下部结构钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算.docx
- 文档编号:10981723
- 上传时间:2023-02-24
- 格式:DOCX
- 页数:38
- 大小:446.07KB
下部结构钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算.docx
《下部结构钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《下部结构钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算.docx(38页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
下部结构钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算
3.2下部结构钻孔灌注桩、双柱式桥墩的计算
3.2.1设计资料
1、设计标准及上部构造
设计荷载:
公路-U级;
桥面净空:
净-8+2xim
标准跨径:
Lb=13m,梁长12.96m;
上部构造:
预应力简支空心板。
2、水文地质条件
冲刷深度:
最大冲刷线为河床线下6.88m处;
按无横桥向的水平力(漂流物、冲击力、水流压力等)计算
3、材料
钢筋:
盖梁主筋用HRB335钢筋,其它均用R235钢筋混凝土:
盖梁、墩柱用C30,系梁及钻孔灌注桩用C25
4、桥墩尺寸
图3-17:
尺寸单位cm
5、设计依据
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
3.2.2盖梁计算
(一)荷载计算
1、上部结构永久荷载见表3-15:
表3-15
每片边板自重
(KN/m)
每片中板自重
(KN/m)
一孔上部构造自重
每一个支座恒载反力(KN)
1、9号
2~8号
(KIN
边板1、9
号
中板2~8号
12.749
9.51
3248.49
292.86
259.63
2、盖梁自重及作用效应计算(1/2盖梁长度)
图3-18
表3-16:
盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算
截面
自重
弯矩
剪力(KN
编号
(KIN
(KNm)
V左
V右
5=0.7X0.625X1.5
M1=-0.7X0.625X1.5X25X
1-1
X25+0.625X0.2X
2
1.5X25=18.75
0.6250.625
X0.2X1.5X25X
22
°.625=-5.61
3
-18.75
-18.75
1
q2=—(0.9+1.1)X
2
M2=-0.7X1.25X1.5X25X
2-2
125
0.625-—X0.4X1.5X25X
-42.19
-42.19
0.625X1.5X25=23.44
2
1.25门…=-24.41
3
3-3
q3=0.75X1.1X1.5X
25=30.94
M3=-0.7X1.25X1.5X25X
125
1.375-•X0.4X1.5X25X(一
2
075
+0.75)-30.94X5-=-69.61
2
1.25
3
-73.13
116.94
M4=190.07X0.65-(30.94+26.81
)X
q4=0.65X1.1X1.5X
0.7-0.7X1.25X1.5X25X
4-4
25=26.81
125125
2.025-•X0.4X1.5X25X('+
90.13
90.13
2
3
1.4)=-0.36
M5=190.07X2.835-(30.94+26.81+
q5=2.185X1.1X1.5
90.13)X1.7925-0.7X1.25X1.5
X25
5-5
X25=90.13
125
X4.21-—X0.4X1.5X25X
2
0
0
(1.25+3.585)=98.12
3
q1+q2+q3+q4+q5=190.07KN
3、可变荷载计算
(1)可变荷载横向分布系数计算:
荷载对称布置时用杠杆法,非对称布置
用偏心受压法。
①公路-I级
a、单车列,对称布置(图3-19)时:
P/2P/2
板板板板号号号号
2345
图3-19
1=6=0
1
2二50.088=0.044
252
1
3^40.912=0.456
2
b、双车列,对称布置(图3-20)时:
P/2尸/2P/2P/2
L
1801
T
111
1
1166_
L®一
L.153
L1531&6」
板板号号
12
、呂
7^-
d
5号板
§号板
图3-20
1
1960.093=0.047
2
1
2,50.907=0.454
252
1
3二40.9250.075=0.500
2
c、单车列,非对称布置(图3-21)时:
318,5
501180—228,5
1&&"153丄153"153"
图3-21
1
由jeai/2、a,已知n=6,e=3.185,
2222
2、a=2(0.7652.2953.955)=42.99
d、双车列,非对称布置(图3-21)时:
已知:
n=6,e=1.635,2、a2=42.99
0.0291=0.138
6
1
0.0873=0.079
1
0.1504二0.317
6
1
0.0873=0.254
6
1
0.0291=0.196
60.1504=0.016
6
(2)按顺桥向可变荷载移动情况,求得支座可变荷载反力的最大值(图
3-22)
图3-22
238KN
105KN/m
11tr"ir'
'fTvII»
1*
.liso,
L.
公路-I级
双孔布载单列车时:
双孔布载双列车时:
2B=2442.75=885.5KN
单孔布置单列车时:
195X105
B=238=340.375KN
2
单孔布载双列车时:
2B=2340.375=680.75KN
(3)可变荷载横向分布后各梁支点反力(计算的一般公式为R=B®),见
表3-17
表3-17:
各板支点反力计算
何载横向分布情况
公路-I级荷载(KN
计算方法
何载布置
横向分布系
数n
单孔
双孔
B
R1
B
R1
对称布置按
单列行车公
n1=0
343.89
0.00
447.88
0.00
杠杆法算
路-I级
n2=0.044
15.13
19.71
n3=0.456
156.81
204.23
5=0.456
156.81
204.23
—=0.044
15.13
19.71
n6=0
0.00
0.00
双列行车公
路-I级
50.047
687.78
32.33
895.76
42.10
—=0.454
312.25
406.68
n3=0.5
343.89
447.88
n4=0.5
343.89
447.88
n5=0.454
312.25
406.68
n6=0.047
32.33
42.10
非对称布置
按偏心受压
法算
单列行车公
路-I级
S0.46
343.89
158.19
447.88
206.02
n2=0.337
115.89
150.94
n3=0.223
76.69
99.88
”4=0.11
37.83
49.27
n5=-0.003
-1.03
-1.34
n6=-0.126
-43.33
-56.43
双列行车公
路-I级
=0.319
687.78
219.40
895.76
285.75
n2=0.254
174.70
227.52
—=0.196
134.80
175.57
n4=0.138
94.91
123.61
n5=0.079
54.33
70.77
n6=0.016
11.00
14.33
(4)各板永久荷载、可变荷载反力组合:
计算见表3-18,表中均取用各板的最大值,其中冲击系数为:
1」=10.2868=1.2868
表3-18:
各板永久荷载、可变荷载基本组合计算表(单位:
KN)
编号
荷载情况
1号板R1
2号板
3号板
4号板
5号板
6号板
R2
R3
R4
R5
R6
恒载
585.73
519.26
519.26
519.26
519.26
585.73
公路-I级
双列对称
54.18
523.31
576.33
576.33
523.31
54.18
公路-I级
双列非对
称
367.70
292.78
225.92
159.07
91.06
18.44
(3)
639.91
1042.57
1095.59
1095.59
1042.57
639.91
◎
C3+C3
953.43
812.04
745.18
678.3
610.32
604.17
4、双柱反力Gi计算(图3-23)所引起的各梁反力表3-19:
图3-23:
尺寸单位cm
表3-19:
双柱反力G计算
何载
组
合情
况
计算式
反力G1
(KN
组合
1
-(639.91父6.79+1042.57江5.13+1095.59父3.6+1095.59疋2.075.67
◎公
2778.07
路-I
+1042.57汇0.54—639.91汉1.12)=2778.07
级双
列对
称
组合
O公
路-I
级双列非对称
1(953.43x6.79+812.65x5.13+745.18x3.6+678.33X2.075.67
+610.02X0.54—604.17x1.12)=2536.57
2536.57
由上表知应取组合06控制设计,此时G=G2=2778.07KN
(二)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3-23)
截面位置见图3-23,为求得最大弯矩值,支点负弯矩取用非对称布置时的数值,跨中弯矩取用对称布置时数值。
各截面弯矩计算式为:
M14-0
M2a=-Ri0.37
M3_Ri1.12
M44二-尺1.77-R20.11G10.65
Ms^=-R13.955-R22.30-R30.77G2.835
各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表3-20
表3-20:
各截面弯矩计算
何载组合情况
墩柱反力(KN)
板支座反力(KN)
各截面弯矩(KNm)
G1
R1
R2
R3
截面
2-2
截面
3-3
截面
4-4
截面
5-5
组合06公路-I级
2778.07
639.91
1042.57
1095.59
-236.77
-716.70
558.42
2103.47
双列对称
组合C7公路-I级
双列非对称
2536.57
953.43
812.65
745.18
-352.77
-1067.84
-128.19
977.48
(2)相应于最大弯矩时的剪力计算
般计算公式为:
截面
1-1:
V左
',
V右=-R1;
截面
2-2:
V左
二V右
-R1;
截面
3-3:
V左
=-R1
V右二G1-Rj;
截面
4-4:
V左
二V右
=G1-R1-R2;
截面
5-5:
V左
=7右
—G1-R^-R2-R3
计算值见表3-21:
表3-21:
各截面剪力计算
何载组合
情况
墩柱
反力
G1
(KN
板支座反力(
KN
各截面剪力(KN
R1
R2
R3
截面1-1
截面2-2
截面3-3
截面4-4
截面5-5
V左
V右
V左
V右
V左
V右
V左
V右
V左
V右
组合6公
2778.
639
1042
1095
0
-639
-63
-639
-639
2138
1095
1095
0
0
路一级
07
.91
.57
.59
.91
9.9
.91
.91
.16
.59
.59
组合7公
2536.
953
812.
745.
0
-953
-95
-953
-953
1583
770.
770.
25.
25.
路一级
57
.43
65
18
.43
3.4
.43
.43
.14
49
49
31
31
2、盖梁内力汇总(表3-22)
表中各截面内力取表3-20和表3-21中的最大值,按表3-22可绘制内力计
算的包络图。
表3-22:
盖梁内力汇总表
内力
截面1-1
截面2-2
截面3-3
截面4-4
截面5-5
弯矩(KNm)
M自重
-5.61
-24.41
-69.61
-0.36
98.12
M荷载
0.00
-352.77
-1067.84
558.42
977.48
M计算
-5.61
-377.18
-1137.45
558.06
1075.60
剪力(KN)
V自重
左
-18.75
-42.19
-73.13
90.13
0.00
右
-18.75
-42.19
116.94
90.13
0.00
V荷载
左
0.00
-953.43
-953.43
1095.59
25.31
右
-953.43
-953.43
2138.16
1095.59
25.31
V计算
左
-18.75
-995.62
-1026.56
1185.72
25.31
右
-972.18
-995.62
2255.10
1185.72
25.31
(三)截面配筋设计与承载力核算
采用C30混凝土,主筋选用HRB335i22,保护层5cm(钢筋中心至混凝土边缘)。
fcd=13.8MPa,fsd=280MPa。
1.正截面抗弯承载力验算
0Md-fedbxh0-二
2
fsdAs二fedbx
As二fdbx
fsd
以下取3-3截面作配筋设计,其它截面雷同。
已知:
bh=150110cm,Md=-1137.45KNm,
取0=1.1,h0=110-5=105cm
即:
6X
1.1汉1137.45W06兰13.8X500汉x1050—一[
I2丿
化简后为:
x2_2100x112522.85=0
解方程得x=59mm
280
空二13.859二4379mm2
sd
用©22钢筋,其根数n二
As
4379
39=11.5根,实际选用12根,配筋率:
」二
380.1
45612
59
=280^4561.2疋1050-一I
<2丿
1303.32KNm.0Md=1137.451.1=1251.20KNm
就正截面承载能力与配筋率而言,配筋设计满足《公预规》要求。
其它截面的配筋设计如表3-23
表3-23:
各截面钢筋量计算表
截面号
M
所需钢筋面积
所需©22
实际选用
含筋率
KNm
As(mm2)
(根数)
根数
As(mm2)
(%
1-1
-5.61
8
3041
0.193
2-2
-377.18
1424
3.7
10
3801
0.241
3-3
-1137.45
4379
11.5
12
3908
0.290
4-4
558.06
2117
5.6
10
3801
0.241
5-5
1075.6
4134
10.9
12
3908
0.290
2.斜截面
按《公预规》5.2.10条要求,当截面符合:
°Vd乞0.5010亠pftdbh。
KN可
不进行斜截面抗剪承载力计算,仅需按《公预规》9.3.13条构造要求配置箍筋。
fsd――混凝土抗拉设计强度,本例取fsd=1.39MPa。
对于1-1截面:
0.510^:
2ftdbh。
=0.510-1.01.391500850=886.13KN
对于2-2截面〜5-5截面:
0.510J:
2ftdbh0=0.510-1.01.3915001050=1094.63KN
按《公预规》规定:
V0Vd<0.5V<10\.-fcukbh0=0.51x10」"500x1050=4399.58KN
对照表3-23,可按构造要求设置斜筋与箍筋,见图3-23。
图3-23
3•全梁承载力校核
已知h0=1050mm,二s=280MPa,—根主筋也22所能承受的弯矩值为:
M|»;sAsz,其中z=0.92h°=966mm,代入后得
Ml=280380.1=沁996=102.8
(KNm),据此绘制弯矩包络图和全梁承载力校核图,如图3-24所示
12S22
323桥墩墩柱计算
墩柱直径为130cm,用30号混凝土,R235级钢筋。
尺寸见图3-25.
(1)荷载计算
1•恒载计算:
(1)上部构造恒载,一孔总重:
3248.49KN
(2)盖梁自重(半根梁重):
190.069KN
(3)横系梁重:
72.976KN
(4)一根墩柱自重:
169.23KN
作用墩柱底面的恒载垂直力为:
1
N横3248.49169.23=1793.475KN
横2
2•汽车荷载计算
荷载布置及行驶情况见前述图3-19至图3-21,由盖梁计算得知:
(1)公路I级
①单孔荷载
单列车时:
B1=0,B2=343.89©^B2=343.89KN
相应的制动力:
T=343.8920.1"8.78KN
按照《公预规》4.3.6条规定公路I级汽车制动力不小于165,故取制动力
165KN
②双孔荷载
单列车时:
RB2=447.88KN
相应的制动力:
T=447.8820.1=89.6KN"65KN,故制动力取165KN
汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值,即产生最大墩柱垂直力;汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯矩,即产生最大墩柱低弯矩。
3•双柱反力横向分布系数计算(汽车荷载位置见图3-25):
单列车时:
=1-1.062一0.062
双列车时:
567
0.788
2=1-0.788=0.212
4.荷载组合
(1)最大最小垂直反力计算,见下表
表3-24:
可变荷载组合垂直反力计算(双孔)
编号
何载状况
最大垂直反力(KN
最小垂直反力(KN
n1
B=(1+u)
B^2(1+u)
1
公路I级
单列车
1.062
1224.13
-0.062
-71.47
2
双列车
0.788
908.3
0.212
244.36
表中汽车荷载已经乘以冲击系数(1+卩=1.2868)
(2)最大弯矩时计算(单孔)
表3-25:
可变荷载组合最大弯矩计算(单孔)
编
号
荷载情况
墩柱顶反力
计算式
B0(1+u)
垂直力(KN
水平力
H(KIN
对柱顶中心弯矩
(KNm)
B1
B2
Br+B
0.25B1-B2)
1.14H
1
上部与盖
梁
-
1814.31
0
0
2
单孔双列
车
687.78X
0.788X
1.2868
697.41
0
697.41
82.5
174.35
127.88
表内水平力由两墩柱平均分配
(2)截面配筋计算及应力验算
1•作用于墩柱顶的外力(图3-26)
(1)垂直力:
最大垂直力:
Nmax=1814.311224.13=3038.44KN
最小垂直力:
(需要考虑与最大弯矩值相适应)
Nmin=181431697.41=2511.72KN
(2)弯矩:
Mmax=174.35127.88=302.23KNm
(3)水平力:
H=82.5KN
M
2、作用于墩柱底的外力
Nmax=3038.44169.23=3207.67KN
Nmin=2511.72169.23二268Q95KN
Mmax=225.6582.55.1=646.4KN
3、截面配筋计算
已知墩柱选用C30混凝土,采用20_£16HRB335钢筋,Ag=40.22cm2,则纵
向钢筋配筋率算=40222=0.3%,由于|°/2r=5.1/20.65=3.9:
:
:
7,
呵兀x(650了
故不计偏心增大系数:
取==1.0;
(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:
°Nd乞0.9「fcdAfsdAs
0.9「fedAfsdA;i=0.9113.813273232804022
=17498.89KN0Nd=3038.441.1=3342.28
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=2511.72KN
Md"25.65KNme°=——=0.090=90mm
Nd
I。
/2r=3.9:
:
:
7
故=1.0,e0=90mm
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:
22'
°Nd乞ArfedC?
rfsd
0心仓-Br3fedD^gr3fsd
设g=0.88,代入fcd=13.8MPa、
fsd7=280MPa、P=0.003后,经整理得
13.8B0.739D
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 下部结构 钻孔 灌注 桩双柱式 桥墩 计算
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)