【正文】 ............... 40 地面以下深度 z 處樁身截面上的彎矩 zM 與水平壓應力 zx? 的計算 ..................................................... 40 樁身截面配筋與強度驗算 ................................ 43 墩頂?shù)奈灰乞炈? ............................................ 44 第五章 埋置式 U 型橋臺剛性擴大基礎設計 49 設計資料 49 橋臺及基礎構造擬定尺寸 49 荷載計算 50 恒載計算 ...................................................... 50 土壓力計算 ................................................... 51 支座活載反力計算 .......................................... 54 ．荷載組合 56 荷載組合計算 ................................................ 56 荷載組合匯總表 ............................................ 58 地基承載力驗算 58 V 臺前、臺后填土對地基產(chǎn)生的附加應力計算 ........ 58 基底壓應力計算 ............................................ 59 ．基底偏心距驗算 60 僅受恒載 ...................................................... 60 考慮附加組合 ................................................ 60 基礎穩(wěn)定性驗算 61 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 ......................................... 61 抗滑動穩(wěn)定性驗算 ......................................... 61 謝辭 62 參考文獻 633 附錄 644 河南理工大學本科畢業(yè)設計 （論文） 第一章 緒論 1 第一章 緒 論 概 述 本次所設計的 南水北調(diào)大橋 是 部分 預應力鋼筋混凝土簡支 T 形梁橋，橋梁主跨 標準跨徑 50 米， 其跨徑組合為 (30+50+30)m。按規(guī)范要求屬于中型橋梁 。南水北調(diào)大橋 是 G107新線鄭州段改造工程中的 一座重 要 橋梁 , 上跨南水北調(diào)總干渠 。 大橋的建設縮短了鄭州至新鄭機場的距離，對于促進 G107 新線各市的經(jīng)濟發(fā)展，各區(qū)域的交通發(fā)展都有大力的改善，對完善河南省干線公路網(wǎng)建設具有極其重要的意義。 南水北調(diào)大橋 下部結構設計是本橋的重要組成部分，應按一級公路的設計標準來修建，設計荷載：汽車荷載按公路 I 級，人群荷載為 2/kNm 。下部結構的設計包括：蓋梁尺寸擬定、內(nèi)力計算、截面配筋及承載力校核；橋墩內(nèi)力計算、配筋設計、應力驗算；樁基內(nèi)力計算、樁長計算、配筋及強度驗算；橋臺 恒載 、活載、土壓力的計算，對計算結果進行地基承載力、基底偏心距、基礎穩(wěn)定性的驗算。 其中所采用的方法有容許應力法，極限狀態(tài)設計法，樁基采用 m 法等。主要的設計依據(jù)有《公路橋涵設計 通用規(guī)范 》、《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》等。 國內(nèi)外橋梁的發(fā)展概況 從古至今，從國外到國內(nèi)，橋梁的外觀、設計、技術、橋型、施工方法都在逐漸發(fā)展、完善。從木橋、竹索橋到石橋、鐵鏈橋，再到現(xiàn)在的各種橋梁。人們?yōu)榱松姘l(fā)展，在面對大自然的千姿百態(tài)時不曾動容，創(chuàng)造了一次次奇跡，迎來一次次輝煌。國內(nèi)、國外在橋梁工程史上的偉大成就我們是有目 共睹的。一部橋梁發(fā)展的歷史，是橋梁跨徑不斷增大的歷史，是橋型不斷豐富的歷史，是結構不斷輕型化的歷史。 我國自 50 年代中期開始修建預應力混凝土梁橋，至今已有 40多年的歷史，比歐洲起步晚，但近對年來發(fā)展迅速，在預應力混凝土橋梁的設計、結構分析、試驗研究、預應力材料及工藝設備、施工工藝等方面日新月異，預應力混凝土梁橋的設計技術與施工技術都已達到相當高的水平 。 近 20 年來 ， 我國已建成的河南理工大學本科畢業(yè)設計 （論文） 第一章 緒論 2 具有代表意義的連續(xù)梁橋有跨徑 90m 的哈爾濱松花江大橋、跨徑 120m 的湖南常德沅水大橋、主跨 125m 的宜昌樂天溪橋、跨徑 154m 的云南六 庫怒江大橋等 。 國內(nèi)外橋梁的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢： （ 1）跨徑不斷增大； （ 2）橋型不斷豐富，施工技術不斷提高，施工方法不斷改進； （ 3）結構不斷輕型化。 近代隨著橋梁建筑的發(fā)展，對于建橋材料、施工方法、設計理論等方面提出了新的要求。下面著重介紹預應力混凝土橋梁在這方面的簡況。 對于混凝土材料，主要向輕質(zhì)、高強方面發(fā)展。目前用于工程結構的輕質(zhì)混凝土容重為 1620kN/m2，立方強度為 3000070000 kN/m2；輕質(zhì)混凝土的粗骨料過去用陶粒，為了降低成本，現(xiàn)在都趨于采用工業(yè)廢渣。普通高強度混凝土標號可 以達 7001000 號。采用聚酯混凝土，標號可超過 1000 號，特別可提高抗拉強度，目前尚在試驗階段。 設計資料與方案比選 設計標準及上部構造 路線道路等級 ： 一級 公 路。 計算行車速度 ： 100 km /h； 設計 荷載 ： 汽車荷載按公路 I 級，人群荷載為 2/kNm 橋面總寬 17m， 凈 14+21. 5m。 主跨標準跨徑： 50m；計算跨徑： ；主跨梁長 邊跨 標準跨徑： 30m；計算跨徑： ；主跨梁長 上部構造：預 應力鋼筋混凝土 簡支 T 型梁 。 水文地質(zhì)條件 南水北調(diào) 大橋位于 鄭州 市 中牟 縣，地形屬于平原 區(qū) 。大陸性干旱 — 半干旱氣候區(qū)與華北平原暖溫帶氣候區(qū)的銜接部位，夏熱多雨、冬冷干燥，春暖秋涼，四季分明。多年平均氣溫 ℃ 。多年平均降水量 800－ 1000mm，年降水量分配不均，多集中在 48月份，此地區(qū)水力資源較豐富。 河南理工大學本科畢業(yè)設計 （論文） 第一章 緒論 3 此區(qū)位于黃河 南 部， 地質(zhì)條件較復雜 ， 黏土分布廣泛，局部地段厚度較大。力學性質(zhì)一般 ， 底層為粉砂和硬質(zhì)黏土，承載力較高 ，可作為 樁基 持力層。 材料 (1)混凝土： 鉆孔灌注樁 : C25 混凝土 橋 墩（ 臺 ）及 蓋梁 : C30 混凝土 (2)鋼筋： HRB33 HPB235 下部結構比選 橋梁的支承結構為橋臺與橋墩。橋臺是橋梁兩端橋頭的支承結構，是 道路與橋梁的連接點。橋墩是多跨橋的中間支承結構，橋臺和橋墩都是由臺 (墩 )帽、臺 (墩 )身和基礎組成 。 橋墩的類型 橋墩的作用是支承在它左右兩跨的上部結構通過支座傳來的豎直力和水平力。由于橋墩建筑在江河之中，因此它還要承 受流水壓力，水面以上的風力和可能出現(xiàn)的冰壓力，船只等的撞擊力。所以橋墩在結構上必須有足夠的強度和穩(wěn)定性，在布設上要考慮橋墩與河流的相互影響，即水流沖刷橋墩和橋墩壅水的問題。在空間上應滿足通航和通車要求。 具體橋梁建設時采用什么類型的橋墩，應依據(jù)地質(zhì)、地形及水文條件、墩高、橋跨結構要求及荷載性質(zhì)及大小，通航和水面漂浮物等，橋跨以及施工條件等因素綜合考慮。但是在同一座橋梁內(nèi)，應盡量減少橋墩的類型。 （ 1） 實體式橋墩：主要特點是依靠自身重量來平衡外力而保持穩(wěn)定。它一般適宜荷載較大的大、中型橋梁，或流冰、漂浮物較多 的江河之中。此類橋墩的最大缺點是圬工體積較大，因而其自重大阻水面積也較大。有時為了減輕墩身體積，通常將墩頂部分做成懸臂式的。 （ 2） 空心式橋墩：它克服了實體式橋墩在許多情況下材料 強度得不 到 充分發(fā)揮的缺點，而將混凝土或鋼筋混凝土橋墩做成空心薄壁結構等形式，這樣可以節(jié)省圬工材料，還減輕重量。其缺點是經(jīng)不起漂浮物的撞擊。 河南理工大學本科畢業(yè)設計 （論文） 第一章 緒論 4 （ 3） 樁或柱式橋墩：由于大孔徑鉆孔灌注樁基礎的廣泛使用，樁式橋墩在橋梁工程中得到普遍采用。這種結構是將樁基一直向上延伸到橋跨結構下面，樁頂澆筑墩帽，樁作為墩身的一部分，樁和墩帽均由鋼筋混凝土制 成。這種結構一般用于橋跨不大于 50m，墩身不高于 10m 的情況。如在樁頂上修筑承臺，在承臺上修筑立柱作墩身，則成為柱式橋墩。柱式橋墩可以是單柱，也可以是雙柱或多柱形式，視結構需要而定。 綜合以上，本次 橋梁下部結構設計采用雙柱式橋墩 。 橋臺的類型 橋臺是兩端橋頭的支承結構物，它是連接兩岸道路的路橋銜接構造物。它既要承受支座傳遞來的豎直力和水平力，還要擋土護岸，承受臺后填土及填土上荷載產(chǎn)生的側向土壓力。因此橋臺必須有足夠的強度，并能避免在荷載作用下發(fā)生過大的水平位移、轉(zhuǎn)動和沉降，這在超靜定結構橋梁中尤為重要。 當前，我國公路橋梁的橋臺有實體式橋臺和埋置式橋臺等形式。 （ 1）實體式橋臺： U型橋臺它是最常用的橋臺形式，它由支承橋跨結構的臺身與兩側翼墻在平面上構成 U 字形而得名。一般用圬工材料砌筑，構造簡單，可以用混凝土或片、塊石砌筑，適合于填土高度在 8～ 10m 以下，跨度稍大的橋梁。缺點是橋臺體積和自重較大，也增加了對地基的要求。 （ 2）埋置式橋臺：它是將臺身大部分埋入錐形護坡中，只露出臺帽在外以安置支座及上部構造物。這樣，橋臺所受的土壓力大為減少，體積可以大為減少。但是由于臺前護坡用作永久性表面防護設施，存在著被洪水沖 毀而使臺身裸露的可能，故一般用于橋頭為淺灘、護坡受沖刷較小的場合。埋置式橋臺不一定是實體結構。配合鉆孔灌注樁基礎，埋置式橋臺一般多采用樁柱上的框架式和錨拉式等型式。埋置式橋臺對各種土壤都適宜。根據(jù)橋?qū)捄偷鼗休d力可以選擇采用雙柱、三柱或多柱的形式。 由上面各種 橋墩和橋臺的比較，根據(jù)地質(zhì)條件、造價和技術以及本路段填土 等要求應選用雙柱式橋墩，埋置式橋臺，混凝土灌注柱基礎。 橋梁下部結構尺寸 橋梁下部結構尺寸如下圖所示 : 河南理工大學本科畢業(yè)設計 （論文） 第一章 緒論 5 圖 11 下部結構尺寸圖 （尺寸單位： cm） 200 20086036022060 180 120 100 33010012022036