连续钢构桥下部结构计算书.docx

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连续钢构桥下部结构计算书

预应力刚构桥下部结构设计

班级：

17土木工程2班

姓名：

张瑞杰

学号：

20170961248

座位号：

41

指导老师：

黄凌君

建筑工程学院土木工程系

2021年5月1日

前言

随着我国社会的发展与进步和人民的生活水平的日益提高，交通的便利程度和安全性得到了人们的广泛关注，桥梁是国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，又是现代交通中不可缺少的组成部分，于此同时，桥梁建设得到了迅猛发展，我国桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界先进行列。

各种功能齐全、造型美观桥梁开始频繁的出现在人们的生活中，给人们带来方便的同时很多桥梁也逐渐成为衡量一个国家经济实力和现代化水平的标志。

为掌握更多路桥知识，我选择了混凝土连续钢构桥设计，本设计为玉园大桥结构设计，是根据《公路桥涵设计手册》系列丛书，以及依照交通部颁发的有关公路桥涵设计规范（JTG系列）拟定设计而成。

在设计过程中，还参考了诸如桥梁工程、土力学、基础工程、桥涵水文、桥梁结构力学、材料力学等相关书籍和文献。

设计中考虑了各种尺寸与材料的选用符合规范中对强度、应力、局部承压强度的要求，并且产生在规范容许范围内的变形，使桥梁在正常使用的情况下能够达到安全，稳定和耐久的标准。

在可预期偶然荷载下仍能达到基本正常使用的标准。

设计时既保证符合规范要求，同时保证因地制官并且便于施工和维护，并且兼顾桥梁本身的美观性与社会经济性，既要设计合理，又要起到良好的社会经济效益。

摘要………………………………………………………………………………1

第一章设计资料与方案比选…………………………………………………2

1设计标准及上部构造……………………………………………………2

2桥位处地质条件…………………………………………………………2

3材料………………………………………………………………………3

4下部结构比选……………………………………………………………3

5方案确定…………………………………………………………………4

第二章桥墩计算………………………………………………………………4

1持久状况承载能力极限状态……………………………………………4

2持久状况正常使用极限状态……………………………………………9

3短暂状况构件应力计算…………………………………………………11

4施工阶段应力验算………………………………………………………13

第三章承台桩基础计算………………………………………………………16

1设计资料………………………………………………………………16

1.1规范标准…………………………………………………………16

1.2结构尺寸…………………………………………………………16

1.3坐标系定义………………………………………………………17

1.4墩柱桩基础编号示意图…………………………………………18

1.5材料参数…………………………………………………………18

1.6荷载信息…………………………………………………………22

1.7地质信息…………………………………………………………24

2承台计算…………………………………………………………………25

2.1承台承载力验算…………………………………………………25

2.2承台冲切承载力验算……………………………………………27

2.3边桩向上冲切验算………………………………………………30

3群桩全部验算结果………………………………………………………32

4桩群整体基础沉降量计算………………………………………………34

5桩群基础刚度信息………………………………………………………34

5.1单桩刚度系数表…………………………………………………34

5.2单桩柔度系数表…………………………………………………35

5.3桩群结构出口刚度………………………………………………35

参考文献…………………………………………………………………………37

英文摘要…………………………………………………………………………38

总结………………………………………………………………………………39

致谢语……………………………………………………………………………40

承诺书与授权书…………………………………………………………………41

主跨为75m预应力刚构桥下部结构设计

作者:

张瑞杰

三明学院2017级土木工程专业，福建三明365004

摘要：

本次设计是玉园大桥主跨为75m的预应力混凝土连续刚构桥的设计，本设计针对桥梁下部结构进行结构设计。

桥梁下部结构考虑是否得当，对工程造价、质量、工期及使用影响很大。

在设计中，首先根据地质条件选择适合本桥的桩基础，比较常用的桥墩形式，经过方案必选后选择合适的桥墩，方案确定后再从上到下开始计算。

通过比选，主墩采用钢筋混凝土双薄壁桥墩，基础采用钻孔灌注群桩基础。

墩身单薄壁为6.25×1.0m的矩形实心断面，承台厚度为3.0m，平面尺寸为11.2×7.2m。

基桩采用9×D2.0m（挖）钻孔灌注桩。

主墩桩基按端承桩设计，每根桩基均在桩身内沿圆周设4根D57mm超声波检测管，供成桩质量检测用。

然后通过桥梁博士对其承载力、配筋、桩基础冲切力等进行验算。

最后编制设计计算说明书和文档整理。

关键词：

连续刚构桥；桩基础；双薄璧墩；钻孔灌注桩

第一章设计资料与方案必选

1设计标准及上部构造

道路等级：

一级公路

桥面横坡：

设置2%的人字坡

横向布置：

0.5m（防撞墙）+11.25m（车行道）+0.5m（防撞墙），桥梁全宽12.25m

设计荷载：

公路—I级

桥面铺装：

10cm厚中粒式沥青混凝土

桥梁孔跨布置：

42+75+42m的预应力混凝土连续刚构桥

地震烈度：

7度

地质情况详见：

桥梁工程地质纵断面图

2桥位处地质条件

钻孔揭露深度内，上部地层为第四系全新统（Q）的粉质黏土及砂质黏性土，下覆基岩为白垩系下统寨下组（K1z）凝灰熔岩、印支-华力西期（γδ14-5）花岗闪长岩。

主要岩土层性质如下：

④23粉质黏土（Qdl）：

灰黄、黄褐色，可塑，含较多砂、砾石，干强度及韧性中等，无摇震反应，主要分布于坡体表面。

[fa0]=140kPa，qik=35kPa。

⑤23砂质黏土（Qel）：

灰黄色，可塑，砂粒成分含量30%左右，干强度及韧性中等。

[fa0]=160kPa，qik=35kPa。

⑦60全风化凝灰熔岩（K1z）：

灰褐、红褐色，原岩结构基本破坏，但尚可辩认，含有较多的石英颗粒，可见铁锰质氧化物，岩芯呈砂土状，遇水易软化、崩解。

[fa0]=220kPa，qik=80kPa。

⑦61砂土状强风化凝灰熔岩（K1z）：

灰黄、灰白色，凝灰质结构，岩芯呈砂土状，浸水易软化、崩解。

[fa0]=280kPa，qik=100kPa。

⑦62碎块状强风化凝灰熔岩（K1z）：

灰黄、灰白色，凝灰质结构，块状构造，节理、裂隙很发育，原岩结构大部分破坏，矿物成分显著变化，岩芯呈碎块状，块径一般2-8cm不等，锤击声哑，易击碎。

[fa0]=500kPa，qik=140kPa。

⑦63中风化凝灰熔岩（K1z）：

浅肉红、灰色，凝灰质结构，块状构造，主要成分为石英、长石及少量暗色矿物，质较硬，岩面较新鲜，节理、裂隙很发育，裂面具少量铁锰质浸染，节理裂隙倾角65-85°，岩芯主要呈柱状，柱长一般8-25cm不等，锤击声较清脆，不易击碎。

[fa0]=1500kPa。

⑲120全风化花岗闪长岩（γδ14-5）：

灰黄、灰白色，原岩结构基本上破坏，尚可辩认，含有较多的石英颗粒，可见铁锰质氧化物，岩芯呈砂土状，遇水易软化、崩解。

[fa0]=200kPa，qik=70kPa。

⑲121砂土状强风化花岗闪长岩（γδ14-5）：

灰黄、灰白色，原岩结构基本上破坏，尚可辩认，含有较多的石英颗粒，可见铁锰质氧化物，岩芯呈砂土状，遇水易软化、崩解。

[fa0]=300kPa，qik=100kPa。

⑲122碎块状强风化花岗闪长岩（γδ14-5）：

灰黑、灰色，中粗粒花岗结构，块状构造，节理、裂隙很发育，原岩结构清晰，岩芯呈碎块状，粒径一般2-12cm不等，锤击声哑易击碎。

[fa0]=500kPa，qik=150kPa。

⑲123中风化花岗闪长岩（γδ14-5）：

灰黑、灰白色，粗粒结构，块状构造，主要成分为石英、长石和角闪石为主，岩质较硬，岩面较新鲜，节理、裂隙不发育，裂面具少量铁锰质浸染，节理裂隙倾角35-45°，岩芯主要呈柱状，柱长一般20-45cm，最长超过50cm，锤击声较清脆，不易击碎，RQD为75-85%。

[fa0]=2000kPa。

3材料

混凝土：

主墩采用钢筋混凝土双薄壁桥墩C40，基础采用钻孔灌注群桩基础C30。

钢筋：

普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB1499.2-2007）的规定。

4下部结构比选

桥梁的支撑结构为桥墩和桥台。

桥墩是多跨桥的中间支撑结构。

桥台是桥梁两端桥头的支撑结构，是道路与桥梁连接点，桥头和桥墩都是由台（墩）帽、台墩身和基础组成。

桥墩的作用是支撑在它左右两跨的上部结构通过支座传来的矗立力和水平力，由于桥墩建筑在江河之上。

因此它还要承受流水压力。

水面以上的压力和＆可能出现的水压力。

船只等的撞击力。

所以桥墩在结构上必须有足够的稳定性。

在布设上考虑桥墩与河水的相互影响，既水流冲刷桥墩和桥墩出水的问题，在空间上应满足通航和同车要求。

具体桥梁建设时采用什么类型的桥墩。

应依据地质、地形及水文条件。

墩高、桥跨结构要求及荷载性质及大小，通航和水面漂浮物等，桥跨以及施工条件等因素综合考虑。

但是在同一座桥梁内，应尽量减少桥墩的类型。

（1）实体试桥墩：

主要特点是依靠自身重量来平衡外力而保持稳定。

它一般适宜荷载较大的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的江河中。

此类桥墩的最大缺点是圬工体积大，因而其自重大阻水面积也较大。

有时为了减轻墩身体积，通常将墩顶部分做成悬臂式的。

（2）空心试桥墩：

它克服了实体试桥墩在许多情况下材料强度得不到充分发挥的缺点，而将混凝土和钢筋混凝土做成空心薄臂结构等形式，这样可以节省圬工材料，还减轻重量，其缺点是经不起车辆和漂浮物的撞击。

（3）柱式桥墩：

有单柱式、双柱式、哑铃式和混合式四种，单柱式桥墩在水流与桥轴线斜交角度大及曲线桥梁中用的较多，双柱式桥墩是桥梁建筑中采用较多的一种形式，它具有施工方便、造价低和美观等优点，在有严重漂浮物或流冰的河流上或墩身较高时可采用哑铃是或混合式。

基础一般是桥梁建筑中最困难的部分，往往影响工期和造价、施工时的安全与整个梁的安全性，因此基础形式的选择需十分慎重。

基础形式的选择主要根据地质条件、上部构造、受力要求、水文情况、施工设备等条件来考虑。

（1）明挖基础：

在较好持力层且基础埋置深度浅时，采用明挖基础是很经济的，选择明挖基础方案必须注意开挖时的排水可能性，埋深在5m以内时，明挖基础方案较为经济，但当地下水与渗流速度较低，坑壁稳定时，甚至埋深达到10m左右时亦是经济的。

（2）钻孔灌注桩：

钻孔灌注桩适合于缺乏打桩设备或遇到打入困难的地质条件时以及需嵌入岩石的桩基中采用。

它具有施工机械简单、造价低、便于群众性施工等特点，因而已成为我国桥梁的主要形式，目前公路桥中钻孔灌注桩的入土深度已达107m，最大桩径已达4m。

5方案确定

主墩采用钢筋混凝土双薄壁桥墩，基础采用钻孔灌注群桩基础。

墩身单