桥梁的下部结构毕业设计

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

2 支座的设计

2.1 板式橡胶支座的选用

板式橡胶支座由多层橡胶片与薄钢板镶嵌、粘合压制而成。有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，能将上部构造的反力可靠地传递给墩台；有良好的弹性，以适应梁端的转动；又有较大的剪切变形，以满足上部构造的水平位移。板式橡胶支座与原用的钢支座相比，有构造简单，安装方便；节约钢材，价格低廉，养护简便，易于更换等优点；且建筑高度低，对桥梁设计与降低造价有益；有良好的隔震作用，可减少活载与地震力对建筑物的冲击作用。因此本设计选用板式橡胶支座。采用天然橡胶，适用温度为-40℃~60℃（环境温度-23℃~37.4℃），硬度取60。

2.2 计算支座反力

根据上部结构计算结果，梁体自身构造产生的支座反力标准值为Rck，

Rck?599.60?7.65?260.59?229.15?57.13?1154.12kN，其结构自重引起的支座反力标准

值为RGk?867.84kN，公路－Ⅰ级荷载引起的支座反力标准值为229.15kN，人群荷载标准值57.13kN,公路－Ⅰ级和人群荷载qr?3.0kN/m2作用下产生的跨中挠度为f?9.8mm；根据当地的气象资料，主梁的计算温差?t?57?C。

2.3 支座平面尺寸的确定

所需支座面积：

A?Rck[?]?1154.12kN10000kN/m2?115412mm?1.2?10mm252 （2-1）

于主梁底板宽为1.6m，故初步选定板式橡胶支座的平面尺寸为：a=600mm（顺桥向），b=700mm，A?4.2?105mm2?1.2?105mm2，故采用中间层橡胶片厚度t=15mm。

2.3.1 计算支座的平面形状系数S

S?a?b2t?a?b??600?7002?15??600?700??10.77mm?8，并且?12 (2-2)

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张海荣：沈阳至阜新公路桥下部结构设计

2.3.2 计算橡胶支座的抗压弹性模量

Ee?5.4GeS2?5.4?1.0?10.77?626.36MPa2 (2-3)

式中：Ge为常温下支座抗剪弹性模量，取Ge?1.0MPa。

2.3.3 验算橡胶支座的承压强度

?c?Rcka?b?1154.120.6?0.7?2748kPa???c??10MPa，满足规范要求。 (2-4)

式中：??c?为橡胶支座使用阶段的平均压应力限值。

2.4 确定支座的厚度

1．假设支座水平放置，且不考虑混凝土收缩和徐变的影响。

主梁的计算温差为?t?57?C，温度变形由主梁两端均摊，则每一支座的水平位移?g为：?g?12???t?l??12?1.0?10?5?57?(3402?60)?0.987cm (2-5)

式中：?为混凝土的线膨胀系数；

l?为简支梁的计算跨径。

2．为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移?p，首先要确定作用在每一支座上的制动力HT：

对于34.02m桥跨，一个设计车道上公路－Ⅰ级车道荷载总重为：

Pk?qk?l?296.05?10.5?34.02?653.26kN，则其制动力标准值为653.26?10%?65.3kN3,

但按《桥规》，不得小于90kN，故取总制动力为90kN参与计算，5片梁共10个支座，作用于一个支座上的制动力Fbk?9010?9kN。

3．确定需要的橡胶片总厚度te：

te?2?g?2?0.987?1.974cm (2-6) 不计汽车制动力：

计入汽车制动力：te?0.7??gFbk2Gelalb?0.7?0.98792?1.0?60?70?1.41cm (2-7)

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式中：Ge为支座剪变模量，常温下Ge?1.0MPa。

同时，考虑到橡胶支座的稳定性，《桥规》规定te应满足：te?0.2a?0.2?60?12cm（a为矩形支座短边尺寸）

选用5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚8mm，中间层厚15mm，薄钢板厚5mm，则橡胶片总厚度：te?2?8?3?15?61mm?6.1cm?1.974cm且小于9cm（合格）

4．支座总厚：h?te?4?0.5?6.1?2?8.1cm

2.5 支座偏转情况的验算

1．由下式计算支座的平均压缩变形：

?c,m?Rck?tea?b?Ee?Rck?tea?b?Eb?1154.12?0.0610.6?0.7?626.36?1154.12?0.0610.6?0.7?2000?0.268?0.084?0.352cm(2-8)

式中：为橡胶体积模量，Eb?2000MPa。

按《桥规》规定，满足??0.07te?0.07?6.1?0.427cm，即0.352cm?0.427cm，合格。 2．计算梁端转角?： 由关系式f?5gl4384EI和??gl324EI可得：

3?5lgl?1616f??????5l?1624EI?5l (2-9)

设结构自重作用下，主梁处于水平状态。已知公路－Ⅰ级荷载作用下的跨中挠度

f?0.98cm，代入上式得：

??16?0.985?3402?0.00092rad

3．验算偏转情况：

?c,m?a?2?60?0.000922?0.0276cm

即?c,m?0.307cm?0.0276?0.2457cm，验算合格，支座不会落空。

2.6 验算支座的抗滑稳定性

1．计算温度变化引起的水平力：

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?gte0.9876.1Ht?a?b?Ge??0.6?0.7?1.0?10?3?67.96kN (2-10)

2．为了保证橡胶支座与梁底或与墩底顶面间不发生相对滑动，则应满足以下条件

1）?Rck?0.3?1010.98?303.29kN

1.4Ht?Fbk?1.4?67.96?9?104.144kN

则303.29kN?104.144kN（合格）

2）?RGK?0.3?867.84?260.352kN?1.4Ht?95.144kN（合格）

结果表明，支座不会发生相对滑动。

由以上分析，本设计选用的支座型号为GJZ6003700381。

3 桥墩构造设计

3.1 桥墩类型和主要材料

桥墩选用钻孔灌注桩双柱式桥墩。

主要材料：混凝土采用C35混凝土；主筋采用HRB400钢筋；钢筋混凝土容重取

??25kNm。

3强度标准值：轴心抗压：fck?23.4MPa，轴心抗拉：ftk?2.20MPa 强度设计值：轴心抗压：fcd?16.1MPa，轴心抗拉：ftd?1.52MPa 混凝土的弹性模量：Ec?3.25?104MPa

3.2 桥墩截面尺寸拟定

根据沈阳至阜新公路桥的设计资料，参照《公路桥涵设计手册—墩台与基础》中的计算实例以及按照有关的规定，先初步拟定桥梁桥墩的尺寸，如图3-1所示，然后进行配筋设计和验算，如不符合要求，进行必要的修改。

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图3-1 桥墩一般构造/ cm Fig 3-1 Pier general structure/ cm

将墩柱的圆形截面换算为0.8倍的方形截面时，a=0.8d=0.8×150=120cm，故

????d?a??800???1.15?954.5?950cml?min????950

由于盖梁的跨高比l/h?悬臂端lx?185?40?臂梁。

d?a2950160?5.9?5，故可按一般构件进行相关计算和验算；盖梁的0.2?1502?225??240?h?160cm，也属于一般的钢筋混凝土悬

3.3 盖梁计算

盖梁截面尺寸见图3-2。

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