第一章工程設(shè)計(jì)概）兄一、 線路、水文、地質(zhì)情況線路為I級(jí)鐵路，單線，直線，平坡?；氐刭|(zhì)粘土，液性指數(shù)0.13,孔隙比0.69基本承載力400kPa,土的容重19.5kN/m3。水文、氣象：無(wú)流水、無(wú)冰凍。二、 設(shè)計(jì)活載及建筑材料概述設(shè)計(jì)活載為中一活載，且乘以荷載系數(shù) 1.3o捌活載 普通活載N?.柚mkN"QkN ［也kN?5。k時(shí)| | I"I .占.虹,EIIIllii 〔―Ii」IIlli一」ill」圖1—1中一活載圖示墩帽采用標(biāo)號(hào)C30,鋼筋混）疑土，托盤及縮頸以下40cm墩身采用C30號(hào)混凝土，墩身及基礎(chǔ)采用C20號(hào)混）疑土。三、 橋梁跨度、樣式、尺寸說(shuō)明跨度24m單線鐵路先張法預(yù)應(yīng)力混）疑土簡(jiǎn)支梁。梁全長(zhǎng)24.6m,梁縫0.1m,梁高2.1m，支座鉸中心至支撐墊石頂面為0.325m,軌底至梁底2.6m,軌底至支撐墊石頂高度3.0m,墊石高度為0.2m,支座底板尺寸為0.5m0.5m,支座全高0.4m,每孔梁重1568kN。橋上設(shè)雙側(cè)人行道及欄桿。四、 橋墩形式及尺寸頂帽及托盤尺寸見(jiàn)附圖一。墩身及基礎(chǔ)尺寸見(jiàn)附圖二。各部分尺寸確定依據(jù)及最終取值如下：（1） 墩帽厚度墩帽直接支撐橋跨結(jié)構(gòu)承受較大的支座反力，為了把支座反力均勻地傳遞給墩身，鐵路規(guī)范規(guī)定，墩帽的厚度不小于40cm,并應(yīng)采用不低于C30的混）疑土，一般要設(shè)置鋼筋。依據(jù)以上規(guī)范規(guī)定，設(shè)置墩帽厚度為40cm,采用C30混）疑土，并設(shè)置鋼筋。（2） 墩帽平面尺寸當(dāng)相鄰跨度相等時(shí)，相鄰支座間的順橋方向中心距離為f2eeoaa-梁支座底板縱向尺寸e一梁端全支座中心線的距離伉0.3m）eo一為相鄰兩梁之間應(yīng)留的縫隙（eo0.1m）支座底板尺寸給定0.5m0.5m，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算：a0.5m2ee0 0.7m滿足規(guī)范要求。為了提高局部承壓力，并考慮施工誤差及預(yù)留錨栓孔的要求，支撐墊石邊緣至支座底板邊緣應(yīng)保持一定的距離b,其值為15~20cmo依據(jù)以上規(guī)范規(guī)定，取b=20cm。支撐墊石邊緣至頂帽邊緣的距離c,為了滿足架梁時(shí)或養(yǎng)護(hù)時(shí)安放移梁及頂梁設(shè)備的需要，應(yīng)符合以下規(guī)定：順橋方向（縱向）：跨度L8m時(shí)，c不應(yīng)小于15cm；8mL20m時(shí)，c不應(yīng)小于25cm；L20cm時(shí)，c不應(yīng)小于40cm。橫橋方向（橫向）：當(dāng)頂帽為圓弧形時(shí)，支撐墊石角全頂帽最近邊緣的最小距離與順橋方向相同。當(dāng)頂帽為矩形時(shí)，支撐墊石角全頂帽邊緣的最小距離為50cm。這樣等跨度直線橋頂帽縱向尺寸為：Afa2b2c考慮到一般架橋機(jī)架設(shè)分片式梁時(shí)，每片梁不能直接落在設(shè)計(jì)位置，需在墩頂上作橫向移動(dòng)，為了給出一定的工作位置，確保操作安全，鐵路規(guī)范規(guī)定，頂帽橫向?qū)挾菳還應(yīng)滿足下列要求：當(dāng)跨度L8m時(shí)，B4m;8mL20m時(shí)，B5m;L20m時(shí)，B6m。依據(jù)以上規(guī)范規(guī)定，取c=80cm，取B=8m。Afa2b2c7050220280320cm（3）托盤尺寸為了保證懸出部分的安全，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)資料和構(gòu)造要求，規(guī)定墩帽下四周設(shè)10~20cm寬的飛檐，托盤底面橫向?qū)挾菳不宜小于支座底板外緣的距離b;托盤側(cè)面與翌直線間的夾角 45°支撐墊石橫向邊緣外側(cè)50cm處的頂帽底緣點(diǎn)豎直線與該底緣點(diǎn)至托盤底部邊緣處的連線的夾角 30，如圖1—2所示。

圖1—2橋墩托盤尺寸（單位cm）（4） 墩身尺寸鐵路橋墩的側(cè)坡不應(yīng)小于20:1,更多情況下采用30:1~40:1。設(shè)計(jì)中橋墩的縱向、橫向傾斜度均采用35:1。（5） 明挖基礎(chǔ)尺寸明挖基礎(chǔ)可采用單層式或多層式，每一層的厚度不宜小于 1.0m。雙向受力矩形墩臺(tái)的明挖基礎(chǔ)，其最上一層基礎(chǔ)臺(tái)階兩正交方向的破線與翌直線所成的夾角，對(duì)于混）疑土基礎(chǔ)不應(yīng)大于35°；其下各層臺(tái)階正交方向的夾角不應(yīng)大于 45°如圖1—3所示

第二章荷載計(jì)算\主力（—）垂直荷載1、梁及橋面重（按木枕橋面計(jì)）N15683824.7 2506.6kN2、橋墩圬工重（1）頂帽C30號(hào)鋼筋混）疑土N28.03.20.625 384kN（2）托盤C30號(hào)混）疑土1N3 (4.37.6)2-2.823766.36kN（3）墩身圬工重圬工體積2h 2hd B—dh00 35 。35dBh _4330° 352 h當(dāng)d。2.8，B。 4.3時(shí)N423V，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-1表2—1h(m)V(m3)N^kN)565.411504.3710141.773260.8115229.92廣 5288.0820330.6522.2379.17872W（二）垂直荷載1、單孔輕載（圖2-1）圖2-1單孔輕載（單位m）14302.6517.2119.615.75241507.88kNMr1507.880.35 527.758kNm2、單孔重載（圖2-2）□?q Z5HT.11rH 24 /圖2-2單孔重載（單位m）r143021.3517.2119.68.25&241979.24kNM1979.240.35 692.734kNmR23、雙孔重載（圖2-4）由結(jié)構(gòu)力學(xué)原理可知，如果相鄰兩孔梁的跨度分別為 L和L2,兩孔梁上靜活載分別為G和G2，則當(dāng)G1G］時(shí)，簡(jiǎn)算墩的支座反力之和為最大，因?yàn)槭堑瓤鏻1l2梁，所以公式簡(jiǎn)化成GG2,計(jì)算x值：

6GtkRL6GtkRL圖2-3x計(jì)算簡(jiǎn)圖(單位m)G1G2104(11.9x)119.6 24.7(11.9x)1430119.624.7x7.5x5.32m由此可以得出雙孔重載圖示：11“6.5&S32」——TL uJ 24卅Iiff/'b壓 24圖2-4雙孔重載（單位m）R3R3R3'R3”14307.9711.88119.618.41243029.27kNM%(R3'RT)0.35(1564.791464.49)0.3535.105kNm4、雙孔空載(圖2-5)1046.582.94 119.618.1215.2924」」L1圖2-5雙孔空載(單位m)R4R4'R4''24.7131222^321.1kNMR.0二、附加力(―)順橋方向水平力1、制動(dòng)力(牽引力與制動(dòng)力大小相等，方向相反)單孔輕載和單孔重載PZ(143017.2119.6)0.10 348.712kN對(duì)墩身任意截面的力矩：MZ348.712(0.3252.6h)1020348.712h見(jiàn)表2—2表2—2h(m)510152022.2MZ(kNm)2763.564507.126250.687994.248761.41雙孔重載FZ1(143011.88119.6)0.10285348.712kNFz2(18.12119.66.58104)0.10285348.712kN因?yàn)榫∮谝豢琢嚎绲墓潭ㄖё乃搅?，故仍采用單孔梁跨制?dòng)力2、風(fēng)力風(fēng)壓強(qiáng)度按W1.1kN/m2計(jì)算。頂帽及托盤風(fēng)力(縱向)7.64.3P(80.6 2)1.1012(4.811.9)1.1018.37kN227.64.3

MP 4.8(0.32)11.9 1.10幣hW 37.64.3 ra26.44418.37h見(jiàn)表2—3表2—3h(m)510152022.2MA(kNm)118.294210.144301.994393.844434.258（2）墩身風(fēng)力（計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2—4）b4.3m2hn35/m2計(jì)算。h(bh/m2計(jì)算。h(bh/n)hh3b2h/n32b2h/n受風(fēng)面積AbB2風(fēng)力PW2AWh2bB力臂c3bB力矩（對(duì)計(jì)算截面）M力矩（對(duì)計(jì)算截面）M%h2c(3b2h/n)W力矩（對(duì)基頂截面）M%血（C22.2h）「3b 「3b c」/\函6 2h/n)WPW2(22.2h)(3(3b 、32h/n)W(bh/n)hW(22.2h)6表2—4h(m)510152022.224.4450.4478.02107.17120.5M（kNm）PV2（對(duì)計(jì)算截面）60.43246.98567.481029.811280.19M%（kNm）（對(duì)基頂截面）480.72862.381129.231265.591280.19（二）橫橋方向水平力1、梁及列車風(fēng)力TOC\o"1-5"\h\z鋼軌高度采用h0 0.16m軌底至梁底h2 2.6m軌底至支撐墊石頂h33m軌頂至梁底高度Q2.60.16 2.76m列車風(fēng)力力臂c32.165.16m梁上受風(fēng)面積F12.7624.768.172m2一孔列車受風(fēng)面積F3 324.7/2 37.05m2(1)橋上無(wú)車E°1.168.172 74.99kNMoEo(h3 0,16I)74.991.78133.48kNm橋上有車單孔活載E1 1.1(68.17237.05)115.74kNM11.1(68.1721.7837.055.16)343.78kNm橋上有車雙孔活載E2 1.1(68.17274.1) 156.5kNM21.1(68.1721.7874.15.16)554.07kNm以上力矩為對(duì)支撐墊石頂面力矩，對(duì)墩身截面再增加： ME(2.6h)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2—5表2—5h(m)5+2.610+2.615+2.620+2.622.2+2.6橋上無(wú)車E。(kN)74.9974.9974.9974.9974.99M0(kNm)703.4041078.3541453.3041828.2541993.232單孔活載E1(kN)115.74115.74115.74115.74115.74M1(kNm)1223.4041802.1042380.8042959.5043214.132雙孔活載E2(kN)156.5156.5156.5156.5156.5M2(kNm)1743.472525.973308.474090.974435.272、頂帽及托盤風(fēng)力(表2—6)PW(3.20.62.82)1.1(1.925.6)1.18.272kNM%(1.922.35.61)1.18.272h11.028.272h表2—6h(m)510152022.2M%(kNm)52.3893.74135.1176.46194.663、墩身風(fēng)力（表2—7）b2.8m2hn35風(fēng)壓強(qiáng)度按W1.1kN/m2計(jì)算。受風(fēng)面積AbB h(bh/n)h2風(fēng)力Pw4AW力臂hc3一2bBbBh3b32b2h/n2h/n力矩（對(duì)計(jì)算截面）M%h2甌c 6(3b2h/n)W力矩M%（對(duì)基頂截面）（c22.2h）hl6(3b2h/n)WPW4(22.2h)h!6(3b2h/n)W(bh/n)hW(22.2h)

表2—7h(m)510152022.2%(kN)16.1933.9453.2774.1783.87MpJkNm）（對(duì)計(jì)算截面）39.81164.48381.86699.81873.59M亦（kNm）（對(duì)基頂截面）_318.2578.58765.41862.98873.593、列車橫向搖擺力（表2—8）PYB130kN郵1305.16130(2.6h)h(m)510152022.2Mp>b(kNm)2360.84050.85740.87430.88174.4第三章墩身計(jì)算墩身截面幾何與力學(xué)性質(zhì)計(jì)算矩形截面如圖3-1c圖3-1矩形截面計(jì)算圖示（單位m）計(jì)算公式：截面面積ABd（m2）截面慣性矩lx電（n^ Iy世（m4）截面抵抗矩WEJ（m3） Wy俎6（m3）x6各截面計(jì)算結(jié)果如表3-1h(m)B(m)d(m)A(m2)Ix(m4)wjm)Iy(m)wjm)54.593.0914.183111.28517.304324.900910.8501104.873.3716.411915.53249.218032.436613.3210155.163.6618.885621.082011.520241.903416.2416205.443.9421.433627.727214.074752.858119.433122.25.574.0722.669931.293715.377758.610921.0452

、截面偏心檢算(一)縱向偏心檢算截面偏心應(yīng)按各種荷載最不利組合，對(duì)墩身各截面進(jìn)行檢算，一般系單孔輕載(主加附)控制縱向偏心，按單孔輕載時(shí)列出截面計(jì)算結(jié)果如表3-2。單孔輕載(主+附)縱向偏心檢算 表3—2截面位置h(m)510152022.2恒載N1N2N3N4(kN)5161.336917.778945.0411261.9212377.93活載RJkN)1507.881507.881507.881507.881507.88垂直力合計(jì)N(kN)6669.218425.6510452.9212769.813885.81制動(dòng)力Pz(kN)348.712348.712348.712348.712348.712風(fēng)力PW.Fw2(kN)42.8168.8196.39125.54138.87水平力合計(jì)P(kN)391.522417.522445.102474.252487.582垂直力力矩M(kNm)R’527.758527.758527.758527.758527.758水平力力矩MzM畫Mp2(kNm)2942.2844964.2447120.1549417.89410475.86力矩合計(jì)M(kNm)3470.0425492.0027647.9129945.65211003.62偏心eM/N0.5200.6520.7320.7790.792容許偏心e0.6S 0.3d0.9271.0111.0981.1821.221

(二)橫向偏心檢算1、橋上無(wú)車，墩身橫向偏心檢算(表3—3)表3—3截面位置h(m)510152022.2NN1N2N3N4(kN)5161.336917.778945.0411261.9212377.93PEM、kN)99.452117.202136.532157.432167.132MMoMPwMp((kNm)795.5941336.5741970.2642704.5243061.482eM/N0.1540.1930.2200.2400.247e0.3B1.3771.4611.5481.6321.6712、雙孔空載，墩身橫向偏心檢算(表3—4)截面位置h(m)510152022.2NN1N2N3N4+R4(kN)5482.437238.879266.1411583.0212699.03PE2啟攵啟攵(kN)180.962198.712218.042238.942248.642MM2M%MA/kNm)1835.662784.193825.434967.245503.52eM/N0.3350.3850.4130.4290.433e0.3B1.3771.4611.5481.6321.6713、雙孔空載列車橫向搖擺力，墩身橫向偏心檢算( 表3—5)截面位置h(m)510152022.2NN1N2N3N4+R4(kN)5482.437238.879266.1411583.0212699.03PPYB(kN)130130130130130MM/Nm)2360.84050.85740.87430.88174.4eM/N0.4310.5600.6200.6420.644e0.3B1.3771.4611.5481.6321.671

二、穩(wěn)定性和強(qiáng)度檢算(—)整體縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算E028GPa地7.86610.2531.2937dx查表內(nèi)插計(jì)算變截面影響系數(shù)m1.61凡3600kPa凡3600kPa2Ao17.35m2l049.6ml0/2 24.8m計(jì)算臨界荷載N計(jì)算臨界荷載Ncr計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3—6表3—6項(xiàng)目單孔重載雙孔重載N12506.62506.6R或R31979.243029.27墩頂垂直力N口R4485.845535.87墩頂水平力PZ348.712348.712支點(diǎn)反力力矩MR692.73435.105制動(dòng)力或牽引力力矩MZFZ0.325113.33113.33墩頂外力力矩mMrMz806.064148.435qM/Nh3.4350.0520.0078剛度修正系數(shù) 0g.1/h 0.160.5570.6414mE°ldxl0212775931470265

臨界何載N ‘哭％ 1 )cr 2cr lo2 \ 4mEoIdx 1 J1 ~氣 1.1RaAo6520065639主力+附加力時(shí)安全系數(shù)K1.6111165200885/656391.1RANy1.1RaA)KN0.0570.051（二）強(qiáng)度檢算1、計(jì)算彎矩增大系數(shù)y，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3-7表3—7項(xiàng)目單孔重載雙孔重載(主+附K1.6)KNncry0.110.1351 1u'彳KNn1 B DNycryy1 I/2u'7.61.00191.0021u'12.61.00321.0035u'17.61.00451.0050u'22.61.00571.0063u'24.81.00631.0069

2、墩身強(qiáng)度檢算（1）單孔重載（主+附）（表3—8）h510152022.2NGN1R2N2N3N47140.578897.0110924.2813241.1614357.17mx MR2mZ M%M%3635.0185656.9787812.88810110.6311168.59y1.00191.00321.00451.00571.0063NG M—--AA(kpa)xmaxi A Wx1002.0561157.7591259.6871340.2251364.175NG M仆、m叫…A------鏟(kPa)4.85615-73.5448-102.797-104.674-97.5462（2）雙孔重載（主+附）（表3—9）h510152022.2NGN1 Rs N2N3N48190.69947.0411974.3114291.1915407.2D MA M%MxMR4 MZMP2977.3894999.3497155.2599452.99910510.96y1.00211.00351.0051.00631.0069NGyMx、max2 A Wx()985.96751150.3321258.2551342.6281367.868『也(kPa)m. ng_ ..;2A Wc169.012761.842459.83348-9.09613-8.60346計(jì)算最大壓應(yīng)力從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，墩身單孔重載較雙孔重載應(yīng)力大，因?yàn)榻孛娉霈F(xiàn)拉應(yīng)力故按單孔重載作應(yīng)力重分布計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3—10表3—10h510152022.2d3.093.373.663.944.07A14.183116.411918.885621.433622.6699Myx切NG0.51000.63790.71840.76790.7828蟲d0.1650.1890.1960.1950.1922.002.142.192.192.16NGmax.八A1007kPa=1.007MPa1160kPa1.16MPa1267kPa1.267MPa1353kPa1.353MPa1368kPa1.368MPa墩身C20號(hào)混凝土容許壓應(yīng)力 13.5MPa，計(jì)算主力加附加應(yīng)力時(shí)容許壓應(yīng)力可以提高30%，即13.51.317.55MPa，以上計(jì)算最大壓應(yīng)力max均在容許范圍以內(nèi)。從前面荷載計(jì)算和墩身截面模量計(jì)算可以看出，順橋方向垂直力以及彎矩均比橫橋向的大，截面模量則順橋向比橫橋向的小，所以墩身強(qiáng)度判定順橋向作為控制設(shè)計(jì)，橫橋向不再計(jì)算。三、墩頂彈性水平位移檢算沿墩身高度H等分為若干段，采用3m分一段，墩身分段及編號(hào)見(jiàn)圖3-2圖3—2墩身分段（單位cm）

用虛功原理數(shù)積法計(jì)算橋墩墩頂縱向水平位移，計(jì)算結(jié)果見(jiàn) 表3—11。3—11墩身分段序列數(shù)I［分段截面墩頂距離Y(m)i全段截面「慣性矩1何)分段截面彎矩kNm)MI/hMi■10.579.47 10.579.472108.71kPa10.579.47 10.579.472108.71kPa4001.2480kPamax270kPa基底壓應(yīng)力檢算通過(guò)（三）基底穩(wěn)定性檢算1、傾覆穩(wěn)定性檢算根據(jù)墩身偏心驗(yàn)算可知，通過(guò)縱向單孔輕載（主力+附加力）來(lái)控制基底傾覆穩(wěn)定性。墩頂偏心彎矩M墩頂水平1的彎矩PY力產(chǎn)身縱向風(fēng)力矩-M J彎矩總計(jì)MI008.17。806.0650W806.098.661013.18.171081.00736.221117.229136.7477136.747726.210.202162.014123.712285.729224.0911448.18