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1、桥梁工程课程设计班级:姓名：学号：指导老师：2013年6月目录一、设计资料31、设计内容4三、具体设计411墩柱尺寸拟定42、盖板设计52.1 永久荷载计算52.2 可变荷载计算7a.可变荷载横向分布系数计算：7b.可变荷载横向分布后各梁支点反力12c.各梁永久荷载、可变荷载反力组合：15d.双柱反力G计算162.3 内力计算172.4 截面配筋设计及承载力校核212.5 按构造要求设置斜筋及箍筋233、桥墩墩柱设计243.1 荷载计算24a.恒载计算24b.汽车荷载计算24c.双柱反力横向分布计算26d.f%1i_|+Il+lftl+ftl+lftl+ltl+l4tlttl+ltll+ltl
2、R+ltfl+ltll+lttl+rtlR+ltfl+ltlllttl+rtR+4tlR+ltll+ftlRHFtrR+261 .2IkiPlrl11H）马4.284 ,IL卜1I+Il+Il+,I+Il+Hl+,I+I,l+If+Hll+Il,+Il,+R,+I-H+Il+Il,+R,+I4lttl+l+IR+ftlH+ltllltlR+ltlR+l5 .2班长计算34四、A3图35公路钢筋混凝土桥墩设计一、设计资料1 .以一座3孔预应力混凝土简支梁桥（面布置如图1）为设计背景,进行公路钢筋混凝土桥墩设计。2 .桥梁上部结构：标准跨径13m,计算跨径12.6m,梁全长12.96m。3 .桥面
3、净宽：净7+2X0.75m人行道，横断面布置：见图2（单位:厘米）。i=l. 5l60 Sl1沥青混凝土 2cm25号混凝土垫层6 14cmOo图2桥梁横断面布置图4 .上部结构附属设施恒载：单侧人行道5kN/m,桥面铺装自己根据铺装厚度计算。5 .设计活载：公路一I级6 .人群荷载：3kN/m27 .主要材料：主筋用HRB335钢筋，其他用R235钢筋混凝土：混凝土为C408 .支座板式橡胶支座，摩擦系数/三0059 .地质水文资料（1）无流水，无冰冻。2） ）土质情况：考虑墩底及基础固结，基础承载能力良好。二、设计内容（一）桥墩尺寸拟定（二）桥墩荷载及荷载组合计算（三）桥墩配筋（四）桥墩检
4、算三、具体设计1、墩柱尺寸拟定7402、盖板设计3） 1永久荷载计算1 .上部结构永久荷载;人行道：5kN/m桥面铺装：为简化计算三角形区域取平均值。混凝土垫层平均高度：铺装总高度12cm铺装重量:q铺=7=25O.12=3KN,T型梁：每片梁面积:S=0.181.5+0.11.6+0.041.42=0.4868m2q#=4S=250.4868=12.17KN/m每片边梁自重kNm)每片中梁自重(kN)一孔上部构造自重(kN)每一个支座恒载反力(kN)15号2、3、4号1119kN1、5号2.3.4号20.0316.26126.2102.42、盖梁自重及作用效应计算(1/2盖梁长度)370盖梁
5、自重产生的弯矩、剪力效应计算截面编号分块自重(kN)弯矩（kN*）剪力(kN)V左V右0-0-11.25-1L251-1-27-272-2-48.675.63-357,657.64-400桥墩中心支反力F=69,3+43.8=124.2kN2 .2可变荷载计算a.可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆发，非对称布置时用偏心受压法。公路一1级a.单车列，对称布置(图3)时：/=/=0=T74=1x0.5625=0.281=J(0.4375+0.4379)=0.438b,双车列。对称布置(图4)时：/=彷=gX0.5632=0.266%=久=：(0.4375+0.4379)=0.438i=
6、g(0.5938+0.5938)=0.594P/2P/2图3（尺寸单位：Cm）c.单车列，非对称布置（图5）时210图5(尺寸单位：cm)由，己知=5,e=2.10,2/=2(1.602+3.20?)=25.60,则+.X；=0200+0263=0.463525.60%=J+-21XL6=0200+0131=0.331525.60小=-0.263=-0.06355d.双车列，非对称布置（图5）时:已知：n=5,e=0.55,22=25.60,贝J:+3,z=020+0069=0269525.60J+55*=2oo+034=0.234525.60Z=LO.034=0.166人群荷载q人=0.75
7、X3三2.25(kNm)a.两侧有人群，对称布置时（图6）：1=s=1.4222=4=-0,422%=b.单侧有人群，对称布置时（图6）：己知：=5,e=3.2+0.500=3.7,22=25.60图6(尺寸单位：Cm)则：13.8753.21=-+=0.200+0.484=0.68411525.6013.8751.6%=-+=0.200+0.242=0.4422525.604=；-0.242=-0.0425=-0.484=-0.284按顺桥向可变荷载移动情况，求得支座可变荷载的反力值（图7）1.OOO图7（尺寸单位：Cm）公路T级双孔布载单列车时：6=lN6*jH）.5+2104=342.7
8、（雨）双孔布载双列车时：28=2x342.7=685.4（依V）单孔布置单列车时；B=口6；g+2104=276.6（W）单孔布载双列车时：2=553.1（V）人群荷载（图8）单孔满载时；B,=2.25-1.008l2.6=14.3（N）（flt!）2双孔满载时（一侧）:耳=鸟=14.3()B1+B2=28.6(JW)双孔人群单孔人群图8（尺寸单位：cm）b.可变荷载横向分布后各梁支点反力（计算的一般公式为是=）见表3各梁支点反力计算表3荷载横向分布情况公路TI级荷载（KN）人群荷载（KN）计算方法荷载布置横向分布系数n单孔双孔单孔双孔BRiBR1BRiBR1对称布置单列行车n1=0Q4=0,
9、281Q3=0.438Q2=0,281276.6077.7.277.7342.7096.3150,1按公n5=oO96.3杠路O杆-I法级算182.双3列300.1=0.266147.1行22=0.438242.3车553.685.407.n3=0.594328.5公141n4=0.438242.3路300.口5=0.266147.1-I2级182.3Q1=1.42240.20.36人20.422-6-12群14.28.n3=0OO荷36-6-12载4=-0.42220.340.Q5=1.4226单158.列Q1=0.463128.17行n4=0.33191.6113.车R3=0.200276
10、.55.3342.4公n2=0.069619.1768.5路n-17.423.6非-I5=-0.063-21.对级6称184.布双4置列n1=0.269148.8160.按行Q2=0.234553.129.4685.4杠车n3=0.2001110.64137.杆公n4=0.16691.87法IQ5=0.13172.4113.算级889.8Q1=0.6849.819.人n2=0.42266-ri、，-群n3=0.20014.2.928.12荷3-0.665.8载4=-0.042-4.1-1.5=-0.2842-8.2C.各梁永久荷载、可变荷载反力组合：计算见表4,表中均取用各梁的最大值，其中冲击
11、系数为:l+u=l+O.3=1.3各梁永久荷载、可变荷载基本组合计算表（单位：kN）表4编号荷载情况1号梁Ri2号梁1.3号梁旦4号梁R5号梁R5恒载252.4204.8204.8204.8252,4公路-1级双列对称237390.3529.2390.3237公路T双列非对称239.7208.5179148116.7人群对称40.6-120-1240.6人群非对称19.6125.8-1.2-8.2+530583.1734583.1530+509607.1739.8593.9481.2+532.7401.3383.8340.8409.7+518425.3389.6351.6360.9d.双柱反力
12、G计算（图9）,所引用的各梁反力见表5由上表可知对称荷载作用下两柱反力一致，非对称作用下左边柱子反力大。双柱反力G,计算表5荷载组合情况计算式反力G(KN)组合公路一1级双列对称人群对称142(5305.3+583.13.7+7342.1+583.l0.5530l.1)=1480.11480.1组合公路一I级双列对称人群非对称石(5095.3+6073.7+7402.l+5940.5481.21.1)=1491.71491.7组合公路I级双列非对称人群对称I4(532.75.3+401.3*3.7+383.8*2.1+340.8“05409.7*L1)=1150.91150.9组合公路一I级双
13、列142(5185.3+425.33.7+389.61170.5非对称人群非对称2l+35L6O.5-360.9l.1)=1170.5由表5可知，偏载左边的立柱反力最大（GG2）,并由荷载组合时（公路I级、双列非对称布置及人群对称组合）控制设计。此时G=149L7kN,G2=1439.3kN02.3内力计算1恒载加活载作用下各截面的内力（1）弯矩计算（图9）截面位置见图9示。为求得最大弯矩值，支点负弯矩取用非对称布置时数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。按图9给出的截面位置，各截面弯矩计算式为：M-=OM-=-RO.50M-=-RIl.10M-=-RIX1.60+G-0.50M（g）=-RX3.
14、20+G,2.10R21.60图9(尺寸单位：m)各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表6,注意的是，表中内力计算未考虑施工荷载的影响。各截面弯矩计算表3-24荷载组合情况墩柱反力(kN)梁支座反力(kN)各截面弯矩GiRR2截面1-1截面2-2截面3-3截面4-4组合公路-II级双列对称1480.1530583.1-265-583-107.9479.3组合公路-II级双列对称1491.7509607.1-254.5-559.9-68.55532.4组合公路-H级双列非对称1150.9532.7401.3-266.4-586-276.970.2组合公路-II级双列非对称1170.5518425.3
15、-259-569.8-243.6120(2)相当于最大弯矩时的剪力计算一般计算公式为：截面1-1：Vt=0,V右=-R截面2-2：V左=V右=-用截面3-3：V=-R1,Vfi=G1-Rl截面4-4：Vt=Gl-R1,V=G-R1-R2截面5-5：VS=G1-R1-R21V=G1-R-R2-R3计算值见表7荷载组墩柱梁支座反力(KN)各截面剪力(KN)截面0-0截面1-1截面2-2截面3-3截面4-4各截面剪力计算表7合情况反力G1kNR1艮R3vVhVV右口V右V左V右VV右组合公路-II级1480.15305837340-530-530-530-530950.1950367367-367组
16、合公路-11级1491.75096077400-509-509-509-509982,7983376376-364组合公路-11级1150.95334013840-533-533-533-533618.2618217217-167组合公路-11级1170.55184253-100-518-518-518-518652.5652227227-1622.盖梁内力汇总；表中各截面内力均取表6和表7中的最大值。盖梁内力汇总表表8号内力0-01-12-23-34-4弯矩(kN*mM自重-2.62-10.50-34.7-1.3845M荷载0-266.4-586-276.9532.4)M计算-2.62-27
17、6.9-620.7-278.3577.4剪力(kN)V自重左-11.25-27.00-48.657.60右TI.25-27.0075,657.6QV荷载左0-532.7-532.7982.7375.6右-532,7-532.7982,7375,6-367V计算左-11.25-559,7-581.31040.3375,6右-543.9-559.71058.3433.2-3672. 4截面配筋设计及承载力校核采用C30混凝土，主筋选用HRB335,22,保护层5cm（钢筋中心至混凝土边缘）。fcd=18.4MPa,fsd=280MPa1 .正截面抗弯承载能力验算以下取3-3截面作配筋设计计算。己知
18、：bh=120cm*120cm顶部负弯矩MiMiM尸-586x1.4-1.2x34.7=-862kN.n取YO=L0,ho=12O-5=115(cm)o即：862IO618.412X(1150-)化简后为:X2-2300X+78080=0解方程得到x=34.5mm,A=几bv/几=18.4x12OOX34.5/280=2720wm2用22钢筋，其根数根实际选用10根，配筋率：=3800I2OO115OX100%=0.27%o该截面实际承载力MU为:此=LA也-$=28O38OO(115O-34.52)=1200(kN加)正弯矩以5-5截面验算：d=3j+b,N=532.4xl.4+1.2x45
19、=800kNm即：800x10618.41200X(1150-)2X2-23(M)X+72464=0X=32mm同理求得A=几城/几=18.4x1200x32/280=2523“n=6.6,实际选用8根，配筋率：=100%=0.216%1200l150实际承载力MU=965kN.m2 .斜截面抗剪承载能力验算按公路预应力桥梁规范要求，当截面符合：%MO.5Ol(r3a2ftdbho(KN)可不进行斜截面抗剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋。式中：a2一预应力提高系数，本设计取a2=1.0；几一混凝土抗拉设计强度，本设计取九=1.65MPa。对于-截面：0.5IO3f,dbh,t=0.5IO1
20、X1.0X1.651200850=841MPa对于-截面-截面:O.5103fldhhn=O.5lO3XLOx1.65x1200x1150=1138MPa按公路预应力桥梁规范5.2.9条规定：oVfO.51xlOWlo=0.51x103X廊X1200X1150=4451MPa2. 5按构造要求设置斜筋及箍筋见图所示。从左往右80Cm布置0315。80-180cm布置01010;180一跨中布置0820截面弯矩布置图：图10尺寸单位：cm)3、桥墩墩柱设计墩柱一般尺寸见图1所示,墩柱直径为0100cm,用C40混凝土,HRB335钢筋。2.1 荷载计算a.恒载计算由前式计算得；(1)上部构造恒载
21、，一孔重1119KN(2)梁盖自重(半根梁盖)103.5KN(3)墩柱自重3. 1416X0.52X7.8X25=153(KN)作用墩柱底面的恒载垂直力为：N恒=1/2X1119+103.5+153=816(KN)b.汽车荷载计算荷载布置及行驶情况见前述图3图4,由盖梁计算得知：(1)公路T级单孔荷载单列车时：B1=0,鸟=276.6kN.B+员=216.6kN相应的制动力；T=276.620.1=55.3(KN)按公预规制动力不小于90KN,故取制动力为90KN。双孔荷载单列车时：B=66.15KNB2=276.6KN相应的制动力：Bi+B2=342.75KNT=342.7520.1=68.
22、55KN7,要计算偏心增大系数(1)双孔荷载，按最大垂直力时，墩柱顶按轴心受压构件验算,根据公预规5.3.1条：PM0.9Q也瓜+f鼠)0.9例几A,+AA)=0.9X1X(18.4785103+28025.13102)=15147.6(kN)ofrf=15OO.49(kN)满足规范要求。(2)单孔荷载，最大弯矩时，墩柱顶按小偏心受压构件验算:Nd=1145kNMd=I78.2kNinen=0.156m=156tntn=0.2+2.7-=O.2+2.7-=0.643%950么=1.150.01卫=1.150.01=1.072-h1=+=1400x5%l+-7.820.6431.072=1.18
23、223(。祖分=1.182156=184根据公预规5.3.9条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定：0NllAr2fcd+Cpr2fsdroNBr3fcd+DPrf.d设g=088,按公预规提供的附录C表C.0.2“圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表，经试算查得各系数A,B,C,D为：设“0.81,A=2.1540,B=O.5810,C=L6811,D=LO934,代入后则“几+Cpr启=2.154X18.4XSOO2+1.68110,0031280XSOO=9910城%Nd=II45城Brfd+Dw3启=(0.581Oxl84+1.0934O.OO31O.88x28O)5
24、0tf=1441kTm0=210.7Tm墩柱承载力满足规范要求。4.钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为1.20m,用C40混凝土，116R235级钢筋。灌注桩按m法计算，111值为5K)kN桩身混凝土受压弹性模量Ec=3.25X1MPa。4.1 荷载计算每一根桩承受的荷载为：1 .一孔恒载反力(图14)N=IXllI9=559.5&N22 .盖梁恒重反力M=103.5kN3 .一根墩柱恒重n3=153柄4 .作用于桩顶的恒载反力N恒为N=M+M+N3=8l6kN5 .灌注桩每延米自重q=4X1.22X(25-IO)=I7(KN)(括号为扣除水浮力)6 .可变荷载反力(1) .两跨可变荷载反力:N5=5
25、62.2kN（公路-I级）M=407N（人群荷载、单侧）（2） .单跨可变荷载反力：M=453.8雨（公路-1级）=28.6AN（人群荷载、双侧）（3） .制动力T=45kN,作用点在支座中心，距桩顶距离为:1. 2+7.8=9m（4） 纵向风力：风压取7X442=309.4PaW=L2.314=1.157Jw由盖梁引起的风力：2对桩顶的力臂为：1.2X1/2+7.8=8.4m墩柱引起的风力：wz2=o.85kN对桩顶的力臂为:1/2X7.8=3.9m横向风因墩柱横向刚度较大，可不予考虑。7 .作用于桩顶的外力（图15）图14图15NmaX=816+562.2+51.97=1430kN（双孔）
26、Nmin-816+453.8+28.6=1298.4kN（单孔）H=45+l.157+0.85=47.OlkNM-N6O.25+T3.201+W12,45W2X0.95+N；XO.25（单跨可变荷载时）=113.45+405+9.8+3.3+7.15=538.7kNm8 .作用于地面处桩顶上的外力Nmax=1430+16.96=1447kNNmin=1298.4+16.96=1315.妹NH0-45+1.157+0.85=47.OlkNMo=538.7+47,01L0=585.7kNm4.2桩长计算由于假定土层是单一的，可由确定单桩容许承载力的经验公示初步计算桩长。灌注桩最大冲刷线以下的桩长为
27、h,贝!J：N=l2UElii+m0A0+k22(h3-3)式中；U-一桩周长，考虑用旋钻机，成孔直径增大5cm,则U=nX1.25=3.93();Ti-桩壁极限摩阻力，按表值取为4OKPa,即40KN/m2;Ii-土层厚度(in)；-一考虑桩入土深度影响的修正系数，取为0.75；1110一-考虑孔底沉淀厚度影响的清底系数，取为0.80；A-桩底截面积，A=R2-l.13m2；00-桩底土层容许承载力，取。0=220KPa;k2一-深度修正系数，取k2=L5;y2-土层的重度，取了2=8.0KN/m3(已扣除浮力)；h3般冲刷线以下深度(m).代入得；N=l23.93Xh40+0.75X0.8X1.13220+L5X8(h3)=78.6h+0.678(184+12h)=124.8+86.7h即:桩底最大垂直力为：Nmax-1447+l2qh=1447+8.48h1447+8.48hh=124.8+86.7h故:h=(1447-124.8)(86.7-8.48)=16.9m取h=20m,即地面以下桩长为20m,由上式反求:N=124.8+86.7X20=1858.8kNNmax=1447+8.48X20=1616.6kN可知桩的轴向承载力能满足要求四、A3图纸
