公路钢筋混凝土桥墩设计
姓名: 班级: 学号: 指导老师:
目录
一、设计资料 ...............................................................................................................................- 1 - 二、设计内容 ...............................................................................................................................- 2 -
桥墩尺寸拟定 .......................................................................................................................- 2 - 盖梁计算 ...............................................................................................................................- 2 -
1、恒载下支座反力 .....................................................................................................- 2 - 2、盖梁自重及自重下内力计算 .................................................................................- 3 - 3、盖梁活载计算 .........................................................................................................- 5 - 4、盖梁内力计算 ...................................................................................................... - 10 - 5、盖梁配筋计算 ...................................................................................................... - 11 - 墩柱计算 ............................................................................................................................ - 15 -
1、墩柱荷载计算 ...................................................................................................... - 15 - 2、墩柱配筋 .............................................................................................................. - 20 -
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。
图1 桥梁立面布置图
2. 桥梁上部结构:例子:(标准跨径13m,计算跨径12.6m,梁全长12.96m。) 3. 桥面净宽:净7+2×0.75m人行道,横断面布置:见图2(单位:厘米)。
沥青混凝土2cm
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5 kN/m,桥面铺装自己根据铺装厚度计算。
5. 设计活载:公路-Ⅰ级
6. 人群荷载:3 kN/m2
7.主要材料:
主筋用HRB335钢筋,其他用R235钢筋 混凝土:混凝土为C40
8. 支座
板式橡胶支座,摩擦系数f=0.05
9. 地质水文资料
(1)无流水,无冰冻。 (2)土质情况:
考虑墩底与基础固结,基础承载能力良好。
二、设计内容
桥墩尺寸拟定
盖梁计算
1、恒载下支座反力
假设桥面铺装人行道等桥面系重量等由五片主梁均摊 (1) 桥面铺装
沥青混凝土: 0.02⨯7.0⨯23=3.22KN/m 混凝土垫层: (0.06+0.14)⨯7.0⨯24=
33.6KN/m
(2) 栏杆、人行道 双侧:2⨯5=10KN/m
每片主梁均摊g1=(3.22+33.6+10)/5=9.4KN/m (3) 混凝土梁自重
g2=(0.18⨯1.6+(1.6-0.18)⨯0.1+(1.6-0.18)⨯0.04)⨯25=12.17KN/m
(4) 恒载集度
g=g1+g2=9.4+12.17=21.6KN/m
(5) 主梁支座反力
Q0=
gl21.6⨯24
==259.2KN 22
∴上部结构恒载引起的支点反力为259.2KN
2、盖梁自重及自重下内力计算
整个盖梁自重 2⨯4080062.5⨯10-6⨯1.4⨯25=285.6KN 半个盖梁自重 142.8KN 1-1
自重 573333⨯10-6⨯1.4⨯25=20.06KN 弯矩 20.06⨯343⨯10-3=6.89KN⋅m 剪力 Q左=-20.06KN Q右=-20.06KN 2-2
自重 206791.64⨯10-6⨯1.4⨯25+20.06=27.3KN 弯矩 27.3⨯424⨯10-3=11.58KN 剪力 Q左=-27.3KN Q右=-27.3KN 3-3
自重890250⨯10-6⨯1.4⨯25=31.16KN 弯矩31.16⨯466.3⨯10-3=14.53KN⋅m
剪力Q左=-31.16KN Q右=142.8-31.16=111.64KN 4-4
自重2320000⨯10-6⨯1.4⨯25=81.2KN 弯矩81.2⨯1.08-142.8⨯0.7=-12.27KN
剪力Q左=142.8-81.2=61.6KN Q右=142.8-81.2=61.6KN 5-5
自重 4080000⨯10-6⨯1.4⨯25=142.8KN 弯矩 142.8⨯1.87-142.8⨯2.3=-61.4KN⋅m 剪力 Q左=0 Q右=0
将计算结果列表于下:
3、盖梁活载计算
横桥向
由于T梁截面位于支座截面,用杠杆原理法分配横向荷载
1号梁: m0r1=1.422 m0q1=0.438
2号梁: m0r2=0 m0q2=0.5
3号梁: m0r3=0
m0q3=1.188/2=0.594
4号梁与2号梁一样、5号梁与1号梁一样 顺桥向
车道荷载由均布荷载和集中荷载组成 任务书要求荷载等级为公路-Ⅰ级
qk=10.5KN/m
Pk=180+
24-5
⨯180=
264KN 45
计算剪力效应时
Pk=1.2⨯264=317KN
简支梁桥
反力影响线及按最不利荷载布置如下:
R=qk⨯S+Pk⨯η=10.5⨯24⨯1⨯0.5+264⨯1=390KN
计算剪力时:
R=qk⨯S+Pk⨯η=10.5⨯24⨯1⨯0.5+317⨯1=443KN
冲击力
汽车荷载在T梁上的冲击系数采用1.3 即μ=1.3
Rir=qr⨯m0qi Riq=R⨯η(⨯η(2y)1x)
Ri=Rir+Riq
将上述计算结果列表于下:(单孔)
墩柱反力计算 双柱,单柱受一半力: 活载:G=恒载:G=
270.75⨯4+304.2⨯4+361.39⨯2
=1511.29KN
2259.2⨯10
=1296KN 2
4、盖梁内力计算
自重下各截面自重内力已求出,活载下内力如下计算: 简化计算图示如下:
将活载下各截面内力计算结果列表于下:(另一半对称)
同理恒载下个界面内力计算结果:
根据《公路桥涵设计通用规范》,按承载力极限状态设计时,荷载组合按下式:
γ0Sud=γ0(∑γGikSGik+γQ1k+∑γQjSQjk)
i=1
j=2
m
n
γG=1.2 γQ=1.4
5、盖梁配筋计算
'
材料:主筋用HRB335钢筋fsd=280Mpa fsd=280Mpa
混凝土:混凝土为C40 fcd=18.4Mpa ftd=1.65Mpa 1)受弯配筋
正弯矩最大值Mmax=1742.28KN⋅m
'
负弯矩绝对最大值Mmax=-431.49KN⋅m
5-5截面(正弯矩最大值)
H=1100mm b=1400mm h0=h-as=1100-60=1040mm
由正截面强度计算公式:
⎧fsdAs=fcdbx
⎨
⎩γ0M0=fcdbx(h0-2x)
得
⎧280As=1.0⨯18.4⨯1400x
⎨6
⎩1742.28⨯10=18.4⨯1400x(1040-x)
解得
⎧x=69.7
⎨
A=6412.4⎩s
ρmin=max{0.45⨯
=max{0.45⨯=0.265%
ftd
,0.2%}fsd
1.65
,0.2%}280
As>0.265%⨯1100⨯1400=4081mm2
查钢筋表,选用8φ32钢筋,面积As=6434mm2 钢筋净间距 a=满足要求
1400-2⨯60-28
-28=150.86mm
7
3-3截面(负弯矩最大值)
H=1100mm b=1400mm h0=h-as=1100-60=1040mm
用弯起钢筋抵抗负弯矩,若不能满足条件,再配钢筋。
⎧280As=1.0⨯18.4⨯1400x
⎨6
⎩431.49⨯10=18.4⨯1400x(1040-x)
解得
⎧x=16.36
⎨
A=1505.12⎩s
弯起两根主筋 As1=1609mm2满足条件,不需再配筋。 4-4截面以左开始弯起至3-3截面弯起结束
2)受弯承载力验算 根据《公预规》 5-5截面
盖梁支承中心距离lc=4600mm 盖梁净跨径ln=3400mm
1.15ln=3910mm
内力臂 z=(0.75+0.05)⨯(h0-0.5x)=944mm 应满足γ0M0≤fsdAsz 经检验满足条件
3)斜截面抗剪箍筋设计
Vd=2424.79KN
l
h
V0=γ0Vd=1.2⨯2424.79=
2910KN
l
+10.3γ0Vd≤⋅
10-0 30
l3910+10.3+10.3⋅10-0=⋅10-1400⋅1040=4252KN≥V0 3030
由斜截面抗剪承载力:
l⎫⎛
14- ⎪-3
γ0Vd≤ ⎪⋅10bh20 ⎪
⎝⎭
得到:
ρsv≥
V02
2
(2+0.6P⎛⎛l⎫⎫
14- ⎪⋅10-3bh⎪sv⋅ ⎪0⎪20 ⎪⎪ ⎪
⎭⎝⎝⎭
P=100ρ=0.221
ρsv≥0.557%
配四肢箍φ12@100
ρsv=
As904
==0.646% bSv1400⋅100
满足要求
在1-1截面之前及4-4截面之后只需按构造配筋就行,配φ8@200 此外还需设立四根架立纵筋来固定四肢箍,采用4φ12 配筋图见图纸
墩柱计算 1、墩柱荷载计算
(1)恒载计算
上部结构恒载 259.2⨯5⨯2=2592KN 盖梁自重 142.8⨯2=285.6KN 单墩柱自重 ⨯1.22⨯12⨯25=339.3KN
4
π
系梁自重 (4.6-1.2)⨯1⨯1.2⨯25=102KN 恒载下单柱竖向承受恒载力 1829.1KN
(2)活载计算 双孔荷载:
R1=270.75⨯2=541.5KN R2=304.2⨯2=608.4KN R3=361.39⨯2=722.78KN R4=304.2⨯2=608.4KN R5=270.75⨯2=541.5KN
单墩反力
R=
R1+R2+R3+R4+R5
=1511.3KN
2
单孔荷载:
R1=270.75KN R2=304.2KN R3=361.39KN R4=304.2KN R5=270.75KN
单墩反力
R=
R1+R2+R3+R4+R5
2
=755.65KN
弯矩:
M=R⋅0.25=188.9KN⋅m
(3)水平荷载计算
采用集成刚度法进行各墩水平力分配 1)
墩台刚度计算
支座抗推刚度:
墩柱橡胶支座橡胶板尺寸选择200mm×300mm×49mm,剪切模量
Ge=1.2Mpa
每个墩支座抗推刚度:
KE
=1.2⨯103⨯0.3⨯0.2⨯10r
=
AGt
0.049⨯10
=1468.4KN/m
桥台支座抗推刚度(单孔):
Kr=
1468.4
=734.2KN/m 2
墩柱抗推刚度:
双柱墩,C40混凝土,弹性模量Ec=3.25⨯104Mpa 截面惯性矩I=
πd4
32
=0.203m4
墩高h1=h2=12m
K1=K2=
3EI
=11454KN/m 3h
桥墩(台)与支座串联,其刚度为: 桥墩: K1=K2=桥台: K1=K2= 2)
汽车制动力的计算和分配
K1⨯Kr
=1302KN/m K1+Kr
K1⨯Kr
=690KN/m K1+Kr
汽车制动力计算(因为桥面连续,最大制动力在一联上布载计算) 双孔布载 ,按车道荷载标准值在加载长度上的总重力10%计算,且公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。
HT=(10.5⨯24⨯3+264)⨯10%=102KN取165KN
制动力的分配:
∆γ=
HT165
==0.0414 K2⨯1302+2⨯690i
则
H0=H3=∆γK0=28.57KN H1=H2=∆γK1=53.9KN
桥墩摩阻力 Fmin=0.05⨯259.2⨯5=64.8KN
Fmin>H,取制动力控制设计
制动力作用于桥面,所以墩顶受弯矩
M=H⨯3.0=161.7KN·m
单墩承受制动力弯矩: M1=80.85KN
将上述计算结果列于下表并进行荷载组合
将墩柱视为梁体,其内力图如下:
2、墩柱配筋
由内力图可得出
Mmax=1284KN⋅m
Nmax=4311KN
材料: C40混凝土 fcd=18.4Mpa ftd=1.65Mpa
' HRB335钢筋 fsd=280Mpa fsd=280Mpa
取保护层厚度:as=50mm
rg=r-as=0.55m
g=rg
r=0.917
I=πd4
64=0.07068m4
假设墩柱一端一端自由
l0=2h=2⨯12=24m
l024==40>17.5 i0.6
需要考虑挠曲对纵向弯曲的影响
e0=M=0.3m N
l1124(0)2ξ1ξ2=1+()2⨯0.9⨯0.95=1.49 1400e0/h0h1400⨯0.3/0.61.2
e0≤1.0 h0η=1+ξ1=0.2+2.7
ξ2=1.15-0.010≤1.0
lh
ξ1=0.9 ξ2=0.95
ηe0=1.49⨯0.3=0.45m
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件,正截面抗压承载力计算应满足:
经过excel写入公式试算之后得到:
ξ=0.44时 Nd=6388.858KNρ=0.005326≥0.005 若ξ继续减小,配筋率会小于最小配筋率,弱继续增大ξ,轴向力会比实际大,浪费钢筋,故按此时配筋。
As=πr2ρ=6024mm2
配置16φ22,As=6082mm2
承载力验算
Ar2fcd+Cρr2fs'd=6387.372≥γ0Nd
'Br3fcd+Dρgr3fsd=2875.027≥γ0M
承载能力满足要求
由《公预规》,箍筋间距不应大于纵向受力钢筋直径15倍、不大于构件短边尺寸(圆形截面采用0.8倍直径)并不大于400mm。 15⨯φ
2=330mm
0.8d=480mm
钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm,且不小于1/4主钢筋直径的箍筋,其配筋率R235钢筋不应小于0.18%。
综上,箍筋配螺旋箍筋φ10@200,R235钢筋。
此外纵向受力钢筋应伸入基础和盖梁,伸入长度按规范查询取
20d=440mm。
具体配筋见配筋图。
参考文献
[1]吕晓寅,刘林,贾英杰,袁泉,卢文良.《混凝土结构基本原理》中国建筑工业出版社.2012.8
[2]夏禾.季文玉.韩冰.张楠.《桥梁工程(上下册)》 高等教育出版社.2011.1
[3]JTG D62-2004 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[s].中华人民共和国交通部
[4]JTG D60-2004 《公路桥涵通用设计规范》[s].中华人民共和国交通部
公路钢筋混凝土桥墩设计
姓名: 班级: 学号: 指导老师:
目录
一、设计资料 ...............................................................................................................................- 1 - 二、设计内容 ...............................................................................................................................- 2 -
桥墩尺寸拟定 .......................................................................................................................- 2 - 盖梁计算 ...............................................................................................................................- 2 -
1、恒载下支座反力 .....................................................................................................- 2 - 2、盖梁自重及自重下内力计算 .................................................................................- 3 - 3、盖梁活载计算 .........................................................................................................- 5 - 4、盖梁内力计算 ...................................................................................................... - 10 - 5、盖梁配筋计算 ...................................................................................................... - 11 - 墩柱计算 ............................................................................................................................ - 15 -
1、墩柱荷载计算 ...................................................................................................... - 15 - 2、墩柱配筋 .............................................................................................................. - 20 -
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。
图1 桥梁立面布置图
2. 桥梁上部结构:例子:(标准跨径13m,计算跨径12.6m,梁全长12.96m。) 3. 桥面净宽:净7+2×0.75m人行道,横断面布置:见图2(单位:厘米)。
沥青混凝土2cm
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5 kN/m,桥面铺装自己根据铺装厚度计算。
5. 设计活载:公路-Ⅰ级
6. 人群荷载:3 kN/m2
7.主要材料:
主筋用HRB335钢筋,其他用R235钢筋 混凝土:混凝土为C40
8. 支座
板式橡胶支座,摩擦系数f=0.05
9. 地质水文资料
(1)无流水,无冰冻。 (2)土质情况:
考虑墩底与基础固结,基础承载能力良好。
二、设计内容
桥墩尺寸拟定
盖梁计算
1、恒载下支座反力
假设桥面铺装人行道等桥面系重量等由五片主梁均摊 (1) 桥面铺装
沥青混凝土: 0.02⨯7.0⨯23=3.22KN/m 混凝土垫层: (0.06+0.14)⨯7.0⨯24=
33.6KN/m
(2) 栏杆、人行道 双侧:2⨯5=10KN/m
每片主梁均摊g1=(3.22+33.6+10)/5=9.4KN/m (3) 混凝土梁自重
g2=(0.18⨯1.6+(1.6-0.18)⨯0.1+(1.6-0.18)⨯0.04)⨯25=12.17KN/m
(4) 恒载集度
g=g1+g2=9.4+12.17=21.6KN/m
(5) 主梁支座反力
Q0=
gl21.6⨯24
==259.2KN 22
∴上部结构恒载引起的支点反力为259.2KN
2、盖梁自重及自重下内力计算
整个盖梁自重 2⨯4080062.5⨯10-6⨯1.4⨯25=285.6KN 半个盖梁自重 142.8KN 1-1
自重 573333⨯10-6⨯1.4⨯25=20.06KN 弯矩 20.06⨯343⨯10-3=6.89KN⋅m 剪力 Q左=-20.06KN Q右=-20.06KN 2-2
自重 206791.64⨯10-6⨯1.4⨯25+20.06=27.3KN 弯矩 27.3⨯424⨯10-3=11.58KN 剪力 Q左=-27.3KN Q右=-27.3KN 3-3
自重890250⨯10-6⨯1.4⨯25=31.16KN 弯矩31.16⨯466.3⨯10-3=14.53KN⋅m
剪力Q左=-31.16KN Q右=142.8-31.16=111.64KN 4-4
自重2320000⨯10-6⨯1.4⨯25=81.2KN 弯矩81.2⨯1.08-142.8⨯0.7=-12.27KN
剪力Q左=142.8-81.2=61.6KN Q右=142.8-81.2=61.6KN 5-5
自重 4080000⨯10-6⨯1.4⨯25=142.8KN 弯矩 142.8⨯1.87-142.8⨯2.3=-61.4KN⋅m 剪力 Q左=0 Q右=0
将计算结果列表于下:
3、盖梁活载计算
横桥向
由于T梁截面位于支座截面,用杠杆原理法分配横向荷载
1号梁: m0r1=1.422 m0q1=0.438
2号梁: m0r2=0 m0q2=0.5
3号梁: m0r3=0
m0q3=1.188/2=0.594
4号梁与2号梁一样、5号梁与1号梁一样 顺桥向
车道荷载由均布荷载和集中荷载组成 任务书要求荷载等级为公路-Ⅰ级
qk=10.5KN/m
Pk=180+
24-5
⨯180=
264KN 45
计算剪力效应时
Pk=1.2⨯264=317KN
简支梁桥
反力影响线及按最不利荷载布置如下:
R=qk⨯S+Pk⨯η=10.5⨯24⨯1⨯0.5+264⨯1=390KN
计算剪力时:
R=qk⨯S+Pk⨯η=10.5⨯24⨯1⨯0.5+317⨯1=443KN
冲击力
汽车荷载在T梁上的冲击系数采用1.3 即μ=1.3
Rir=qr⨯m0qi Riq=R⨯η(⨯η(2y)1x)
Ri=Rir+Riq
将上述计算结果列表于下:(单孔)
墩柱反力计算 双柱,单柱受一半力: 活载:G=恒载:G=
270.75⨯4+304.2⨯4+361.39⨯2
=1511.29KN
2259.2⨯10
=1296KN 2
4、盖梁内力计算
自重下各截面自重内力已求出,活载下内力如下计算: 简化计算图示如下:
将活载下各截面内力计算结果列表于下:(另一半对称)
同理恒载下个界面内力计算结果:
根据《公路桥涵设计通用规范》,按承载力极限状态设计时,荷载组合按下式:
γ0Sud=γ0(∑γGikSGik+γQ1k+∑γQjSQjk)
i=1
j=2
m
n
γG=1.2 γQ=1.4
5、盖梁配筋计算
'
材料:主筋用HRB335钢筋fsd=280Mpa fsd=280Mpa
混凝土:混凝土为C40 fcd=18.4Mpa ftd=1.65Mpa 1)受弯配筋
正弯矩最大值Mmax=1742.28KN⋅m
'
负弯矩绝对最大值Mmax=-431.49KN⋅m
5-5截面(正弯矩最大值)
H=1100mm b=1400mm h0=h-as=1100-60=1040mm
由正截面强度计算公式:
⎧fsdAs=fcdbx
⎨
⎩γ0M0=fcdbx(h0-2x)
得
⎧280As=1.0⨯18.4⨯1400x
⎨6
⎩1742.28⨯10=18.4⨯1400x(1040-x)
解得
⎧x=69.7
⎨
A=6412.4⎩s
ρmin=max{0.45⨯
=max{0.45⨯=0.265%
ftd
,0.2%}fsd
1.65
,0.2%}280
As>0.265%⨯1100⨯1400=4081mm2
查钢筋表,选用8φ32钢筋,面积As=6434mm2 钢筋净间距 a=满足要求
1400-2⨯60-28
-28=150.86mm
7
3-3截面(负弯矩最大值)
H=1100mm b=1400mm h0=h-as=1100-60=1040mm
用弯起钢筋抵抗负弯矩,若不能满足条件,再配钢筋。
⎧280As=1.0⨯18.4⨯1400x
⎨6
⎩431.49⨯10=18.4⨯1400x(1040-x)
解得
⎧x=16.36
⎨
A=1505.12⎩s
弯起两根主筋 As1=1609mm2满足条件,不需再配筋。 4-4截面以左开始弯起至3-3截面弯起结束
2)受弯承载力验算 根据《公预规》 5-5截面
盖梁支承中心距离lc=4600mm 盖梁净跨径ln=3400mm
1.15ln=3910mm
内力臂 z=(0.75+0.05)⨯(h0-0.5x)=944mm 应满足γ0M0≤fsdAsz 经检验满足条件
3)斜截面抗剪箍筋设计
Vd=2424.79KN
l
h
V0=γ0Vd=1.2⨯2424.79=
2910KN
l
+10.3γ0Vd≤⋅
10-0 30
l3910+10.3+10.3⋅10-0=⋅10-1400⋅1040=4252KN≥V0 3030
由斜截面抗剪承载力:
l⎫⎛
14- ⎪-3
γ0Vd≤ ⎪⋅10bh20 ⎪
⎝⎭
得到:
ρsv≥
V02
2
(2+0.6P⎛⎛l⎫⎫
14- ⎪⋅10-3bh⎪sv⋅ ⎪0⎪20 ⎪⎪ ⎪
⎭⎝⎝⎭
P=100ρ=0.221
ρsv≥0.557%
配四肢箍φ12@100
ρsv=
As904
==0.646% bSv1400⋅100
满足要求
在1-1截面之前及4-4截面之后只需按构造配筋就行,配φ8@200 此外还需设立四根架立纵筋来固定四肢箍,采用4φ12 配筋图见图纸
墩柱计算 1、墩柱荷载计算
(1)恒载计算
上部结构恒载 259.2⨯5⨯2=2592KN 盖梁自重 142.8⨯2=285.6KN 单墩柱自重 ⨯1.22⨯12⨯25=339.3KN
4
π
系梁自重 (4.6-1.2)⨯1⨯1.2⨯25=102KN 恒载下单柱竖向承受恒载力 1829.1KN
(2)活载计算 双孔荷载:
R1=270.75⨯2=541.5KN R2=304.2⨯2=608.4KN R3=361.39⨯2=722.78KN R4=304.2⨯2=608.4KN R5=270.75⨯2=541.5KN
单墩反力
R=
R1+R2+R3+R4+R5
=1511.3KN
2
单孔荷载:
R1=270.75KN R2=304.2KN R3=361.39KN R4=304.2KN R5=270.75KN
单墩反力
R=
R1+R2+R3+R4+R5
2
=755.65KN
弯矩:
M=R⋅0.25=188.9KN⋅m
(3)水平荷载计算
采用集成刚度法进行各墩水平力分配 1)
墩台刚度计算
支座抗推刚度:
墩柱橡胶支座橡胶板尺寸选择200mm×300mm×49mm,剪切模量
Ge=1.2Mpa
每个墩支座抗推刚度:
KE
=1.2⨯103⨯0.3⨯0.2⨯10r
=
AGt
0.049⨯10
=1468.4KN/m
桥台支座抗推刚度(单孔):
Kr=
1468.4
=734.2KN/m 2
墩柱抗推刚度:
双柱墩,C40混凝土,弹性模量Ec=3.25⨯104Mpa 截面惯性矩I=
πd4
32
=0.203m4
墩高h1=h2=12m
K1=K2=
3EI
=11454KN/m 3h
桥墩(台)与支座串联,其刚度为: 桥墩: K1=K2=桥台: K1=K2= 2)
汽车制动力的计算和分配
K1⨯Kr
=1302KN/m K1+Kr
K1⨯Kr
=690KN/m K1+Kr
汽车制动力计算(因为桥面连续,最大制动力在一联上布载计算) 双孔布载 ,按车道荷载标准值在加载长度上的总重力10%计算,且公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。
HT=(10.5⨯24⨯3+264)⨯10%=102KN取165KN
制动力的分配:
∆γ=
HT165
==0.0414 K2⨯1302+2⨯690i
则
H0=H3=∆γK0=28.57KN H1=H2=∆γK1=53.9KN
桥墩摩阻力 Fmin=0.05⨯259.2⨯5=64.8KN
Fmin>H,取制动力控制设计
制动力作用于桥面,所以墩顶受弯矩
M=H⨯3.0=161.7KN·m
单墩承受制动力弯矩: M1=80.85KN
将上述计算结果列于下表并进行荷载组合
将墩柱视为梁体,其内力图如下:
2、墩柱配筋
由内力图可得出
Mmax=1284KN⋅m
Nmax=4311KN
材料: C40混凝土 fcd=18.4Mpa ftd=1.65Mpa
' HRB335钢筋 fsd=280Mpa fsd=280Mpa
取保护层厚度:as=50mm
rg=r-as=0.55m
g=rg
r=0.917
I=πd4
64=0.07068m4
假设墩柱一端一端自由
l0=2h=2⨯12=24m
l024==40>17.5 i0.6
需要考虑挠曲对纵向弯曲的影响
e0=M=0.3m N
l1124(0)2ξ1ξ2=1+()2⨯0.9⨯0.95=1.49 1400e0/h0h1400⨯0.3/0.61.2
e0≤1.0 h0η=1+ξ1=0.2+2.7
ξ2=1.15-0.010≤1.0
lh
ξ1=0.9 ξ2=0.95
ηe0=1.49⨯0.3=0.45m
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件,正截面抗压承载力计算应满足:
经过excel写入公式试算之后得到:
ξ=0.44时 Nd=6388.858KNρ=0.005326≥0.005 若ξ继续减小,配筋率会小于最小配筋率,弱继续增大ξ,轴向力会比实际大,浪费钢筋,故按此时配筋。
As=πr2ρ=6024mm2
配置16φ22,As=6082mm2
承载力验算
Ar2fcd+Cρr2fs'd=6387.372≥γ0Nd
'Br3fcd+Dρgr3fsd=2875.027≥γ0M
承载能力满足要求
由《公预规》,箍筋间距不应大于纵向受力钢筋直径15倍、不大于构件短边尺寸(圆形截面采用0.8倍直径)并不大于400mm。 15⨯φ
2=330mm
0.8d=480mm
钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm,且不小于1/4主钢筋直径的箍筋,其配筋率R235钢筋不应小于0.18%。
综上,箍筋配螺旋箍筋φ10@200,R235钢筋。
此外纵向受力钢筋应伸入基础和盖梁,伸入长度按规范查询取
20d=440mm。
具体配筋见配筋图。
参考文献
[1]吕晓寅,刘林,贾英杰,袁泉,卢文良.《混凝土结构基本原理》中国建筑工业出版社.2012.8
[2]夏禾.季文玉.韩冰.张楠.《桥梁工程(上下册)》 高等教育出版社.2011.1
[3]JTG D62-2004 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[s].中华人民共和国交通部
[4]JTG D60-2004 《公路桥涵通用设计规范》[s].中华人民共和国交通部