跨河梁桥的桥墩设计案例综述
桥墩尺寸拟定
根据上部结构形式,拟定桥墩尺寸,如图11.1。
图11.1
盖梁设计
根据上部结构形式,拟定盖梁尺寸,如图11.2。
图11.2
墩柱设计
墩柱尺寸:墩柱直径为100cm,采用C30混凝土,HRB335钢筋。
(1)恒载计算
一孔上部构造恒载
盖梁自重
一根墩柱自重
(2)水平荷载计算
采用集成刚度法进行各墩水平力分配。
墩台刚度计算
①支座抗推刚度
墩柱橡胶支座橡胶板尺寸20cm×18cm×2.8cm,厚度为28mm,剪切模量,则有每个墩支座抗推刚度
桥台支座抗推刚度
②墩柱抗推刚度
桥墩一墩三柱式,采用C30混凝土,弹性模量,
,
桥墩(台)与支座串联,其刚度为:
桥墩
桥台
2)汽车制动力的计算及分配
①制动力的计算
双孔布载时,
依据《通用规范》,制动力不得小于90kN,故取。
②制动力的分配
,则得
桥墩摩阻力
由于大于0号台及3号台制动力,取制动力控制设计。
3)温度影响力的分配
①温度变化0-0线距0号台的距离
式中:n=5,为总跨数;为各跨跨径。
②各墩的温度影响力分配
,代入数值得
式中:表示自温度变化0-0线至i号墩(台)的距离。
3)各墩台水平荷载汇总于下表11.1。
表11.1墩台汽车制动力及温度影响力汇总表
墩台号
荷载类型
0
1
2
3
汽车制动力(kN)
17.77
27.19
27.19
17.77
温度影响力(kN)
201.44
102.73
-102.73
-201.44
墩柱底截面内力组合
表11.2墩柱底截面内力组合表
内力
边柱底截面
中柱底截面
N/kN
H/kN
M/kN.m
N/kN
H/kN
M/kN.m
①
上部荷载
908.58
908.58
②
盖梁自重
119.58
119.58
③
墩柱自重
74.575
74.575
④
公路Ⅱ级
794.4
80.471
694.4
52.240
⑤
温度影响力
34.243
171.215
34.243
171.215
⑥
双孔制动力
9.065
45.325
9.065
45.325
⑦
内力组合
1.2×(①+②+③)+1.4×④+0.7×1.4×(⑤+⑥)
2435.44
42.44
324.88
2295.44
42.44
285.35
墩柱配筋设计
(1)由上表知,,
(2)配筋设计:C30混凝土,HRB335型钢筋,取主筋保护层厚。,,。
假定墩柱一端固定一端自由,,,需考虑挠曲对纵向弯曲的影响。
式中,
,取。
代入数值得
现采用24根直径25mm的HRB335型钢筋进行配置,配筋率
。
由公式验算截面承载力。根据公式,假设,参照《公预规》中第5.3.9条及附录C中相关公式及表格计算,当时,,,,,此时。最接近实际。
竖向力验算
弯矩验算
地基承载力验算
(1)基础尺寸拟定
1)基础分为两层,每层的厚度为0.6m,台阶宽度为相同值0.4m。基础采用C25素混凝土,容重为24kN/m3。混凝土的刚性角为:。基础的扩散角为,因此,扩大基础满足刚性角的要求。
(2)桥墩基础荷载计算
基础自重:
基础上覆土重:
由墩柱传递下来的内力:
因此基础受到的荷载
,
(3)地基承载力计算
1)基底压力计算
2)地基承载力计算
根据土工试验资料,持力层为中风化凝灰岩,又因基础埋深为原地面以下2.0m,故地基承载力不予修正,
,满足要求。
(4)基底的偏心距验算
,
满足要求。
(5)基础稳定性验算
1)倾覆稳定性验算
满足要求。
2)滑动稳定性验算
地基土为软岩,。根据《地基基础规范》第4.4.2条的规定
满足要求。
(6)沉降计算
持力层为中风化凝灰岩,且持力层无软下卧层,对基础的沉降影响很小,故不必计算沉降。