桥梁工程重力式桥墩课程设计总结

第一章 工程设计概况

一、 线路、水文、地质情况

线路为Ⅰ级铁路，单线，直线，平坡。

基地地质粘土，液性指数0.13，孔隙比0.69基本承载力400kPa ，土的容重19.5kN/m ³。

水文、气象：无流水、无冰冻。

二、 设计活载及建筑材料概述

设计活载为中—活载，且乘以荷载系数1.3。

图1—1 中—活载图示

墩帽采用标号C30，钢筋混凝土，托盘及缩颈以下40cm 墩身采用C30号混凝土，墩身及基础采用C20号混凝土。

三、 桥梁跨度、样式、尺寸说明

跨度24m 单线铁路先张法预应力混凝土简支梁。梁全长24.6m ，梁缝0.1m ，梁高2.1m ，支座铰中心至支撑垫石顶面为0.325m ，轨底至梁底2.6m ，轨底至支撑垫石顶高度3.0m ，垫石高度为0.2m ，支座底板尺寸为0.50.5m m ⨯，支座全高0.4m ，每孔梁重1568kN 。桥上设双侧人行道及栏杆。

四、 桥墩形式及尺寸

顶帽及托盘尺寸见附图一。墩身及基础尺寸见附图二。各部分尺寸确定依 据及最终取值如下： （1） 墩帽厚度

墩帽直接支撑桥跨结构承受较大的支座反力，为了把支座反力均匀地传递给墩身，铁路规范规定，墩帽的厚度不小于40cm ，并应采用不低于C30的混凝土，一般要设置钢筋。

依据以上规范规定，设置墩帽厚度为40cm ，采用C30混凝土，并设置钢筋。 （2） 墩帽平面尺寸

○

1当相邻跨度相等时，相邻支座间的顺桥方向中心距离为 02f e e a =+≥

a —梁支座底板纵向尺寸

e —梁端至支座中心线的距离（0.3e m =）

0e —为相邻两梁之间应留的缝隙（00.1e m =）

支座底板尺寸给定0.50.5m m ⨯，经过验算：

00.520.7a m e e m =≤+=

满足规范要求。

○

2为了提高局部承压力，并考虑施工误差及预留锚栓孔的要求，支撑垫石边缘至支座底板边缘应保持一定的距离b ，其值为15~20cm 。 依据以上规范规定，取b=20cm 。 ○

3支撑垫石边缘至顶帽边缘的距离c ，为了满足架梁时或养护时安放移梁及顶

梁设备的需要，应符合以下规定： a ．顺桥方向（纵向）：跨度8L m ≤时，c 不应小于15cm ；820m L m <<时，c 不应小于25cm ；20L cm ≥时，c 不应小于40cm 。

b ．横桥方向（横向）：当顶帽为圆弧形时，支撑垫石角至顶帽最近边缘的最小距离与顺桥方向相同。当顶帽为矩形时，支撑垫石角至顶帽边缘的最小距离为50cm 。

这样等跨度直线桥顶帽纵向尺寸为：

22A f a b c =+++

考虑到一般架桥机架设分片式梁时，每片梁不能直接落在设计位置，需在墩顶上作横向移动，为了给出一定的工作位置，确保操作安全，铁路规范规定，顶帽横向宽度B 还应满足下列要求：

当跨度8L m ≤时，4B m ≥;820m L m <<时，5B m ≥;20L m ≥时，6B m ≥。 依据以上规范规定，取c=80cm ，取B=8m 。

227050220280320A f a b c

cm

=+++=++⨯+⨯= （3） 托盘尺寸

为了保证悬出部分的安全，根据设计经验，试验资料和构造要求，规定墩帽下四周设10~20cm 宽的飞檐，托盘底面横向宽度B 不宜小于支座底板外缘的距离b ；托盘侧面与竖直线间的夹角°45β≤；支撑垫石横向边缘外侧50cm 处的顶帽底缘点竖直线与该底缘点至托盘底部边缘处的连线的夹角°30α≤，如图1—2所示。

图1—2 桥墩托盘尺寸（单位cm）

（4）墩身尺寸

铁路桥墩的侧坡不应小于20:1，更多情况下采用30:1~40:1。设计中桥墩的纵向、横向倾斜度均采用35:1。

（5）明挖基础尺寸

明挖基础可采用单层式或多层式，每一层的厚度不宜小于1.0m。双向受力矩形墩台的明挖基础，其最上一层基础台阶两正交方向的破线与竖直线所成的夹角，对于混凝土基础不应大于35°；其下各层台阶正交方向的夹角不应大于45°，如图1—3所示

图1—3 桥墩托盘尺寸（单位cm）

第二章 荷载计算

一、 主力

（一） 垂直荷载

1、梁及桥面重（按木枕桥面计）

115683824.72506.6N kN =+⨯=

2、桥墩圬工重

（1） 顶帽C30号钢筋混凝土

28.0 3.20.625384N kN =⨯⨯⨯=

（2） 托盘C30号混凝土

31

(4.37.6)2 2.823766.362N kN =+⨯⨯⨯⨯=

（3） 墩身圬工重 圬工体积

00023

000022235354

()3535353

h h h V d B dh

B d d B h h h ⎛⎫⎛⎫=++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭=+++⨯⎰

当0 2.8d =，0 4.3B =时

423N V =，计算结果见表2—1

（二）垂直荷载

1、单孔轻载（图2—1）

图2—1 单孔轻载（单位m）

1

1430 2.6517.2119.615.75

24

1507.88

R

kN

⨯+⨯⨯

=

=

1

1507.880.35527.758

R

M kN m

=⨯=⋅

2、单孔重载（图2—2）

图2—2 单孔重载（单位m）

2

143021.3517.2119.68.25

24

1979.24

R

kN

⨯+⨯⨯

=

=

2

1979.240.35692.734

R

M kN m

=⨯=⋅

3、双孔重载（图2—4）

由结构力学原理可知，如果相邻两孔梁的跨度分别为

1

L和

2

L，两孔梁上静活

载分别为

1

G和

2

G，则当12

12

G G

L L

=时，简算墩的支座反力之和为最大，因为是等跨

梁，所以公式简化成

12

G G

=，计算x值：