【正文】 etrical arrangement①單列公路Ⅰ級(jí)荷載非對(duì)稱布置②雙列公路Ⅰ級(jí)荷載非對(duì)稱布置③三列公路Ⅰ級(jí)荷載非對(duì)稱布置④四列公路Ⅰ級(jí)荷載非對(duì)稱布置⑤五列公路Ⅰ級(jí)荷載非對(duì)稱布置(2)公路－I級(jí)荷載順橋行駛：；－I級(jí)荷載，圖39 公路－I級(jí)荷載單孔單列布置Fig 39 Road I level of load singlehole and single row arrangementb．雙孔單列公路－I級(jí)荷載圖310 公路－I級(jí)荷載雙孔單列布置Fig 310 Road I level of load twohole and single row arrangement(3)活載橫向分配后各梁支點(diǎn)反力：計(jì)算式為：計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表32。圖32 蓋梁尺寸/ cmFig 32 The size of bent cap/ cm 垂直荷載計(jì)算1）蓋梁自重及內(nèi)力計(jì)算（表31）2）活載計(jì)算(1)活載橫向分配：荷載對(duì)稱布置用杠桿法,非對(duì)稱布置用鉸接板法。圖31 橋墩一般構(gòu)造/ cmFig 31 Pier general structure/ cm，a==150=120cm，故由于蓋梁的跨高比，故可按一般構(gòu)件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和驗(yàn)算；蓋梁的懸臂端，也屬于一般的鋼筋混凝土懸臂梁。主要材料：混凝土采用C35混凝土；主筋采用HRB400鋼筋；鋼筋混凝土容重取。由以上分析，本設(shè)計(jì)選用的支座型號(hào)為GJZ60070081。已知公路－Ⅰ級(jí)荷載作用下的跨中撓度，代入上式得：3．驗(yàn)算偏轉(zhuǎn)情況：即，驗(yàn)算合格，支座不會(huì)落空。按《橋規(guī)》規(guī)定，滿足，即，合格。3．確定需要的橡膠片總厚度：不計(jì)汽車(chē)制動(dòng)力： (26)計(jì)入汽車(chē)制動(dòng)力： (27)式中：為支座剪變模量，常溫下。主梁的計(jì)算溫差為，溫度變形由主梁兩端均攤，則每一支座的水平位移為： (25)式中：為混凝土的線膨脹系數(shù)； 為簡(jiǎn)支梁的計(jì)算跨徑。 (24)式中：為橡膠支座使用階段的平均壓應(yīng)力限值。 計(jì)算支座的平面形狀系數(shù)S，并且 (22) 計(jì)算橡膠支座的抗壓彈性模量 (23)式中：為常溫下支座抗剪彈性模量，取。 計(jì)算支座反力根據(jù)上部結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，梁體自身構(gòu)造產(chǎn)生的支座反力標(biāo)準(zhǔn)值為，其結(jié)構(gòu)自重引起的支座反力標(biāo)準(zhǔn)值為，公路－Ⅰ，,公路－Ⅰ級(jí)和人群荷載作用下產(chǎn)生的跨中撓度為；根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，主梁的計(jì)算溫差。因此本設(shè)計(jì)選用板式橡膠支座。有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，能將上部構(gòu)造的反力可靠地傳遞給墩臺(tái)；有良好的彈性，以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動(dòng)；又有較大的剪切變形，以滿足上部構(gòu)造的水平位移。故為使該橋做到結(jié)構(gòu)先進(jìn)可靠，施工方便，行車(chē)舒適，故選擇預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁橋方案。且當(dāng)?shù)厥a(chǎn)建筑材料（砂、石料等），水泥鋼材運(yùn)輸也方便。（圖13）圖13 拱式橋Fig 13 Arch Bridge 比選結(jié)果對(duì)上述三種橋梁結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比，經(jīng)過(guò)對(duì)橋位所在附近地質(zhì)的探測(cè)，包含其土壤的分層、物理力學(xué)性能、地下水等；調(diào)查和測(cè)量河流的水文情況（勘測(cè)時(shí)無(wú)水），包括河道性質(zhì)，歷年洪水資料等；當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)氣象資料：氣溫，雨量等。拱式橋不僅跨越能力大，外形也比較美觀，在允許條件按下，修建拱橋往往是經(jīng)濟(jì)合理的。同時(shí)，墩臺(tái)向拱圈或拱肋提供水平反力，這將大大抵消拱圈或拱肋中的由荷載產(chǎn)生的彎矩。由于梁和柱兩者之間是剛性連接的，在豎向荷載作用下，將在主梁端部產(chǎn)生負(fù)彎矩，在柱腳處產(chǎn)生水平反力，梁部主要受彎，但其彎矩較同跨徑的簡(jiǎn)支梁小，梁內(nèi)有軸力作用，因此，剛架橋的受力狀態(tài)介于梁橋與拱橋之間，在豎向荷載的作用下，都會(huì)產(chǎn)生水平推力，為此，必須要有良好的地質(zhì)條件或較深的基礎(chǔ)，也可以用特殊的構(gòu)造措施來(lái)抵抗水平推力的作用。這種橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，且對(duì)地基承載力要求也不高。根據(jù)水文，氣象、地質(zhì)等條件，初擬橋型方案有三種。 橋型擬定從橋梁受力體系可以將橋梁分為梁式橋、拱式橋、懸索橋、斜拉橋和剛架橋，從安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀四個(gè)方面分析。/s。測(cè)量時(shí)無(wú)水。地下水類型為第四季空隙水，含水層主要為礫砂，厚3m左右。土的各項(xiàng)系數(shù)為：1．地基土橫向抗力系數(shù)的比例系數(shù)；2．樁身與土的極限摩阻力；3．土的內(nèi)摩擦角35度；4．土的彈性抗力系數(shù)；5．樁尖以上土的容重；6．樁底土的比例系數(shù)；7．地基土的承載力；8．考慮入土長(zhǎng)度影響的修正系數(shù)。 主要設(shè)計(jì)依據(jù)1．《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D602004)2．《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D622004）3．《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63—2007）4．《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)墩臺(tái)與基礎(chǔ)》5．沈陽(yáng)至阜新公路橋設(shè)計(jì)資料 工程地質(zhì)資料根據(jù)地質(zhì)勘察，揭露的地層巖性主要為素黏土、礫石、亞砂土、粉砂、泥巖。本橋上部為預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁墩臺(tái)。本次設(shè)計(jì)旨在使我鞏固、加深本科期間所學(xué)理論知識(shí)，使自己具備在以后工作中利用知識(shí)解決問(wèn)題的的能力。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我基本上掌握了橋梁下部設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，從選截面尺寸，到配置鋼筋，每一個(gè)細(xì)節(jié)都是經(jīng)過(guò)多次考慮，通過(guò)反復(fù)驗(yàn)算，使橋梁墩臺(tái)滿足要求，且以經(jīng)濟(jì)合理的材料用量完成。通過(guò)上部荷載傳力，擬定橋墩尺寸，以確定相應(yīng)的尺寸是否滿足要求，配置以合適的鋼筋，使提高橋墩的承載力，使達(dá)到橋梁的耐久性要求。面對(duì)著新工藝、新挑戰(zhàn)，原有的橋梁建設(shè)正面對(duì)歷史的考驗(yàn)，當(dāng)代建設(shè)者肩負(fù)著光榮而又艱巨的任務(wù)，為明天創(chuàng)造歷史。橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)0 前言隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，橋梁建設(shè)得到了飛速發(fā)展，它已從最開(kāi)始的方便人們過(guò)河、跨海之用，已廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，它的用途不斷多樣化，它的形式也在最基本的三種受力體系上逐漸多樣化，不僅從功能上、規(guī)模上，還從美觀上、經(jīng)濟(jì)效益上，逐漸與時(shí)代發(fā)展相協(xié)調(diào)。所以橋梁建筑已不僅是交通線上的重要載體，也是一道美麗的風(fēng)景被人津津樂(lè)道。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)所編寫(xiě)的是沈陽(yáng)至阜新公路橋的下部設(shè)計(jì)方案。在橋梁的使用期內(nèi)，完成橋梁墩臺(tái)的使命。所以下部設(shè)計(jì)是要求橋梁設(shè)計(jì)者，從上部得到內(nèi)力組合后，設(shè)計(jì)以適應(yīng)下部使用的尺寸結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算。1 橋型方案比選沈陽(yáng)至阜新公路橋，橋孔布置為535m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡(jiǎn)支梁橋，橋梁全長(zhǎng)175m。 技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1．橋面凈寬：4+=；2．荷載等級(jí)：公路Ⅰ級(jí)荷載；3．設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100；4．環(huán)境類別：Ⅱ類環(huán)境；5．設(shè)計(jì)安全等級(jí)：二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。土層情況如下：素黏土：干強(qiáng)度、韌性中等，~；礫石：松散，很少有膠結(jié)，堅(jiān)硬， ~；亞砂土：粗糙，；粉砂：；泥巖：用手可碾碎，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，；泥巖：強(qiáng)風(fēng)化，該層未穿透。 水文資料設(shè)計(jì)橋所在位置為獨(dú)流水域，流量隨季節(jié)變化較大。橋位灘面廣闊，主河槽溝形相對(duì)明顯，較為窄，河道彎曲。設(shè)計(jì)洪水頻率為1/100，179。 氣候資料阜新市地處北溫帶大陸性氣候，冬寒夏熱，晝夜溫差大，年平均最高氣溫為34℃，年平均最低氣溫為23℃，年平均降水量為450mm~550mm，無(wú)霜期為145~160天。同時(shí)，橋型的選擇應(yīng)充分考慮施工及養(yǎng)護(hù)維修的便利程序。方案一：梁式橋梁式橋是一種在豎向荷載作用下無(wú)水平反力的結(jié)構(gòu)，由于外力（恒載和活載）的作用方向與橋梁結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，因此與相同跨徑的其他結(jié)構(gòu)相比，橋梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大，因此需要用抗彎、抗拉能力強(qiáng)的材料來(lái)建造，適合標(biāo)準(zhǔn)跨徑的中等跨徑橋。（圖11）圖11 簡(jiǎn)支梁橋Fig 11 Simple beam Bridge方案二：剛架橋橋跨結(jié)構(gòu)主梁與墩臺(tái)整體相連的橋梁稱為剛架橋。（圖12）圖12 剛架橋Fig 12 Rigid Frame Bridge方案三：拱式橋拱橋主要承重結(jié)構(gòu)是主拱圈或拱肋，在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺(tái)將承受水平推力。因此，與同跨徑的梁式橋相比，拱橋的彎矩、剪力和變形卻要小得多，拱圈或拱肋以受壓為主。但而為了確保安全，下部結(jié)構(gòu)（特別是橋臺(tái)）和地基必須具備能承受很大水平推力的能力。綜合上述資料以及查得該地區(qū)地基承載力不是很高。綜合而言，預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁橋具有造價(jià)經(jīng)濟(jì)，施工工藝相對(duì)更成熟，施工工序相對(duì)簡(jiǎn)單，工期短，且最主要的是橋墩對(duì)基礎(chǔ)承載能力要求不是很高等特點(diǎn)，這就對(duì)于地基承載力不高的基礎(chǔ)的要求就不大。2 支座的設(shè)計(jì) 板式橡膠支座的選用板式橡膠支座由多層橡膠片與薄鋼板鑲嵌、粘合壓制而成。板式橡膠支座與原用的鋼支座相比，有構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便；節(jié)約鋼材，價(jià)格低廉，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便，易于更換等優(yōu)點(diǎn)；且建筑高度低，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)與降低造價(jià)有益；有良好的隔震作用，可減少活載與地震力對(duì)建筑物的沖擊作用。采用天然橡膠，適用溫度為40℃~60℃（環(huán)境溫度23℃~℃），硬度取60。 支座平面尺寸的確定所需支座面積： （21），故初步選定板式橡膠支座的平面尺寸為：a=600mm（順橋向），b=700mm，故采用中間層橡膠片厚度t=15mm。 驗(yàn)算橡膠支座的承壓強(qiáng)度，滿足規(guī)范要求。 確定支座的厚度1．假設(shè)支座水平放置，且不考慮混凝土收縮和徐變的影響。2．為了計(jì)算汽車(chē)荷載制動(dòng)力引起的水平位移，首先要確定作用在每一支座上的制動(dòng)力：，一個(gè)設(shè)計(jì)車(chē)道上公路－Ⅰ級(jí)車(chē)道荷載總重為：，則其制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為,但按《橋規(guī)》，不得小于90kN，故取總制動(dòng)力為90kN參與計(jì)算，5片梁共10個(gè)支座，作用于一個(gè)支座上的制動(dòng)力。同時(shí)，考慮到橡膠支座的穩(wěn)定性，《橋規(guī)》規(guī)定應(yīng)滿足：（a為矩形支座短邊尺寸）選用5層橡膠片組成的支座，上下層橡膠片厚8mm，中間層厚15mm，薄鋼板厚5mm，則橡膠片總厚度：且小于9cm（合格）4．支座總厚： 支座偏轉(zhuǎn)情況的驗(yàn)算1．由下式計(jì)算支座的平均壓縮變形：(28)式中：為橡膠體積模量。2．計(jì)算梁端轉(zhuǎn)角：由關(guān)系式和可得： (29)設(shè)結(jié)構(gòu)自重作用下，主梁處于水平狀態(tài)。 驗(yàn)算支座的抗滑穩(wěn)定性1．計(jì)算溫度變化引起的水平力： (210)2．為了保證橡膠支座與梁底或與墩底頂面間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則應(yīng)滿足以下條件1）則（合格）2）（合格）結(jié)果表明，支座不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。3 橋墩構(gòu)造設(shè)計(jì) 橋墩類型和主要材料橋墩選用鉆孔灌注樁雙柱式橋墩。強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：軸心抗壓：，軸心抗拉：強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：軸心抗壓：，軸心抗拉：混凝土的彈性模量： 橋墩截面尺寸擬定根據(jù)沈陽(yáng)至阜新公路橋的設(shè)計(jì)資料，參照《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)—墩臺(tái)與基礎(chǔ)》中的計(jì)算實(shí)例以及按照有關(guān)的規(guī)定，先初步擬定橋梁橋墩的尺寸，如圖31所示，然后進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，如不符合要求，進(jìn)行必要的修改。 蓋梁計(jì)算蓋梁截面尺寸見(jiàn)圖32。表31 蓋梁自重及內(nèi)力表Table 31 The deadweight and internal force of bent cap 截面編號(hào)自重/KN彎矩/KNm剪力/KN左右11（+）25==22（+）25==3325==4564425=+=5525=++=6625=+++=00注：，鋼筋混凝土容重取。表321 各梁活載反力計(jì)算表Table 321 Calculation of antibeam live load荷載橫向分布情況公路Ⅰ級(jí)荷載計(jì)算方法荷載布置橫向分布系數(shù)單孔雙孔B/KN/KNB/KN/KN對(duì)稱布置按杠桿原理計(jì)算單列行車(chē)000000000000雙列行車(chē)000000三列行車(chē)0001105000四列行車(chē)11五列行車(chē)1111表322 各梁活載反力計(jì)算表Table 322 Calculation of antibeam live load 荷載橫向分布情況公路Ⅰ級(jí)荷載計(jì)算方法荷載布置橫向分布系數(shù)單孔雙孔B/KN/KNB/KN/KN非對(duì)稱布置按鉸接板法原理計(jì)算單列行車(chē)雙列行車(chē)