下部验算20m板桥墩.docx

1、下部验算20m板桥墩XX至XX高速公路桥涵设计通用图20米装配式预应力混凝土简支空心板下部构造（桥墩）计 算 书计 算第一部分 基础资料一、 计算基本资料1 技术标准与设计规范：1) 中华人民共和国交通部标准公路工程技术标准（JTG B01-2003）2) 中华人民共和国交通部标准公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）3) 中华人民共和国交通部标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），以下简称规范4) 中华人民共和国交通部标准公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）5) 中华人民共和国交通部标准公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）

2、6) 交设发（2005）040号关于修订桥涵设计通用图的通知。2 桥面净空：2x净-9.75米、净10.25米3 汽车荷载：公路级，结构重要性系数1.04 设计环境条件：类5 材料性能参数1) 混凝土a) 强度等级为C30，主要强度指标：强度标准值 fck20.1MPa，ftk2.01MPa强度设计值 fcd13.8MPa，ftd1.39MPa弹性模量 Ec3.00x104MPab) 强度等级为C25，主要强度指标：强度标准值 fck16.7MPa，ftk1.78MPa强度设计值 fcd11.5MPa，ftd1.23MPa弹性模量 Ec2.80x104MPa2) 普通钢筋a) R235钢筋其主

3、要强度指标为： 抗拉强度标准值 fsk235MPa抗拉强度设计值 fsd195MPa弹性模量 Es2.1x105MPab) HRB335钢筋其主要强度指标为： 抗拉强度标准值 fsk335MPa抗拉强度设计值 fsd280MPa弹性模量 Es2.0x105MPa6 主要结构尺寸下部结构为双柱式桥墩、重力式桥台、扩大基础及桩基础。有关具体尺寸详见我院2007年7月编制的相关桥涵设计通用图。相配套的上部结构空心板为装配式预应力混凝土简支梁（后张法钢绞线）二、 采用程序：手算结合“桥梁通7.55网络版”作内力分析和强度验算。第二部分 墩柱及其基础、计算模型 计算模型按三跨一联计算，一联两端为桥台，中

4、间为双柱式墩。桥台上设活动支座（GJZF4 25044mm），桥墩墩顶均为板式橡胶支座（GJZ 25042mm），一排支座为16个。墩底为地面或冲刷线，桩基嵌岩。.墩柱验算一、恒载计算内 容地面到盖梁顶高度H（m）101214161820上部恒205120512051205120512051盖梁恒载264264264264264264柱恒载243 300 356 562 639 716 柱系梁595959桩系梁595959595959桩顶合计2558 2615 2671 2936 3013 3090 单位：KN二、活载计算、纵向水平力计算1、 抗推刚度1）支座的刚度n=16, , G=1MPa

5、, t=31.24mm按0.71倍支座厚度计算一排支座支座抗推刚度Kz=nAG/t=25141 KN/m2）桥墩墩顶刚度一联各桥墩刚度按等刚度计算，按嵌岩桩查表;桩顶为地面或冲刷线按公路桥涵地基与基础设计规范附录六查表附表6.11得：墩顶抗推刚度Kd=n/H23/（3EcI）+HH(0)+HM(0)H2+MH(0)H2+MM(0)H22集成抗推刚度K=2Kz*Kd/(2Kz+Kd); 总刚度K2K桥墩墩顶抗推刚度见下表：地面到盖梁顶高度H（m）101214161820盖梁高（m）1.4柱数（根）2直径(m)桥墩d11.21.21.21.41.41.4桩基d21.31.31.31.51.51.5

6、长度(m)桥墩 h18.610.612.614.616.618.6桩基 h2101010101010砼弹性模量(Mpa)桥墩（C30) E1300003000030000300003000030000桩基(C25) E2280002800028000280002800028000惯性矩(m4)桥墩 I10.102 0.102 0.102 0.189 0.189 0.189 桩基 I20.140 0.140 0.140 0.249 0.249 0.249 桩计算宽度 b1(m)2.072.072.072.252.252.25地基土变形系数m（KN/m4)30000桩变形系数 a0.456 0.4

7、56 0.456 0.414 0.414 0.414 ah24.62.54.62.54.62.54.12.54.12.54.12.5（B2D1-B1D2）/（A2B1-A1B2）2.400742.400742.400742.400742.400742.40074（A2D1-A1D2）/（A2B1-A1B2）1.599791.599791.599791.599791.599791.59979（B2C1-B1C2）/（A2B1-A1B2）1.599791.599791.599791.599791.599791.59979（A2C1-A1C2）/（A2B1-A1B2）1.732181.732181.

8、732181.732181.732181.73218HH（0）8.05E-068.05E-068.05E-066.09E-066.09E-066.09E-06HM（0）2.45E-062.45E-062.45E-061.68E-061.68E-061.68E-06MH（0）2.45E-062.45E-062.45E-061.68E-061.68E-061.68E-06MM（0）1.21E-061.21E-061.21E-067.52E-077.52E-077.52E-07墩顶抗推刚度Kd（KN/m）8836 5582 3741 4498 3300 2492 两排支座抗推刚度Kz（KN/m）50

9、282集成抗推刚度K（KN/m）7516 5025 3482 4129 3097 2374 全桥总刚度K（KN/m）15031 10049 6964 8257 6194 4748 3、混凝土收缩、徐变及温度影响力在各墩上的分配混结构有效温度标准值：最高35，最低0，简支梁安装及桥面连续施工温度取1525，计算温升为35-15=20，温降为25-0=25。混凝土收缩、徐变及温度下降，均属于同一性质，三者加起来，按降温550C考虑，线膨胀系数0.00001结构为对称结构，所以上部结构不动点位于一联中间点，即x=30 m温升影响力只与制动力组合，而温降影响力与制动力、混凝土收缩徐变影响力共同作用，故

10、只计算温降影响力。桥墩均为等刚度，故温降影响力在各墩上的分配如下：P1=P2=(x-30)KC一个桥墩温降影响力表地面到盖梁顶高度H（m）101214161820线膨胀系数a0.00001收缩系数C10.00055膨胀系数C20.0002混凝土收缩、徐变及温降P1（KN）-41.3 -27.6 -19.2 -22.7 -17.0 -13.1 温升P2（KN）-15.0 -10.0 -7.0 -8.3 -6.2 -4.7 4、汽车制动力在各墩上的分配1） 汽车制动力（1）车道荷载标准值的10%；一联按320计算：一个车道产生制动力=(10.5320+237.2) 10% =86.72KN;（2）

11、公路级汽车荷载制动力标准值限值：一个车道产生制动力165 KN根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第2）制动力在各墩上的分配由于两个桥墩刚度相同，桥台不参加水平力的分配，则一个桥墩分配制动力为总制力的1/2.5、单根墩柱墩顶水平力汇总 单根墩柱墩顶水平力=一个桥墩墩顶水平力/2单根墩柱墩顶水平力地面到盖梁顶高度H（m）内 容制动系数1柱制动1柱温度1柱制+温弯矩101列车道141.3 10.3 51.6 523 2列车道282.5 10.3 92.8 942 121列车道141.3 6.9 48.2 585 2列车道282.5 6.9 89.4 1086 141列车道141.3

12、 4.8 46.0 651 2列车道282.5 4.8 87.3 1234 161列车道141.3 5.7 46.9 757 2列车道282.5 5.7 88.2 1423 181列车道141.3 4.3 45.5 826 2列车道282.5 4.3 86.8 1574 201列车道141.3 3.3 44.5 897 2列车道282.5 3.3 85.8 1727 水平力对墩柱底偏心矩计算已入10cm支座垫、4.2cm支座厚度。、垂直荷载1、 活载支反力、横向分布计算活载支反力表内 容加载方式左支反力B1右支反力B2合计1列车道荷载双孔加载105.0394.8499.8一孔加载394.80.

13、0394.8柱分配系数表内 容横向布载1号柱K12号柱K2合计1列车道偏载1.1422-0.142212列车道偏载1.750.252注：1、表中活载横向作用视上部与盖梁为整体形成双悬臂简支梁计算柱的横向分配系数得到柱顶竖直力。2、 最大、最小垂直力、相应弯矩表加载方式 左支反力B1右支反力B2合计B最大垂直力最小垂直力1墩底弯矩2墩底弯矩K1BxK1K2BxK20.35x(B1-B2)xK10.35x(B1-B2)xK21列车道双孔加载105394.8499.81.1422571 -0.1422-71 116 -14 单孔加载394.80394.81.1422451 -0.1422-56 15

14、8 -20 2列车道双孔加载105394.8499.81.75875 0.25125 178 25 单孔加载394.80394.81.75691 0.2599 242 35 注：表中（B1-B2）取绝对值代入计算3、 汽车冲击系数 （1+）=1.25，参见盖梁计算三、荷载组合1、基本组合（用于承载能力极限状态计算）,按规范JTG D60-2004第2、短期组合（用于正常使用极限状态计算），按规范JTG D60-2004第3、长期组合（用于正常使用极限状态计算），按规范JTG D60-2004第墩柱底荷载计算：竖向力P=Pi纵向水平力V=Vi弯矩M=Piei+Viei单根墩柱底荷载组合见下表。基

15、本组合高度(m)内 容加载方式1墩底截面2墩底截面N1M1N2M210恒+1道+制动+温双孔加载4069 715 2945 487 单孔加载3859 789 2972 478 恒+2道+制动+温双孔加载4600 1233 3288 967 单孔加载4279 1346 3243 983 12恒+1道+制动+温双孔加载4137 776 3013 548 单孔加载3927 849 3039 539 恒+2道+制动+温双孔加载4668 1375 3356 1108 单孔加载4347 1487 3310 1124 14恒+1道+制动+温双孔加载4205 841 3081 613 单孔加载3995 914

16、 3107 604 恒+2道+制动+温双孔加载4736 1520 3424 1254 单孔加载4415 1633 3378 1270 16恒+1道+制动+温双孔加载4522 945 3399 717 单孔加载4312 1019 3425 708 恒+2道+制动+温双孔加载5054 1706 3742 1439 单孔加载4732 1818 3696 1455 18恒+1道+制动+温双孔加载4614 1012 3491 784 单孔加载4405 1085 3517 775 恒+2道+制动+温双孔加载5146 1853 3834 1587 单孔加载4824 1966 3788 1603 20恒+1道

17、+制动+温双孔加载4707 1081 3583 853 单孔加载4497 1155 3610 844 恒+2道+制动+温双孔加载5238 2004 3926 1737 单孔加载4917 2116 3880 1753 作用短期效应组合高度(m)内 容加载方式1墩底截面2墩底截面N1M1N2M210恒+1道+制动+温双孔加载2958 604 2508 513 单孔加载2874 634 2519 509 恒+2道+制动+温双孔加载3170 1066 2646 959 单孔加载3042 1111 2627 966 12恒+1道+制动+温双孔加载3014 666 2565 575 单孔加载2930 69

18、5 2575 571 恒+2道+制动+温双孔加载3227 1210 2702 1103 单孔加载3098 1255 2684 1110 14恒+1道+制动+温双孔加载3071 732 2622 641 单孔加载2987 762 2632 637 恒+2道+制动+温双孔加载3284 1359 2759 1252 单孔加载3155 1404 2740 1259 16恒+1道+制动+温双孔加载3335 839 2886 747 单孔加载3252 868 2897 744 恒+2道+制动+温双孔加载3548 1548 3023 1441 单孔加载3420 1593 3005 1448 18恒+1道+制

19、动+温双孔加载3412 907 2963 816 单孔加载3329 936 2974 812 恒+2道+制动+温双孔加载3625 1698 3100 1592 单孔加载3496 1743 3082 1598 20恒+1道+制动+温双孔加载3489 978 3040 887 单孔加载3405 1007 3051 883 恒+2道+制动+温双孔加载3702 1852 3177 1745 单孔加载3573 1897 3159 1752 作用长期效应组合高度(m)内 容加载方式1墩底截面2墩底截面N1M1N2M210恒+1道+制动+温双孔加载2787 570 2530 517 单孔加载2739 586

20、 2536 515 恒+2道+制动+温双孔加载2908 1013 2608 952 单孔加载2835 1038 2598 955 12恒+1道+制动+温双孔加载2843 631 2586 579 单孔加载2795 648 2592 577 恒+2道+制动+温双孔加载2965 1157 2665 1096 单孔加载2891 1182 2654 1099 14恒+1道+制动+温双孔加载2900 697 2643 645 单孔加载2852 714 2649 643 恒+2道+制动+温双孔加载3021 1305 2721 1245 单孔加载2948 1331 2711 1248 16恒+1道+制动+温

21、双孔加载3164 804 2907 752 单孔加载3116 821 2913 750 恒+2道+制动+温双孔加载3286 1494 2986 1433 单孔加载3212 1520 2975 1437 18恒+1道+制动+温双孔加载3241 872 2984 820 单孔加载3193 889 2990 818 恒+2道+制动+温双孔加载3363 1645 3063 1584 单孔加载3289 1671 3052 1588 20恒+1道+制动+温双孔加载3318 943 3061 891 单孔加载3270 960 3067 889 恒+2道+制动+温双孔加载3440 1798 3140 1738

22、 单孔加载3366 1824 3129 1741 四、持久状况承载能力极限状态验算墩柱为偏心受压构件;构件计算长度按1.5倍墩高计算，即l01.5H。验算公式：0NdAr2fcd+Cr2fsd； 0Nde0Br3fcd+Dgr3fsd。A、B-有关混凝土承载力的计算系数，按规范附录C的迭代法由表；C、D-有关纵向钢筋承载力的计算系数，按规范附录C的迭代法由表对本通用图，墩柱长细比l0/i均大于17.5，需考虑偏心矩增大系数10.2+2.7e0/h01.0；21.15-0.01l0/h1.0e0-初偏心距,e0=M/N; h0-截面有效高度，h0=r+rs；h-截面高度，h=2r。持久状况承载能

23、力极限状态验算表墩高H(m) 项目 101214161820设计弯矩Md(KN*m)1346 1487 1633 1818 1966 2216 设计轴力Nd(KN)4279 4347 4415 4732 4824 4917 初偏心距e0=Md/Nd(m)0.315 0.342 0.370 0.384 0.408 0.451 杆件稳定系数1.51.51.51.51.51.5lo1.5H(m)151821242730主筋根数、直径(mm)282228222825 2822 28252828面积As(mm2)10642.810642.813745.210642.813745.217239.6=As/

24、r20.0094 0.0094 0.0122 0.0069 0.0089 0.0112 rs(m)0.540.540.540.640.640.64r(m)0.60.60.60.70.70.7g= rs/r0.90.90.90.9142860.9142860.914286偏心矩增大系数计算10.945 1.000 1.000 0.974 1.000 1.000 21.000 1.000 0.975 0.979 0.957 0.936 h0(m)1.141.141.141.341.341.34h(m)1.21.21.21.41.41.41.382 1.536 1.657 1.698 1.836 1.913 e0(m)0.435 0.525 0.613 0.652 0.748 0.862 系数计算0.540.450.460.420.410.41A1.29961.01821.0490.92680.89660.8966B0.64830.58980.59820.5620.55190.5519C0.1941-0.2377-0.1903-0.3798-0.4273-0.4273D1.87441