三跨連續(xù)梁橋的下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)算過(guò)程案例綜述支座計(jì)算荷載計(jì)算豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)果見(jiàn)下表表11-1豎直荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算表橋墩號(hào)恒荷載汽車(chē)Max（KN）汽車(chē)Min(KN)1#3691.752337.93-613.012#35543.137011.44-353.883#34618.375108.69-386.454#4097.314277.15-592.01計(jì)算以2#橋墩為例：豎向力：N=35543.13×1.2+7011.44×1.4=52467.772kN水平力：?jiǎn)蝹€(gè)車(chē)道的汽車(chē)制動(dòng)力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值：0.1×（10.5×138+280）=172.9kN＞165kN，故取172.9kN本次設(shè)計(jì)為雙向四車(chē)道，則F=172.9×2.68=463.372kN，M=463.372×10=4633.72kN·m盆式橡膠支座的計(jì)算本設(shè)計(jì)選用GPZ(Ⅱ)9支座，平面尺寸為1225mm×1250mm、支座厚度250mm、支座的容許承載力為20000kN、彈性模量E=40000MPa。驗(yàn)算承壓能力σ橋墩設(shè)計(jì)與驗(yàn)算橋墩配筋上部結(jié)構(gòu)豎向作用力：N=52467.772kN（2）橋墩的重力：G=3.14×11×26×2=1796.1kN（3）橋墩底部受到的豎向力N=52467.772+1632.8=54263.852kN橋墩直徑徑為2.2m，高10m[25]。l0=0.7l=7m[21]。另外墩頂水平力F=502.1kN，基底彎矩M=5088.3kN·m，e0=M/N=5088.3/54263.852=0.094m，l0/2r=7/2.2=3.18按短柱計(jì)算，故其偏心距增大系數(shù)η=1。令鋼筋保護(hù)層厚度為對(duì)于圓柱截面由于ηe0=0.090＜0.3h0=0.888m故可以按照小偏心受壓構(gòu)件計(jì)算：eeeξ=A最小配筋面積，As≥0.002bh=0.011m2，滿足要求。驗(yàn)算抗壓承載力：其中C30混凝土極限壓應(yīng)變?chǔ)與u=0.00325，C30混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd=14.3MPa，HRB400鋼筋彈性模量Es=2×10γ0驗(yàn)算截面穩(wěn)定性：N≤0.9?(查得?=1.0γ0式中：l0—橋墩長(zhǎng)度e0ear一圓截面半徑；；rs一圓截面有效長(zhǎng)fsdAsρ一配筋率。經(jīng)計(jì)算配置126根HRB400的縱向鋼筋可滿足要求，如下圖。圖10-1橋墩鋼筋橫截面示意圖圖10-2橋墩鋼筋剖面示意圖承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)設(shè)計(jì)長(zhǎng)5m，寬5m，高1.5m[26]，具體尺寸見(jiàn)圖11-1，11-2。使用C25的混凝土，HRB400的鋼筋。圖11-1承臺(tái)平面圖圖11-2承臺(tái)立面圖承臺(tái)計(jì)算承臺(tái)承受的豎向力G=26274.7+5×5×1.5×24=27174.7kN；則承臺(tái)底部反力N=G=27174.7kN；（1）抗壓承載力按下式計(jì)算：γ0Dfcd,s=Nid=ε1=t=bsinθha=s+6dDid式中：Did一壓力設(shè)計(jì)值，Dt一高度；bsb一樁寬；Tid一拉力設(shè)計(jì)值，TAss一承臺(tái)底部到鋼筋頂層中心的距離；θi一θi=Nt=bγεf=14.28MPa≤0.48Nt=bεf==14.抗壓承載力驗(yàn)算通過(guò)。（2）按下式計(jì)算抗拉承載力：γ0T式中：Tid——拉力設(shè)計(jì)值；γ系桿抗拉承載力驗(yàn)算通過(guò)。承臺(tái)驗(yàn)算（1）γ0V式中：Vd一剪力設(shè)計(jì)值P一配筋率，P=0.315；m一剪跨比，m=axi/m=axi/l0=250/1500=0.167m=ayi/l0=250/1500=0.1670.9×1==斜截面抗剪承載力驗(yàn)算滿足要求。（2）承臺(tái)沖切承載力驗(yàn)算：γ0Fσpx=式中：Fldbxax、aλx、λσpxσ0.6=0.6×280×1=4944.24kN?m>沖切承載力驗(yàn)算通過(guò)。橋臺(tái)計(jì)算橋臺(tái)為重力式U型橋臺(tái)，采用C25混凝土，混凝土容重均采用24kN/m3，受力主筋用HRB400鋼筋，非受力主筋用HPB300鋼筋，ES=200GPa。結(jié)構(gòu)尺寸圖11-4橋臺(tái)半頂面半基頂圖（單位：mm）圖11-5橋臺(tái)半正面半背面圖（單位：mm）圖11-5橋臺(tái)側(cè)面圖（單位：mm）計(jì)算參數(shù)橋臺(tái)使用C25的混凝土，混凝土容重=24kN/m3，填土容重為γs=19kN/m3，內(nèi)摩擦角Φ=40o，基底摩擦系數(shù)μ=0.3，地基容許承載力[σ]=1000KPa。計(jì)算荷載上部結(jié)構(gòu)荷載表11-2上部構(gòu)造荷載荷載類(lèi)型豎向力kN到基底中心的距離m彎矩M（kN·m）恒載3322.23.612862.7活載2043.33.67437.8自重計(jì)算結(jié)果如下表表11-3自重恒載計(jì)算編號(hào)項(xiàng)目豎向力（kN）對(duì)前趾點(diǎn)力臂（m）對(duì)前趾點(diǎn)彎矩（kN·m）1臺(tái)帽376.091.5564.132搭板507.3263043.903背墻409.052.51022.644側(cè)墻215.605.61250.505人行道269.455.81455.046臺(tái)身7265.355.440685.947填土8959.44762716.078基礎(chǔ)3673.22518366.09由上表可知，橋臺(tái)及填土自重合計(jì)為21675.52kN；橋臺(tái)及臺(tái)內(nèi)填土對(duì)基礎(chǔ)底前趾點(diǎn)彎矩合計(jì)：129104.30kN.m；則橋臺(tái)及臺(tái)內(nèi)填土對(duì)基礎(chǔ)底中心力臂為：129104.30/21675.52-12橋臺(tái)對(duì)基礎(chǔ)底偏心彎矩：21675.52×1.45=31429.50kN·m臺(tái)后土壓力E=12式中：γ——填土容重，為19KN/m3；B——橋臺(tái)寬度，為5m；H——橋臺(tái)高度，為9m；h——車(chē)輛荷載的等代均布土厚度；μ——主動(dòng)土壓力系數(shù)。?（4）破裂角破壞棱體破裂面與豎直線夾角θ的正切值按下式計(jì)算：（11-14）（11-15）式中：——內(nèi)摩擦角，為40o；β——填土表面與水平線夾角，β=0o；α——臺(tái)背與豎直面夾角，α=0o；δ——臺(tái)背與填土間摩擦角，為20o；則，破壞棱體長(zhǎng)L=Htanθ=5×0.5182=2.591m按最不利布置車(chē)輛荷載，17m車(chē)道內(nèi)布置四輛車(chē)，故ΣG=4×280=1120kNh=ΣG/BLγ=1120/21/(2.591×19)=1.083m(5)主動(dòng)土壓力μ==0.1994（6）有活載時(shí)的土壓力E=土壓力作用點(diǎn)距橋臺(tái)基底的距離c，c=土壓力對(duì)橋臺(tái)基底彎矩M=1045.72×3.3=(7)無(wú)活載時(shí)的土壓力臺(tái)后無(wú)活載時(shí)，h=0土壓力E=土壓力作用點(diǎn)距橋臺(tái)基底的距離c：c=H/3=9/3=3m土壓力對(duì)橋臺(tái)基底彎矩：M=767.19×3=2301.57kN·m（8）制動(dòng)力前文已經(jīng)計(jì)算得出汽車(chē)制動(dòng)力為172.9kN。（9）作用匯總表11-4橋臺(tái)受力力匯總表編號(hào)名稱(chēng)水平力（KN）豎向力（KN）彎矩（KN.m）1土壓力（有活載）3819.77—12066.622土壓力（無(wú)活載）3415.53—10246.603制動(dòng)力266.24—1863.684混凝土收縮、徐變作用力41.19—288.355上部結(jié)構(gòu)恒載—3316.3211938.746上部結(jié)構(gòu)活載—2100.187560.647橋臺(tái)和臺(tái)內(nèi)填土重—21675.5224926.84總和7542.7427092.0168891.47地基承載力驗(yàn)算按規(guī)范JTGD63-2007第4.2.2條計(jì)算

Pmax=27092.01/116.4+68891.47/224=540.3kN/m2

Pmax=25558.5/116.402-53567.26/224=76.02kN/m2均小于地基容許承載力1000KN/m2，滿足要求。偏心距驗(yàn)算基礎(chǔ)底部核心半徑ρ=W/A=1.23m僅受恒載作用時(shí)：e偏心距驗(yàn)算滿足要求。穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算eK滿足規(guī)范要求，抗傾覆滿足要求。（2）抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算計(jì)算抗滑移穩(wěn)定性系數(shù)kk式中Pi——豎向力之Hip——抗滑Hiaμ——基礎(chǔ)與地基之間的摩擦系數(shù)，取0.4。代入數(shù)據(jù)得：kc滿足規(guī)范JTGD63-2007規(guī)定，抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。樁基礎(chǔ)計(jì)算圖11-4樁基礎(chǔ)配筋剖面圖圖11-5樁基礎(chǔ)配筋截面圖荷載計(jì)算N=6814.2kN；H=164.8kN；M=1578.3kN·m；e0=M/N=1578.3/6814.2=0.23m。圖11-6樁頂外力圖樁長(zhǎng)計(jì)算樁徑先假設(shè)為為1.5m，樁基礎(chǔ)的長(zhǎng)度按下式計(jì)算：[N]=12式中：U一樁周長(zhǎng)，為4.71m；qik一樁周土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值li一土層厚度，l1=32m，l2=1.2mλ—深度修正系數(shù)，λ=0.85；m0—清底系數(shù)，mA—樁截面積，A=πRσ0—土承載力容許值，σ0=4000k2—深度修正系數(shù)，kγ2—土重度，為19kh3代入得：[N]=426.8h-7388.8柱底最大豎向力為：Nmax=6814.2kN；即[N]=N解得：h=33.27m取樁長(zhǎng)h=34m由上式反求：[N]=426.81×34-7388.8=7122.74kN＞6814.2kN樁基礎(chǔ)軸向承載力驗(yàn)算通過(guò)。樁基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算（1）樁的變形系數(shù)αα=5m式中：Ec=2.8×107則α=0.265；αh=0.265×60=15.9>2.5樁基礎(chǔ)為彈性樁。（2）樁身最大彎矩和剪力已知樁頂承受的作用力為N0=6814.2kN；H0=164.84kN；M0=1578.3kN。1）樁身彎矩MZMz=MZ計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表11-2。ZZ0=αZh0=αhAmBmH0Am/αM0BmMZ0.730.24.00.19300.9781120.041543.731663.771.470.44.00.36980.9664230.001525.341755.342.200.64.00.51880.9394322.631482.711805.342.930.84.00.63270.8950393.471412.541806.013.361.04.00.70860.8339440.661316.101756.764.761.34.00.75230.7170467.821131.611599.435.491,54.00.73760.6732458.711062.511521.227.332.04.00.60180.3984374.28628.871003.159.162.54.00.39100.1447243.15228.34471.4910.993.04.00.18920.0744117.65117.47235.1312.823.54.00.04980.013330.9720.9451.91表11-2樁身彎矩MZ計(jì)算（單位：kN·m）（2）樁身水平壓力σ式中無(wú)剛量系數(shù)Ax,Bx可有表查得，Z0為換算深度，Z0=αZ。αH0/b1=0.265×164.84/2.25=19.41α2M0/b1=0.2652×1578.3/2.25=49.26σzx計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表11-3。表11-3水平壓力σzx計(jì)算（單位：kN/m2）ZZ0=αZAxBxαH0Z0Ax/b1α2M0Z0Bx/b1σzx0.730.22.071.268.0427.9936.031.470.41.760.9813.6943.3957.082.560.71.330.6218.0848.4766.553.300.91.070.4418.6943.3962.084.031.10.840.2817.8534.1151.955.491.50.460.0613.2810.2223.507.332.00.14-0.075.58-16.42-10.8310.993.0-0.09-0.09-4.98-30.80-35.7814.654.0-0.11-0.01-8.19-6.45-14.64配筋與承載能力驗(yàn)算由表11-2可知樁在Z=2.55m處彎矩最大M=1830.1kN·m；N=6814.2+25×2.55=6877.9kN樁受力筋按0.55%配置，則：As=πr2×0.55%=17279mm2。