简支梁桥下部结构计算书

工程名称：

设计编号：

计算内容： 桥梁计算书

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计 算 年 月 日

校 核 年 月 日

审 核 年 月 日

专业负责 年 月 日

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目 录

一、计算资料 .................................................................................................................... 3 二、桥梁纵向荷载计算 .................................................................................................... 4 1．永久作用 ...................................................................................................................... 4 2．可变作用 ...................................................................................................................... 4 三、桥墩、桥台盖梁抗弯、抗剪承载力计算及裂缝宽度计算 .................................... 4 四、墩台桩基竖向承载力计算 ........................................................................................ 5 五、桥台桩身内力计算 .................................................................................................... 5 1、桥台桩顶荷载计算 ...................................................................................................... 5 2、桥台桩基变形系数计算 .............................................................................................. 6 3、m法计算桥台桩身内力 ............................................................................................... 6 六、桥墩桩身内力计算 .................................................................................................... 7 1、桥墩墩柱顶荷载计算 .................................................................................................. 7 2、桥墩桩基变形系数计算 .............................................................................................. 7 3、m法计算桥墩桩身内力 ............................................................................................... 7 七、桥台、桥墩桩基桩身强度校核 ................................................................................ 8 1、桥台桩基桩身强度校核 .............................................................................................. 8 2、桥墩桩基桩身强度校核 .............................................................................................. 9

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一、计算资料

1．设计荷载

汽车荷载：城—A级

人群荷载：按《城市桥梁设计规范》(CJJ 11-2011)10.0.5条取用。 2．桥梁跨径及横断面布置

跨径组合：3×13m简支梁桥，单孔计算跨径：l0 =12.60 m； 桥梁横断面：4.5m(人行道)+15m(混行车道)+ 4.5m(人行道)=24m。 3．桥梁主要构造

上部结构采用3跨13m装配式先张法预应力空心板梁（使用《中华人民共和国交通行业公路桥梁通用图》板梁系列，编号36-2分册，交通部专家委员会等编制）。

下部结构采用桩柱式桥墩、桥台。墩台基础采用φ120cm钻孔灌注桩。 4．桥梁主要材料 (1)、混凝土

空心板梁：采用C50砼预制，C40砼封端，板梁铰缝采用C50砼浇注；

桥面铺装：10cm厚C50砼现浇层+4cm细粒式沥青砼（AC-13C）+6cm中粒式沥青砼 (AC-20C)；

墩台盖梁：C30砼； 墩台桩基础：C30水下砼。 (2)、钢筋

普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋，板梁预应力钢筋为Φs15.2高强度低松弛预应力钢绞线。 5．计算依据

《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011) 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D60-2004) 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D60-2004) 6． 计算内容

由于设计周期较短，设计时桥梁上部结构套用《中华人民共和国交通行业公路桥梁通用图》（板梁系列，编号36-2分册，交通部专家委员会等编制）图纸，不再进行验算，本计算书主要对桥梁墩台、桩基等下部结构进行计算。

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二、桥梁纵向荷载计算

1．永久作用

(1)、单片板梁自重(含封端砼)：

中板：4.93×26+0.24×25=134.18kN 边板：6.61×26+0.24×25=177.86kN (2)、二期恒载

①、单条铰缝：1.029×25=25.72kN

②、防水砼铺装(单片板梁宽度)：0.1×1×13×25=32.5 kN ③、沥青砼铺装(单片板梁宽度)：0.1×1×13×24=31.2kN ④、单侧单孔栏杆自重：8×13=104 kN

⑤、单侧单孔人行道(枕梁+人行道板+铺装)自重：(5.73+3.94+3.04)×25=317.75kN 2．可变作用

(1)、汽车荷载：城—A级，q=10.5kN/m，P=212kN/m (2)、汽车冲击荷载：冲击系数u=0.368 (3)、人群荷载：3.5kPa

三、桥墩、桥台盖梁抗弯、抗剪承载力计算及裂缝宽度计算

桥墩、桥台盖梁采用桥梁通V7.78计算，盖梁按照连续梁模式分别计算其抗弯、抗剪和裂缝宽度验算。计算时程序自动对汽车荷载和人群荷载进行最不利加载，并计入纵横向折减，永久作用为计算者手动输入到程序中。

计算结果：桥墩、桥台盖梁弯矩包络图、剪力包络图和裂缝配筋图详见“附图1桥墩盖梁弯矩包络图、剪力包络图和裂缝配筋图”、“附图2桥台盖梁弯矩包络图、剪力包络图和裂缝配筋图”。

根据包络图可见，桥墩、桥台盖梁纵向配筋基本由裂缝验算控制。 桥墩盖梁 桥台盖梁 控制因素 裂缝 裂缝 裂缝 裂缝 部位 上缘 下缘 上缘 下缘 计算配筋 12C25 8C25 11C22 7C22 实际配筋 16C25 16C22 13C22 13C20 盖梁抗剪验算按照已知箍筋间距计算斜筋根数的方法计算，盖梁配置四肢C14箍筋，计算其在盖梁桩顶截面需要配置的斜筋根数，具体根数详见剪力包络图。

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四、墩台桩基竖向承载力计算

由桥梁通对桥墩、桥台盖梁的计算可知，桥墩桩基墩柱顶竖向荷载Nmax=2236.8kN，桥台桩基桩顶竖向荷载Nmax=2014.3kN。

在桥台桩长计算时，由于场地赋存较厚软弱土层，应考虑桩基负摩阻力的不利作用。其中0#桥台桩基负摩阻力Nq=371kN，3#桥台桩基负摩阻力Nq=410kN，负摩阻力作为外荷载加在桩顶。

墩台桩基竖向承载力验算采用计算者自编excel程序计算，桩基均按摩擦桩设计，计算过程见附表1～4。

五、桥台桩身内力计算

1、桥台桩顶荷载计算

桥台荷载计算时，一般考虑以下三种工况： (一） 桥上有活载，台后无活载； (二） 桥上无活载，台后有活载； (三） 桥上有活载，台后有活载。

由于在前述桥梁通计算桩顶竖向荷载时，为考虑了桥跨与搭板上均分布有汽车荷载所得到的结果，同时本桥跨径小，为计算简便，故盖梁底水平荷载与弯矩按第三种工况计算，其他两种工况不再计算。此时需计算的荷载包括：恒载（上部结构自重、桥台自重）、桥上汽车、人群荷载、台后有车辆荷载等时产生的土压力，同时考虑制动力的不利影响。

桥台盖梁底水平力与弯矩计算结果(弯矩以主动土压力方向为正)

上部结构自重 桥台自重 台后主动土压力 台后车辆荷载等产生的附加土压力 汽车、人群荷载（含汽车冲击力） 汽车制动力 合计

水平力(kN) 259.0 310.0 165 734 弯矩(kN.m) -89.9 -1769.7 190.0 341.0 -42.4 214.5 -1156.5 则桥台单桩桩顶水平力H=734/5=146.8kN，弯矩M=-1156.5/5=-231.3kN/m。

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2、桥台桩基变形系数计算

桩基直径d=1.2m，kf=0.9，k=1.0 桩台桩基计算宽度b1=kkf（d+1）=1.98m 桩惯性矩I=1/64×3.1416×1.24=0.1018m4

桩抗弯刚度EI=0.8ECI=0.8×3×107×0.1018=2442902kN.㎡ 地基土水平抗力系数的比例系数m=4000kN/m4 桩台桩基变形系数5mb1EI540001.982442902=0.318/m 桥台桩长h=31m，αh=0.318×31=9.86>2.5，故桥台桩基可按弹性桩计算。3、m法计算桥台桩身内力

桥台桩基内力采用m法计算，利用桥梁博士V3.3基础模块输出计算结果如下：单桩内力和位移效应输出

坐标 位移 弯矩 剪力 土应力 0.00 0.0030 -231.3 146.8 0.0 -1.55 0.0023 -17.0 122.5 14.1 -3.10 0.0015 133.7 69.9 18.6 -4.65 0.0008 198.1 15.9 15.6 -6.20 0.0004 191.4 -22.3 9.1 -7.75 0.0001 140.4 -39.7 2.6 -9.30 -0.0001 77.0 -39.4 -2.4 -10.85 -0.0001 25.5 -25.9 -5.9 -12.40 -0.0002 2.3 -2.8 -9.0 -13.95 -0.0002 -0.0 -0.0 -10.5 -15.50 -0.0002 -0.0 -0.0 -11.6 -17.05 -0.0002 -0.0 -0.0 -12.8 -18.60 -0.0002 -0.0 -0.0 -13.9 -20.15 -0.0002 -0.0 -0.0 -15.1 -21.70 -0.0002 -0.0 -0.0 -16.3 -23.25 -0.0002 -0.0 -0.0 -17.4 -24.80 -0.0002 -0.0 -0.0 -18.6 -26.35 -0.0002 -0.0 -0.0 -19.8 -27.90 -0.0002 -0.0 -0.0 -20.9 —

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-29.45 -31.00

-0.0002 -0.0002 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -22.1 -23.2 六、桥墩桩身内力计算

1、桥墩墩柱顶荷载计算

由桥梁通对桥墩盖梁的计算可知，桥墩墩柱顶竖向荷载Nmax=2236.8kN，此时考虑制动力分配作用于墩柱顶。

单个墩柱承担的制动力Fbk=165/5=33 kN

制动力在墩柱顶产生的弯矩M=165×1.3/5=42.9 kN.m 2、桥墩桩基变形系数计算

桩基直径d=1.2m，kf=0.9，k=1.0 桩墩桩基计算宽度b1=kkf（d+1）=1.98m 桩惯性矩I=1/64×3.1416×1.24=0.1018m4

桩抗弯刚度EI=0.8ECI=0.8×3×107×0.1018=2442902kN.㎡ 地基土水平抗力系数的比例系数m=4000kN/m4 桩墩桩基变形系数5mb1EI540001.982442902=0.318/m 桥墩位于冲刷线以下的桩长h=29.9m，位于冲刷线以上的墩柱长l=2.1m， αh=0.318×29.9=9.51>2.5，故桥墩桩基可按弹性桩计算。 3、m法计算桥墩桩身内力

桥墩桩基内力采用m法计算，利用桥梁博士V3.3基础模块输出计算结果如下：冲刷线以下单桩内力和位移效应输出 坐标 位移 弯矩 剪力 土应力 0.00 0.0018 112.2 33.0 0.0 -1.49 0.0011 155.1 21.2 6.7 -2.99 0.0006 170.6 -0.7 7.4 -4.48 0.0003 155.0 -19.3 4.8 -5.98 0.0001 118.2 -28.2 1.3 -7.47 -0.0000 75.3 -27.8 -1.3 -8.97 -0.0001 38.1 -21.3 -2.8 -10.47 -0.0001 14.3 -12.3 -3.1 —

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-11.96 -13.45 -14.95 -16.45 -17.94 -19.43 -20.93 -22.42 -23.92 -25.41 -26.91 -28.40 -29.90 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 2.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -3.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -2.8 -2.8 -3.1 -3.4 -3.7 -4.1 -4.4 -4.7 -5.0 -5.3 -5.6 -5.9 -6.2

七、桥台、桥墩桩基桩身强度校核 1、桥台桩基桩身强度校核

由前述桥台桩身内力计算可知，桥台桩基受力控制截面位于桩顶，该截面弯矩Md=231.3kN.m，竖向力NdNmax2014.3kN。

由于在前述单桩竖向反力及m法计算桩身内力时，各荷载组合均未计入荷载组合系数，计算桩基配筋时近似取最大弯矩乘以组合系数1.25作为桩身弯矩进行配筋验算，即Md=289.1kN.m。

桥台桩基延桩周对称布置20C22钢筋，桩身强度按圆形截面偏心受压构件计算，桩

4的计算长度 l00.7l0.7048.8m。

0.318计算过程详见下表： 结构重要性系数γ0 轴向力设计值Nd 弯矩设计值Md 偏心距e0 圆形截面半径r 纵向钢筋所在圆周半径rs g —

1.1 2014.3 289.1 144 600 514 0.857 kN kN.m mm mm mm 8

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混凝土轴心抗压强度设计值fcd 纵向钢筋抗压强度设计值f'sd 纵向受压钢筋根数n 纵向受压钢筋直径d 纵向钢筋配筋率ρ 构件计算长度l0 长细比l0/i= 截面有效高度h0 荷载偏心率对截面曲率的影响系数ζ1 构件长细比对截面曲率的影响系数ζ2 偏心距增大系数η 系数A 系数B 系数C 系数D 轴向承载力Nu 抗弯承载力Mu

2、桥墩桩基桩身强度校核

13.8 330 20 22 0.67% 8.8 29.33 MPa MPa mm m ＞17.5 mm kN kN.m 应考虑偏心距增大系数的影响 1114 0.548 1.000 1.163 2.2450 0.5519 1.8029 1.0139 12593.0 轴向承载力满足要求 2061.3 抗弯承载力满足要求 由前述桥墩桩身内力计算可知，桥墩桩基受力控制截面位于冲刷线以下2.99m处，该截面弯矩Md=170.6kN.m，竖向力

NdNmax4d2lc2236.841.222.12.99252380.7kN

由于在前述单桩竖向反力及m法计算桩身内力时，各荷载组合均未计入荷载组合系数，计算桩基配筋时近似取最大弯矩乘以组合系数1.25作为桩身弯矩进行配筋验算，即Md=213.3kN.m。

桥墩桩基延桩周对称布置20C22钢筋，桩身强度按圆形截面偏心受压构件计算，桩

4的计算长度 l00.7l0.72.1410.28m。

0.318计算过程详见下表： 结构重要性系数γ0 轴向力设计值Nd 弯矩设计值Md 偏心距e0 —

1.1 2380.7 213.3 90 kN kN.m mm 9

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圆形截面半径r 纵向钢筋所在圆周半径rs g 混凝土轴心抗压强度设计值fcd 纵向钢筋抗压强度设计值f'sd 纵向受压钢筋根数n 纵向受压钢筋直径d 纵向钢筋配筋率ρ 构件计算长度l0 长细比l0/i= 截面有效高度h0 荷载偏心率对截面曲率的影响系数ζ1 构件长细比对截面曲率的影响系数ζ2 偏心距增大系数η 系数A 系数B 系数C 系数D 轴向承载力Nu 抗弯承载力Mu

600 514 0.857 13.8 330 20 22 0.67% 10.28 34.27 应考虑偏心距增大系数的影响 1114 0.417 1.000 1.272 2.4501 0.4699 2.0507 0.8483 12188.5 轴向承载力满足要求 1404.2 抗弯承载力满足要求 mm mm MPa MPa mm m ＞17.5 mm kN kN.m — 10