由
于截面强度验算与拱的整体“强度-稳定”验算所采用公式相同，只是为考虑长细比及弯曲系数的影
响，因此，略去该节，直接验算拱的整体“强度-稳定”。
2、抗剪强度验算
依据《公路圬工桥涵设计规范JTGD61-2005》4.0.13条的规定，应该按4.0.13的公式验算
剪力：
5
γ0Vd<=A*fvd+1μfNk
1.4
Vd------
剪力设计值
A------
受剪截面面积=12.8*0.4=5.12m
2
fvd------
抗剪强度设计值=2280KN/m2，按<圬工>3.3.2等查。
fvd------
摩擦系数，采用
0.7。
Nk------
与受剪截面垂直的压力标准值。
计算结果如下表所示：
（组合Ⅰ为基本组合，组合Ⅱ为偶然组合）
拱脚（节点
1）
荷载组合
Rn=A*fvd+
1/1.4*μ
Vd
A
fvd
μf
Nk
fNk
γ0Vd
是否满足
组合
Max
2060
5.12
2280
0.7
5710
14528.6
2060
满足
Ⅰ
Min
29.6
5.12
2280
0.7
5800
14573.6
29.6
满足
组合
Max
862
5.12
2280
0.7
4770
14058.6
862
满足
Ⅱ
Min
862
5.12
2280
0.7
4770
14058.6
862
满足
荷载组合
1/4
截面（节点
8）
组合
Max
726
5.12
2280
0.7
3280
13313.6
726
满足
Ⅰ
Min
-455
5.12
2280
0.7
2890
13118.6
455
满足
组合
Max
115
5.12
2280
0.7
2620
12983.6
115
满足
Ⅱ
Min
115
5.12
2280
0.7
2620
12983.6
115
满足
荷载组合
跨中截面（节点
15）
组合
Max
553
5.12
2280
0.7
4130
13738.6
553
满足
Ⅰ
Min
-356
5.12
2280
0.7
2650
12998.6
356
满足
组合
Max
68
5.12
2280
0.7
2420
12883.6
68
满足
Ⅱ
Min
68
5.12
2280
0.7
2420
12883.6
68
满足
3、拱的整体“强度-稳定”验算
按照《公路圬工桥涵设计规范（JTGD61-2005）》5.1.4.1的规定，验算拱的整体“强度-稳
定”。
1）、依据《公路圬工桥涵设计规范JTGD61-2005》4.0.8条，受压承载力应按下列公式就算：
γ0Nd<=φfcdAc
6
γ0------结构重要系数，见4.0.4。
Hd
Nd------轴力设计值，Nd=（见5.1.4条）。
cosm
φ------弯曲平面内轴心受压构件弯曲系数，按表4.0.8选用，计算时L0按5.1.4条，
无铰拱L0=0.36s。
混凝土拱桥截面强度计算时可取为1.0。
Ac------混凝土受压区面积。
fcd------混凝土轴心抗压强度设计值。
2）、本桥截面为矩形，按照按公式4.0.8-3计算
γ0Nd<=φfcdb（h-2e）
h-----矩形截面高度
b-----矩形截面宽度
e-----轴向力的偏心距
L0/h=0.36s/h=0.36*16.355/0.4=14.72，
按照表4.0.8内插求得φ=0.98
3）、按照4.0.9条规定，受压构件偏心距限值应满足：
基本组合：
e<=0.6s=0.6*h/2=0.6*0.4/2=0.12m
偶然组合：
e<=0.7s=0.7*h/2=0.7*0.4/2=0.14m
对于偏心距不超限的截面的计算结果见下表。
7
截面抗力计算表
拱脚（节点1）
偏心
是
荷载组合
Rn=φ
否
M（kN.m）
N（KN）
e=M/N
距限
Ac=b*（h-2e）
fcd
φ
0
*fcd*b*（h-2e）
γNd
满
值e0
足
组合
Max
1110
5710
0.194
0.12
偏心超限按
4.0.10
计算
Ⅰ
Min
-2820
6120
0.461
0.12
偏心超限按
4.0.10
计算
组合
Max
-996
4770
0.209
0.14
偏心超限按
4.0.10
计算
Ⅱ
Min
-996
4770
0.209
0.14
偏心超限按
4.0.10
计算
荷载组合
1/4截面（节点
8）
满
组合
Max
1190
3080
0.386
0.12
偏心超限按
4.0.10
计算
足
Ⅰ
满
Min
-360
3820
0.094
0.12
1.028
13690
0.98
13792.0
3820.0
足
满
组合
Max
226
2620
0.086
0.14
1.081
13690
0.98
14498.7
2620.0
足
Ⅱ
满
Min
226
2620
0.086
0.14
1.081
13690
0.98
14498.7
2620.0
足
荷载组合
跨中截面（节点
15）
组合
Max
1100
3150
0.349
0.12
偏心超限按
4.0.10
计算
Ⅰ
Min
-742
3350
0.221
0.12
偏心超限按
4.0.10
计算
满
组合
Max
41.9
2420
0.017
0.14
1.536
13690
0.98
20603.6
2420.0
足
Ⅱ
满
Min
41.9
2420
0.017
0.14
1.536
13690
0.98
20603.6
2420.0
足
由上表可见有部分截面偏心距超过《公路圬工桥涵设计规范JTGD61-2005》4.0.9条的规
定，应该按4.0.10的公式计算：
γ0Nd<=φA*ftmd
A*e1
W
W=1/6bh2=1/6*12.8*0.4*0.4=0.3413m3
φ=0.98
2
A=12.8*0.4=5.12m
ftmd=1140kN/m2混凝土弯曲抗拉强度设计值按<圬工规范>表3.3.2。
8
偏心距超限截面抗力计算表
拱脚（节点
1）
荷载组合
M（kN.m）
N（KN）
e=M/N
A
ftmd
W
Rn=φ
γ
是否满足
*A*ftmd/（A*e/w-1）
0Nd
组合
Max
1110
5710
0.194
5.12
1140
0.3413
2985.5
5710
满足
Ⅰ
Min
-2820
6120
0.461
5.12
1140
0.3413
967.6
6120
不满足
组合
Max
-996
4770
0.209
5.12
1140
0.3413
2682.9
4770
不满足
Ⅱ
Min
-996
4770
0.209
5.12
1140
0.3413
2682.9
4770
不满足
荷载组合
1/4
截面（节点
8）
组合
Ⅰ
Max
1190
3080
0.386
5.12
1140
0.3413
1192.8
3080
不满足
荷载组合
跨中截面（节点
15）
组合
Max
1100
3150
0.349
5.12
1140
0.3413
1349.7
3150
不满足
Ⅰ
Min
-742
3350
0.221
5.12
1141
0.3413
2465.2
3350
不满足
由上表可见有部分截面不满足要求。
由于本桥设置了钢筋，进一步考虑钢筋的作用后：
Rs=As*fsd=128*3.14*（22/2）
2*280/1000=13616.9KN，128根钢筋的抗压能力。
考虑钢筋参与受压（混凝土仍按全截面）
拱脚（节点1）
荷载组合
Rn=φ
Rs
Rn+Rs
γ0Nd
是否满足
*A*ftmd/（A*e/w-1
）
组合Ⅰ
Min
967.6
13616.9
14584.5
2610
满足
组合Ⅱ
Max
2682.9
13616.9
16299.8
2250
满足
Min
2682.9
13616.9
16299.8
1860
满足
荷载组合
跨中截面（节点8）
组合Ⅰ
升级会员 