公路钢筋混凝土桥墩设计
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一、设计资料
1. 以一座3孔预应力混凝土简支梁桥（面布置如图1）为设计背景，进行公路钢筋混凝土桥墩设计。
图1 桥梁立面布置图
2. 桥梁上部结构：例子：（标准跨径13m,计算跨径12.6m，梁全长12.96m。）
3. 桥面净宽：净7+2×0.75m人行道，横断面布置：见图2（单位：厘米）。
图2 桥梁横断面布置图
4.上部结构附属设施恒载：单侧人行道5 kN/m，桥面铺装自己根据铺装厚度计算。
5. 设计活载：公路－Ⅰ级
6. 人群荷载：3 kN/m2
7.主要材料：
主筋用HRB335钢筋,其他用R235钢筋
混凝土：混凝土为C40
8. 支座
板式橡胶支座，摩擦系数f=0.05
9. 地质水文资料
（1）无流水，无冰冻。
（2）土质情况：
考虑墩底与基础固结，基础承载能力良好。
二、设计内容
桥墩尺寸拟定
盖梁计算
1、恒载下支座反力
假设桥面铺装人行道等桥面系重量等由五片主梁均摊
（1）桥面铺装
沥青混凝土：
混凝土垫层:
（2）栏杆、人行道
双侧：
每片主梁均摊g1=（3.22+33.6+10）/5=9.4KN/m
（3）混凝土梁自重
（4）恒载集度
（5）主梁支座反力
∴上部结构恒载引起的支点反力为259.2KN
2、盖梁自重及自重下内力计算
整个盖梁自重
半个盖梁自重 142.8KN
1-1
自重
弯矩
剪力
2-2
自重
弯矩
剪力
3-3
自重
弯矩
剪力
4-4
自重
弯矩
剪力
5-5
自重
弯矩
剪力
将计算结果列表于下：
盖梁自重及内力表
| 截面 | 自重 （KN） | 弯矩 （KN·m） | 剪力（KN） | |
| Q左 | Q右 | |||
| 1-1 | 20.06 | -6. | -20.06 | -20.06 |
| 2-2 | 27.3 | -11.58 | -27.3 | -27.3 |
| 3-3 | 31.16 | -14.53 | -31.16 | 111. |
| 4-4 | 81.2 | 12.27 | 61.6 | 61.6 |
| 5-5 | 142.8 | 61.4 | 0 | 0 |
横桥向
由于T梁截面位于支座截面，用杠杆原理法分配横向荷载
1号梁：
m0r1=1.422
m0q1=0.438
2号梁：
m0r2=0
m0q2=0.5
3号梁：
m0r3=0
m0q3=1.188/2=0.594
4号梁与2号梁一样、5号梁与1号梁一样
顺桥向
车道荷载由均布荷载和集中荷载组成
任务书要求荷载等级为公路-Ⅰ级
计算剪力效应时
简支梁桥
反力影响线及按最不利荷载布置如下：
计算剪力时：
冲击力
汽车荷载在T梁上的冲击系数采用1.3
即μ=1.3
将上述计算结果列表于下：（单孔）
墩柱反力计算
双柱，单柱受一半力：
活载：G=
恒载：G=
4、盖梁内力计算
自重下各截面自重内力已求出，活载下内力如下计算：
简化计算图示如下：
将活载下各截面内力计算结果列表于下：（另一半对称）
| 截面 | 弯矩 （KN·m） | 剪力（KN） | |
| Q左 | Q右 | ||
| 1-1 | 0 | 0 | -541.5 |
| 2-2 | -108.3 | -541.5 | -541.5 |
| 3-3 | -162.45 | -541.5 | 969.79 |
| 4-4 | 191.5 | 969.79 | 361.39 |
| 5-5 | 769.73 | 361.39 | 0 |
| 截面 | 弯矩 （KN·m） | 剪力（KN） | |
| Q左 | Q右 | ||
| 1-1 | 0 | 0 | -518.4 |
| 2-2 | -103.68 | -518.4 | -518.4 |
| 3-3 | -155.52 | -518.4 | 777.6 |
| 4-4 | 77.76 | 777.6 | 259.2 |
| 5-5 | 492.48 | 259.2 | 0 |
| 截面 | 恒载(盖梁自重及上部恒载) | 活载 | 荷载组合 | ||||||
| 弯矩 （KN·m） | 剪力（KN） | 弯矩 （KN·m） | 剪力（KN） | 弯矩 （KN·m） | 剪力（KN） | ||||
| Q左 | Q右 | Q左 | Q右 | Q左 | Q右 | ||||
| 1-1 | -6. | -20.06 | -538.46 | 0 | 0 | -541.5 | -8.268 | -24.072 | -1404.25 |
| 2-2 | -115.26 | -545.7 | -545.7 | -108.3 | -541.5 | -541.5 | -2.932 | -1412.94 | -1412.94 |
| 3-3 | -170.05 | -549.56 | 8.24 | -162.45 | -541.5 | 969.79 | -431.49 | -1417.57 | 2424.79 |
| 4-4 | 90.03 | 839.2 | 320.8 | 191.5 | 969.79 | 361.39 | 376.136 | 23.746 | 0.90 |
| 5-5 | 553.88 | 259.2 | 0 | 769.73 | 361.39 | 0 | 1742.28 | 816.986 | 0 |
材料：主筋用HRB335钢筋
混凝土：混凝土为C40
1）受弯配筋
正弯矩最大值
负弯矩绝对最大值
5-5截面（正弯矩最大值）
由正截面强度计算公式：
得
解得
查钢筋表，选用钢筋，面积
钢筋净间距
满足要求
3-3截面（负弯矩最大值）
用弯起钢筋抵抗负弯矩，若不能满足条件，再配钢筋。
解得
弯起两根主筋 满足条件，不需再配筋。
4-4截面以左开始弯起至3-3截面弯起结束
2）受弯承载力验算
根据《公预规》
5-5截面
盖梁支承中心距离
盖梁净跨径
取较小者
内力臂
应满足
经检验满足条件
3）斜截面抗剪箍筋设计
由斜截面抗剪承载力：
得到：
配四肢箍
满足要求
在1-1截面之前及4-4截面之后只需按构造配筋就行，配
此外还需设立四根架立纵筋来固定四肢箍，采用
配筋图见图纸
墩柱计算
1、墩柱荷载计算
（1）恒载计算
上部结构恒载
盖梁自重
单墩柱自重
系梁自重
恒载下单柱竖向承受恒载力 1829.1KN
（2）活载计算
双孔荷载：
单墩反力
单孔荷载：
单墩反力
弯矩：
（3）水平荷载计算
采用集成刚度法进行各墩水平力分配
1）墩台刚度计算
支座抗推刚度：
墩柱橡胶支座橡胶板尺寸选择200mm×300mm×49mm，剪切模量
每个墩支座抗推刚度：
桥台支座抗推刚度（单孔）：
墩柱抗推刚度：
双柱墩，C40混凝土，弹性模量
截面惯性矩
墩高
桥墩（台）与支座串联，其刚度为：
桥墩：
桥台：
2）汽车制动力的计算和分配
汽车制动力计算（因为桥面连续，最大制动力在一联上布载计算）
双孔布载 ，按车道荷载标准值在加载长度上的总重力10%计算，且公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。
取165KN
制动力的分配：
则
桥墩摩阻力
，取制动力控制设计
制动力作用于桥面，所以墩顶受弯矩
=161.7KN·m
单墩承受制动力弯矩：
M1=80.85KN
将上述计算结果列于下表并进行荷载组合
| 恒载 | 活载 | 制动力 | 荷载组合 | |||
| 单孔 | 双孔 | 单孔 | 双孔 | |||
| M（KN•m） | 0 | 188.9 | 0 | 80.85 | 377.65 | 113.19 |
| N（KN） | 1829.1 | 755.65 | 1511.3 | 0 | 3252.83 | 4310.74 |
| Q（KN） | 0 | 0 | 0 | 53.9 | 75.46 | |
2、墩柱配筋
由内力图可得出
材料: C40混凝土
HRB335钢筋
取保护层厚度：
假设墩柱一端一端自由
需要考虑挠曲对纵向弯曲的影响
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，正截面抗压承载力计算应满足：
经过excel写入公式试算之后得到：
时 若继续减小，配筋率会小于最小配筋率，弱继续增大，轴向力会比实际大，浪费钢筋，故按此时配筋。
配置，
承载力验算
承载能力满足要求
由《公预规》，箍筋间距不应大于纵向受力钢筋直径15倍、不大于构件短边尺寸（圆形截面采用0.8倍直径）并不大于400mm。
钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm，且不小于1/4主钢筋直径的箍筋，其配筋率R235钢筋不应小于0.18%。
综上，箍筋配螺旋箍筋，R235钢筋。
此外纵向受力钢筋应伸入基础和盖梁，伸入长度按规范查询取20d=440mm。
具体配筋见配筋图。
参考文献
[1]吕晓寅，刘林，贾英杰，袁泉，卢文良.《混凝土结构基本原理》中国建筑工业出版社.2012.8
[2]夏禾.季文玉.韩冰.张楠.《桥梁工程（上下册）》 高等教育出版社.2011.1
[3]JTG D62-2004 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[s].中华人民共和国交通部
[4]JTG D60-2004 《公路桥涵通用设计规范》[s].中华人民共和国交通部下载本文
