8+13+8m板拱桥机耕桥限载10t结构计算书secret.docx
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8+13+8m板拱桥机耕桥限载10t结构计算书secret
8+13+8m板拱桥（机耕桥、限载10t）
结构计算书
1.说明
本工程为xx河道整治工程的桥梁工程，本桥为xx河道整治工程的附属工程8+13+8m跨三孔拱桥，矢高3.25m，桥面宽4.6m,
图18+13+8m跨拱桥立面图（单位：
mm）
2.设计依据和内容
2.1设计依据
2.1.1《xx河道整治工程岩土工程勘察报告》南京勘察工程公司2004.08
2.1.2《xx河道整治工程初步设计报告（修订稿）》2004.112.1.3xx河道整治工程初步设计报告的批复。
2.1.4《xx河道整治工程初步设计报告评估意见（技术部分）》
设计验算内容
2.2.1桥梁上部结构设计验算
1上部结构正常使用状态截面普通钢筋混凝土裂缝验算
2上部结构承载能力极限状态正截面强度验算
3.设计标准
3.1设计标准
3.1.1公路等级：
简易道路
3.1.2桥梁宽度：
全桥总宽4.6m
3.1.3行车道数：
单车道；
3.1.4荷载标准：
设计限载10t（按四级公路荷载标准的70％计算）
3.1.5人群荷载：
3KN/㎡
3.2设计规范
3.2.1《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
3.2.2《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
3.2.3《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
3.2.4《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
3.2.5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
3.2.6《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
注：
在下文中《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》均简称《公预规》
4.4设计参数
4.1主要材料及其设计参数
4.1.1混凝土各项力学指标见表1
表1混凝土材料力学性质表
C30
弹性模量（MPa）EC
30000
剪切模量（MPa）GC
12000
泊桑比VC
0.2
轴心抗压强度标准值（MPa）fCK
20.1
轴心抗拉强度标准值（MPa）ftK
2.01
轴心抗压强度设计值（MPa）fCd
13.8
轴心抗拉强度设计值（MPa）ftd
1.39
热膨胀系数
0.00001
使用部位
拱肋、基础、钻孔桩
4.1.2普通钢筋
采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋：
直径8～32mm
弹性模量
：
Ⅰ级210000Mpa/Ⅱ级200000Mpa
抗拉强度标准值
：
Ⅰ级235Mpa/Ⅱ级335Mpa
热膨胀系数
：
0.000012
4.2设计荷载计算
4.2.1恒载
1、主梁重量按设计尺寸计，钢筋混凝土容重取25KN/m3。
2、拱上填料及护拱结构重：
该部分重量按线性荷载施加在拱上，下表给出各断面处荷载大小
序号
P（KN/m）
序号
P（KN/m）
1
-283.365
8
-225.563
2
-186.75
9
-354.145
3
-125.156
10
-347.03
4
-92.9
11
-182.28
5
-86.18
12
-92.24
6
-105.54
13
-32.975
7
-152.46
14
-25.50
5.拱肋计算
模型及线性荷载施加图
5.1结构永久效应计算
使用《桥梁博士》程序3.1版计算的恒载内力列入下表：
5.2可变活载效应计算
1、汽车冲击系数计算
等截面拱桥的基频为：
结构的计算跨径取
=13m
跨中断面的截面惯矩
＝3.42×10-3m4
结构跨中的单位长度质量
G/g＝4007/9.81=408.4（Ns2/m2）
结构的材料弹性模量
＝3.15e10N/m2
矢跨比
频率系数
=
=18.75
＝
＝5.74HZ
基频介于1.5~14HZ之间，按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.2条第5款规定，冲击系数按下式计算：
＝0.1767ln
-0.0157=0.29
2、可变汽车荷载标准值及人群荷载标准值的取用
本桥汽车标准荷载取用《公路桥涵设计通用规范》中规定的四级公路的70％，即在公路Ⅱ汽车标准值的基础上折减（0.8×0.7=）0.56。
13m跨径的均布荷载q＝10.5KN/m×0.75=7.785KN/m,集中力PK=160KN
可变人群荷载标准集度取3KN/㎡
3、可变效应计算
从4.2.2条活载横向分布宽度计算中得出，单梁汽车最大的横向分布系数发生在次中梁位置，此系数η汽为0.5，考虑活载标准的折减系数0.56，此系数最终为0.28,单梁满布人群最大的横向分布宽度为η人=1.064。
a、汽车效应计算
b、人群效应计算
5.3荷载组合计算
按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）要求，验算持久状况承载能力极限状态下基本组合和正常使用状况短期效应组合。
由于满布人群活载工况不控制设计，因此不再对其进行组合计算。
1、承载能力极限状态基本组合
组合效应式及组合分项系数如下：
SUd=
（
）
结构重要性系数
永久荷载作用分项系数：
汽车荷载（含冲击力）作用分项系数：
2、正常使用极限状态组合效应
SSd=
式中用于短期组合的汽车荷载作用频遇值系数：
结果见下表。
5.4截面配筋计算
1、配置主筋
强度控制估筋按《公预规》（JTGD62-2004）5.2.3条公式（5.2.3-2）计算:
Mu=264.0=
，
裂缝控制估筋计算《公预规》（JTGD62-2004）6.4.3条公式（6.4.3-1、2）计算，裂缝控制宽度根据上述规范第6.4.2条按Ⅰ类和Ⅱ类环境裂缝限值0.2mm控制。
式中：
C1=1.4C2=1+0.5
=1+0.5×
=1.4C3=1.0其余材料参数按材料设计值取用。
承载能力极限基本组合内力表
正常使用能力极限短期组合内力表
上述参数确定后，使用《桥梁博士》程序3.1版进行截面估筋计算。
截面构造尺寸图
《桥梁博士》估筋结果
5.5持久状况承载能力极限状态计算
将上图配筋代入《桥梁博士》程序3.1版中验算抗力是否满足：
从上图看出，程序计算出截面抗弯极限状态承载力和配筋率满足设计要求。
5.6持久状况正常使用极限状态正截面裂缝宽度计算
将上图配筋代入《桥梁博士》程序3.1版截面验算工具根据公式（6.4.3-1、2）计算验算裂缝是否满足。
程序计算截面最大裂缝为0.166mm,小于规范第6.4.2条按Ⅰ类和Ⅱ类环境裂缝限值0.2mm要求，裂缝验算合格。
《桥梁博士》3.1版正截面强度计算结果
《桥梁博士》3.1版正截面裂缝计算结果
6.支反力结果
根据《桥梁博士》计算结果，支反力列入下表：
7.基础钻孔桩柱计算
7.1桩身内力计算
上表中，1（31）号节点为边墩，11（22）号为中墩；边墩由双排4根直径为φ1000mm的摩擦桩组成，中墩有单排2根直径为φ1000mm的摩擦桩，根据单桩“m”可以计算出桩身内力：
边墩内力表
恒载
活载
承载组合
短期组合
水平力
131.5
4.9
165
135
竖向力
381.2
46.8
523
414
弯矩
293.7
10.9
424
300
中墩内力表
恒载
活载
承载组合
短期组合
水平力
8.1
37.5
56
35
竖向力
484
120
749
767
弯矩
15.3
84.2
136
74
边墩恒载作用下单桩桩身内力图
边墩恒载作用下单桩桩身内力图
中墩恒载作用下单桩桩身内力图
中墩活载作用下单桩桩身内力图
7.2截面配筋计算
根据桩身内力图可知，最大桩身内力比25m肋拱桥小，为施工方便，两桥的桩基配筋采用一致。
因此N=987KN,M=600KN-m，使用《桥梁博士》程序3.1版截面估筋工具进行估出主筋需要4460mm2，考虑最小配筋率和构造要求，配置主筋16φ22HRB335,总配筋面积为6081mm2，大于估筋数据。
7.3承载能力极限强度验算及正常使用极限状态裂缝验算
经计算，在上述内力组合下截面强度和截面抗裂合格。
7.4桩侧极限摩阻力标准值fs和桩端极限端阻力标准值fp
根据《六灶西南片xx河道整治工程岩土工程勘察报告》，桩侧极限摩阻力标准值fs和桩端极限端阻力标准值fp见下表。
桩侧极限摩阻力标准值fs和桩端极限端阻力标准值fp一览表
层序
土层名称
一般层底深度
（M）
Ps
平均值（MPa）
预制桩
灌注桩
fsi（kPa）
fp（kPa）
fsi（kPa）
fp（kPa）
①
杂填土
1.00
②1
褐黄色粉质粘土
2.00
0.97
12
12
②2
灰黄色粉质粘土
3.00
0.55
12
12
③
灰色淤泥质粉质粘土
4.50
0.41
12
12
③夹
灰色粘质粉土
6.00
1.22
12
12
③
淤泥质粉质粘土
8.50
0.37
6m以上
12
6m以上
12
6m以下
15
6m以下
12
④
灰色淤泥质粘土
19.50
0.50
20
16
⑤
灰色粘土
25.00
0.79
30
600
25
300
⑥
灰绿~草黄色粉质粘土
28.50
2.21
60
1500
50
800
⑦
草黄~灰黄色砂质粉土
>36.30
7.75
70
4000
55
1800
7.5桥桩基计算
根据钻孔平面布置，会龙湖桥采用G59号孔，其土层及分布及层底标高见下表。
土层及分布及层底标高表
层序
土层名称
层底标高
（M）
③
灰色淤泥质粉质粘土
-0.53
③夹
灰色粘质粉土
-2.03
③
淤泥质粉质粘土
-3.83
④
灰色淤泥质粘土
-14.73
⑤
灰色粘土
-21.03
⑥
灰绿~草黄色粉质粘土
-24.53
⑦
草黄~灰黄色砂质粉土
-31.53
计算成功完成
采用Ø1000*30000mm灌注桩，考虑24.5m入土深度，则单桩承载力为：
单根灌注桩承载力
[P]=1/2（ulτp+AσR）
=1/2[3.14*1（0.33*12+10.9*16+6.3*25+3.5*50+3.47*55）+0.5*0.5*3.14*1800]
=1/2*3616.37=1808.18KN
因此[P]=1808.18KN>Nmax;满足要求。
7.6桥台桩计算
根据桥博计算，组合三
采用Ø1000*30000mm灌注桩，考虑27m入土深度，则单桩承载力为：
单根灌注桩承载力
[P]=1/2（ulτp+AσR）
=1/2[3.14*1（0.83*12+1.8*12+10.9*16+6.3*25+3.5*50+5.47*55）+0.5*0.5*π*1800]
=1/2*3981.33
=1990.66KN
因此[P]=1990.66KN>Nmax;满足要求。
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