计算书 - 图文

石家庄市霍宾台桥设计

总目录

总目录 ······························································1 前言 ································································3 第一章 霍宾台桥设计计算书 ···········································4 一、设计说明 ························································4 （一）设计背景 ····················································4 （二）设计标准及规范 ··············································4 （三）主要材料 ···················································4 （四）设计要点 ····················································5 二、方案比选 ·······················································5 （一）桥梁结构方案比选 ···········································5 （二）桥梁截面形式比选 ············································8 （三）桥墩方案比选 ················································9 三、主要构件尺寸设计 ···············································10 （一）结构尺寸设计 ···············································10 （二）桥梁设计荷载 ···············································12 四、行车道板设计 ···················································13 （一）计算理论 ···················································13 （二）单向板内力计算公式 ·········································14 （三）行车道板设计 ···············································15 五、主梁（板）设计 ·················································17 （一）荷载横向分布系数计算 ·······································17 （二）主梁内力计算 ··············································19 （三）主梁配筋设计 ···············································24 六、盖梁设计 ·······················································25 （一）荷载计算 ···················································25 （二）内力计算 ···················································30 （三）截面配筋设计 ················································31 七、桥梁墩柱设计 ···················································34 （一）荷载计算 ···················································34 （二）截面配筋计算 ···············································36 八、孔灌注桩设计 ···················································38 （一）荷载计算 ···················································38

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（一）桩长设计 ···················································39 （三）桩基配筋设计及强度验 ········································40 第二章 霍宾台桥施工组织设计 ········································42 一、工程概况 ·······················································42 （一）工程简介 ·····················································42 （二）标准及规范 ···················································42 （三）要技术指标 ···················································42 （四）气候状况 ·····················································42 二、施工组织机构及工期安排 ·········································42 （一）施工组织管理机构 ·············································42 （二）工程进度计划 ·················································43 三、机械、人员安排 ·················································43 （一）钻孔桩施工工艺 ···············································44 （二）钢筋混凝土空心板预制施工工艺 ································46 （三）墩台施工工艺 ·················································47 （四）盖梁施工工艺 ·················································49 （五）桥梁安装施工工艺 ·············································49 （六）桥面系施工工艺 ···············································49 五、确保工程质量和工期的措施 ·······································50 六、确保施工安全、文明施工、环境保护措施 ···························51 七、附图 ···························································52 第三章 霍宾台桥预算书 ··············································59 结语 ·······························································65 谢辞 ·······························································66 参考文献 ···························································67

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前 言

毕业设计的主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，分析解决实际问题的能力。通过毕业设计使学生形成经济、环境、市场、管理等大工程意识，培养学生实事求是、谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。毕业设计过程中复习以前所学习的专业知识，同时也锻炼了学生将理论运用于实践的能力。

桥梁的设计需要综合考虑各个方面的因素，其中包括桥址处地形、地貌、气象、水文条件、工程地质、以及周围所处的环境等等，除此之外，任何一个设计都必须要考虑的问题就是怎样将经济、实用、美观三者都融于设计之中。

设计主要包括三个部分：一是桥梁的结构设计，二是桥梁的施工组织设计，三是桥梁工程的概预算。桥梁的结构设计，主要是行车道板、主梁、盖梁、桩柱的内力计算、截面配筋、强度验算等。通过方案比选后确定本桥为简支空心板桥，桥长80.08米。计算过程中主要参考了《公路桥涵设计手册——梁桥(上册)》、《钢筋混凝土简支梁（板）桥》、《桥梁工程》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵设计通用规范》等书籍；桥梁的施工组织设计，主要完成了桥梁主体结构的施工方案以及施工重点，设计过程中主要参考了《桥梁施工及组织管理》；桥梁工程的概预算，首先确定技术方案和工程量，然后依据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》、《公路定额及编制办法汇编》等等得到其他直接费，间接费及现场经费，最后进行预算汇总。此次毕业设计除了有详细的计算书外，还按照设计要求绘制了一定量的施工图纸。

总之，通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能（三基）和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质（三个素质）的训练，培养学生运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际问题的初步能力。

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第一章 霍宾台桥设计计算书

一、设计说明 （一）设计背景

我选的课题是石家庄市平涉线（平山县---涉县）霍宾台中桥设计。平涉线是石家庄市内的一条重要公路。霍宾台中桥是平涉线平山县境内的一位中桥。

霍宾台旧桥修建年代于1975年，为石拱桥。由于当时设计等级较低，已不能满足现在的交通需要。受石家庄市公路管理处的委托，我单位对霍宾台中桥进行现在了现场测量、水文地质调研。根据霍宾台桥位所处地形及当地50年的水文情况、交通量等情况，拟定将霍宾旧台桥拆除重建。重建后的霍宾台桥全84.08米，桥面净宽7米。该桥设计为5-16米钢筋混凝土简支板结构，桥面连续，与路线前进方向交角为90度。

（二）设计标准及规范

1. 标准及规范

《公路工程技术标准》 JTG01----2003 《公路桥涵施工技术规范》 JTJ041---2000 《公路工程抗震设计规范》 JTJ001---89 《公路桥涵通用规范》 JTG06----2004 《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTJ024---85 2. 主要技术指标

设计荷载：公路II级

桥面宽度：净7.0+2×1.0米人行道 桥面横坡：双向1.5% 桥面纵坡：0% 地震基本裂度：6度

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG62---2004

(三)主要材料

上部结构

1.混凝土：预制空心板、封头、铰缝均采用30号混凝土，桥面铺装采用40号混凝土。 2.普通钢筋：除特殊要求外，普通钢筋应满足下列要求。 直径≥12mm者采用Ⅱ级钢筋。 直径＜12mm者采用Ⅰ级钢筋。 3.钢板：钢板采用A3钢板或16锰钢。

4.伸缩缝：采用经过省部级鉴定的专业厂家生产的C60型异型钢伸缩装置。

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5.支座：采用经过省部级鉴定的专业厂家生产的板式橡胶支座。 下部结构： 1.混凝土：

(1)桥台：盖梁采用30号混凝土，耳墙、背墙采用30号混凝土，桩基础采用25号混凝土。

(2)桥墩：盖梁采用30号混凝土，柱采用30号混凝土，系梁、桩采用25号混凝土。 2.普通钢材：同上部结构。

(四)设计要点

1. 全桥共计5孔，采用5-16m钢筋混凝土空心简支板结构，桥面连续结构，全桥为5孔1联。桥梁横断面由6块空心板组成，空心板间距1.45m，桥面横坡通过铺装层厚度调整，空心板平置。

2. 计算空心板截面力学性质时, 把不规则的截面简化为规则的矩形截面进行计算。 3. 横向分布系数：车道集中荷载跨中截面按绞接板法计算；车道分布荷载跨中及支座截面横向分布系数近似取为1.0；支座处按杠杆原理法计算；求横向分布系数沿桥跨方向的变化时，布置车辆荷载进行计算。

4. 主梁设计：计算主梁受力时，把桥梁上部的人行道、护栏等构件的自重平均分配到各主梁进行计算；钢筋配筋设计参考标准图进行钢筋设置；主梁钢筋设计为焊接钢筋骨架。

5. 盖梁设计时，没有考虑人群荷载的影响，只按车辆荷载的最不利布置进行荷载设计；钢筋配筋设计参考标准图进行钢筋设置。

6. 为减少负弯矩区桥面开裂，将墩顶桥面铺装层内钢筋加密。 7. 空心板跨中预拱度为：3.0cm，按抛物线设置。 8. 桥墩、桥台盖梁上均设置抗震挡块及抗震锚拴。 9. 桥台采用柱式桥台，桩直径1.2m。

10.桥墩采用柱式桥墩、桩基础，柱直径1.0m，桩直径1.2m。 11.下部结构配筋设计参考了标准图，按标准图设置钢筋。

二、方案比选

(一) 桥梁结构方案比选

桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。 1.桥梁设计原则 (1)适用性

桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修[1]。 (2)舒适与安全性

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造价将提高。这与桥墩的高度以及基础工程的难易程度 有密切关系。最经济的分孔方式就是使下、下部结构的总造价趋于最低。另外跨的选择还与施工能力有关。霍宾台桥是拆除改建工程，桥址已确定即在原桥位上修建，据霍宾台桥河道流域面积、及50年内河流洪水情况选用标准图中的16米跨径为本桥的跨径。本桥总跨径84.08m每孔16米可分为5孔。 3.桥梁的标高

对于跨河桥梁，桥梁的标高应保证桥下排洪和通航的需要。霍宾台桥建成后桥面标高应当与原路面标高相一致，保证桥梁与路线的顺畅，故选定桥面的标高为100.336米，梁（板）底标高为99.233米。 4.主梁尺寸设计

(1)空心矩形板（梁）高度

混凝土空心简支板（梁）桥的梁高度与跨径之比通常在115～1/25之间，在设计中，高跨比约在118～119，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案。加大梁高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限，但可在增大空心截面的惯性矩。根据桥下排洪情况，并且为达到美观的效果，取梁高为0.8m，这样高跨比为0.8/16=1/20，位于115～125之间，符合要求。细部尺寸：在板截面跨中处顶板厚取9cm，腹板处取18cm，到腹板处按二次抛物曲线变化。底板厚取9cm，底板腹板处厚取14cm；腹板处厚取10cm。

具体尺寸如图3示：

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图3 5.盖梁、墩柱、钻孔灌注桩尺寸设计

盖梁、墩柱、钻孔灌注桩尺寸见图4。

6.桥梁主要材料设计

土。

图4

（1）混凝土：预制空心板、封头、铰缝均采用C30混凝土，桥面铺装采用C40混凝（2）钢筋：除特殊要求外，普通钢筋应满足下列要求：

直径≥12mm者采用II级钢筋 直径≤12mm者采用 I级钢筋

（二）桥梁设计荷载

根据规范本桥设计等级为公路II级。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。公路I级车道荷载的均布荷载标准值为

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qk?10.5KN/m；集中荷载标准值pk按以下规定选取：

桥梁计算跨径小于或等于5m时，pk=180KN 桥梁计算跨径等于或大于5m时，pk=360KN

桥梁计算跨径大于5m，小于50m时，pk值采用直线内插求得。

计算剪力效应时，上述荷载标准值应乘于1.2的系数。

公路II级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值pk为公路I级车道荷载的0.75倍[5]。

桥梁结构的整体设计采用车道荷载；桥梁结构的局部加载采用车辆荷载。故本桥的车道荷载计算图式如下图：

pk?0.75?180KN qk?0.75?10.5?7.875KN/m图5

二、 行车道板设计 （一）计算理论

行车道板是直接承受车辆轮压的钢筋混凝土板,它在构造上与主梁梁肋和横隔梁连接在一起,既保证了梁的整体作用,又将活载传于主梁。

在桥梁设计中，通常把边长比或长宽比等于和大于2的周边支承板看作单向板由短跨承受荷载的单向受力板（简称单向板）来设计[6]。

在桥梁设计中，为了计算方便起见，通常近似地把车轮压力与桥面的接触面看作是×b2的矩形。

a2：车轮沿行车方向的着地长度 b2：车轮的宽度

荷载在铺装层内的扩散可偏安全地按45度来计算，则作用于钢筋混凝土承重板顶面的矩形荷载压力面的边长为：

沿纵向： a1= a2+2H （式-1） 沿横向： b1=b2 +2H （式-2）

式中H---铺装层的厚度。

《桥规》中对于单向板的荷载有效分布宽度的规定：

跨径中间的几个相同荷载：

ll a?a1?d??a2?2H?d? （式-3）

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式中d???车辆荷载的轴距

荷载在板的支承处：

la,?a1?t?a2?2H?t,但不小于 （式-4）

3式中t---板的厚度

荷载靠近板的支承处：

ax?a,?2x （式-5）

式中x???荷载离支承边缘的距离（二）单向板内力计算公式

1.永久作用产生的弯矩：

Ml0?8gl2 g???1m宽板条每延米的恒载重量l???板的计算跨径，当主梁的梁肋宽度较大时

（如箱式梁）取肋间的净距加板的厚度，即l?l0?t

但不大于l0?b此处l0为桥的净跨径，t为板厚，b为梁肋宽度

2.永久作用产生的剪力：

V?gl02 3.可变作用产生的弯矩：

Mop?(1????P8a(l?b12) 式中 P ---汽车轴重

a--- 板的有效工作宽度

4.可变作作用产生的剪力：

V??1????Aql1?y1?a2?y2??k02 矩形部分荷载的合力为

AP1?p?b1?2a 三角形部分荷载的合力为 AP2?8aa,b(a?a,)2 1式中：p和p,——对应于有效工作宽度a和a,处的荷载强度；

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（式-6） （式-7）

（式-8） （式-9）

-10）

-11） （式 （式石家庄市霍宾台桥设计

y1和y2——对应于荷载合力A1和A2的支点剪力影响线竖标值 5.配筋设计公式：

?s?M （式-12） 2?1fcbh0 ??1?1?2? （式-13） ?s?0.5?(1?1?2?) （式-14）

As?Mfy?sh0 （式-15）

(三)行车道板设计

主梁截面尺寸如图3，桥面铺装采用10—16.7cmC40混凝土防水混凝土，平均厚度13.3cm，容重为25kN/m3；面层为8cm厚沥青混凝土，容重为23kN/m3。 取l=1.18m,l0=1.08m进行计算： 1.永久作用效应

取纵向1米宽的板条进行计算 (1)每延米板上的永久作用

沥青混凝土面层g1?0.08?1?23?1.84 KN/m C40混凝土面层g2?0.13?1?25?3.325KN/m

合计：5.165 KN/m

(2)永久作用效应

由（式-6，式-7）得

1l21Mgk???5.165?1.182?0.899KN?m88 11Vgk?gl0??5.165?1.08?2.79KN22[2]

2.可变作用效应

(1)车道均布荷载作用效应

qk?0.75?10.5?7.875KN/mpk?0.75?180?135KN1Mqk??7.875?1.182?1.37KN?m

81Vqk??7.875?1.08?4.25KN2(2)车道集中荷载作用效应

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Asv——斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积； Sv——斜截面内箍筋的间距；

Asb——斜截面内在同一弯起平面的变通弯起钢筋的截面面积；

?s——普通弯起钢筋的切线与水平线的夹角。

2.内力计算 (1)永久作用效应 主梁的永久作用 边主梁

6?830?15??130?80??8??21.5?108???22???25?11.75KN/m

72?108108?72?9?2??8?48?108??8????22?中主梁

6?872?108??130?80??8?2?108?48??8??25?10.75KN/m ?22??铺装层

?0.08?7?23?0.13?7?25??6?3.9KN/m

栏杆及人行道

0.5?2?5?2KN/m

中主梁永久作用：10.75+3.9+2=16.65KN/m 边主梁永久作用：11.75+3.9+2=17.65 KN/m 主梁计算简图如图8示

15.96m

g1=17.65KN/m g2=16.65 KN/m 图8

由（式-15、式-16）计算主梁永久作效应，计算结果见表3

表3 主梁永久作效应计算表 内力 荷载位置 X=0 X=L/2 (2)可变作用效应

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边梁剪力V（KN） 140.85 0 边梁弯矩M（KN·m） 0 561.98 主梁剪力V（KN） 132.87 0 主梁弯矩M（KN·m） 0 530.14 石家庄市霍宾台桥设计

主梁的荷载横向分布系数见表4

表4 主梁的荷载横向分布系数 梁号 1 2 3 荷载位置 车道集中荷载 0.348 0.26 0.312 0.5 0.345 0.5 车道均布荷载 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 人群荷载 0.387 1.0 0.326 1.0 0.208 1.0 mc m0 mc m0 mc m0 选1号梁进行设计 计算车道荷载下的跨中弯矩

?1???=1.3 qk=7.875KN/m

15.96?5??pk??180??360?180???0.75?167.88KN ?50?5??计算车道均布荷载下跨中的弯矩影响线面积

l21????15.962?31.84m2

88计算车道均布荷载下跨中的弯矩

M1?1.0?7.875?31.84?250.74KN?m

2qk计算车道集中荷载下跨中的弯矩影响线竖标

l1y???15.96?3.99m

44计算车道集中荷载下跨中的弯矩 由（式-17）得

M12pk?1.3?0.345?167.88?3.99?300.43KN?m

V1?1.0?7.875?1.955?15.71kN2qk计算人群荷载下跨中的弯矩

1M1?0.378?3?5??31.84?27.72KN?m r22计算同号矩影响线 111????15.96??1.955m

222计算跨中截面车道均布荷载下剪力

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V1?1.0?7.875?1.955?15.71kN

2qk计算跨中截面车道集中荷载下剪力

V12pk?1.2?1.3?1.0?0.345?167.88?0.5?45.18KN?m

计算跨中截面人群荷载下剪力

V1?0.387?3?0.75?1.955?1.74KN2r

计算支点截面车辆荷载最大剪力

作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线 如图9示

横向分布系数变化区段的长度

l1a???15.96?3.99m

44截面车辆荷载最大剪力由(式-17)得

?140?1.0?0.5?140?0.912?0.399???Vo?1.2?1.3???120?0.474?0.345?120?0.386??247.404KN

??0.345?30?0.198?0.345???m0=1.0

V影响线

1.4 L/4=3.915.96m Pk qk m0=1.0 mc=0.345 车道荷载

m0=1.0 mc=0.387 人 群

图9 支点剪力计算图

式

计算支点截面人群荷载最大剪力

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1Vor?0.378?3?0.75?7.89???3.99?(1?0.387)?3?0.75?0.916?9.47KN

23.内力组合

主梁内力组合设计值见表5 作用类别 (荷载类别) 1 永久作用 2 车道集中荷载 3 车道分布荷载 4 人群荷载 5 (2)+(3)+(4) 6 1.2?(1) 7 1.4?(5) 8 (6)+(7) (三)主梁配筋设计 序号 计时取fcd?fcd,[8]。

主梁设计用材料及设计数值：

30混凝土：fcd?13.8KN/mm2,ftd?1.39KN/mm2 HRB335级钢筋：fsd?280KN/mm2,fsd,?280KN/mm2 主梁截面简化为矩形截面进行计算设计，简化后截面如图10示

a．正截面抗弯承载力设计

表5 主梁内力设计值 弯矩M(KN·m) 梁端 跨中 0 530.14 0 300.43 0 250.74 0 27.72 0 578.89 0 636.17 0 810.45 0 1446.62 剪力V(KN) 梁端 跨中 132.87 0 45.18 247.40 15.71 9.47 1.74 256.87 55.1 159.44 0 359.62 77.14 519.06 77.14 主梁按双筋截面设计。双筋截面设计引入(A1?A2)之和为最小为其最优解。在设

800 1300 图10

取b=1300mm h=800mm 由表4得M=1446.62×106KN·m

取as?40mm,h0?h?as?800?40?760mmM1446.62?106?s???0.13922?1fcbh01.0?13.8?1300?760

??1?1?2?s?0.15??b?0.56?s?0.5?1?1?2?s?0.92521446.62?106As???7349.22mmfsd?sh0280?0.925?760??

M 24

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2选用21根直径为22的HRB335级钢筋作为受拉钢筋，As=7980mm。架立钢筋按构造要设置。 b.斜截面抗剪承载力设计 验算截面尺寸：

hw?h0?760mm,hw760??0.585?4 b1300 0.2?5cfcbh0? 0.?25?1.0?13.?813?00KN7604520验算是否需要计算配置箍筋

0.5?10?3?2ftdbh0?0.5?10?3?1.0?1.39?1300?760?686.67KN

?0?Vd?1.0?519.06?519.06KN?686.67KN

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按规范进行构造要求配置箍筋及弯起的抗剪钢筋。

主梁配筋图详见施工图。

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七、 盖梁设计 (一)荷载计算

1.恒载计算

上部结构恒载见表6 边梁自重 KN/m 1、6号 17.65 盖梁自重计算见表7 截面编号 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 表6 上部结构恒载汇总表 中梁自重 一孔上部 KN/m 结构总重 2~5号 16.65 1626.32 每一支座恒载反力 KN/m 1、6号 2~5号 140.84 132.86 表7 盖梁自重 盖 梁 自 重 KN 0.6?0.7?1.3?25+0.7/2?0.3?1.3?25=13.65+3.41=17.06 (0.6+1.2) ?0.5?1.3?25=14.62 1.2?0.6?1.3?25=23.4 1.2?0.5?1.3?25=19.5 1.2?2?1.3?25=78 合计 152.58 KN 盖梁内力计算见表8 截面 编号 1-1 表8 盖梁内力计算表 弯矩 M（KN·m） -1/2?17.06?0.7?0.7=-4.18 剪力 （KN） （KN） -17.06 -17.06 25

截面1-1 V左=0 V右=-R1 截面2-2 V左= V右=-R1

截面3-3 V左= -R1 V右=G- R1

截面4-4 V左= G- R1 V右= G- R1- R2 截面5-5 V左= G- R1- R2 V右= G- R1- R2- R3 按各梁反力的最大值与柱的最大反力值进行计算。

截面1-1 V左=0

V右=-629.42KN

截面2-2 V左=-629.42 KN

V右=-629.42 KN

截面3-3 V左=-629.42 KN

V右= 1968.53- 629.42=1339.11 KN 截面4-4 V左= 1339.11 KN

V右= 1339.11-581.46= 757.65 KN

截面5-5 V左= 757.65 KN

V右=757.65-688.39=69.26 KN

(三)截面配筋设计

1.计算公式

盖梁的正截面抗弯承载力计算公式

?0Md?fsdAsz z?(0.75?0.05lh)(h0?0.5x) 式中：Md——盖梁最大弯矩组合设计值；

fsd——纵向普通钢筋抗拉强度设计值； As——受拉区普通钢筋截面面积；

z——内力臂；

x——截面受压区高度； h0——截面有效高度。

盖梁的抗剪截面应符合下列要求

l?10.3?0Vd?h30?10?3fcu,kbh0 式中：Vd——验算截面处的剪力组合设计值(KN)；b——盖梁截面宽度（mm）；

h0——盖梁截面有效高度（mm）

；

31

石家庄市霍宾台桥设计

(式-26) (式-27) (式-28) (式-29) (式-30)

(式-31)

(式-32)

(式-33)

石家庄市霍宾台桥设计

fcu,k——边长150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)。

盖梁斜截面抗剪承载力计算公式

l??14??h??10?3bh?0Vd??1??020???????2?0.6P?fcu,k?svfsv (式-34)

式中Vd——验算截面处的剪力组合设计值；

?1——异号弯矩影响系数，计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时，

取1.0；

P——斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，P=100?；

b——斜截面受压端正截面处，矩形截面宽度；

h0——斜截面受压端正截面的有效高度；

?sv——斜截面内箍筋配筋率；

fsv——箍筋抗拉强度设计值；

2.配筋设计

盖梁选用C30的混凝土fcd?13.8KN/m,fct?3.9KN/m 选用HRB335级钢筋 fsd?280KN/m,fsd,?280KN/m 保护层取5cm。 (1)抗弯设计

盖梁内力汇总见表11

表11 盖梁内力汇总表 内力 截面 弯矩 M自重 M活荷 M设计 自重 V 剪力 活荷 V 设计 V 左 右 左 右 左 右 1-1 -4.18 0 -5.0 -17.06 -17.06 0 -629.42 0 -881.18 2-2 -14.32 -314.7 -457.78 -31.68 -18.5 -629.42 -629.42 -881.18 -881.18 3-3 -46.8 -692.36 -1025.46 -37.75 97.5 -629.42 1339.11 -881.18 1874.75 4-4 -14.13 187.24 245.18 78 78 1339.1 757.65 1874.75 1060.71 5-5 87.75 891.12 1382.86 0 0 757.65 69.26 1060.71 96.96 盖梁各截面弯矩所需钢筋，由（式-12、式-13、式-14）进行计算， 计算结果见表12

32

石家庄市霍宾台桥设计

表12 盖梁各截面弯矩所需钢筋计算表(KN·m)

截面 M 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 -5.0 720 1300 0.0005 0.005

验算配筋率:

??f7850h?0.5%??min?0.45?ct??0.2%，满足。

1300?1195fsdh0盖梁的负弯矩钢筋以3-3截面控制设计。选用12根直径为25mm的HRB335级钢筋抗负弯矩，并把跨中的正弯矩钢筋在支座处弯起作抵抗负弯矩用[9]。 (2)抗剪设计

以3-3截面V= 1874.75KN与1-1截面V=881.18KN作为控制截面进行配筋设计 3-3截面V= 1874.75KN 验算截面尺寸

hw?h0?1195mm,hw1195??0.919?4 b13000.25?cfcdbh0?0.25?1.0?13.8?1300?1195?5359.57KN

大于1874.75KN，截面满足要求。

验算是否需要计算配置箍筋

0.5?10?3?2ftdbh0?0.5?10?3?1.0?1.39?1300?1195?1079.68KN小于V=1874.75KN，故需要进行配箍计算。

VCS??1?2?3?10?3bh0?2?0.6P?fcu,k?svfsv （式-19）

选用直径为10mm、间距150mm的双肢箍筋（HRB235）抗剪。

sv=150mm b=1300mm h0=1195

33

石家庄市霍宾台桥设计

?1=1.0 ?21.0 ?3=1.1 fcu,k?20.1KN/mm2

Asv?78.5mm?4?314mm fsv?195KNmm/

?s?As/svb?314/150?1300?0.16%

P=100?=100×0.16%=0.16

VCS?1.0?1.0?1.1?0.001?1300?1195?20.1?0.16%?195?2+0.6?0.16??2926KN?3 Vsb?0.7?510?fsd

??si ns设计4根直径为25的HRB335级钢筋弯起抗剪

fsd?280KN/mm sin?s?sin?45 7 0.Asb?490.625mm2

Vsb?0.75?10?3?280?4?490.625?0.707?291.38KN Vd?Vcs?Vsb?2926?291.38?2926.3KN 满足。 1-1截面V=881.18KN 验算截面尺寸

hw?h0?720mm,hw720??0.554?4 b13000.25?cfcdbh0?0.25?1.0?13.8?1300?1195?5359.57KN 大于881.18KN，截面满足要求。 验算是否需要计算配置箍筋

0.5?10?3?2ftdbh0?0.5?10?3?1.0?1.39?1300?1195?1079.68KN大于V=881.18KN

故不需要进行配箍计算，按构造要求配置箍筋与弯起钢筋。 盖梁配筋图详见施工图。

七、桥梁墩柱设计 （一）荷载计算

1.恒载计算：由前计算得

32 上部构造恒载，一孔自重 1626.KNKN8 盖梁自重（半根盖梁） 152.5

34

石家庄市霍宾台桥设计

?0?.9?4?25KN6 3横系梁重 0.74墩柱自重 3.1?20.?53.?78?25KN7 4.18作用墩柱底面的恒载垂直力为

1N恒??1626.32?152.58?(63?74.18)?2?1034.33KN

22.活载计算

(1) 车辆单孔荷载：单列车时

R1=0 R2= 236.99KN R1+ R2=236.99KN (2) 双孔荷载：单列车时

R1＝169.68 KN R2=251.31KN R=R1＋R2＝420.99KN

活载中双孔荷载产生支点处最大反力值，即产生最大墩柱垂直力；活载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。

3.双柱反力横向分布计算（活载位置见图13） 钻机就P 0.55 2.5m

单列 双列

2.5m 2.5m 2.5m 2.5m

R2 R2 R1 R1 图13

2.5?2.5?1.0,?2?1?1?0 单列车时：?1?50.55?2.5?0.61,?2?1?0.61?0.39 双列车时：?1?5４.荷载计算

(1) 活载垂直力计算见表12

表12 活载垂直反力计算 最大垂直反力（KN） 最小垂直反力（KN） 荷载 R 横向分布?1 R×?1 横向分布?2 R×?2 情况 KN 单列车 双列车 236.99 420.99 1.0 0.61 236.99 256.8 0 0.39 0 164.19 (2) 活载最大弯矩计算

垂直力对对柱顶中心产生的弯矩

35

石家庄市霍宾台桥设计

M?Rmax?0.25?420.99?0.25?105.25KN?m 水平力对柱顶中心产生的弯矩

M?45?1.43?64.35KN?m

(二)截面配筋计算

1.作用在柱顶的外力 (1)垂直力

最大垂直力Nnax?1034.33?256.8=1291.13KN 最小垂直力Nnin?1034.33?164.19?1198.52KN (2)水平力

水平力取H?45KN (3)弯矩

M?105.25?64.35?169.6KN?m

2.作用在柱底的外力

Nmax?1291.13(63?2)?1322.63KN Nnin?1198.52?(63?2)?1230.02KN Mmax?169.6?45?3.87?343.75KN?m 3.截面配筋设计

(1)双孔荷载，最大垂直反力时，按轴心受压构件设计

?0Nd?0.90?(f,cdA?f,sdAs) 式中：Nd——轴向力组合设计值；

?——轴压构件稳定系数；

A——构件毛截面面积，当纵向钢筋配筋率大于3%时，A应改用An?A?A,s；

A,s——全部纵向钢筋的截面面积。

轴心受压时，桥墩柱选用C30的混凝土

fcd?13.8KN/mm,fct?3.9KN/mm 设计24根直径22mmHRB335级钢筋

A,s?9118.56mm2As?0.875mm2

fsd?280KN/mm,f,sd?280KN/mm，保护层取5cm。 查规范得?=1.0 由（式-35）

36

-35） （式

石家庄市霍宾台桥设计

0.9?1.0?(13.8?0.785?280?9118.56)?2315.5KN

>Nd=1322.63KN 满足。 验算配筋率

As,9118.56????1.16%??min(?min?0.6%) 满足。

A785000,截面一侧配筋率 0.5?9118.56?,??0.58%??min?0.2% 满足。

785000（2）单孔荷载，最大弯矩时，按偏心受压构件设计

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按正截面受压承载力计算应符合下列规定[10]:

?0Nd?Ar2fcd?C?r2fcd,rs （式-36）

?0Nde0?Br3fcd?D?gr3fcd, （式-37）式中：e0——轴向力的偏心距, e0?Md/Nd，应乘于偏心距增大系数?，?按式

（式-38）计算；

A、B——有关混凝土承载力的计算系数，按规范表C.0.2查得； C、D——有关纵向钢筋承载力的计算系数，按规范表C.0.2查得；

r——圆形截面的半径；

g——纵向钢筋所在圆周的半径rs与圆截面半径之比g?rs/r

? ——纵向钢筋配筋率，??As/?r2。 偏心距增大系数?计算公式：

1??1?1400e0/h0?l0? ?h??1?2 （式-38）

??2 ?1?0.2?2.7e0/h0?1.0 （式-39） ?2?1.15?0.01l0/h?1.0 （式-40）式中l0——构件的计算长度；

e0——轴向力对承截面重心的偏心矩；

h0——截面有效高度，对圆形截面取h0?r?rs；

?1——荷载偏心率对截面曲率的影响系数；

?2——构件长细比对截面曲率的影响系数。

利用规范表C.0.2，对构件承载力进复核验算的步骤： a.由（式-36）（式-37）解得轴向力的偏心距：

Bfcd?D?gfsd, e0?r （式-41）,Afcd?C?fsd

37

石家庄市霍宾台桥设计

b.已知fcd、fsd,、?、r，设定?值，查表C.0.2，将查得的系数A、B、C、D值代入（式-38）计算e0值。如果e0值与实际计算偏心距?Md/Nd相符，则设定的?值为所求者。

c.将最后确定的?相应的A、B、C、D值代入（式-36）（式-37）进行构件正载面承载力的复核。 (3)墩柱配筋设计

偏心受时，桥墩柱选用C30的混凝土

fcd?13.8KN/mm,fct?3.9KN/mm 设计24根直径22mmHRB335级钢筋

As,?9118.56mm2As?0.875mm2

fsd?280KN/mm,fsd,?280KN/mm，保护层取50mm。 e0?Mmax/Nmin?343.75?106/1230.02?103?279.4mm r?500mm,g?rs/r?0.4/0.5?0.8 取定??0.64查规范表C.0.2得

A?1.6188,B?0.6661,C?0.7373,D?1.6763

将A?1.6188,B?0.6661,C?0.7373,D?1.6763 代入（式-41）计算得e0?274.5mm，满足。 将A?1.6188,B?0.6661,C?0.7373,D?1.6763 代入（式-36）得

1.6188?5002?13.8?0.7373?1.16%?5002?280?61383.54KN

??0Nd?1.0?1230.02KN，满足。

将A?1.6188,B?0.6661,C?0.7373,D?1.6763代入（式-37）得

0.6661?5003?13.8?1.6763?1.16%?0.8?5003?280?1693484.74KN??0Nd?1.0?274.5?1230.02?337640.49 满足。

墩柱配筋图详见施工图。

八、钻孔灌注桩设计 （一）荷载计算

每根桩承受的荷载

1.双孔荷载的反力

1N1??1626.32?813.16KN

22.盖梁恒载的反力

N2?152.58KN 3.系梁恒载的反力

N3?63?2?31.5KN

38

石家庄市霍宾台桥设计

4.一根墩柱恒重

N4?74.18KN 作用在桩顶的恒载反力为

N恒?N1?N?2N3?N4?1071.42KN 5.灌注桩每延米自重

3.14?1.22q??(25?10)?16.96KN/m(扣除水的浮力)

46.活载反力 （1）双跨活载反力

N5?256.8KN （2）单跨活载反力

N6?236.99KN

（3）制动力T=45KN，作用在支座中心，距柱顶的距离为

1.143?3.87?5.013m

（4）风力（因结构刚度较大可不予考虑） 7. 用于桩顶的外力

Nmax?1071.42?256.8?1331.22KN Nmin?1071.42?236.99?1308.41KN

H?45KN

M?N6?0.25?T?5.013

?236.99?0.25?45?5.013?284.83KN?m

（二）桩长设计

灌注桩直径1.2m，按嵌岩桩设计。根据地质情况，地面以下13米至15米为风化岩，15至17米为岩石。设计桩长17米，桩嵌入岩石偏安全的按1.5米计。 规范中单桩轴向受压容许承载力计算公式[11]

[P]?(c1A?c2Uh)Ra （式-42）式中 [P]——单桩轴向受压容许承载力（KN）；

； Ra——天然湿度的岩石单轴极限抗压强度（KPa）

h——桩嵌入基岩深度（m），不包括风化层；

U——桩嵌入基岩部分的横载面周长，对于钻孔桩和管柱按设计直采用； A——桩底横截面面积，对于钻孔桩和管柱按设计直采用；

c1、c2——根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数按表13采用。

39

石家庄市霍宾台桥设计

表13 c1、c2系数值

条件 良好的 一般的 较差的 c1 0.6 0.5 0.4 c2 0.05 0.04 0.03 注：当h?0.5m时，c1采用表列数值的0.75倍，c2?0 对于钻孔桩，系数c1、c2可降底20%采用。 2.承载力计算

岩石单轴极限抗压强度取为：R?2000kPa 嵌入基岩深度：h?1.5m

桩嵌入基岩部分的横载面周长：U?1.2?3.14?3.78m 桩底横截面面积：A?3.14?0.62?1.13mm2

c1?0.6 c2?0.0 5由（式-42）计算得单桩轴向受压容许承载力

[P]=(0.6?1.13+0.05?3.78?1.5)?2000=1923KN

(三)桩基配筋设计及强度验算

1. 配筋设计

设计用C25混凝土，

fcd?11.5KN/mm,fct?1.23KN/mm 设计用24根直径22mmHRB335级钢筋

As,?9118.56mm2As?1130400mm2

fsd?280KN/mm,fsd,?280KN/mm，保护层取5cm。 按轴心受压构件进行设计

由(式-35) ?0Nd?0.90?(fcdA?fsd,As,)

0.9?1.0?(13.8?0.785?280?9118.56)?2315.5KN

??0Nd?1331.22KN 满足。 验算配筋率

As,9118.56????0.8%??min(?min?0.6%) 满足。

A1130400,截面一侧配筋率

0.5?9118.56?,??0.4%??min?0.2% 满足

11304002. 强度验算

单桩轴向受压容许承载力

40

石家庄市霍宾台桥设计

[P]=(0.6?1.13+0.05?3.78?1.5)?2000=1923KN

按混凝土强度及配置钢筋计算得到的承载力

N?0.9?1.0?(13.8?0.785?280?9118.56)?2315.5KN

桩基设计值

?0Nd?1331.22KN

单桩承载力[P]>桩实际承载力>桩设计值 设计满足要求。 桩基配筋图详见施工图。

41

石家庄市霍宾台桥设计

第二章 霍宾台桥施工组织设计

三、 工程概况 （一）工程简介

霍宾台桥中桥位于石家庄市平山县霍宾台村，距平山县城关15公里，南接山西，向西与207国道、318国道相连。霍宾台桥是平涉公路上的一座中桥，该桥采用5×16米钢筋混凝土空心桥，全桥长84.08米。柱式桥墩。桥面宽度为9m，桥面系布置为：0.25m（栏杆）+0.75m（人行道）+7.00m（行车道）+0.75m（人行道）+0.25m（栏杆）。行车道面铺设13cmC30防水混凝土和8cm沥青混凝土铺装层。人行道铺设2cm水泥砂浆。

（二）标准及规范

《公路工程技术标准》 JTG01----2003 《公路桥涵施工技术规范》 JTJ041---2000 《公路工程抗震设计规范》 JTJ001---89 《公路桥涵通用规范》 JTG06----2004 《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTJ024---85

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG62---2004

（三）主要技术指标

设计荷载：公路II级

桥面宽度：净7.0+2×1.0米人行道 桥面横坡：双向1.5% 桥面纵坡：0% 地震基本裂度：6度

（四）气候状况

霍宾台中桥位属于亚热带气候，主要是大陆气候特征。年平均降水量900mm，极端最高气温为42度，极端最低气温为-17度，年平均温度为12.3度，最高月平均温度25度（7月份）最低月平均温度为-3.8度（1月份）。11月份至次年3月份为冰冻期。历年平均风速为24m/s，最大风速达27.9m/s。

二、施工组织机构及工期安排 （一）施工组织管理机构

为了对本合同项目进行全面高效地施工组织管理，拟成立精干高效、运转自如的“霍宾台中桥项目经理部”。项目经理部的职能是依据合同规定的内容对承担的全部工程项目按计划顺利完成。同时，项目经理部对外负责与业主、监理工程设计单位和地方政府保持联系并建立良好关系，保证有一个良好的施工环境；对内统一指挥，协调各部门的关系，严格控制工程成本和质量，确保文明施工、安全生产。

42

石家庄市霍宾台桥设计

项目经理部下设

工程技术质检科：负责施工、技术、测量、资料、试验及施工工序的抽检工作及

工程实物验收、报检等。

财务劳资办公室：负责人员调配、劳保用品发放，工资和资金发放、财务成本核

算。

后 勤 部：负责施工现场及驻地的办公用品、生活设施等保障。 工 地 试 验 室：提供各种配比、原料进场检验、施工过程质量控制、竣工时的

各种检验。

施 工 队：负责测量及桥梁的结构施工工作。

预 制 厂：主要负责梁（板）预制、安装及混凝土的拌和运输。

（二）工程进度计划

(1) 进场：计划从2007年2月3日至2007年2月6日在为期4天的时间里电力、施

工机械、施工现场（包括临建、混凝土搅拌站、钢筋加工场、木工场地）等准备就绪，并进行测量放样达到开工条件。

(2) 桩基施工：工期72天（2007年2月6日——2007年4月23日），我方将准备3

台冲击钻机，计划每台钻机6天成一孔，并完成混凝土的灌注。

(3) 系梁：工期73天，其安排如下：（2007年2月20日——2007年5月6日） (4) 柱：工期63天（2006年3月1日——2006年5月14日）

(5) 预制空心梁：工期64天（2007年3月26日——2007年5月30日） (6) 桥面铺装：工期25天（2007年6月10日——2007年7月5日）

(7) 栏杆人行道板的预制：工期71天（2007年3月15日——2007年5月25日） (8) 栏杆、人行道的安装：工期21天（2007年6月20日——2007年7月10日） (9) 台背：工期10天（2007年6月10日——2007年6月20日）

0#台（6.10—6.20）5#台（6.10—6.20）

(10) 护坡：工期10天（2007年7月20日——2007年7月30日）

(11) 桥头搭板：工期10天，0#台（2007年5月10日——2007年5月20日）

5#台（2007年6月21日——2007年7月1日）

(12) 伸缩缝：工期10天（2007年6月30日——2007年7月10日） 以上计划如遇特殊情况，时间可往后顺延。

三、机械、人员安排

1.拟投入此工程的主要机械设备如下：

表1 主要机械设备表

装载机 发电机 徐工ZLG-50 天津 1台 1台 43

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混凝土搅拌站 吊车 混凝土搅拌机 电焊机 对焊机 2.拟投入此工程的主要技术人员：

项目经理1名；技术负责人1人

山东方圆 徐州VH-25 扬州YZ-250L 上海 徐州VH-100 1台 1台 1台 2台 1台 工程技术质检科：工程师1人，助工2人 财务劳资办公室：会计师1人 后勤部：2人；

工地试验室：实验工程师1名，实验员3人

四、施工工艺及方案 （一）钻孔桩施工工艺

钻孔灌注桩作为桥梁基础工程承担着所有荷载，因此钻孔灌注桩的施工作为桥梁施工中的重中之重。 1.准备场地：

施工前应进行场地平整，清除杂物，钻机位置处平整夯实，准备场地，同时对施工用水、泥浆池位置，动力供应，砂石料场，拌和机位置，钢筋加工场地，施工便道，做统一的安排。 2.测量放线：

根据设计图纸用经纬仪（或全站仪）现场进行桩位精确放样，在桩中心位置钉以木桩，并设护桩，放线后由主管技术人员进行复核，施工中护桩要妥善看管，不得移位和丢失。 3.埋设护筒：

护筒因考虑多次周转，采用3-10mm钢板制成，护筒内径，使用旋转钻机时比桩径大10-20cm，使用冲击钻时比桩径大20-30cm，埋置护筒要考虑桩位的地质和水文情况，为保持水头护筒要高出施工水位（或地下水位）1.5m，无水地面护筒宜高出地面0.3-0.5m，为避免护筒底悬空，造成塌孔、漏水、漏浆，护筒底应坐在天然的结实的土层上（或夯实的黏土层上），护筒四周应回填黏土并夯实，护筒平面位置的偏差应不超过5cm。护筒埋置深度：在无水地区一般为1-2倍的护筒直径。在有水地区一般为入土深度与水深的0.8-1.1倍[12]。 4.选择钻孔机械：

选择冲击钻机三台(适用于各种土层,孔径80-150cm,孔深30-40m),在钻孔过程中，钻机（架）必须保持平稳，不能发生位移和沉陷.因此钻机安装就位时,底座应用枕木

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垫实塞紧,顶端用风绳固定平稳. 5.制备泥浆：

应选用塑性指数IP>10的粘性土或膨润土，对不同土层泥浆比重可按下列数据选用：

粘性土和亚粘土可以就地造浆，泥浆比重在1.1-1.2之间 粉土和砂土应制备泥浆,泥浆比重1.25-1.5 砂卵石和流砂层应制备泥浆，泥浆比重1.3-1.5 6.钻孔灌注桩施工：

(1)将钻机调平对准钻孔，把钻头吊起徐徐放入护筒内，对正桩位，启动泥浆泵和转盘，等泥浆输到孔内一定数量后，方可开始钻孔。具有导向装置的钻机开钻时，应慢速推进，待导向部位全部钻进土层后，方可全速钻进。

(2)钻孔应持续进行，不得间断，视土质及钻进部位调整钻进速度。开始钻进及护筒刃脚部位或砂层、卵砾石层中时，应低档慢速钻进。钻进过程中，要保持泥浆水头高度高出孔外水位0.5米以上,泥浆如有损失、漏失，应及时补充，并采取补漏措施。钻进过程中，每进2-3m应检查孔径，竖直度，在泥浆池捞取钻渣，以便和设计地质资料核对。

(3)钻进时，为减少扩孔、弯孔和斜孔，应采用减压法钻进，使钻孔维持垂直状态，使钻头平稳回转。

(4)终孔检查合格后，应迅速清孔，清孔方法有抽浆法（适用于孔壁不易坍塌的柱桩和摩擦桩）、换浆法（适用于正循环钻机）、掏渣法（适用于冲抓、冲击、成孔，掏渣后的泥浆比重应小于1.3）。清孔时必须保证孔内水头、提管时避免碰及孔壁。清孔后泥浆性能指标，沉渣厚度应符合规范要求。不论采用何种方法清孔排渣，都必须保持孔内水头，防止塌孔。

(5)清孔后用检孔器测量孔径，检孔器的焊接可在工地进行，监理工程师检验合格后，即可进行钢筋笼的吊装工作。

(6)钢筋笼骨架，焊接时注意焊条的使用一定要符合规范要求，骨架一般分段焊接，长度由起吊设备的高度控制，钢筋笼的接长，可采用搭接焊或套管冷挤压连接方法，钢筋笼安放要牢固，以防在砼浇筑过程中钢筋笼浮起，钢筋笼周边要安放圆的混凝土保护层垫块。

(7)水下混凝土采用导管法进行灌注，导管内径一般为25-35cm，导管使用前要进行闭水试验（水密、承压、接头抗位），合格的导管才能使用，导管应居中稳步沉放，不能接触到钢筋笼，以免导管在提升中将钢筋笼提起，导管可吊挂在钻机顶部滑轮上或用卡具吊在孔口上，导管底部距桩底的距离应符合规范要求，一般为0.25-0.4m，导管顶部的贮料斗内的混凝土量，必须满足首次灌注剪球后导管端能埋入砼中0.8-1.2m,施工前要仔细计算贮料斗容积，向导管内倾倒混凝土宜徐徐进

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