人行天橋擴(kuò)大基礎(chǔ)計(jì)算

1、目錄1. 工程概況12. 設(shè)計(jì)依據(jù)和內(nèi)容12.1 設(shè)計(jì)依據(jù)12.2 計(jì)算內(nèi)容13. 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)13.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)13.2 設(shè)計(jì)規(guī)范24. 設(shè)計(jì)參數(shù)24.1 主要材料及其設(shè)計(jì)參數(shù) 24.2 設(shè)計(jì)荷載取值35. 主橋計(jì)算概述 45.1 計(jì)算方法45.2 施工方法46. 主橋驗(yàn)算結(jié)果56.1 支座反力56.2 成橋階段彎矩驗(yàn)算66.3 剪力驗(yàn)算67. 中間墩柱及其擴(kuò)大基礎(chǔ)驗(yàn)算 77.1 中間墩柱擴(kuò)大基礎(chǔ)及計(jì)算形式 77.2 基礎(chǔ)底面積驗(yàn)算 .77.3 受沖切承載力驗(yàn)算 87.4. 基礎(chǔ)底板的配筋計(jì)算 .97.5. 施工配筋圖（附） .108. 結(jié)論 .11東深公路東莞K39+267人行大橋計(jì)算東深公路

2、K39+267人行天橋結(jié)構(gòu)計(jì)算1. 工程概況本橋全長(zhǎng)64.0m,共分1聯(lián)，為鋼結(jié)構(gòu)。跨徑為28.0m+28.0m,分設(shè)四道步 梯。本橋采用工廠加工，現(xiàn)場(chǎng)吊裝，高強(qiáng)螺栓連接。采用ANSYS以連續(xù)剛構(gòu)橋計(jì)算。2. 設(shè)計(jì)依據(jù)和內(nèi)容2.4.1設(shè)計(jì)依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家及行業(yè)有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范。2.4.1驗(yàn)算內(nèi)容2.2.1施工階段截面正應(yīng)力驗(yàn)算2.2.2成橋階段截面正應(yīng)力驗(yàn)算2.2.3正常使用狀態(tài)截面正應(yīng)力驗(yàn)算2.2.4正常使用狀態(tài)截面主應(yīng)力驗(yàn)算2.2.5結(jié)構(gòu)剛度驗(yàn)算2.2.6承載能力極限狀態(tài)正截面強(qiáng)度驗(yàn)算2.2.7承載能力極限狀態(tài)斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算3. 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.4.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.1.1道路等級(jí)：快速

3、干道3.1.2橋梁寬度：全橋總寬3.3m。3.1.3人行天橋；3.1.4橋面橫坡：0.5%,計(jì)算時(shí)不計(jì)。3.1.5荷載標(biāo)準(zhǔn)：城市荷載。3.1.5.1人行荷載：5KPa3.1.5.2地震動(dòng)峰值加速度：0.05g。3.1.5.3風(fēng)力：按最不力全截面風(fēng)載取值。按 CJJ 69-95第3.1.9條取3.4.1設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ001-97(JTJ021-89)(JTJ025-86)(CJJ 69-95)(JTJ 041-2000(JTJ 024-85)3.2.1公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.2.2公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范3.2.3公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范3.2.4城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范3.2.5公路橋涵

4、施工技術(shù)規(guī)范3.2.6公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范4. 設(shè)計(jì)參數(shù)4.4.1主要材料及其設(shè)計(jì)參數(shù)4.1.1鋼材各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)見表1表1強(qiáng)度璽Q345Q235容許應(yīng) 力規(guī)范要求彈性模量(MPa)2.1e+072.1e+07設(shè)計(jì)值310線膨脹系數(shù)(1/T)1.2e-051.2e-05剪力180泊桑比0.30.3抗拉強(qiáng)度(MPa)479.2382.3壓力0.5 Fy屈服強(qiáng)度Fy1 (MPa)351.8239.6拉力0.6 Fy屈服強(qiáng)度Fy2 (MPa)331.4229.4強(qiáng)軸彎 矩0.6 Fy屈服強(qiáng)度Fy3 (MPa)300.8219.2弱軸彎 矩0.6 Fy屈服強(qiáng)度Fy4 (MPa)280.4209.0

5、剪力0.4 Fy注：橋梁主梁采用高強(qiáng)螺栓連接者，計(jì)算抗剪時(shí)，表中屈服強(qiáng)度應(yīng)乘以0.90.95 折減系數(shù)。4.4.1設(shè)計(jì)荷載取值4.2.1何載4.2.1.1 一期包載一期包載包括主梁材料重量，鋼材容重取7.85e+03 Kg/m 3。4.2.1.2二期包載二期包載為橋面護(hù)欄、橋面波形鋼板、步梯梁荷載及橋面鋪裝。其中：橋面鋪裝容重按25KN/m3計(jì)。鋪裝荷載：2.3KN/m2。（樓面荷載）步梯梁荷載：11.25KN/m （自重）。波形鋼板0.3kN/m2 （樓面荷載）。護(hù)欄和廣告牌按均布荷載：3.0KN/m。（線載，作用在縱梁上，計(jì)入廣告牌重量。）雨棚荷載：3.9KN （節(jié)點(diǎn)荷載）4.2.2可變荷

6、載基本可變荷載：人群5KN/m2。作用在虛擬梁上。其它可變荷載：風(fēng)力橫向風(fēng)力為橫向風(fēng)壓乘以迎風(fēng)面積。橫向風(fēng)壓按下式計(jì)算W=K1*K2*K3*K4*W0W0=V2/1.6=350Pq （惠陽(yáng)風(fēng)壓）K1=0.85; K2=1.3; K3 = 1.0; K4=0.8迎風(fēng)面積S橫不作折減，單位長(zhǎng)度S橫=3.32m2。作用在面積的形心位置，W = 1.0KN/m。換算到縱梁的中心，應(yīng)增加 M = 1.35KN/m。縱向風(fēng)力：?jiǎn)蝹?cè)橫向風(fēng)壓40 % X S縱=350*0.4*3.3*1/2/1000 =0.231KN/m。溫度力體系升溫20C ;體系降溫20C鋼梁截面上下緣溫度梯度變化模式：1、翼板升溫14

7、。，翼板下10cm腹板升溫7。，40cm以下0。2、翼板降溫-7°，翼板下10cm腹板降溫-2.75° , 40cm以下0°。4.2.4基礎(chǔ)變位影響力（包荷載）1、各基礎(chǔ)沉降按1cm計(jì)。（組合計(jì)算）荷載組合：組合一：人群+基礎(chǔ)變位影響力+結(jié)構(gòu)重力組合二：人群+基礎(chǔ)變位影響力+結(jié)構(gòu)重力+風(fēng)力+溫度力組合三：人群+基礎(chǔ)變位影響力+結(jié)構(gòu)重力+汽車撞擊力（不作驗(yàn)算） 組合四：天橋施工階段的驗(yàn)算按：1.2 X結(jié)構(gòu)重力+施工荷載。組合五：結(jié)構(gòu)重力+ 1KN/m 2人群荷載+地震力。5. 主橋計(jì)算概述5.1 計(jì)算方法總體靜力計(jì)算采用有限元分析理論和空間梁格理論，左右縱梁分別作為

8、主梁，并通過橫梁?jiǎn)卧B接之，虛擬為平面線橋面?？傮w計(jì)算根據(jù)橋梁施工流程劃分結(jié)構(gòu)計(jì)算階段，根據(jù)荷載組合要求的內(nèi)容進(jìn)行內(nèi)力、應(yīng)力、主梁極限承載力計(jì)算，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在施工階段、運(yùn)營(yíng)階段應(yīng)力、主梁極限承載力及整體剛度是否符合 規(guī)范要求?？傮w計(jì)算采用ANSYS進(jìn)行計(jì)算。5.2 施工方法本橋采用分節(jié)段吊裝施工，三個(gè)吊裝節(jié)段，節(jié)段問留螺栓孔，設(shè)置高強(qiáng)螺栓 連接。全橋共3個(gè)施工節(jié)段，考慮到結(jié)構(gòu)的對(duì)稱，共分四個(gè)施工階段。結(jié)構(gòu)離散 圖如下：圖5.2結(jié)構(gòu)模型圖6主橋驗(yàn)算結(jié)果6.1支座反力各橋墩、主梁軸力圖如下圖所示，單位：KNANAUG 23 2006 17s27：34軸力圖LINE STRESS5TEF二】SUE =

9、1TIHElSKIS1SMI37NIN =-953099ELEH=366OX -0EIEH-1-953899-741921-529944-317966=105909-847910-635932-423955-2119770其中，橋墩反力是指墩柱底反力，左邊墩總反力為460KN ,右邊墩反力為 460KN ;中支墩反力為790KN6.2主梁、墩柱彎矩ANAUG 23 ZOO6 17:25345主梁、墩柱彎矩圖LINE STRESSSTEP*1 SUB =1 TIME-rlSHIS 6 SMI31ZMIN =-.l«3E+Cl7 ELEM-161UftX =. 107E+07 ELEM-

10、rSS? ISSE+OT1ZEC + CI7=-5S7 73r7K9D0B：-alC0E+-S7-flillio-2&4565135753.1C7C+O7-13-最大彎矩發(fā)生在中支墩1930KN*m，邊支墩為1070KN*m6.3主梁、墩柱剪力ANAUG 23 ZE17:28:29主梁、墩柱剪力圖LINE STRESS3TEP=1TIME-rlSMESSHIN工-3目9或9 ELEK-161 1UX 向總9-389829-216572-43314129943303201-3D32D1-12 9943433142 1657238；明空7.中墩柱及其擴(kuò)大基礎(chǔ)驗(yàn)算7.1中墩柱擴(kuò)大基礎(chǔ)及計(jì)算形

11、式7.2基礎(chǔ)底面積驗(yàn)算：依據(jù) <<建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 >>(GB50007-2002)第5.2條1. 修正后的地基承載力特征值計(jì)算：地基承載力特征值可按下式計(jì)算：- 3) + 率fj/ft (d -0.5)2式中f ak地基承載力特征值，fak=180kN/mm；Y b基礎(chǔ)寬度的地基承載力修正系數(shù),Y b=0.15 ;Y d基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù),r d=1.4 ;Y 基礎(chǔ)底面以下土的重度，Y =17；Y m基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度,Y m=17;2解得 f a=180+0.15 X 17X (3.5-3)+1.4 X 17X (2-0.5)=216.975

12、kN/m。2 地基承載力設(shè)計(jì)值實(shí)際取值 ：f a=203.8kN/mm ;2.基礎(chǔ)底面荷載計(jì)算:基礎(chǔ)自重：G 1=2 X 3.5 x 0.3+1.6 X 2.8 X 0.3+0 X 0 X 0+1.4 X 0.6 X 1.4 X25=115.500kN ;回填土重:2=2 X 3.5 X 2-4.62 X 17=159.46kN ;基礎(chǔ)自重與回填土重之和 ： Gk=115.5+159.46=274.96kN ;中支墩支座反力：1分=790kN,中支墩自身重力：F2= 171Kn上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力：Fk=F1+F2=961kN 取 Fk =1000kN;方向:上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的彎矩

13、:M x=250kN.m。方向偏心距:x=250/(274.96+1000)=0.196m ;方向基礎(chǔ)底面的抵抗矩： Wx=2X 3.52/6=4.083m3;由丁 My=0所以按X向單向偏心計(jì)算:由于偏心距ex<=b/6,所以相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值：MEA嘰p嘰河屈A 嘰解得:kmaX=(1000+274.96)/(3.5X 2)+250/4.083=243.36kN/mkmin=(1000+274.96)/(3.5 X 2)-250/4.083=120.91kN/m2最大凈反力 pj =243.36-274.96/7.00=204.08kN/m;受力圖：由于

14、基礎(chǔ)底面為偏心受壓，而p kma外大于1.2f a=244.56kN/m ,所以滿足要求！7.3. 受沖切承載力驗(yàn)算:依據(jù) <<建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 >>(GB50007-2002)第8.2.7條對(duì)矩形截面的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力驗(yàn) 算；受沖切承載力按下式驗(yàn)算：c?草=0 +%)/2V式中Fi相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)作用在A上的地基土凈反力設(shè)計(jì)值；3 hp 受沖切承載力載面高度影響系數(shù)；ft混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；am一沖切破壞錐體最不利一側(cè)計(jì)算長(zhǎng)度；h0基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；at沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長(zhǎng)；ab沖切

15、破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在其基礎(chǔ)范圍內(nèi)的下邊長(zhǎng)；pj扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基土單位面積凈反力；A l沖切驗(yàn)算時(shí)取用的部分基底面積。1. 柱和基礎(chǔ)交接處沖切驗(yàn)算驗(yàn)算：?。篽 l=0.55m； a m=1.150m；。hp=0.900;解得：A l =(3.5/2-1.4/2-0.55) X 2-(2/2-0.6/2-0.55)2=0.98m2;F l =204.082 X 0.978=199.490kN ;F j=0.7 X 0.900 X 1430.000 X 1.150 X 0.550=569.819kN ;由于Fj A Fl ,所以柱與基礎(chǔ)交接處滿足沖切要求！

16、2. 第一變階處(從下往上數(shù))沖切驗(yàn)算驗(yàn)算：取：h i=0.25m； a m=1.840m；。hp=0.900;解得：2A i =(3.5/2-2.8/2-0.25) X 2=0.20m ;F l =204.082 X 0.200=40.816kN ;F j =0.7 X 0.900 X 1430.000 X 1.840 X 0.250=414.414kN ;由于Fj A Fl ,所以第一變階處滿足沖切要求！7.4. 基礎(chǔ)底板的配筋計(jì)算：依據(jù) <<建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 >>(GB50007-2002)第8.2.7條1.彎矩計(jì)算，計(jì)算公式如下:1(?仃、12IA J=*卜

17、/*23 +切"出+扁A號(hào)式中Mi,Mii 意I-I,II-II處相應(yīng)荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的彎矩設(shè)計(jì)值;a 1意截面I-I至邊緣最大反力處的距離；l,b基礎(chǔ)底面的邊長(zhǎng)；p 任意截面I-I處基礎(chǔ)底面地基反力設(shè)計(jì)值；G考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)的基礎(chǔ)自重及其上土的自重；取:a 1=(3.5-1.4)/2=1.05m; l=2m ; a =0.6mb=3.5m;G=1.35 X 274.96=371.196kN。解得：P=(243.362 X (3.5-1.05)+120.913 X 1.05/3.5=206.627kN ;M I =(1.050 2X (2 X 2+0.6)(243.362+206.

18、627-2 X 371.196/7.000)+(243.362-206.627)X 2/12=152.105kN.m ;M ii =(2.000-0.600) 2X (2 X 3.5+1.4) X (243.362+120.913-2 X371.196/7.000)/48=88.569kN.m;2. 配筋面積計(jì)算，計(jì)算公式如下：M% =5"n 二 1-)2H M X =式中a 1系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不超過C5(W, al取為1.0,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C8CM,a 1取為0.94,期間按線性內(nèi)插法確定；fc混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；h 0底板的計(jì)算tWj度。I- I 截面：2 ?。篗 i=152.105kN.m; 也 1=1.000 f c=14.300N/mm h 0=0.250f y=300.000N/mm解得：a s=152.105/(1.000 X 14300.000 X 3.500 X 0.250 2)=0.049E =1-(1-2 X 0.049) 0.5=0.050T s=1-0.050/2=0.975A s=152.105 X 106/(0.975 X 250.000 X 300.0)=2079.921