1、橋梁設(shè)計參考資料之二十四橋梁下部構(gòu)造設(shè)計參考資料中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司貴州分公司2010-6前言 根據(jù)最近收集的高速公路空心板橋、組合小箱梁橋和T梁橋的橋墩墩身、蓋梁、承臺和樁基構(gòu)造尺寸和配筋設(shè)計資料以及近期關(guān)于樁基和承臺設(shè)計計算的論文和專著，擇其主要內(nèi)容編寫這份資料供我公司內(nèi)部參考使用。1 空心板、組合小箱梁與T梁橋橋墩常用尺寸及配筋表1-1 空心板、組合小箱梁與T梁橋橋墩常用尺寸及配筋跨徑（m）13162025304050上部構(gòu)造空心板空心板空心板 、小箱梁、T梁小箱梁、T梁小箱梁、T梁小箱梁、T梁T梁墩身及主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身高度H(m)1

2、5mH2d11024222d12026222d13028222d14028352d16030252d16036252d200502515H202d12026222d13028222d14028252d15030352d16032252d18040252d220602520H252d14030222d15030252d16032252d17034252d20044252-200×200682825H302d16032252d17034252d18040252d22052252-220×220762830H352d17034252d18036252d20040252-200&#

3、215;2006828650×24016432、1322035H402d20040252d22044252-220×2207628650×26017032、1382040H452d22044252-200×2006828650×22015828、12620650×28017432、1422045H502-200×2207628650×24016428、13220650×30017832、1462050H55650×22011028、8220650×26017028、13820650&#

4、215;32018432、15220表1-1 空心板、組合小箱梁與T梁橋橋墩常用尺寸及配筋跨徑（m）13162025304050上部構(gòu)造空心板空心板空心板 、小箱梁、T梁小箱梁、T梁小箱梁、T梁小箱梁、T梁T梁墩身及主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身主筋墩身高度H(m)55H60650×24011628、8820650×28017428、14220650×34019032、1582060H65650×26012232、9420650×30017832、14620650×36020032、1682065H70650

5、×3201843215220650×38021832、1742070H75650×3401903215820表1-1說明：適用于橋面寬13m的梁橋，設(shè)計荷載：公路I級。“墩身”欄：2d110表示雙柱式圓形截面直徑為110cm；2-200×200表示雙柱式方形截面邊長為200×200cm；650×220表示空心薄壁墩橫橋向?qū)?50cm×順橋向?qū)?20cm。650×220650×300壁厚a=50cm；650×320650×380a=55cm，雙柱式C30，空心薄壁C40砼。雙柱墩系梁間距

6、約15m左右。系梁矩形斷面80×100cm（d120）、100×120（d130）、110×130（d140及d150）、120×150（d160、d170）、130×160（d180）、150×180（d200、d220及200×200）、160×200（220×220）。系梁鋼筋：圓柱式上、下層主筋20，15，腹筋12，15；箍筋10，15；方柱式200×200、220×220上、下層主筋25，15；腹筋12，15。系梁C30砼?！爸鹘睢睓冢褐付丈碡Q向主筋，對于雙柱式墩，表中為一個

7、柱的主筋；對空心薄壁墩，上排為橫橋向布置的主筋，下排為順橋向布置的主筋。圓柱式橋墩樁基直徑D=柱直徑+20cm。樁主筋與墩身主筋根數(shù)相等，直徑可提高一級。C25砼。承臺A.方形墩柱承臺：280×280×200（200×200方柱），系梁150×200（主筋25，15，腹筋12，15，箍筋10，15），樁d220（主筋4828），承臺及系梁C30，樁基C25。B.方形墩柱承臺：300×300×200（220×220方柱），系梁160×200（主筋25，15，腹筋12，15，箍筋10，15），樁d240（主筋5828）

8、。承臺及系梁C30，樁基C25。C.空心薄壁墩承臺a）承臺750×700×300cm（墩身650×220650×300），承臺主筋25，15，腹筋16，15；樁4d180（主筋3628）；b）承臺750×750×300cm（墩身650×320650×340），承臺主筋25，15，腹筋16，15；樁4d200（主筋4428）；c）承臺800×800×300cm（墩身650×360650×380），承臺主筋25，15，腹筋16，15；樁4d220（主筋5228）。2 空心板、組合

9、小箱梁與T梁橋橋墩蓋梁尺寸及配筋表2-1 空心板、組合小箱梁與T梁橋橋墩蓋梁尺寸及配筋跨徑（m）13162025橋型空心板空心板空心板小箱梁T梁小箱梁T梁橋墩柱式柱式柱式柱式柱式柱式柱式柱中距（cm）720720720650680650680蓋梁寬×高（cm）160×120160×130（160-180）×140（160-180）×140（160-180）×140（180-240）×150（180-240）×150長度（cm）1300130013001150121011501210砼等級C30C30C30C30C3

10、0C30C30蓋梁鋼筋主筋支點上緣2625302528282428262828283228下緣1325152514281228132814281628中點上緣1325152514281228132814281628下緣2625302528282428262828283228斜筋懸臂段2025242524282428222830282828跨內(nèi)段2025242524282428222830282828箍筋61060610610610610610腹筋2-6122-6122-7122-7122-7122-8122-812表2-2 空心板、組合小箱梁與T梁橋橋墩蓋梁尺寸及配筋跨徑（m）304050橋型

11、小箱梁T梁小箱梁T梁T梁橋墩柱式薄壁式柱式薄壁式柱式薄壁式柱式薄壁式柱式薄壁式柱距或墩厚（cm）650220260680220260650220340680220340690240380蓋梁寬×高（cm）（200-240）×160（240-280）×200（200-240）×160（240-280）×200（220-240）×180（240-360）×220（220-240）×180（240-360）×220（220-240）×200（260-400）×240長度（cm）1150115

12、012201220115011501230123012351235砼等級C30C40C30C40C30C40C30C40C40C40蓋梁鋼筋主筋支點上緣3628362840284028402840284428462848285028下緣1828182820282028202820282228232824282528中點上緣1828362820284028202840282228462824285028下緣3628182840282028402820284428232848282528斜筋懸臂段3628542832286028402860283628692840287528跨內(nèi)段36280322

13、80402803628040280箍筋810810810812810101281010128121212腹筋2-9122-12122-12122-12122-11122-14122-11122-4122-12122-1612表2-1及表2-2說明設(shè)計荷載：公路-I級；橋?qū)?3m；橋墩：雙柱式（圓柱或方柱）；空心薄壁墩外輪廓：650cm（寬）×（220380）cm（厚）。上部構(gòu)造：空心板10塊，頂寬1300cm，底寬1250cm，中距125cm。 小箱梁4片，頂寬1300cm，中距323.3cm。 T梁 6片，頂寬1300cm，中距220cm。蓋梁：兩側(cè)懸臂段變高度，端部高度為中部高度

14、的1/2。蓋梁寬不夠時可適當加寬，配筋不變。蓋梁支點負彎矩筋為有效受力筋，另有支點頂面通過的非受力筋未列入。蓋梁箍筋間距按JTGD62-2004第條規(guī)定設(shè)置。腹筋為蓋梁兩側(cè)的防裂鋼筋。3 高速公路部分高架橋下部構(gòu)造數(shù)據(jù)表3-1高速公路部分高架橋下部構(gòu)造主要數(shù)據(jù)序號橋名L（m）B（m）蓋梁（m）橋墩型式墩身斷面（m）墩身高度承臺厚（m）樁基（m）長×寬×高順橋向橫橋向樁徑樁長1底至高架橋401312.05×2.4×1.8雙柱實體方形2.2×2.235.1272.00單排2根2.4012.002流陰洞高架橋401312.05×2.8

15、15;2.2薄壁外6.5×2.6，內(nèi)5.5×1.651.1523.00雙排2根1.8018.003流陰洞高架橋401312.05×3.2×2.2薄壁外6.5×3.0，內(nèi)5.5×2.068.8593.00雙排2根2.0026.004流陰洞高架橋401312.05×4.0×2.2薄壁外6.5×3.8，內(nèi)5.4×2.784.7453.50雙排2根2.2026.005蓮花高架橋401312.05×2.0×1.8雙柱實體方形2×231.7872.00單排2根2.2030.00

16、6梅家莊高架橋401312.05×2.4×1.8雙柱實體方形2×235.2362.00單排2根2.4014.007馬山高架橋4013.5/12.012.05×2.4×1.8薄壁外8.5×2.2，內(nèi)7.5×1.249.4273.00雙排2根1.8015.008核桃箐高架橋5012.2511.15×2.4×1.7雙柱實體矩形1.6（縱）×1.845.7133.00雙排2根1.8035.009牛坡高架橋301311.95×2.6×2.0薄壁外6.5×2.4，內(nèi)5.5

17、15;1.452.0003.00雙排2根1.5017.0010四方坡1號橋301311.95×2.6×2.0薄壁外6.5×2.4，內(nèi)5.5×1.439.0713.00雙排2根1.5015.00表3-1說明序號7、8為貴遵高速公路扎南段高架橋，其余均為貴陽至都均高速公路高架橋。為施工圖設(shè)計資料。序號16設(shè)計單位為中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司；序號710設(shè)計單位為中交第二公路勘察設(shè)計研究院。表中L為上部構(gòu)造一跨的跨徑。B為左（右幅）橋面寬度，分數(shù)表示左寬/右寬。上部構(gòu)造為T梁。表中墩身高度為墩高最大值；樁長為各樁中的最長者。薄壁墩斷面均為箱形，內(nèi)外輪廓線均為矩

18、形，箱內(nèi)設(shè)有橫隔板。蓋梁端部高度為中部高度的一半，蓋梁長度包括擋塊寬度2×30cm。序號16高架橋，樁基均為嵌巖樁，要求嵌入中風(fēng)化基巖不小于4m，樁底以下連續(xù)巖層厚度不小于6m。高架橋中，有些墩為墩梁固結(jié)，有些墩上設(shè)支座。序號7、8高架橋，樁基嵌入弱風(fēng)化基巖不小于6m；序號9高架橋樁基按摩擦樁設(shè)計；序號10高架橋按嵌巖樁設(shè)計序號8高架橋，上部構(gòu)造為（4×50+3×50m）T梁，先簡支后連續(xù)剛構(gòu)，共兩聯(lián)，第16號墩高為16.622m、34.789m、45.713m、40.328m、27.493m、15.113m。其中1號、5號、6號墩順橋向為單排樁，橫向2根樁、樁徑

19、2m。2號、3號和4號墩順橋向為雙排樁，橫向 2根樁，樁徑1.8m。4 群樁等代結(jié)構(gòu)的近似計算方法實際結(jié)構(gòu) 等代結(jié)構(gòu)圖4-1 群樁等代結(jié)構(gòu)圖4-1為群樁實際結(jié)構(gòu)與等代結(jié)構(gòu)示意圖。符號意義如下： h 實際樁長；L 等代結(jié)構(gòu)樁長；F 單樁截面積，實際結(jié)構(gòu)與等代結(jié)構(gòu)相同。Ks 等代結(jié)構(gòu)樁端豎向彈簧系數(shù)，彈簧桿元長度為1m。等代結(jié)構(gòu)的兩個參數(shù)如下：L=1.82/ （4-1） (4-2)式中： 樁的變形系數(shù)， m m法計算中地基系數(shù)的比例系數(shù)，見JTGD63-2007附錄P，單位KN/m4 b1 單樁計算寬度，見JTGD63-2007附錄P，b1按單樁計算。單位：m EI 單樁樁身抗彎剛度，單位：KN&

20、#183;m2 C0 巖石地基抗力系數(shù)，單位：KN/m3 A0 樁底截面積，等截面樁A0=F；變截面樁，A0=F的平均截面積。對于摩擦樁，A0取以下兩者中之較小者、。其中d為樁直徑，S為樁中距，為樁所穿過各巖土層的平均內(nèi)摩擦角。A0單位m2。 系數(shù)，端承樁=1；摩擦樁為鉆（挖）孔樁時=1/2. E 單樁樁身砼彈性模量，單位KN/m2。 等代結(jié)構(gòu)中樁底豎向彈簧元的長度取1m，其截面為 As=Ks/E （4-3） 上述公式可用于單樁、單排樁和群樁。每根樁應(yīng)分別計算L、Ks及As，可用平面桿系有限元程序，也可用空間桿系有限元程序進行上、下部結(jié)構(gòu)聯(lián)合計算?？色@得上部結(jié)構(gòu)和承臺中心及墩臺身的內(nèi)力及變位。

21、求出承臺中心的內(nèi)力后，便可用m法計算出各根樁的實際內(nèi)力。承臺的變位即群樁樁頂?shù)淖兾弧?上述近似計算方法與精確解比較，誤差在7.5%以內(nèi)。5 承受較大水平力的樁按復(fù)合樁基設(shè)計 （1）高、低樁承臺的劃分水平力較大時，高、低樁承臺受力性狀出入較大。應(yīng)首先明確承臺類型。鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范（1959年版）的劃分方法承臺底面埋入地面以下的深度hhc時為低樁承臺，否則應(yīng)為高樁承臺。/2） （5-1） 式中：B 垂直于水平力方向的承臺寬度（m）。 H 作用于承臺的水平力（KN）。 承臺側(cè)面（靠B一側(cè)）填土的內(nèi)摩擦角。r 承臺側(cè)面填土的容重（KN/m3）。 上式的物理意義是：水平力H全部由承臺側(cè)面填土的被動土壓力

22、平衡。即低樁承臺的樁不承受水平力，高樁承臺的樁則承受一部分或全部水平力（視h的大小確定）。上述劃分方法存在以下問題： a）產(chǎn)生被動土壓力所需的土體壓縮變形遠大于產(chǎn)生主動土壓力所需的土體變位，而橋梁樁基在地面處的容許水平位移，一般不應(yīng)大于10mm（重要工程則宜6mm），而被動土壓力引起的土體變位超過10mm。 b）隨著時間的增長，主動土壓力逐漸增大，而被動土壓力逐漸減小。時間很長時，兩者均趨近于靜止土壓力。所以，用全部被動土壓力來平衡水平荷載不可靠。用庫侖理論計算的被動土壓力會產(chǎn)生很大誤差，根據(jù)經(jīng)驗，從安全考慮，一般只取被動土壓力計算值的1/3。目前工程界普遍采用的劃分方法當承臺頂面位于永久地面

23、以下，且承臺四周為穩(wěn)定土層時，屬于低樁承臺，否則為高樁承臺。此時樁承臺的物理意義是：承臺側(cè)面及底面可以分擔一部分水平荷載和豎向荷載。分擔數(shù)額的大小，主要決定于承臺側(cè)面及底面土層抗力及承臺容許水平位移的大小。即水平荷載與豎向荷載由承臺與樁基共同承擔。樁基工程手冊（史風(fēng)棟主編，人民交通出版社2008年7月第1版）指出：“考慮承臺底效應(yīng)等分項群樁效應(yīng)系數(shù)后，群樁中的任一根樁稱為復(fù)合基樁”（該書P105）。建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ96-2008）對復(fù)合樁基的定義是：“由基樁和承臺下地基土共同承擔荷載的樁基礎(chǔ)”。 （2）低樁承臺設(shè)計要點 承受較大水平力的低樁承臺，采用復(fù)合樁基，即由承臺、樁協(xié)同工作并計入

24、土的彈性抗力作用，以抵抗水平力的體系較為高效合理6。根據(jù)復(fù)合樁基計算，可以得到樁身分擔的水平力及相應(yīng)的樁身最大彎矩，并據(jù)此進行截面設(shè)計和配筋。較大水平力作用下，應(yīng)控制樁頂（取承臺頂）的水平位移。一般情況下應(yīng)10mm，對于水平變位敏感的結(jié)構(gòu)物，應(yīng)6mm。承臺埋入穩(wěn)定土層和強風(fēng)化巖層，且承受水平力H作用時復(fù)合樁基計算。 實際樁基 計算圖式 圖（5-1）水平荷載H作用時復(fù)合樁基計算如圖（5-1）所示，沿水平力作用方向，在每一排樁側(cè)布置水平二力桿元（即兩端為鉸的鏈桿）。按計算精度考慮，鏈桿的間距a應(yīng)滿足： （5-2）式中：Eho 樁砼抗彎彈性模量（KN/m2） Ih 單樁截面抗彎慣矩（m4） d 單樁

25、截面直徑（m），如為矩形截面，近似取截面積相等的圓截面直徑。 Kh 系數(shù)。當樁周為土層時，Kh=m（地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)），單位KN/m4；當樁周為巖層時，Kh=C0（巖石地基系數(shù)，單位KN/m3）式（5-2）計算所得的a，單位為m。如果允許計算誤差為5%，則可取 （5-3）靠近地面處，a應(yīng)小一些，樁的下段a可以大一些。承臺厚度范圍，應(yīng)取較小的a值，一般可取a=承臺厚度/5水平鏈桿的截面積 （5-4）式中：mi 深度hi處地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)（KN/m4）； li 第i根水平鏈桿的長度（m），可直接取li=1m。 hi、hi 如圖（5-1）所示。 boi 計算點i處樁的計算寬度

26、（m）。樁與承臺的boi均按JTGD63-2007附錄P的規(guī)定取計算寬度。 En 樁或承臺砼抗壓彈性模量（KN/m2）。 式中（5-4）計算的Ai，單位m2。 當樁身進入巖層時，巖層段的水平鏈桿的截面積為 （5-5） 式中：Co 巖石地基系數(shù)（KN/m3）。 樁底支承約束，分述如下：（A）摩擦樁樁底約束如圖（5-2），彈簧元的長度為1，截面積為A1單排樁時： （5-6）圖（5-2）摩擦樁樁底約束 式中：Co 樁底土的豎向地基系數(shù)（KN/m3），Co=mo·h mo 樁底土的地基系數(shù)比例系數(shù)（KN/m4） h 樁的入土深度（m）。A0 樁的計算底面積（m2）。對于摩擦樁，為每一樁四周自

27、地面按向下擴散至樁底處的面積。為樁所穿過土層的平均內(nèi)摩擦角。當此面積大于按樁底中心距為直徑計算的圓面積時，則采用按樁底中心距計算的面積。 En 樁身砼抗壓彈性模量（KN/m2） A 單樁截面積（m2）彈簧元長度（m），可取=1m。多排樁時： （5-7）式中： 樁側(cè)摩阻力影響系數(shù)，摩擦樁=1/2（鉆、挖孔樁）；支承樁或嵌巖樁=1，其余符號同前。（B）支承樁（樁底支承于巖面，或嵌入巖層0.5m）樁底約束如圖（5-3）所示。不論單排樁或多排樁A1均按式（5-6）計算。剛性元A2及均可取為A2=1m2，=1m，但A2彈性模量取100En。圖（5-3）支承樁樁底約束（C）嵌巖樁（嵌入完整基巖0.5m時）

28、，樁底按固端約束采用。 承臺可按實際尺寸計算截面積及有關(guān)參數(shù)。當承臺嵌入較完整的硬質(zhì)巖層中（），且在水平力H作用下，側(cè)壁基巖的壓應(yīng)力巖石承載力基本容許值，則認為水平力H完全由側(cè)壁基巖平衡，樁不承受水平力，不需進行上述計算。 規(guī)范3第條條文說明指出：“樁基抵抗水平力很大程度上依賴于承臺底阻力和承臺側(cè)面抗力”，“在低樁承臺的前提下應(yīng)注重采取措施充分發(fā)揮承臺底面及側(cè)面土的抗力作用”。規(guī)范4第8.1.9規(guī)定：“在承臺與基坑側(cè)壁間隙回填土前，應(yīng)排除積水，清除虛土和建筑垃圾，填土應(yīng)按設(shè)計要求選料，分層夯實，對稱進行”（強制性條文）。必要時可對承臺底及四周土體采取灌漿固化等提高承載力的措施。6 嵌入軟巖的樁

29、基承載力計算在54根橋梁工程嵌入軟巖樁承載力和樁基內(nèi)力測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，與兩種規(guī)范的計算結(jié)果進行了比較，論文9認為規(guī)范1過于保守，規(guī)范4偏危險，并提出了推薦的計算公式。表6-1為實驗結(jié)果與公式計算的比較表6-1 試樁測試結(jié)果與規(guī)范公式比較項目試樁6試樁7效果承載力（Kpa）誤差（%）承載力（Kpa）誤差（%）推薦的計算公式37077.82.1241731.910.98較好，偏于安全橋規(guī)1公式20974.744.627139.341.90過于保守樁基規(guī)范4公式42196.0-11.449713.1-6.50偏于危險自平衡測試結(jié)果378800466800 軟巖指飽和單軸抗壓強度標準值的基巖。 推薦

30、的計算公式： （6-1）式中：Qu 單樁豎向極限承載力標準值。安全系數(shù)K=2時，單樁豎向承載力容許值為Qu/K。 Qs 樁身通過土層區(qū)段極限側(cè)阻。 （6-2）Ui， 第i段土層樁身周長及樁身長度。共有n段土層，單位均為m。qsik 第i段土層樁側(cè)極限摩阻力（Kpa）。土層中樁身側(cè)阻系數(shù)。 （用于15/d50） （6-3） （用于/d50） （6-4）/d為樁身長、徑比。Qr 樁身嵌巖段（軟質(zhì)巖）極限側(cè)阻 （6-5） 軟巖飽和單軸抗壓強度標準值（Kpa）。u 樁身嵌巖段周長。hr 樁身嵌巖段長度。 嵌巖段側(cè)阻系數(shù)。 （用于0hr/2） (6-6) （用于2hr/d16） (6-7)Qp 樁端阻極

31、限值 （6-8）Ap 樁底截面積。 端阻系數(shù)。 （用于0hr/d12） （6-9） （用于hr/d12） （6-10）7 厚、薄承臺劃分及計算概念論文7通過對國內(nèi)外樁基承臺試驗數(shù)據(jù)的分析，提出了厚、薄承臺的劃分，并對梁式模型法的沖切和剪切公式進行了修正。當D/h01.1時為厚承臺，否則為薄承臺。D 承臺上墩柱邊緣至最遠樁中心的最近距離。ho 承臺的有效厚度，即承臺底層受力主筋至承臺頂面的距離。厚承臺應(yīng)采用桁架理論計算（即撐桿系桿模式）；薄承臺采用梁式模型計算，但需考慮縱向配筋率對受剪切、受沖切的有利影響，即在抗剪、柱沖切和角樁沖切承載力計算時分別加上0.06Pft·B·h0

32、，以計入縱向鋼筋配筋率對樁基承臺承載力的提高值。其中P為縱向鋼筋配筋率，ft為砼軸心抗拉強度設(shè)計值；B為對應(yīng)于地基規(guī)范抗剪、柱沖切和角樁沖切計算的假定破壞面在底部縱筋平面內(nèi)的計算長度。論文10認為，受彎構(gòu)件最小配筋率的計算原則為相同尺寸的配筋砼承載力不小于素砼的承載力，但在樁基厚承臺中，由于拉壓桿效應(yīng)的存在，在滿足拉桿承載力的基礎(chǔ)上，承臺壓桿的承載力還有足量富余，承臺的承載力仍有足夠上升空間。厚承臺在破壞中大多以沖切控制，而承臺內(nèi)鋼筋對于沖切承載力計算無貢獻。所以，在很多情況下以承臺的最小配筋率來控制承臺配筋量，準確而合理的確定最小配筋率對于工程設(shè)計具有重要意義。論文12指出：在承臺中如果達不到使承臺內(nèi)部發(fā)生開裂的承載力（大約為承臺破壞承載的30%50%），在承臺內(nèi)部的空間桁架應(yīng)力流體系不夠明顯。承臺開裂之前，很大一部分拉力應(yīng)由砼承擔，砼拉桿效應(yīng)不可忽略。通過考慮墩、柱結(jié)構(gòu)的具體位置進行承臺設(shè)計，可減少承臺厚度和配筋。承臺配筋設(shè)計，應(yīng)符合JTGD62-2004第條的規(guī)定：“在系桿計算寬度bs內(nèi)的鋼筋截面面積應(yīng)符合本規(guī)范第9.1.12條規(guī)定的受彎構(gòu)件受拉鋼筋最小配筋百分率”。同時應(yīng)進行抗壓、抗拉（厚承臺）和抗剪、抗沖切承載力計算，方可獲得合理的承臺設(shè)計，即優(yōu)化的承臺設(shè)計。8 樁