桥梁下部结构通用图计算书Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT目录第一部分项目概况及基本设计资料项目概况贵州省余庆至安龙高速公路罗甸至望谟段，主线全长公里，项目地形起伏大，山高坡陡，地质、水文条件复杂，桥梁工程规模大，高墩大跨径桥梁较多，通过综合比选，考虑技术、经济、结构耐久、施工方便、维修便利及施工标准化等因素。

主线普通桥梁结构主要选择20m、30m、40m装配式预应力砼T梁。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），项目区地震动峰值加速度为、。

项目起点～K22+400路段为，对应地震基本烈度为Ⅵ度（路线长度约）。

K22+400～项目终点路段为，对应地震基本烈度为Ⅶ度（路线长度约）。

6度区与7度区分界点位于罗甸县罗苏乡纳庆村，属第LWSJ-1标范围。

按照桥梁相关规范要求，对位于7度区内的桥梁需进行抗震计算及抗震措施的设置。

桥梁通用图设计计算时，需充分考虑桥梁的抗震要求。

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 B01-2014）（2）中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D06-2004）（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》（JTG D63-2007）（5）中华人民共和国交通部标准《公路坞工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）（6）中华人民共和国交通部标准《公路工程抗震规范》（JTG B02-2013）（7）中华人民共和国交通部标准《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）基本计算资料（1）桥面净空：2x净米、净米（2）汽车荷载：公路Ⅰ级，结构重要系数（3）设计环境条件：Ⅰ类（4）混凝土：预制主梁及横隔梁、湿接缝、封锚端、墩顶现浇连续段、桥面现浇混凝土采用C50；桥面铺装采用沥青混凝土；桥墩、盖梁、桩基采用C30。

（5）预应力钢束：采用抗拉强度标准值fpk =1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。

（6）普通钢筋：根据贵州高速公路集团有限公司2013年6月3日下发的《黔高速专议【2013】44号》会议纪要，热轧光圆钢筋采用HPB300，直径小于22mm的热轧带肋钢筋采用HRB400，直径大于等于22mm的热轧带肋钢筋采用HRB500。

第二部分上部结构设计依据概况及基本数据技术标准与设计规范（1）《公路工程技术标准》JTG B01-2003（2）《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004（4）《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50--2011（5）《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2006)技术指标主要技术指标表设计要点1、本通用图的结构体系为先简支后结构连续，按全预应力构件设计。

2、设计计算采用平面杆系结构计算软件计算，横向分配系数按刚接梁法计算，并采用空间结构计算软件校核。

3、设计参数1）混凝土：重力密度γ=310MPa。

m，弹性模量EC=×42）沥青混凝土：重力密度γ=3m。

3）预应力钢筋：弹性模量Ep=×105 MPa，松驰率ρ=，松驰系数ζ=。

4）支座不均匀沉降：Δ=5mm。

5）竖向梯度温度效应：按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）规定取值。

T梁构造尺寸及预应力配筋T梁横断面本次罗望线T梁上部结构的通用图的设计，T梁构造尺寸的选取和配筋均参考中国交通部颁发的T形梁上部结构图。

20米、30米以及40米的T梁的横断面尺寸如下图所示：20米T梁标准横断面30米T梁标准横断面40米T梁标准横断面T梁预应力束（1）一片T梁预应力钢束数量T梁钢束断面布置20米T梁钢束数量表30米T梁钢束数量表40米T梁钢束数量表罗望线T梁构造及配筋与部颁图比较罗望线T梁上部结构通用图，采用20米、30米、40米标准跨径，其T梁梁高、中悬臂、外侧悬臂、腹板、马蹄等的构造尺寸与部颁通用图相同，预应力钢束布置形式和数量，普通钢筋布置形式及数量也与部颁通用图相同。

不同之处在于，本次罗望线通用图直径大于等于22mm 的钢筋采用HRB500钢筋，由于钢筋强度等级提高，增加T 梁的安全储备。

结构分析计算活载横向分布系数与汽车冲击系数T 梁跨中活载横向分布系数的计算采用刚性横梁法计算，支点横向分布系数的计算采用杠杆原理法计算。

预应力筋计算参数（1）预应力锚下张拉控制应力为Mpa k 1360=σ（2）两端张拉，每束锚具变形及钢束回缩总变形值为12mm 。

（3）预应力筋与管道壁摩擦系数25.0=μ（4）管道每米局部偏差对摩擦的影响系数K=（5）钢绞线松驰率％温度效应及支座沉降考虑整体均匀温升25℃，整体均匀温降-30℃。

支座沉降按5mm 计算。

有限元软件建立模型计算分析对20米、30米、40米T 形梁建立不同跨度的连续梁模型进行计算分析，验算T 梁的受力特性是否满足规范要求。

运用有限元计算软件桥梁博士建立相应模型进行分析，验算T 梁的承载能力极限状态和正常使用极限状态，再运用大型有限元计算软件MIDAS 建立T 梁的梁格模型对桥博计算结果进行复核。

经过计算分析可知，罗望线T 梁的上部结构通用图，满足结构安全和使用的要求，结构尺寸和配筋经济合理，具有可行性。

第三部分 桥梁墩柱设计及计算计算模型的拟定上部结构所受的恒载、活载、温度荷载以及收缩徐变等引起的墩柱顶的水平力和竖向力，决定了墩柱的受力状态，也决定墩柱的尺寸及配筋。

T 梁上部结构的分孔形式将影响到下部墩柱的受力，对下部结构进行通用图设计时，为了充分而全面地考虑到单个桥梁设计时可能遇到的各种不利情况，对于20米、30米和40米T 梁，分析其不同联长、不同高度桥墩的受力状态，控制最大联长为160m 。

由于通用图设计无法考虑实际设计中所遇到的各种复杂地形，所以对于一联桥梁中的各种墩高组合，无法全面地进行模拟分析，本次计算对同一桥梁模型中，墩柱采用同一高度进行计算分析。

实际设计过程中如遇到非常规的极端墩高组合的情况，根据需要进行具体分析处理。

桥墩计算分析纵向水平力的计算桥墩所受到的纵向水平力，使桥墩处于偏心受压状态，影响到桥墩的受力性能，进一步决定桥墩的尺寸和配筋。

墩台的纵向水平力有温度影响力、混凝土收缩及徐变影响力、支座摩阻力及汽车制动力。

（1）桥墩墩顶的抗推刚度上部结构为一联结构连续T 梁，纵向水平力中，除支座摩阻力由桥台承受外，其余各力均将按集成刚度法分配给各支座及墩顶。

i 号墩墩顶的抗推刚度按下式计算：式中，(0)HH δ，(0)HM δ，(0)MH δ，(0)MM δ为计算桩基时有关系数，见规范JTJ D63-2007。

'l 为墩顶到桩顶高度。

（2）支座的抗推刚度每个梁端有一个支座，横向一排有5各支座。

支座刚度按下式计算： K z enab G t ζ=，其中，n为支座个数，a、b和t为矩形支座长边、宽边及厚度， 为高度G为支座剪切模量。

折减系数，e（3）墩顶与支座的集成刚度算出支座刚度以后，再与墩顶刚度串联，串联后的刚度便是支座顶部由支座与桥墩联合的集成刚度。

计算表达式如下：（4）混凝土收缩、徐变及温度影响力在各墩上的分配装配式钢筋混凝土收缩影响力，按相当于降温5℃~10℃的影响力记入，本通用图设计采用10℃。

混凝土的收缩影响力按相当于降温20℃的影响力记入。

温度变化，桥梁梁片施工温度取15℃~25℃，计算温度上升为35℃-15℃=20℃，温度下降为25℃-0℃=25℃。

（5）汽车制动力在各墩上的分配根据规范JTG D60-2004，汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算，一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值，按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但是汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。

制动力以荷载不利布置而定。

制动力按桥墩墩顶与其上的支座的集成刚度分配。

桥台设活动支座，不考虑承受制动力。

竖直力的计算（1）上部结构恒载1）沥青混凝土铺装厚10cm2）水泥混凝土铺装厚8cm3）5片预应力混凝土T梁4）横隔板5）封锚混凝土6）现浇湿接缝7）防撞护栏（2）下部结构恒载1）盖梁：（厚）x（宽）x（长）x252）系梁：（厚）x（宽）x（长）x253）墩柱重（2）汽车荷载的计算利用有限元计算软件MIDAS 建立桥梁模型，定义车道荷载，对结构进行受力分析，计算出各墩柱的汽车荷载反力。

纵、横向风力根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），风荷载标准值可按如下规定计算：横向风荷载假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面积的形心上： 式中wh F ：横桥向风荷载标准值（KN ）； 0W ：基本风压（KN/m2）；d W ：设计基准风压（KN/m2）； wh A ：横向迎风面积（m2）； 10V ：桥梁所在地区的设计基本风速（m/s ），按《规范》（JTG D60-2004）附录A 选取。

d V ：高度z 处的设计基准风速（m/s ） γ：空气重力密度（KN/m3）； 05~k k ：其他相关系数。

本通用图设计各参数的取值如下表所示：通过计算可知，随着桥墩墩高的加大，及墩柱截面尺寸的增加，桥墩在横向风荷载作用下的稳定性不容忽视，本通用图的设计充分考虑了纵横向风荷载对桥墩的作用。

桥墩计算偏心距的增大系数η按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），计算偏心受压需考虑偏心距增大系数η，而确定η需先确定构件的计算长度0l 。

确定0l 先要确定桩在土中的假想固结点，墩柱与桩因直径不同而取用的换算直径，以及墩柱顶的约束刚度。

逐一计算如下：（1）桩在土中的假想固结点桩在土中的假想固结点，在最低冲刷线以下x 处： 1.8/x α=式中 α=JTG D63-2007附录P ）。

（2）墩柱与桩的换算直径0d =02/I I Z =其中，[]1212112sin 2()sin(2)2Z λλγλπλλπλπ-=+++- 且有11/l l λ=，22/l l λ=，21/I I γ=式中，1I 为柱的惯性矩，2I 为桩的惯性矩，1l 为柱高，2l 为桩顶至假想固结点距离的两倍；122l l l =+。

（3）墩柱顶的约束刚度在墩柱顶有板式橡胶支座，而橡胶支座通过上部结构与其他墩及其橡胶支座相连，在墩顶形成一个弹性约束，弹性约束的约束刚度可以通过计算集成刚度的方法得到。