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:2.4m3).跨径:40m4).该联跨径组合:(3×40)m5).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(JTG D60-2004)》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k0k1k2k3k5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: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)4.撞击力计算由《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》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: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 907.662)风力横桥向产生的墩底内力:3)墩底内力组合a.考虑顺桥向撞击力的偶然组合:对于圆形截面,纵横向内力应合并计算。
b.考虑横桥向撞击力的偶然组合:对于圆形截面,纵横向内力应合并计算。
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》(JTJ D62-2004)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r s钢筋类型25.0 420.02062 0.85桩半径R(m)保护层(cm)砼抗压设计值f cd钢筋抗拉设计值f sd假设xo/2r钢筋弹模0.9 5138002800000.560 200000.0查表计算偏心距A B C D e01.3632 0.6559 0.2937 1.8519 0.6015ξ1(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 0.0081N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》(JTJ D62-2004)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r s钢筋类型25.0 420.02062 0.85桩半径R(m)保护层(cm)砼抗压设计值f cd钢筋抗拉设计值f sd假设xo/2r钢筋弹模0.9 5138002800000.570 200000.0查表计算偏心距A B C D e01.3950 0.6589 0.3344 1.8381 0.5861ξ1(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 试算偏心距试算偏心距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)N l(KN)d(mm)C1ρ=As/(πr2) 3037.51 8642.67 8147.52 25.0 1.0 0.0054C2σss=[59.42*N s/(πr2f cu,k)*(2.80*ηse0/r-1)-1.65]*ρ-2/3-33.3 不必验算裂缝1.47 W fk=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 9262.72.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lτlτlτ6.425 3.14 5.455 3.612016 1500.70.5容许承载力σ0深度修正K2土容重γ2单桩承载力12035.8460069.4【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:2.4m3.跨径:40m4.该联跨径组合:(3×40)m5.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(JTG D60-2004)》附表1,取湖北省黄石市设计基本风速为V10=20.2m/s;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: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)4.撞击力计算由《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》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: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)2)风力横桥向产生的墩底内力:3)墩底内力组合a.考虑顺桥向撞击力的偶然组合:对于圆形截面,纵横向内力应合并计算。
b.考虑横桥向撞击力的偶然组合:对于圆形截面,纵横向内力应合并计算。
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》(JTJ D62-2004)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r s钢筋类型 25.0420.02062 0.7桩半径R(m)保护层(cm) 砼抗压设计值f cd钢筋抗拉设计值f sd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% 1.0001.0001.00810.5966 -0.737%抗力外力不满足配筋率 轴力(kN) 弯矩(kNm)轴力(kN) 弯矩(kNm) 10444.86185.311197.56736.00.0117N 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》(JTJ D62-2004)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r s钢筋类型 25.0420.02062 0.7桩半径R(m)保护层(cm) 砼抗压设计值f cd钢筋抗拉设计值f sd假设xo/2r 钢筋弹模 0.85 13800 2800000.545 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%1.0001.0001.00910.5802 0.518%抗力外力不满足 配筋率 轴力(kN) 弯矩(kNm) 轴力(kN) 弯矩(kNm) 10613.76190.211511.56736.60.0117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)7914.827419.164340.37试算偏心距试算偏心距圆形偏心受压截面裂缝宽度计算基本参数Ms(KNm)Ns(KN)N l(KN)d(mm)C1ρ=As/(πr2) 4340.17 7914.82 7419.16 25.0 1.0 0.0054C2σss=[59.42*N s/(πr2f cu,k)*(2.80*ηse0/r-1)-1.65]*ρ-2/387.9 需验算裂缝1.47 W fk=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。