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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一 方案比選優(yōu)化公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮到結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的多種作用，例如橋涵結(jié)構(gòu)構(gòu)件上除構(gòu)件永久作用（如自重等）外，可能同時(shí)出現(xiàn)汽車荷載、人群荷載等可變作用。公路橋規(guī)要求這時(shí)應(yīng)該按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行作用效應(yīng)組合，并取其最不利組合進(jìn)行計(jì)算。1、按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，可采用以下兩種作用效應(yīng)組合。（1）基本作用效應(yīng)組合?；窘M合是承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合，基本組合表達(dá)式為 (1-1)或 (1-2)0橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級采用，對于公路橋梁，安全等級一級、二級、三級，分別為

2、1.1、1.0和0.9；Gi第i個(gè)永久荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。分項(xiàng)系數(shù)是指為保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)的可靠度而在設(shè)計(jì)表達(dá)式中采用的系數(shù)，分為作用分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)兩類。當(dāng)永久作用效應(yīng)（結(jié)構(gòu)重力和預(yù)應(yīng)力作用）對結(jié)構(gòu)承載力不利時(shí)，Gi=1.2；對結(jié)構(gòu)的承載能力有利時(shí)，Gi=10；其他永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)詳見公路橋規(guī)；Q1汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù),取Q11.4；當(dāng)某個(gè)可變作用在效用組合中，其值超過汽車荷載效用時(shí)，則該作用取代汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采用汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對專門為承受某種作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計(jì)時(shí)該作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷載同值；計(jì)算人行道板和人行道欄桿

3、的局部荷載時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)也與汽車荷載取同值。Qj在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載以外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取Q11.4,但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取Q11.1；Sgik、Sgid第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；SQjk在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；Sud承載能力極限狀態(tài)下，作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值等于作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值Sd與作用分項(xiàng)系數(shù)的乘積。SQ1k、SQ1d汽車荷載效用含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；c在作用效應(yīng)組合中，除汽車荷載效應(yīng)效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）以外其

4、他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，當(dāng)永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時(shí)，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)取0.80； 當(dāng)除汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）以外尚有兩種其他可變作用參與組合時(shí)，其組合系數(shù)取0.70；尚有三種可變作用組合時(shí)，其組合系數(shù)取0.60； 尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時(shí)取0.50。（2）偶然荷載。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.0與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗(yàn)取用適當(dāng)?shù)拇碇?。地震作用?biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按現(xiàn)行公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定采用。表1-1 永

5、久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)序號作用類型永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)對結(jié)構(gòu)的承載能力不利時(shí)對結(jié)構(gòu)的承載能力有利時(shí)1混凝土和垢工結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）1.21鋼結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）1.10或1.2012預(yù)加力1.213土的重力1.214混凝土的收縮及徐變115土側(cè)壓力1.416水的浮力117基礎(chǔ)變位作用混凝土和垢土結(jié)構(gòu)0.50.5鋼結(jié)構(gòu)111.1 上部荷載計(jì)算1.1.1 永久荷載 主要考慮樁基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)的自重荷載，其他形式的永久作用如砼收縮作用等可忽略。計(jì)算簡式如下：永久荷載=預(yù)應(yīng)力T型梁重+蓋梁重+系梁重+墩身重 (1-3)鋼筋與混凝土的比例小于3，不考慮鋼筋的重量。1 T梁自重單位體積重26

6、KN/m3 GT梁 =205.9626=5354.96KN2 墩身重單位體積重24KN/m3，則：墩身體積 3.14/415.14=30.43墩身重量G墩身=2430.43=730.32 KN3 蓋梁重單位體積重24KN/m3 體積:V1=11.950.852=20.32 V2= (11.952-1.352)/20.852=18.02 V3=20.350.52=0.75 蓋梁體積V改良體積= V1 +V2 +V3=20.32+18.02+0.75=39.09 2439.09=938.16KN4 系梁重單位體積重24KN/m3 系梁體積V系梁體積=7.251.81.5=19.58 m3系梁重量G

7、系梁=2419.58=469.92 KN 5 橋面鋪裝單位體積重26KN/m3 橋面鋪裝體積V橋面鋪裝=38.27 m3；G橋面鋪裝=38.2726=995.02 KN6 防撞墻單位體積重24KN/m3；防撞墻體積V防撞墻=21.06m3； G防撞墻=21.0624=505.44 KN作用在墩身底面總的垂直永久荷載為：G= GT梁/2+G墩身+G蓋梁/2+G系梁/2+G橋面鋪裝/2+G防撞墻/2 =5354.96/2+730.32+938.16/2+469.92/2+995.02/2+505.44/2 =4862.07 KN1.1.2 可變荷載 為高速公路橋梁,可變荷載主要考慮汽車荷載、汽車沖

8、擊力、汽車制動(dòng)力(風(fēng)荷載，流水荷載，溫度荷載等均可忽略)幾個(gè)方面。(1) 汽車荷載 計(jì)中汽車荷載采用2車道荷載進(jìn)行分析，由于汽車荷載等級為公路-級，據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTCD-60-2004,車道荷載計(jì)算圖示如下:Pk一集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk一均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTCD-60-2004,公路-級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5KN/m標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定選?。簶蛄河?jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)，Pk=180 KN；算跨徑等于或大于50m時(shí)，Pk=360KN；橋梁計(jì)算跨徑在5m50m之間時(shí)Pk值采用直線內(nèi)插求得。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。Pk=

9、180+180/45（30-5）=280KNqk =10.5 (KN / m )計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk乘以1.2；汽車荷載Pk =2801.2+10.530=651 KN(2) 汽車沖擊力據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTCD-60-2004，汽車荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)可按下式計(jì)算：f表示結(jié)構(gòu)基頻（HZ）；當(dāng)f1.5HZ 時(shí)，=0.05；當(dāng)f14HZ 時(shí)，=0.45；當(dāng)1.5HZf14 HZ 時(shí)，=0.176lnf-0.0157；汽車沖擊力=汽車荷載此橋的頻率f=4HZ,帶入式中，故u0.228；則汽車沖擊力N1=6510.228=148.43 KN(3)

10、汽車制動(dòng)力 一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按規(guī)范規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算以總重力的10%計(jì)算，但公路級汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165KN。 10%的總重力=322 KN165KN； 取汽車制動(dòng)力N2=322 KN； 由以上計(jì)算可變荷載可歸納列入下表：表1-2 可變荷載汽車荷載(KN)汽車沖擊力（KN）汽車制動(dòng)力(KN)可變荷載651148.43322(4) 偶然荷載本合同段區(qū)內(nèi)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期小于0.35s，對應(yīng)地震基本烈度小于度，故地震力可不進(jìn)行計(jì)算。1.1.3 上部荷載總算 據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTC

11、D-60-2004； （1-4） 其中：0=1.1； Qj =1.2； SQ1=1.4；豎向荷載PV=1.1（1.24862.07+1.4(651+148.43+322)） =8144.94KN 橫向荷載PH=3221.4 =450.80KN 彎矩=2690.625表1-3 樁頂上部荷載總算表豎向荷載(KN)水平荷載(KN)彎矩()8144.94450.802690.6252.1 方案一：單排墩柱式樁基礎(chǔ)（1）2.1.1 工程地質(zhì)介紹總體上橋位區(qū)內(nèi)地形變化較大，相差高度大，橋位覆蓋層厚度小，下伏基巖為花崗巖，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，全風(fēng)化層厚度大，最大厚度將近30米，該層在水的作用下崗地邊坡坡面抗沖刷能

12、力差，洼地內(nèi)上部承載力偏低，橋位中風(fēng)化基巖埋深大，且受地域地質(zhì)影響，中風(fēng)化花崗巖巖體破碎，橋位洼地內(nèi)地下水位埋深淺，中風(fēng)化基巖雖破碎，但飽和單軸抗壓強(qiáng)度高，可作為樁基的持力層。2.1.2 基礎(chǔ)類型的選擇 選擇樁基礎(chǔ)是,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場的條件,并考慮各種不同情況,包括荷載的大小和性質(zhì)、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、料具的用量價(jià)格（包括料具的數(shù)量）、施工難易程度、物質(zhì)供應(yīng)和交通運(yùn)輸條件以及施工條件等等，經(jīng)過綜合考慮后對以下四個(gè)可能的基礎(chǔ)類型，進(jìn)行比較選擇，采用最佳方案高承臺樁基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ),因?yàn)橛泻芎玫某休d力的持力層,按柱樁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 淺基礎(chǔ)：建筑物的淺平基多用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土等材料組成

13、，因?yàn)椴牧系目估阅懿睿孛鎻?qiáng)度要求較高，埋深較小，用料省，無需復(fù)雜的施工設(shè)備，因而工期短，造價(jià)低，但只適宜于上部荷載較小的建筑物。 低承臺：穩(wěn)定性較好，但水中施工難度較大，故多用于季節(jié)性河流或沖刷深度較小的河流，航運(yùn)繁忙或有強(qiáng)烈流水的河流。位于旱地、淺水灘或季節(jié)性河流的墩臺，當(dāng)沖刷不深，施工排水不太困難時(shí)，選用低承臺樁基有利于提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。 高承臺：由于承臺位置較高或設(shè)在施工水位以上，可減少墩臺的塢工數(shù)量，可避免或減少水下施工，施工較為方便，且經(jīng)濟(jì)。高樁承臺基礎(chǔ)剛度較小，在水平力的作用下，由于承臺及樁基露出地面的一段自由長度周圍無土來共同承擔(dān)水平外力，樁基的受力情況較為不利，樁身的內(nèi)力和

14、位移都將大于低承臺樁基，在穩(wěn)定性方面也不如低承臺樁基。 沉井：沉井基礎(chǔ)占地面積小，施工方便，對鄰近建筑物影響小，沉井內(nèi)部空間還可得到充分利用。沉井法適用于地基深層土的承載力大，而上部土層比較松軟，易于開挖的地層。根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ024-85)的規(guī)定,選鉆孔樁、鉆（挖）孔樁適用于各類土層（包括碎石類土層和巖石層）。一般情況下樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需經(jīng)過以下步驟：（1）通過環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)荷載條件、地質(zhì)施工條件、經(jīng)濟(jì)條件等確定樁型；（2）確定基樁幾何尺寸；（3）確定樁數(shù)及平面布置；（4）驗(yàn)算樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況做出以下計(jì)算。2.1.3 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)(1)樁身設(shè)計(jì)1.樁材選擇：根據(jù)本工程的特點(diǎn)，選擇鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。2.樁徑：初步選定樁徑為1.80m。 3.樁長：由于設(shè)計(jì)樁為端承樁，根據(jù)（JTJ024-85.公路橋涵與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 第4.3.5條）；當(dāng)河床巖層有沖刷時(shí)，樁基須