目录一、基本设计资料 (1)二、设计内容： (1)（一）中墩及基础尺寸拟定 (1)1.墩帽尺寸拟定 (1)2.墩身尺寸确定 (2)3基础尺寸确定.................................. - 4 - （二）墩帽局部受压验算. (4)1.上部构造自重 (4)2.墩身自重计算 (4)3.浮力计算 (5)4.活载计算 (5)5.水平荷载计算 (7)6.墩帽局部受压验算 (8)（三）墩身底截面验算 (9)1.正截面强度验算 (9)2.基底应力验算 (10)3.稳定性验算.................................. - 10 -4.沉降量验算.................................. - 10 -5.墩顶水平位移验算............................ - 10 -混凝土实体中墩与扩大基础设计一、基本设计资料1.设计荷载标准：公路II级2.上部结构：上部结构采用装配式后张法预应力混凝土简支T梁。

跨径40m，计算跨径38.80m，梁长39.96m，梁高230cm，支座尺寸25cm×35cm×4.9cm（支座为板式橡胶支座，尺寸为顺×横×高），主梁间距160cm，桥面净宽为7+2×0.75m，一孔上部结构荷载为5070kN。

3.水文资料：设计水位182.7m 河床标高177.65m; 一般冲刷度 1.60m; 局部冲刷深度2.80m。

4.地质资料：表层3米厚为软塑粘性土，其液性指数I L=0.8；孔隙比e=0.7；容重γ=18.0kN/m3，以下为砾砂，中密γ=19.7kN/m3。

二、设计内容：（一）中墩及基础尺寸拟定1.墩帽尺寸拟定（采用20号混凝土）顺桥向墩帽宽度：b≥f + a +2c1 + 2c2f = 40m(跨径)－38.80m(计算跨径)＝1.20m支座顺桥向宽度a = 0.25m查表2-1 c1=0.1m c2=0.2mb =1.20 + 0.25 + 2×0.1 + 2×0.2=2.05m按抗震要求：b/2 ≥ 50+L(跨径) =50+40=90cm b =2.05m则取满足上述要求的墩帽宽度b=2.05m横桥向墩帽宽：矩形：B = 两侧主梁间距 + a + 2c1 + 2c2=1.6×4+ 0.35 + 2×0.1+ 2×0.2=7.35m圆端形：B=7.35 + b =7.35+2.05=9.4m桥面净宽：7＋2×0.75=8.5m 8.5－1.6×5=0.5m 人行道一边悬出0.25m2.墩身尺寸拟定： ①桥墩立面尺寸墩帽厚度为40cm ，按非通航河流桥下净空定为0.75m(0.5～1m)； 梁底标高＝设计水位＋0.75＝182.7＋0.75＝183.45m ； 墩身顶面标高为：183.45－0.049(支座高)＝183.401m ；基底标高为：177.65（河床标高）－1.2（局部冲刷）－1.60（一般冲刷）－2（最小埋置深度，查表3.1）＝172.85m ； 基础埋深为：1.2＋1.6＋2＝4.8m；墩顶标高为：183.45－0.049(支座厚)－0.4(墩帽厚)=183.001m ； 墩底标高为：172.85+1.5=174.35m ； 墩高：183.001－174.35=8.651m ， 满足上述要求取9m 。

图2 桥梁横跨示意图②桥墩平面尺寸 墩身顶截面顺桥向2.05m －2×0.1（挑檐宽度）=1.85m ； 横桥向9.4m －2×0.1（挑檐宽度）=9.2m ； 墩身底截面墩身侧面按25：1向下放坡：顺桥向1.85m + 2×9÷25=2.57m ； 横桥向9.2m + 2×9÷25=9.92m ；3.基础尺寸拟定：采用两层台阶式片石砼基础（20＃），每层厚度为0.75m ，每层四周放大0.5m ，基础顶截面（2.57+0.5×2）×（9.92+0.5×2）=3.57m ×10.92m 基础底截面（3.57+0.5×2）×（10.92+0.5×2）=4.57m ×11.92m刚性角验算为1max 0.533.69400.75tg αα-==︒<=︒满足要求。

（二）墩帽局部受压验算1.上部构造自重 恒载反力kN N 50700=2.墩身自重计算：①墩帽，()kN N 7.183254.005.244.069.205.221=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯=π②墩身：圆台体积 )(3122r Rr R h V ++=π()()kNN 07.45252557.257.285.185.1419335.7957.285.121222=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯+⨯⨯+⨯⨯+=π ③基础重：()kN N 35.175275.02592.1157.492.1057.33=⨯⨯⨯+⨯= ④基础襟边上的土重力：()()-⨯⨯-⨯⨯-⨯=75.092.1057.392.1157.475.08.4184N ()()kN 54.210057.257.230.230.2413.333.335.732.257.22122=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯+⨯⨯+⨯⨯+π3.浮力计算墩身在水中所受浮力()()kNF 84.9778.935.7351.585.130.22185.130.285.130.241351.53221=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+++⨯+⨯⨯=π 墩身在土中所受浮力：()kN F 79.708.933.357.24157.235.722=⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯=π基础浮力：()kN F 92.68675.08.992.1157.492.1057.33=⨯⨯⨯+⨯=总浮力：kN F F F F 55.173592.68679.7084.977321=++=++=设计水位 墩底2.57m1.85m2.30m河床7.35m4.活载计算：（按公路Ⅰ级进行计算） 1）汽车荷载a.双跨荷载，双列车布置如图桥面宽度7m ，按规范取两车道 车道荷载公路II 级取m kN q k 875.7= 集中荷载按跨径查()kN R 7952240240875.71=⨯+÷⨯= kN R 3152240875.72=⨯÷⨯=对墩中心产生弯矩为：()kN M 2886.0315795=⨯-= b.单跨双列汽车荷载布置如图()kN R 7952240240875.71=⨯+÷⨯=20R =对墩中心产生的弯矩：m kN M •=⨯=4776.0795 c. 汽车横向排列在横桥向，汽车靠边行驶对两行汽车荷载的合力偏离桥中线0.55米，对于实体桥墩，不计活载冲击力，则横桥向中心弯矩： 双孔单列：M 21=(795+315)×2.1/2=1165.5kN ·m 双孔双列：M 22=(795+315)×0.55=610.5kN ·m图5 单跨双列汽车荷载布置图表1 P k 取值表单孔单列：M21=795×2.10/2=834.75kN·m单孔双列：M22=795×0.55=437.25kN·m2）人群荷载按规范当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m2;。

人群荷载支座反力：单跨双边：R单＝12×（40×0.75×3×2）＝90kN双跨双边：R双＝90×2＝180kN对墩中心产生的弯矩：单跨双边M =90×0.58=52.2kN·m双跨双边M =05.水平荷载计算1）汽车荷载制动力一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按规范第 4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10％计算，但公路－II,级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN；同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍（是指单向双车道，双向四车道情况）；一个设计车道（两跨布载）：kNT87%102402875.740=⨯+⨯⨯=）（公路－Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN。

设有板式橡胶支座的简支梁刚性墩台，按单跨两端的板式橡胶支座的抗推刚度分配制动力。

因为两端为相同支座，所以制动力平均分配：T=90/2=45kN中等跨度以下、位移量较小的桥梁一般只设普通板式橡胶支座。

大跨度、多跨连续、简支梁连续板等结构的大位移量桥梁需设四氟板式橡胶支座（即活动支座）。

2）制动力对控制底截面产生的弯矩制动力的着力点在桥面以上1.2m处，计算墩台时，可移至支座铰中心或支图6 汽车横向荷载分布图座底座面上。

基底：M ＝45×[0.4(墩帽厚)+9(墩身高)+1.5(基础厚)]＝490.5kN ·m 墩底：M ＝45×(0.4+9)＝423kN ·m 3）风力a.横向风力：wh d wh A W k k k F 310=k 0：设计风速重现期换算系数 k 0=0.90k 1：风载阻力系数：普通实腹桥梁上部结构(B ：桥梁宽度 H ：梁高)k 3：地形、地理条件系数：一般地区k 3=1.0W d ：设计基准风压，哈尔滨地区按1/100,W d =65×0.01kN/m 2=0.65 kN/m 2 A wh ：横向迎风面积（主梁） 40m ×2.3m=92m 2 F wh =0.9×1.73×1.0×0.65×92=93kNb.顺向风力：桥墩上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压的70％乘以桥墩迎风面积计算。

桥墩迎风面积按最高水位时，水面以上主梁以下的一段桥墩计（0.75×9.2）＝6.9m 2W 纵＝70％×0.9×1.73×1.0×0.65×6.9＝4.89kN对墩底截面的弯矩： W 纵×[(182.7－172.85)+0.75÷2－1.5]＝42.67kN ·m 对基底截面的弯矩： W 纵×[(182.7－172.85)+0.75÷2]＝50.00kN ·m6.墩帽局部受压计算人群荷载平均分配kN N 98.1710275.096.3931=⨯⨯⨯=上部结构荷载平均分配kN N 5071050702== 用杠杆法在横桥向分配荷载，2号梁所受的压力最大kN N 5.397127953=⨯=F ld ＝N 1+N 2+N 3=17.98+507+397.5=922.48kNA l 为局部承压面积A l ＝25×35＝875cm 22＃1.8m795/21 73.1)3.25.8(1.01.2)(1.01.21=⨯-=-=H B k lcd s ld A f F βηγ3.10≤图7 2号梁影响线A b 为局部承压计算底面积A b ＝(25+2×25)×(35+2×25)＝6375cm 2 70.2==lbA A β f cd 为轴心抗压强度设计值，C20混凝土取f cd ＝7.82MPa：混凝土局部承压修正系数，C20混凝土取：结构重要系数所以满足要求Ⅰ：永久作用（不计混凝土收缩及徐变、浮力）和汽车、人群的标准值效应组合 Ⅱ：各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合（三）墩身底截面验算 1.正截面强度计算横桥面内力不控制，故不计算横桥向截面强度 ①偏心距计算 s e 6.0≤)96.4257.2235.7(976.26.01.063.10487.1066387.994=÷+÷===-=s s e 〈（浮力）满足规范要求 ②强度计算c cd d A f N ϕγ≤00γ：结构重要性系数，0γ=1.0 ；0γ 1.00=γkN kN N d 175.24017875.0782070.21.01.348.9220.10=⨯⨯⨯⨯≤⨯=γs η 1.0=s ηϕ：弯曲系数，45.18905.20=⨯=l ，18.757.245.180==l ，91.0=ϕ 1.0×11068.7＜0.91×7.82×103×(7.35×2.57+3.14×1.2452)=171317.9 满足要求2.基底应力验算 ①偏心距计算3249.4157.492.1161m w =⨯⨯=76.057.492.11=⨯=wρ 墩台仅承受永久作用标准值效应组合ρ1.0][0≤e 0=e 满足要求墩台承受作用标准值效应组合或偶然作用（不包括地震作用）标准值效应组合ρ≤][0e 76.010.055.17351.124167.1069<=-=（浮力）e 满足要求②基底应力验算max min[]R a N M p f A Wγ=±≤ 4744.5457.492.11=⨯=A 49.41657.492.112=⨯=W []kpa f a 4300=[]()沙砾中密0.5,0.3,43021===k k kpa f ao9.98.97.191=-=γ 8.88.96.47.1936.41832=-⨯-+⨯=）（γ7.21.28.4=-=h （从一般冲刷线算起）[]()329.506257.49.90.3430=-⨯⨯+=a fⅠ.永久作用（不计混凝土收缩及徐变、浮力）和汽车、人群的标准值效应组合1R =γ329.50617.21568.24049.412.5294744.541.12416minmax ≤=±=p 满足要求Ⅱ.各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合25.1R =γ[]41.61614.20271.25349.417.10694744.541.12416minmax =≤=±=a R f p γ 满足要求01122[][](2)(3)aa f f kb k h γγ=+-+-3.稳定性验算①抗倾覆验算Ⅰ.永久作用（不计混凝土收缩及徐变、浮力）和汽车、人群的标准值效应组合 0495.055.17351.124162.5290=-=（浮力）e 3.116.460495.02/57.400>===e s k 满足要求 Ⅱ.各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合3.18.2410.02/96.400>===e s k 满足要求 ②抗滑动验算各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合 ()2.163.8589.494.055.17351.12416>=⨯-=c k 满足要求 4.沉降量验算：本设计由于地基土为砂，认为墩台以下恒载产生的沉降在施工中完成。