趙州橋資料及橋臺(tái)計(jì)算書

資料：趙州橋建成距今已1400年，經(jīng)歷了10次水災(zāi)，8次戰(zhàn)亂和多次地震，特別是1966年邢臺(tái)發(fā)生的7.6級(jí)地震，邢臺(tái)距這里有40多公里，這里也有四點(diǎn)幾級(jí)地震，趙州橋都沒有被破壞，著名橋梁專家茅以升說，先不管橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅就它能夠存在1300多年就說明了一切。趙州橋經(jīng)歷了洪水之災(zāi)，地震之災(zāi)，戰(zhàn)亂之災(zāi)，還有車輛重壓，但它千年如一日，至今仍巍然挺立在洨河之上，從這里也可以體會(huì)到趙州橋?qū)嵲谑翘珗?jiān)固了。朗讀第三自然段這么美的圖案，這么有智慧的勞動(dòng)人民，讓我們帶著對(duì)古代勞動(dòng)人民的敬佩之情和對(duì)趙州橋的喜愛之情有感情地朗讀第三自然段。學(xué)習(xí)第四自然段一位普普通通的石匠，他和廣大勞動(dòng)人民一起建造了這樣一座舉世聞名石拱橋，看看文中是怎樣夸它的？讓我們懷著敬佩和自豪的心情齊讀最后一段。你也來夸夸趙州橋吧！小結(jié)：趙州橋是一座石拱橋，充分表現(xiàn)了我國古代勞動(dòng)人民的智慧和才干，是我國寶貴的歷史遺產(chǎn)，我們應(yīng)該為我們有這樣的祖先感到自豪，我們要學(xué)習(xí)他們那種勇于發(fā)明創(chuàng)造的精神，把偉大的祖國建設(shè)得更加美好。（2）出示句子：趙州橋表現(xiàn)了勞動(dòng)人民的智慧加才干，是我國寶貴的歷史遺產(chǎn)。生讀趙州橋世界聞名、歷史悠久，它表現(xiàn)了勞動(dòng)人民——的智慧加才干，是我國寶貴的歷史遺產(chǎn)趙州橋非常雄偉，它表現(xiàn)了勞動(dòng)人民——的智慧加才干，是我國寶貴的歷史遺產(chǎn)。趙州橋不但堅(jiān)固，而且美觀，表現(xiàn)了——?jiǎng)趧?dòng)人民的智慧和才干，是我國寶貴的歷史遺產(chǎn)。橋臺(tái)計(jì)算書設(shè)計(jì)：復(fù)核：-12-目錄1計(jì)算依據(jù)與基礎(chǔ)資料 11.1標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 11.1.1標(biāo)準(zhǔn) 11.1.2規(guī)范 11.1.3主要材料 11.2計(jì)算資料 21.2.1結(jié)構(gòu)尺寸 21.2.2墻后填土參數(shù) 21.2.3墻體與地基參數(shù) 22荷載計(jì)算 42.1橋臺(tái)及上部荷載計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1.1橋上活載反力 52.1.2不考慮浮力時(shí)自重恒載計(jì)算 62.2臺(tái)背土壓力計(jì)算 72.2.1臺(tái)后填土自重引起的主動(dòng)土壓力 72.2.2臺(tái)后活載引起的主動(dòng)土壓力 82.3作用力匯總 93偏心距驗(yàn)算 104地基承載力驗(yàn)算 105抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算 116抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 117驗(yàn)伸縮縫的選擇 12U型橋臺(tái)計(jì)算1計(jì)算依據(jù)與基礎(chǔ)資料1.1標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范1.1.1標(biāo)準(zhǔn)上部構(gòu)造形式：預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板下部構(gòu)造形式：重力式U型橋臺(tái)設(shè)計(jì)荷載：城市－A級(jí)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.11.1.2規(guī)范《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ11-2021）《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2021（簡稱《通規(guī)》）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD62-2021（簡稱《預(yù)規(guī)》）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2021）1.1.3主要材料1）混凝土：橋臺(tái)臺(tái)帽、背墻采用C30混凝土，側(cè)墻C25混凝土，臺(tái)身、擴(kuò)大基礎(chǔ)C25片石混凝土，容重均采用24kN/m3；3）鋼筋：采用HRB400，，；采用HPB300，，。1.2計(jì)算資料1.2.1結(jié)構(gòu)尺寸圖1-1橋臺(tái)一般構(gòu)造圖（單位：cm）假設(shè)臺(tái)背鉛直，基礎(chǔ)墻趾擴(kuò)散角=tan-1（50/100）=26.57o<混凝土最大剛性角40o滿足要求，臺(tái)后填土與水平面夾角β=0。。1.2.2墻后填土參數(shù)墻背填土容重γs=19KN/m3,計(jì)算內(nèi)摩擦角Φ=40o。1.2.3墻體與地基參數(shù) 橋臺(tái)c25混凝土容重γk=24KN/m3,基底摩擦系數(shù)μ=0.3,地基容許承載力[σ]=2500Kpa。1.2.3計(jì)算荷載 人群荷載q=3kN/m2，上部構(gòu)造反力--恒載標(biāo)準(zhǔn)值p1=2033.89KN，上部構(gòu)造反力--活載標(biāo)準(zhǔn)值p2=3211.54KN。2荷載計(jì)算2.1橋臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算2.1.1橋上部反力編號(hào)鉛垂力N（KN）距基底中心的距離（m）彎矩M（KN.m）活載3211.542.678574.82恒載2033.892.675430.49表2.1上部構(gòu)造荷載2.1.2自重恒載計(jì)算計(jì)算橋臺(tái)自重與臺(tái)內(nèi)填土重力及其對(duì)基礎(chǔ)底中心的偏心彎矩，首先計(jì)算各部分重力及其對(duì)基礎(chǔ)底前趾點(diǎn)“A”彎矩；編號(hào)項(xiàng)目鉛垂力（KN）對(duì)A點(diǎn)力臂（m）對(duì)A彎矩（KN.m）1臺(tái)帽292.651.15336.552搭板384.005.902265.603背墻319.011.78567.844側(cè)墻151.254.65703.315人行道164.054.9803.856臺(tái)身5083.684.422368.197填土6246.175.534353.948基礎(chǔ)2793.653.710336.51由上表可知，橋臺(tái)及臺(tái)內(nèi)填土重合計(jì)：15434.46KN；橋臺(tái)及臺(tái)內(nèi)填土對(duì)A點(diǎn)彎矩合計(jì)：71735.77KN.m；則橋臺(tái)及臺(tái)內(nèi)填土對(duì)基礎(chǔ)底中心力臂為：橋臺(tái)及橋臺(tái)內(nèi)填土對(duì)基礎(chǔ)底偏心彎矩：2.2臺(tái)后土壓力臺(tái)后土壓力按JTGD60-2021規(guī)范4.2.3條計(jì)算，式中：γ——土容重，γ=19KN/m3；B——橋臺(tái)計(jì)算寬度，B=15.23m；H——橋臺(tái)計(jì)算高度，H=7m；h——破棱體范圍內(nèi)車輛荷載的等代均布土厚度；μ——主動(dòng)土壓力系數(shù)。2.2.1破裂角θ破壞棱體破裂面與豎直線夾角θ的正切值按下式計(jì)算：式中：——土內(nèi)摩擦角，=40o；β——填土表面與水平線夾角，β=0o；α——臺(tái)背與豎直面夾角，α=0o；δ——臺(tái)背與填土間摩擦，δ=/2=20o；則，破壞棱體長度在長度內(nèi)按最不利布置車輛荷載，可布置一個(gè)后軸車輛荷載280KN，在橋臺(tái)計(jì)算寬度內(nèi)，8m行車道，可布置兩輛車，故2.2.2主動(dòng)土壓力系數(shù)用庫倫土壓力公式計(jì)算2.2.3臺(tái)后有活載時(shí)的臺(tái)后土壓力土壓力作用點(diǎn)距橋臺(tái)基底距離c，土壓力對(duì)橋臺(tái)基底彎矩2.2.3臺(tái)后無活載時(shí)的臺(tái)后土壓力當(dāng)臺(tái)后無活載時(shí)，h=0，土壓力計(jì)算如下：土壓力作用點(diǎn)距橋臺(tái)基底距離c，土壓力對(duì)橋臺(tái)基底彎矩2.3溫降、混凝土收縮、徐變作用、制動(dòng)力2.3.1溫降、混凝土收縮、徐變作用簡支板及橋面連續(xù)的施工溫度為15oC～25oC，計(jì)算溫度力時(shí)的溫度取值：“公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范“P35，4.3.12-2表，公路橋梁結(jié)構(gòu)的有效溫度標(biāo)準(zhǔn)值，混凝土、石橋，溫?zé)岬貐^(qū)為+34至-3度。則溫升為34-15=19oC，溫降為25-（-3）=28oC。橋臺(tái)為重力式U臺(tái)，其剛度可假定為無窮大，橋臺(tái)與其上支座串聯(lián)，且橋臺(tái)剛度假定為無窮大，故它們的集成剛度及為支座剛度，其上有一排24個(gè)支座，一排支座的剛度為混凝土的收縮應(yīng)力，參考1985年”公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范”P18,裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的收縮影響力相當(dāng)于降溫（5-10）oC，平均取7.5oC。混凝土徐變影響，按比擬法，參考“公路橋梁伸縮裝置”一書(人民交通出版-2021年)P117,混凝土的徐變與收縮之比為0.165/0.08=2.065，按混凝土收縮與徐變關(guān)系換算，相當(dāng)于降溫7.5*2.0625=15.469度。則溫降及混凝土收縮影響力相當(dāng)于降溫28+7.5+15.469=51oC，它們使上部構(gòu)造兩端向中間收縮，中間必86有一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)，其離0號(hào)橋臺(tái)距離：式中c——收縮系數(shù)，c=0.0000151=0.00051；——橋墩（臺(tái)）支座頂部集成剛度橋墩（臺(tái)）距0號(hào)臺(tái)的距離；——活動(dòng)支座的支座摩阻力，假定不動(dòng)點(diǎn)以右為正，以左為負(fù)，本橋無活動(dòng)支座，不計(jì)此項(xiàng)。由上部結(jié)構(gòu)降溫及混凝土收縮、徐變?cè)诟鞫张_(tái)的支座頂產(chǎn)生的水平力為：0號(hào)臺(tái)2.3.2制動(dòng)力按規(guī)范JTGD60—2021第4.3.5條，一個(gè)設(shè)計(jì)車道上于汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按本規(guī)范4.3.1條規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公路—1級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165KN。在16m范圍內(nèi)，可布置一輛550KN的車，一輛車的10%為55KN；同向行駛雙車道乘以2，為110KN<165KN，則按165KN計(jì)。0號(hào)臺(tái)為簡支梁橋臺(tái)、固定支座，應(yīng)計(jì)制動(dòng)力等于165KN。2.3作用力匯總表2.3橋臺(tái)基礎(chǔ)底面外力匯總表序號(hào)項(xiàng)目水平力（KN）豎直力（KN）彎矩（KN.m）1土壓力（臺(tái)后有活載）1628.94—5537.442土壓力（臺(tái)后無活載）1413.66—3298.543溫降、砼收縮及徐變影響力+制動(dòng)力251.17—1758.194砼收縮及徐變影響力38.86—272.035上部結(jié)構(gòu)恒載—2033.895430.496上部結(jié)構(gòu)活載—3211.548574.827橋臺(tái)和臺(tái)內(nèi)填土重—15434.4614628.278荷載組合Ⅰ（1+4+5+6+7）1667.8020679.8934443.059荷載組合Ⅱ（1+3+5+6+7）1880.1120679.8935929.2110僅有恒載（2+4+5+7）1452.5217468.3523629.334地基承載力計(jì)算按規(guī)范JTGD63-2021第4.2.2條計(jì)算基礎(chǔ)底面積A=7.415.73=116.402m2基礎(chǔ)底抗力矩基礎(chǔ)底應(yīng)力荷載組合Ⅰ：<地基容許承載力400KN/m2荷載組合Ⅱ：<1.25×400=500KN/m2以上均在規(guī)范JTGD63-2021的允許范圍內(nèi)，承載力滿足要求。5偏心距驗(yàn)算按規(guī)范JTGD63-2021第4.2.5條計(jì)算基礎(chǔ)底核心半徑橋臺(tái)僅受恒載作用時(shí)：荷載組合Ⅱ：以上均在規(guī)范JTGD63-2021的允許范圍內(nèi)，偏心距驗(yàn)算滿足要求。6抗傾覆及抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算6.1抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算按規(guī)范JTGD63-2021第4.4.1條計(jì)算荷載組合Ⅰ：荷載組合Ⅱ：以上均在規(guī)范JTGD63-2021的允許范圍內(nèi)，抗傾覆滿足要求。6.2抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算按規(guī)范JTGD63-2021第4.4.2條計(jì)算抗滑移穩(wěn)定性系數(shù)式中——豎向力總和；——抗滑穩(wěn)定水平力總和；——滑動(dòng)水平力總和；——基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)，取0.4。荷載組