桥梁计算书(含水文、荷载、桩长、挡墙计算).doc

1、*桥梁计算书（含水文、荷载、桩长、 挡墙的计算）*本 计 算 书 中 包 括 桥 涵 水 文 的 计 算 、 恒 荷 载 计 算 、 活 荷 载 计 算 桩 长 、 以 及 挡 墙的 计 算 。荷 载 标 准 ： 公 路 级 乘 0.8 的 系 数桥 面 宽 度 ： 净 4.5+20.5m跨 度 ： 13 孔 13m1、 工 程 存 在 问 题*桥 位 于 *闸 下 游 1000m 处 ， 建 于 1982 年 ， 为 钢 筋 砼 双 排 架 式 桥 墩 ，预 制 拼 装 型 板 梁 桥 面 ， 17 孔 ， 每 跨 8.85m。 总 长 150.45m， 宽 5.3m。 该 桥 运 行20

2、多 年 ， 根 据 *省 水 利 建 设 工 程 质 量 监 测 站 检 验 测 试 报 告 检 测 结 果 如 下 ：（ 1） 桥 墩A 桥 墩 基 础桥 墩 基 础 为 抛 石 砼 ， 设 计 强 度 等 级 为 150 ， 钻 芯 法 检 测 砼 现 有 强 度 代 表 值为 16.4MPa。B 排 架 立 柱 及 联 系 梁立 柱 设 计 强 度 等 级 为 200 ， 超 声 回 弹 综 合 法 检 测 砼 现 有 强 度 代 表 值 为14.0 18.3MPa。 联 系 梁 设 计 强 度 等 级 为 200 ， 超 声 回 弹 综 合 法 检 测 砼 现 有 强度 代 表 值 为

3、 14.7MPa。立 柱 外 观 质 量 总 体 较 差 ， 局 部 区 域 麻 面 较 重 。 立 柱 砼 碳 化 深 度 最 大 值 为31mm， 最 小 值 为 5mm， 平 均 值 为 14mm。 立 柱 钢 筋 保 护 层 实 测 厚 度 为 20mm， 钢 筋目 前 未 锈 ， 但 碳 化 深 度 平 均 值 已 接 近 钢 筋 保 护 层 厚 度 。 通 过 普 查 ， 全 桥 64 根 立柱 中 有 12 根 35 处 箍 筋 锈 胀 外 露 ， 有 6 处 联 系 梁 主 筋 外 露 。C 盖 梁盖 梁 设 计 强 度 等 级 为 200 ， 超 声 回 弹 综 合 法 检

4、测 砼 现 有 强 度 代 表 值 为17.4 21.5MPa。盖 梁 外 观 质 量 一 般 ， 梁 体 砼 总 体 感 觉 较 疏 松 。 盖 梁 砼 碳 化 深 度 最 大 值 为24mm， 最 小 值 为 9mm， 平 均 值 为 18mm。 ， 盖 梁 主 筋 侧 保 护 层 实 测 厚 度 为9 13mm， 底 保 护 层 实 测 厚 度 29 42mm， 砼 碳 化 深 度 已 超 过 钢 筋 侧 保 护 层 厚 度 ，盖 梁 主 筋 已 开 始 锈 蚀 。 通 过 普 查 ， 全 桥 32 根 盖 梁 中 共 有 14 根 15 处 主 筋 锈 蚀 膨胀 ， 表 层 砼 脱 落

5、 ， 主 筋 外 露 ， 长 度 15 70cm； 有 28 处 箍 筋 锈 胀 外 露 。（ 2） T 型 梁T 型 梁 设 计 强 度 等 级 为 200 ， 每 跨 中 间 两 根 T 型 外 观 较 好 ， 两 边 T 型 梁 外观 较 差 。 T 型 梁 砼 碳 化 深 度 最 大 值 为 20mm， 最 小 值 为 7mm， 平 均 值 为 14mm。 T 型梁 主 筋 保 护 层 设 计 厚 度 为 20mm， 砼 碳 化 深 度 已 经 接 近 钢 筋 保 护 层 设 计 厚 度 ， 实际 保 护 层 相 对 较 薄 的 主 筋 已 经 开 始 锈 蚀 。 通 过 普 查 ，

6、全 桥 34 根 边 梁 中 共 有 9 根10 处 肋 梁 主 筋 锈 蚀 膨 胀 ， 砼 开 裂 或 脱 落 ， 长 度 15 160cm； 全 桥 34 根 边 梁 中 共有 15 根 工 52 处 肋 梁 箍 筋 锈 胀 外 露 ， 有 13 块 三 角 形 隔 板 钢 筋 锈 胀 ， 表 层 脱 落 。（ 3） 桥 台两 侧 浆 砌 石 桥 台 总 体 没 有 大 的 变 形 ， 左 岸 桥 台 浆 砌 石 有 纵 向 和 斜 向 裂 缝 ，右 岸 桥 台 浆 砌 石 发 现 斜 向 裂 缝 ， 裂 缝 较 长 较 宽 。（ 4） 桥 面 及 栏 杆桥 面 铺 装 层 破 损 露 石

7、 ， 栏 杆 老 化 损 坏 ， 钢 筋 外 露 ， 且 多 处 被 撞 。（ 5） 桥 墩 基 础 防 护 工 程该 桥 的 底 部 和 侧 向 的 防 护 工 程 水 毁 现 象 非 常 严 重 。 左 岸 浆 砌 石 护 坡 全 部 损毁 、 坍 塌 ， 7 桥 墩 基 础 裸 露 ， 基 础 下 土 壤 已 经 开 始 流 失 ， 出 现 空 洞 。 浆 砌 石 护底 下 游 的 土 壤 （ 砂 质 ） 已 全 部 被 水 流 带 走 ， 经 常 受 水 流 冲 刷 的 护 底 局 部 已 被 淘空 ， 护 底 已 出 现 不 同 程 度 的 损 坏 ， 危 及 桥 墩 基 础 乃 至

8、 整 座 桥 梁 的 安 全 。（ 6） 结 论由 于 该 桥 原 设 计 标 准 较 低 ， 长 期 超 负 荷 运 行 ， 工 程 老 化 失 修 ， 水 毁 严 重 ，且 为 中 和 岛 内 防 洪 抢 险 撤 离 的 主 要 通 道 ， 选 取 方 案 时 优 先 考 虑 拆 除 重 建 方 案 。2、 设 计 标 准荷 载 标 准 ： 公 路 级 乘 0.8 的 系 数 ；桥 面 宽 度 ： 净 4.5+20.5m；跨 度 ： 13 孔 13m；结 构 形 式 ： 桥 面 结 构 采 用 13m 跨 钢 筋 砼 预 制 空 心 板 ， 下 部 为 80 砼 桥 墩 柱 ，基 础 为

9、100 灌 注 桩 。3、 水 力 计 算1） 桥 梁 壅 水 计 算 )(20VZM： 系 数 ， 。5.为 河 道 断 面 平 均 流 速 （ m/s）0其 中 为 设 计 流 量 （ m3/s） ， 取PQsQP/1603为 天 然 状 态 下 桥 下 平 均 流 速 （ m/s） , 为 天 然 状 态 下 桥 下 通 过 的 设 计MV0 M流 量 （ m3/s） , 为 桥 下 过 水 面 积 （ m2）OsM/28.0V/14.因 此 ， VZM031.)(22） 冲 刷 计 算 5/36/12)(dEhBQAhcqmjp式 中 ： 单 宽 流 量 集 中 系 数 ， , 为 洪

10、 水 期 平 均 水 深 处 宽 度 （ m） ，dA15.0ZdHBAZ为 河 槽 平 均 水 深 （ m） 。ZH： 河 槽 部 分 桥 孔 过 水 净 宽 （ m）cjB： 桥 墩 水 流 侧 向 压 缩 系 数： 桥 下 河 槽 平 均 水 深 （ m）cqh： 河 槽 泥 沙 平 均 粒 径 （ mm） ，dd39.0： 与 汛 期 含 沙 量 有 关 的 系 数 ，E46E063.15.ZdHBAmcj4.07根 据 河 槽 、 河 滩 的 断 面 积 及 糙 率 可 得 河 滩 、 河 槽 部 分 流 量 分 别 为、sQ/5.13 s/95.18632a） 河 槽 部 分 ：9

11、.0mhc7q2.6mdEhBQAhcqmjp 95.1)(/36/152b） 河 滩 部 分 ：0.1mht79tq5.根 据 水 深 1m 非 粘 性 土 不 冲 刷 流 速 可 知 smVH/38.01VhBQAhHtqjdp 8.0)(5/313） 桥 墩 台 局 部 冲 刷 计 算一 般 冲 刷 后 墩 前 行 进 流 速 ：a） 河 槽 部 分 ：采 用 修 正 公 式 计 算 一 般 冲 刷 深 度 时 ， smhdEVp/05.23/6/1smdhdhVpp /52.0132)(0246. 72.14.0sVB/.)(.06.10， 采 用 公 式0V1006.01)(nb V

12、BKh751.)(19.251dn4.2)(8.015.04.1K式 中 ： 桥 墩 局 部 冲 刷 深 度 （ m）bh： 墩 形 系 数 ， 取K0.1K： 桥 墩 计 算 宽 度 （ m）1B： 一 般 冲 刷 后 的 最 大 水 深 （ m）ph： 河 床 颗 粒 影 响 系 数1K： 一 般 冲 刷 后 墩 前 行 进 流 速 （ m/s）V： 河 床 泥 沙 起 动 流 速 （ m/s）0： 墩 前 泥 沙 起 冲 流 速 （ m/s）mVhBKhnpb 16.2)(0015.06.1 河 槽 部 分 一 般 冲 刷 深 度 为 11.95-7.79 4.16m， 总 冲 刷 深

13、度 为 11.95+2.16-7.79 6.32m， 取 6.5m。b） 河 滩 部 分 ：采 用 修 正 公 式 计 算 一 般 冲 刷 深 度 时 ， shVpH/37.05/1smddhVpp /39.0132)(0246. 72.14.0smVBdV/15.0)(462.06.01 ， 采 用 公 式01006.01)(nb VBKh982.)(1.251dVn14.)(8.05.04.1K式 中 ： 桥 墩 局 部 冲 刷 深 度 （ m）bh： 墩 形 系 数 ， 取K0.1K： 桥 墩 计 算 宽 度 （ m）1B： 一 般 冲 刷 后 的 最 大 水 深 （ m）ph： 河 床

14、 颗 粒 影 响 系 数1K： 一 般 冲 刷 后 墩 前 行 进 流 速 （ m/s）V： 河 床 泥 沙 起 动 流 速 （ m/s）0： 墩 前 泥 沙 起 冲 流 速 （ m/s）mVhBKhnpb 41.0)(10015.6.01 河 滩 部 分 一 般 冲 刷 深 度 为 0.88-0.79 0.09m， 总 冲 刷 深 度 为 0.88+0.41-0.79 0.5m， 取 0.5m。4、 上 部 结 构 设 计本 工 程 位 于 长 空 岛 附 近 ， 该 段 河 道 为 非 通 航 河 道 ， 没 有 通 航 要 求 ， 桥 梁 梁底 高 程 不 需 要 考 虑 通 航 要 求

15、 ， 梁 底 高 程 的 确 定 根 据 公 路 桥 涵 设 计 通 用 规 范 （ JTG D60-2004） 3.3.2 确 定 ， 超 出 最 高 洪 水 位 1.5m； 现 状 两 侧 堤 防 高 程 为29.8m； 现 状 桥 面 高 程 为 30.35m； 综 合 考 虑 桥 梁 底 高 程 为 29.65m。上 部 结 构 一 般 采 用 梁 板 结 构 、 连 续 梁 结 构 和 拱 形 结 构 等 ， 本 工 程 无 通 航 要求 ， 不 需 要 大 跨 度 桥 梁 ， 因 此 选 择 梁 板 结 构 。 预 应 力 空 心 板 和 T 型 梁 均 为 中 小 桥梁 常 用

16、结 构 ， 本 工 程 选 择 应 力 空 心 板 和 T 型 梁 比 较 。预 应 力 空 心 板 优 点 ： 为 定 型 图 集 ， 施 工 经 验 成 熟 ， 施 工 方 便 ， 吊 装 整 体 稳定 性 好 ， 便 于 工 场 制 作 ， 梁 高 较 小 ， 便 于 与 两 侧 堤 防 连 接 。 缺 点 ： 桥 面 板 工 程量 略 大 ， 下 部 结 构 稍 大 。T 型梁优点：为定型图集，施工有成熟经验，不需要特殊施工方法，桥面铺装层及其他结构工程量基本相同，因此投资较略小。缺点是吊装时稳定性差，须选择合理的吊装方式，下部结构工程量稍小。在桥梁跨径选择上可采用 10 跨 16m

17、和 13 跨 13m 两种方案：16m 跨的其跨数少，灌注桩桩数量少，但桥板厚度大，阻水严重，投资相对较大；13m 跨的桥板厚度相对较小，投资相对较小，但跨数多，灌注桩数量多。经经济技术比较，选择 13m 预应力空心板结构作为本工程的桥型。5、 下 部 结 构 设 计桥梁基础型式主要根据地形地貌及地质资料综合选择采用浅基础或深基础。杜湖桥现状河底高程 19.0m，设计墩台基础若采用浅基础，位于第层含砂姜壤土之上，可以作为天然地基持力层，基础形式可采用扩大式基础，但该河道河床下切很严重，原有浅基础已经被冲刷毁坏，若再采用浅基础，工程安全性无保障，此外河段两侧滩面高程 26.125.89m，埋深较

18、深，开挖工作量大，且排水围堰工程造价较高，经济上也不合理，故采用桩基。（ 1） 桥 墩 桩 长 计 算A.恒 载 计 算a 板 自 重 ： 12.113+14.422=65.17tb 桥 面 铺 装 重 ： 0.064.5132.5+0.14.5132.5=23.41tc 铰 缝 自 重 ： 0.05554132.3 6.64td 栏 杆 及 缘 石 自 重 ：0.220.251.22.5+（ 2.3-0.24） 0.22.562=16.4t0.30.5132.52=9.75te 帽 梁 自 重 ： 4.212.5=10.5tf 单 个 墩 柱 自 重 ： （ 0.8/2） 29.82.5=1

19、2.32tg 系 梁 （ 2 根 ） 自 重 ： （ 0.40.6+0.71） 2.22.5=5.17t作 用 在 桩 顶 的 恒 载 垂 直 力 为 ： KNtN 4.80.3.).5.9.137.65(1 恒B.活 载 计 算车 道 荷 载 ：均 布 荷 载 ： KNq5.136.0集 中 荷 载 ：P21805）（ 荷 载 纵 向 分 布双 孔 荷 载 （ 单 车 道 ）KNR4.192183单 孔 荷 载 （ 单 车 道 ）KNR06.2451取 两 者 中 的 大 值 ， 故 作 用 于 桥 墩 上 的 汽 车 荷 载 为 398.8KN。 荷 载 横 向 分 布96.01342最

20、大 垂 直 反 力 计 算 （ 双 孔 ） ：单 个 桥 墩 最 大 活 荷 载 ： KN89.50活C.桩 顶 最 大 垂 直 力N2.1389.504.maxD.桩 长 计 算灌 注 桩 每 延 m 自 重 ：（ 已 扣 除 浮 力 ）KNq/78.1542总 冲 刷 深 度 为 6.5m。灌 注 桩 最 大 冲 刷 深 度 以 下 的 桩 长 为 h， 则 ：)3(21 20KAlUNi 因 为 ： 98.35.2270mRAK2: 地 面 土 容 许 承 载 力 随 深 度 的 修 正 系 数 ， 取 K2 5： 桩 基 计 算 修 正 系 数 ， 取0.7m0： 清 底 系 数 ，

21、取 m0 0.25经 试 算 ， h=12m桩 长 h 6.5+12 18.5m取 桩 长 h 为 18.5m， 桩 直 径 为 1m河 底 高 程 19.00 m， 桩 底 高 程 0.50m。（ 2） 桥 台 桩 长 计 算A.恒 载 计 算a 板 自 重 ： 12.113+14.422=65.17tb 桥 面 铺 装 重 ： 0.064.5132.5+0.14.5132.5=23.41tc 铰 缝 自 重 ： 0.05554132.3 6.64td 栏 杆 及 缘 石 自 重 ：0.220.251.22.5+（ 2.3-0.24） 0.22.562=16.4t0.30.5132.52=9

22、.75te 帽 梁 自 重 ： 4.212.5=10.5tf 单 个 墩 柱 自 重 ： （ 0.8/2） 29.82.5=12.32tg 系 梁 （ 2 根 ） 自 重 ： 0.40.62.22.5=1.32t作 用 在 桩 顶 的 恒 载 垂 直 力 为 ： KNtN 486.32.1/).0()7.91.317.65(4 恒B.活 载 计 算车 辆 荷 载 ： 荷 载 纵 向 分 布KNR364 荷 载 横 向 分 布9.01342最 大 垂 直 反 力 计 算 ：单 个 桥 墩 最 大 活 荷 载 ： KN503活C.桩 顶 最 大 垂 直 力N9850346maxD.桩 长 计 算灌

23、 注 桩 每 延 m 自 重 ：（ 已 扣 除 浮 力 ）KNq/78.1542桥 台 未 有 水 冲 刷 ， 故 该 处 不 考 虑 冲 刷 深 度 。灌 注 桩 最 大 冲 刷 深 度 以 下 的 桩 长 为 h， 则 ：)3(21 20AmlUNi 因 为 ： 98.35.2270RAK2: 地 面 土 容 许 承 载 力 随 深 度 的 修 正 系 数 ， 取 K2 2.5： 桩 基 计 算 修 正 系 数 ， 取0.7m0： 清 底 系 数 ， 取 m0 0.25经 试 算 ， h=14.0m， 总 冲 刷 深 度 为 0.5m， 因 此 取 桩 长 14.5m。考 虑 该 高 程

24、处 即 为 含 砾 粗 砂 顶 面 ， 故 又 向 下 多 取 0.5m，取 桩 长 h 为 15m， 桩 直 径 为 1m河 滩 高 程 26.00 m， 桩 底 高 程 11.00 m。（ 3） 桥台挡土墙计算桥台填土采用壤土回填，参数选用：f=0.4，=25， 土 =19KN/m3，浮 =9KN/m3。A、抗滑稳定计算1）竖向力计算：墙身结构恒载 V12346.9KN基础恒载 V2446KN土重 V31051KN竖向力合计：V3843.9KN2）水平力计算l02.19mh2.41mE020.22KN/m 2E582.4KN水平力合计：H582.4KN3）抗滑稳定计算进行抗滑计算中，不考虑

25、活载作用，经计算，抗滑稳定系数 K2.64 1.20故抗滑满足要求。B、地基承载力计算对桥台前趾取矩：恒载：4999KN.m土重：4202 KN.m土压力：1009KN.m KPa2.9561.84103minax，满足要求.7.inax由于该桥台底板下为砂壤土和粉细砂土，为河漫滩土，承载力低，不密实，在本次设计中，采用换级配碎石换填，换填深度 1m。C、抗倾稳定计算W3843.9KNH=582.4KNK0=8192/10098.11.5满足抗倾要求。7、 主 要 工 程 量主 要 工 程 量 ： 砼 及 钢 筋 砼 794.93m3， 石 方 478.61m3， 土 方 2205m3， 钢 筋83.43T， 灌 注 桩 （ 1m 直 径 ） 总 长 575.4m。