桥墩计算书.docx
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桥墩计算书
本桥选择左幅桥2号桥墩和右幅桥3号桥墩计算
1、左幅桥2号墩（非过渡墩）
（一）、基本资料：
1）.设计荷载：
公路Ⅰ级
2）.T梁（单幅5片梁，简支变连续）高：
2.4m
3）.跨径：
40m
4）.该联跨径组合：
（3×40）m
5）.结构简图如下：
二、水平力计算
1.横向风力计算
按《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》附表1，取湖北省黄石市设计基本风速为V10＝20.2m/s；
横桥向水平风力计算表
参数
k0
k1
k2
k3
k5
1.0
1.6
0.92
1.0
1.7
场地类别
Z（m）
Awh（m2）
γ=0.012017e-0.0001Z
V10（m/s）
C
16.323
128
0.011997
20.2
Vd（桥面处）
Vd=k2k5V10
31.6
Wd=γVd2/（2g）
0.61033
FWh=k0k1k3WdAWh（KN）
121.71
桩柱式墩顺桥向挡风面积很小，故顺桥向水平风力不计。
2.温度力计算
温差按25度考虑，混凝土收缩徐变近似按温差15度考虑，计算刚度K时，偏安全的忽略支座和桩基的刚度，计算如下表：
温度力（圆形墩）
α
l（m）
△t（0C）
φ（m）
h（m）
n
E（KN/m2）
0.00001
20
40
1.800
16.323
2
30000000
温度力
△l=αl△t（m）
K=3nEI/h3（KN/m）
HT=△lK（KN）
0.008
21327
170.6
3.汽车制动力力计算（考虑2车道，一联中近似由一个非过渡墩承受）
纵桥向汽车制动力计算
车道数
折减系数
qk（KN/m）
Pk（KN）
跨径
孔数
2
1
10.5
320
40
3
一联汽车制动力
公路Ⅰ级制动力最小值
判断
制动力取值
316
330
<
330
4.撞击力计算
由《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》查得，六级航道内的撞击力顺桥向为100KN，横桥向为250KN，作用点位于通航水位线以上2m的桥墩宽度或长度的中点。
5.桥墩及盖梁自重荷载计算
盖梁结构尺寸
11.48（长）×2.2（宽）×1.6（高）
盖梁重（kN）
987.69
墩柱结构尺寸
φ1.8（柱径）×14.723（柱高）
墩身重（双柱）（kN）
1873.27
三、作用组合
1.支反力汇总
按上述盖梁计算立面图，5片主梁从左到右依次编号为1～5，其对应盖梁顶支座反力如下表：
上构支反力汇总（单位：
KN）
盖梁顶恒载反力
工况1：
1车道作用在离左路缘石0.50m活载反力
1
2681.34
1
535.06
2
2262.34
2
393.46
3
2262.34
3
82.86
4
2262.34
4
23.26
5
2645.34
5
-28.04
工况2：
2车道作用在离左路缘石0.50m活载反力
工况3：
3车道作用在离左路缘石0.50m活载反力
1
635.86
1
503.86
2
699.86
2
590.86
3
549.96
3
612.56
4
110.36
4
467.96
5
17.26
5
180.36
2.墩底内力计算
因墩柱与盖梁（约5：
7）刚度相近，将盖梁与墩柱在横桥向做刚架计算，其中，盖梁计算书另行给出，此处只计算墩柱部分。
荷载分别计算上述“上构支反力汇总”三种活载工况及“横桥向水平风力”作用下墩底内力，计算模型及工况3计算结果如下图所示，其他见下表。
1）活载横桥向产生的墩底内力：
（1）墩柱盖梁刚架模型
（2）活载工况3结构弯矩图
（3）工况3结构剪力图（4）工况3结构轴力图
活载横桥向墩底内力
左
右
工况1
N
1029.63
N
-23.03
Q
5.38
Q
5.38
M
16.96
M
72.57
工况2
N
1650.48
N
362.82
Q
11.97
Q
11.97
M
111.86
M
11.93
工况3
N
1447.94
N
907.66
Q
17.06
Q
17.06
M
113.53
M
62.88
2）风力横桥向产生的墩底内力：
风载横桥向墩底内力（拉力为负）
左
右
N
124.89
N
-124.89
Q
60.78
Q
60.93
M
501.90
M
503.17
3）墩底内力组合
a．考虑顺桥向撞击力的偶然组合：
墩底内力组合
顺桥向：
0.7×（1.4×制动力+1.4×温度力）+1.0×撞击力
横桥向:
1.1×横桥向风力+1.2×恒载+1.4×汽车活载
M最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
11149.29
6626.234
711.032
345.294
90.742
N最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
11432.85
6626.234
708.694
345.294
83.594
对于圆形截面，纵横向内力应合并计算。
墩底内力
M最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
11149.29
6664.27
357.02
N最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
11432.85
6664.02
355.27
b．考虑横桥向撞击力的偶然组合：
墩底内力组合
顺桥向：
0.7×（1.4×制动力+1.4×温度力）
横桥向:
1.1×横桥向风力+1.2×恒载+1.4×汽车活载+1.0×撞击力
M最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
11149.29
5636.234
3186.032
245.294
340.742
N最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
11432.85
5636.234
3183.694
245.294
333.594
对于圆形截面，纵横向内力应合并计算。
墩底内力
M最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
11149.29
6474.41
419.85
N最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
11432.85
6473.26
414.07
考虑验算顺桥向撞击力的偶然组合值。
四、墩身强度与裂缝验算
1.墩底截面强度验算（36×HRB335-25）
M最大时墩身截面强度验算：
圆形截面偏压
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62-2004）第5.3.9条
弯矩设计值Md（kNm）
轴力设计值Nd
计算长度lo
安全系数γ0
混凝土标号
6664.27
11149.29
10.31
1.1
钢筋直径（mm）
根数
纵筋面积
纵筋半径rs
钢筋类型
25.0
42
0.02062
0.85
桩半径R（m）
保护层（cm）
砼抗压设计值fcd
钢筋抗拉设计值fsd
假设xo/2r
钢筋弹模
0.9
5
13800
280000
0.560
200000.0
查表
计算偏心距
A
B
C
D
e0
1.3632
0.6559
0.2937
1.8519
0.6015
ξ1（大于1取1）
ξ2（大于1取1）
偏心增大系数
计算偏心否?
实际偏心距
误差
0.638%
1.000
1.000
1.069
1
0.5977
0.639%
抗力
外力
满足
配筋率
轴力（kN）
弯矩（kNm）
轴力（kN）
弯矩（kNm）
15777.5
9490.9
12264.2
7833.6
0.0081
N最大时墩身截面强度计算：
圆形截面偏压
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62-2004）第5.3.9条
弯矩设计值Md（kNm）
轴力设计值Nd
计算长度lo
安全系数γ0
混凝土标号
6664.02
11432.85
10.31
1.1
钢筋直径（mm）
根数
纵筋面积
纵筋半径rs
钢筋类型
25.0
42
0.02062
0.85
桩半径R（m）
保护层（cm）
砼抗压设计值fcd
钢筋抗拉设计值fsd
假设xo/2r
钢筋弹模
0.9
5
13800
280000
0.570
200000.0
查表
计算偏心距
A
B
C
D
e0
1.3950
0.6589
0.3344
1.8381
0.5861
ξ1（大于1取1）
ξ2（大于1取1）
偏心增大系数
计算偏心否?
实际偏心距
误差
0.553%
1.000
1.000
1.070
1
0.5829
0.554%
抗力
外力
满足
配筋率
轴力（kN）
弯矩（kNm）
轴力（kN）
弯矩（kNm）
16207.8
9499.6
12576.1
7846.2
0.0081
2.墩底截面裂缝宽度计算
由于横桥向抗弯刚度较大，因此横桥向裂缝在此不做验算。
竖向力:
1.0*恒载+0.7*活载（短期组合）或者+0.4*活载（长期组合）
弯矩（短期组合）:
0.7*制动力+0.8*温度力
Ns（KN）
Nl（KN）
Ms（KNm）（纵横向合并）
8642.67
8147.52
3037.51
圆形偏心受压截面裂缝宽度计算
基本参数
Ms（KNm）
Ns（KN）
Nl（KN）
d（mm）
C1
ρ=As/（πr2）
3037.51
8642.67
8147.52
25.0
1.0
0.0054
C2
σss=[59.42*Ns/（πr2fcu,k）*（2.80*ηse0/r-1）-1.65]*ρ-2/3
-33.3
不必验算裂缝
1.47
Wfk=C1C2[0.03+σss/Es*（0.004*d/ρ+1.52c）]
0.021
OK
故墩底截面强度和裂缝满足要求。
五、单桩承载力及桩身强度验算
1.桩顶力计算
上构恒载（KN）
活载最大（KN）
横向风力产生竖向力（KN）
汇总桩顶竖向力（KN）
7487.33
1650.48
124.89
9262.7
2.单桩承载力计算
取桩长25m，验算其单桩承载力：
桩周长Ｕ
埋置深度h
桩面积Ａ
桩周土
修正系数λ
清孔系数m0
第一层
第二层
第三层
l
τ
l
τ
l
τ
6.4
25
3.14
5.4
55
3.6
120
16
150
0.7
0.5
容许承载力σ0
深度修正K2
土容重γ2
单桩承载力
12035.84
600
6
9.4
【P】＝12035.84KN>9262.7KN
单桩承载力满足要求。
左幅2号墩（非过渡墩，1.5m墩柱，防国道上车辆撞击）：
一、基本资料：
1.设计荷载：
公路Ⅰ级
2.T梁（单幅5片梁，简支变连续）高：
2.4m
3.跨径：
40m
4.该联跨径组合：
（3×40）m
5.结构简图如下：
二、水平力计算
1.横向风力计算
按《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》附表1，取湖北省黄石市设计基本风速为V10＝20.2m/s；
横桥向水平风力计算表
参数
k0
k1
k2
k3
k5
1.0
1.6
0.86
1.0
1.7
场地类别
Z（m）
Awh（m2）
γ=0.012017e-0.0001Z
V10（m/s）
C
6.299
128
0.012009
20.2
Vd（桥面处）
Vd=k2k5V10
29.5
Wd=γVd2/（2g）
0.53385
FWh=k0k1k3WdAWh（KN）
106.46
桩柱式墩顺桥向挡风面积很小，故顺桥向水平风力不计。
2.温度力计算
温差按25度考虑，混凝土收缩徐变近似按温差15度考虑，计算刚度K时，偏安全的忽略支座和桩基的刚度，计算如下表：
温度力（圆形墩）
α
l（m）
△t（0C）
φ（m）
h（m）
n
E（KN/m2）
0.00001
20
40
1.500
6.299
2
30000000
温度力
△l=αl△t（m）
K=3nEI/h3（KN/m）
HT=△lK（KN）
0.008
178975
1431.8
3.汽车制动力力计算（考虑2车道，一联中近似由一个非过渡墩承受）
纵桥向汽车制动力计算
车道数
折减系数
qk（KN/m）
Pk（KN）
跨径
孔数
2
1
10.5
320
40
3
一联汽车制动力
公路Ⅰ级制动力最小值
判断
制动力取值
316
330
<
330
4.撞击力计算
由《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》查得，汽车撞击力横桥向为1000KN，顺桥向为500KN，撞击力作用在行车道以上1.2m处。
5.桥墩及盖梁自重荷载计算
盖梁结构尺寸
11.48（长）×2.2（宽）×1.6（高）
盖梁重（kN）
987.69
墩柱结构尺寸
φ1.5（柱径）×4.699（柱高）
墩身重（双柱）（kN）
415.19
三、作用组合
1.支反力汇总
5片主梁从左到右依次编号为1～5，其对应盖梁顶支座反力如下表：
上构支反力汇总（单位：
KN）
盖梁顶恒载反力
工况1：
1车道作用在离左路缘石0.50m活载反力
1
2681.34
1
535.06
2
2262.34
2
393.46
3
2262.34
3
82.86
4
2262.34
4
23.26
5
2645.34
5
-28.04
工况2：
2车道作用在离左路缘石0.50m活载反力
工况3：
3车道作用在离左路缘石0.50m活载反力
1
635.86
1
503.86
2
699.86
2
590.86
3
549.96
3
612.56
4
110.36
4
467.96
5
17.26
5
180.36
2.墩底内力计算
因墩柱与盖梁（约5：
7）刚度相近，将盖梁与墩柱在横桥向做刚架计算，其中，盖梁计算书另行给出，此处只计算墩柱部分。
荷载分别计算上述“上构支反力汇总”三种活载工况及“横桥向水平风力”作用下墩底内力。
1）活载横桥向产生的墩底内力：
（同前做法）
活载横桥向墩底内力
左
右
工况1
N
1030.65
N
-24.05
Q
17.95
Q
17.95
M
8.54
M
73.77
工况2
N
1652.18
N
361.12
Q
39.96
Q
39.96
M
116.54
M
28.64
工况3
N
1448.25
N
907.35
Q
56.95
Q
56.95
M
127.72
M
79.19
2）风力横桥向产生的墩底内力：
风载横桥向墩底内力（拉力为负）
左
右
N
38.20
N
-38.20
Q
52.61
Q
53.85
M
155.47
M
159.49
3）墩底内力组合
a．考虑顺桥向撞击力的偶然组合：
墩底内力组合
顺桥向：
0.7×（1.4×制动力+1.4×温度力）+1.0×撞击力
横桥向:
1.1×横桥向风力+1.2×恒载+1.4×汽车活载
M最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
10179.52
6062.813
349.825
1363.282
137.601
N最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
10465.02
6062.813
334.173
1363.282
113.815
对于圆形截面，纵横向内力应合并计算。
墩底内力
M最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
10179.52
6072.90
1370.21
N最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
10465.02
6072.02
1368.03
b．考虑横桥向撞击力的偶然组合：
墩底内力组合
顺桥向：
0.7×（1.4×制动力+1.4×温度力）
横桥向:
1.1×横桥向风力+1.2×恒载+1.4×汽车活载+1.0×撞击力
M最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
10179.52
5437.813
1599.825
863.282
1137.601
N最大
N（KN）
Mx（KN.m）
My（KN.m）
Fx（KN）
Fy（KN）
10465.02
5437.813
1584.173
863.282
1113.815
对于圆形截面，纵横向内力应合并计算。
墩底内力
M最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
10179.52
5668.27
11428.07
N最大
N（KN）
M（KN.m）
F（KN）
10465.02
5663.87
1409.20
考虑验算顺桥向撞击力的偶然组合值。
四、墩身强度与裂缝验算
1.墩底截面强度验算（36×HRB335-25）
M最大时墩身截面强度验算：
圆形截面偏压
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62-2004）第5.3.9条
弯矩设计值Md（kNm）
轴力设计值Nd
计算长度lo
安全系数γ0
混凝土标号
6072.90
10179.52
3.29
1.1
钢筋直径（mm）
根数
纵筋面积
纵筋半径rs
钢筋类型
25.0
42
0.02062
0.7
桩半径R（m）
保护层（cm）
砼抗压设计值fcd
钢筋抗拉设计值fsd
假设xo/2r
钢筋弹模
0.8
5
13800
280000
0.540
200000.0
查表
计算偏心距
A
B
C
D
e0
1.2996
0.6483
0.1941
1.8744
0.5922
ξ1（大于1取1）
ξ2（大于1取1）
偏心增大系数
计算偏心否?
实际偏心距
误差
-0.73%
1.000
1.000
1.008
1
0.5966
-0.737%
抗力
外力
不满足
配筋率
轴力（kN）
弯矩（kNm）
轴力（kN）
弯矩（kNm）
10444.8
6185.3
11197.5
6736.0
0.0117
N最大时墩身截面强度计算：
圆形截面偏压
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62-2004）第5.3.9条
弯矩设计值Md（kNm）
轴力设计值Nd
计算长度lo
安全系数γ0
混凝土标号
6072.02
10465.02
3.29
1.1
钢筋直径（mm）
根数
纵筋面积
纵筋半径rs
钢筋类型
25.0
42
0.02062
0.7
桩半径R（m）
保护层（cm）
砼抗压设计值fcd
钢筋抗拉设计值fsd
假设xo/2r
钢筋弹模
0.8
5
13800
280000
0.545
200000.0
查表
计算偏心距
A
B
C
D
e0
1.3155
0.6503
0.2189
1.8692
0.5832
ξ1（大于1取1）
ξ2（大于1取1）
偏心增大系数
计算偏心否?
实际偏心距
误差
0.517%
1.000
1.000
1.009
1
0.5802
0.518%
抗力
外力
不满足
配筋率
轴力（kN）
弯矩（kNm）
轴力（kN）
弯矩（kNm）
10613.7
6190.2
11511.5
6736.6
0.0117
经计算决定取用墩径为1.6m，配36根直径25mm的钢筋，其截面强度满足要求。
2.墩底截面裂缝宽度计算
由于横桥向抗弯刚度较大，因此横桥向裂缝在此不做验算。
竖向力:
1.0*恒载+0.7*活载（短期组合）或者+0.4*活载（长期组合）
弯矩（短期组合）:
0.7*制动力+0.8*温度力
Ns（KN）
Nl（KN）
Ms（KNm）（纵横向合并）
7914.82
7419.16
4340.37
圆形偏心受压截面裂缝宽度计算
基本参数
Ms（KNm）
Ns（KN）
Nl（KN）
d（mm）
C1
ρ=As/（πr2）
4340.17
7914.82
7419.16
25.0
1.0
0.0054
C2
σss=[59.42*Ns/（πr2fcu,k）*（2.80*ηse0/r-1）-1.65]*ρ-2/3
87.9
需验算裂缝
1.47
Wfk=C1C2[0.03+σss/Es*（0.004*d/ρ+1.52c）]
0.105
OK
故墩底截面强度和裂缝满足要求。
五、单桩承载力及桩身强度验算
1.桩顶力计算
上构恒载（KN）
活载最大（KN）
横向风力产生竖向力（KN）
汇总桩顶竖向力（KN）
6758.29
1652.18
38.2
8448.67
2.单桩承载力计算
取桩长25m，验算其单桩承载力：
桩周长Ｕ
埋置深度h
桩面积Ａ
桩周土
修正系数λ
清孔系数m0
第一层
第二层
第三层
l
τ
l
τ
l
τ
5.78
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