姓名： **箱梁桥下部结构设计
1.2.6下部结构方案比选
桥梁的支承结构为桥台与桥墩。桥台是桥梁两端桥头的支承结构，是道路与桥梁的连接点。桥墩是多跨桥的中间支承结构，桥台和桥墩都是由台(墩)帽、台(墩)身和基础组成。
1桥墩的类型
桥墩的作用是支承在它左右两跨的上部结构通过支座传来的竖直力和水平力。由于桥墩建筑在江河之中，因此它还要承受流水压力，水面以上的风力和可能出现的冰压力，船只等的撞击力。所以桥墩在结构上必须有足够的强度和稳定性，在布设上要考虑桥墩与河流的相互影响，即水流冲刷桥墩和桥墩壅水的问题。在空间上应满足通航和通车要求。
具体桥梁建设时采用什么类型的桥墩，应依据地质、地形及水文条件、墩高、桥跨结构要求及荷载性质及大小，通航和水面漂浮物等，桥跨以及施工条件等因素综合考虑。但是在同一座桥梁内，应尽量减少桥墩的类型。
（1）实体式桥墩：主要特点是依靠自身重量来平衡外力而保持稳定。它一般适宜荷载较大的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的江河之中。此类桥墩的最大缺点是圬工体积较大，因而其自重大阻水面积也较大。有时为了减轻墩身体积，通常将墩顶部分做成悬臂式的。
（2）空心式桥墩：它克服了实体式桥墩在许多情况下材料强度得不到充分发挥的缺点，而将混凝土或钢筋混凝土桥墩做成空心薄壁结构等形式，这样可以节省圬工材料，还减轻重量。其缺点是经不起漂浮物的撞击。
（3）桩或柱式桥墩：由于大孔径钻孔灌注桩基础的广泛使用，桩式桥墩在桥梁工程中得到普遍采用。这种结构是将桩基一直向上延伸到桥跨结构下面，桩顶浇筑墩帽，桩作为墩身的一部分，桩和墩帽均由钢筋混凝土制成。这种结构一般用于桥跨不大于50m，墩身不高于10m的情况。如在桩顶上修筑承台，在承台上修筑立柱作墩身，则成为柱式桥墩。柱式桥墩可以是单柱，也可以是双柱或多柱形式，视结构需要而定。
综合以上，本次桥梁下部结构设计采用双柱式桥墩，桥墩高于7m，需设置横系梁。 2桥台的类型
桥台是两端桥头的支承结构物，它是连接两岸道路的路桥衔接构造物。它既要承受支座传递来的竖直力和水平力，还要挡土护岸，承受台后填土及填土上荷载产生的侧向土压力。因此桥台必须有足够的强度，并能避免在荷载作用下发生过大的水平位移、转动和沉降，这在超静定结构桥梁中尤为重要。当前，我国公路桥梁的桥台从构造上分为重力式桥
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台、轻型桥台和组合式桥台。
（1）重力式桥台：分为重力式U型台和实体埋置式台。重力式桥台依据桥梁跨径、桥台高度及地形条件的不同，有多种形式。常用的类型有U形桥台，埋置式桥台，八字式和一字式桥台等。适用于填土高度为4-10m的单孔及多孔桥。它的结构简单，基础底承压面积大，应力较小。埋置式桥台是将台身大部分埋入锥形护坡中，只露出台帽在外以安置支座及上部构造物。这样，桥台所受的土压力大为减少，体积可以大为减少。但是由于台前护坡用作永久性表面防护设施，存在着被洪水冲毁而使台身裸露的可能，故一般用于桥头为陆地、浅滩、护坡受冲刷较小的场合。埋置式桥台不一定是实体结构。配合钻孔灌注桩基础，埋置式桥台一般多采用桩柱上的框架式和锚拉式等型式。埋置式桥台对各种土壤都适宜。根据桥宽和地基承载力可以选择采用双柱、三柱或多柱的形式。
（2）轻型桥台：设有支撑的轻型台和框架式台。轻型桥台力求体积轻巧、自重要小，它借助结构物的整体刚度和材料强度承受外力，从而减少圬工体积而使桥台轻型化，节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围，并为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。轻型桥台所用材料大多以钢筋混凝土或少量配筋的混凝土为主，主要轻型桥台适用于小跨径桥梁，桥跨孔数与轻型桥墩配合使用时不宜超过3个。
综合以上，本次桥梁下部结构设计采用重力式桥台中的埋置式桥台。
比选结果：由上面各种桥墩和桥台的比较，根据地质条件、造价和技术以及本路段填土等要求应选用双柱式桥墩，埋置式桥台，混凝土灌注柱基础。
1.2.7 施工总平面布置图
见附录A
1.2.8下部结构尺寸图
参照《公路桥涵设计手册—墩台与基础》拟定桥梁桥墩的尺寸，根据验算进行必要的修改而得到。见附录B
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2 支座设计
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℃（温度环境为 -28℃~40℃），硬度取60。
2.2计算支座反力
以一号桥墩为对象，根据一号墩的反力影响线得到一号墩反力的最不利位置，进行布载，利用结构力学求解器求得：
V右??9810.83,V左=10056.84；
Nmax=V右?V左?360=9810.83?10056.84?360=20227.67kN
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每个桥墩上布置5个支座，每个承受的支座反力为Rck?Nmax/5?4045.53kN。 公路－Ⅰ级荷载作用下产生的跨中挠度Rck?Nmax/5?4045.53kN，据当地的气象资料，主梁的计算温差?t=68℃。
2.3支座平面尺寸的确定
对于橡胶板：?c?RckR?ck???c? Aa?b式中：?c——橡胶制作承受的平均压应力。
?c——支座压力标准值。
??c?——橡胶支座使用阶段的平均压应力限值，??c??10MPa。
则有，A?Rck?c?4045.53?4045.53cm2 310?10cm2，a为顺桥方向长，b为横桥方向宽。选定支座的平面尺寸为a?b?60?70?4200支座初拟定选用85mm，其中有四层钢板和五层橡胶片，上下表层橡胶片厚10mm,中间各层t=15mm，加劲钢板每层厚5mm，橡胶片总厚度?t?2?10?3?15?65mm。
计算支座的平面形状系数S：
S?ab600?700??10.76?8 并小于12 （2-1）
2t?a?b?2?15??600?700?aa??t?，8?S?12） 105（注：
计算橡胶支座的抗压弹性模量：
Ee?5.4GeS2?5.4?1.0?10.762?625.20MPa （2-2）
式中：Ge—常温下支座抗剪弹性模量，取Ge?1.0Mpa。 橡胶支座的应力验算：
Rck4045.53?103????9.48MPa???c??10MPa，满足规范要求。 （2-3）
A600?700式中：??c?——橡胶支座使用阶段的平均压应力限值;
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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。主梁上的计算温差为
?t=68℃，伸缩变形为两端均摊，则每一支座的水平位移：
11?g?????t?l???10?5?68?(6500?60)?2.2cm22
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?p：对于一号墩，利用结构力学求解器求得，一个设计车道上公路—I级荷载的总重为333.62?341.25?360?1034.87kN。每个支座承担206.98kN，则其制动力标准值为
206.98×10%?20.698kN。按《桥规》规定，制动力标准不得小于90kN，故取90kN参与
计算。一个桥墩共5个支座，作用于一个支座，每个支座承受水平力Fbk?3）确定需要的橡胶片总厚度te 不计汽车动力： te?2?g?2?2.?2计入汽车制动力：te? 2.cm290?18kN 5?g0.7?Fbk2Gelalb?2.2?4.49cm
180.7?2?1.0?10?1?60?70。
式中：——支座剪变模量，常温下
按《桥规》的其他规定：te?0.2a?0.2?60?12cm，满足要求。
选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚10mm，中间层厚15mm，加劲薄钢板厚5mm，则橡胶片总厚度：te?10?2?15?3?65mm?44.9mm,且 ?120mm(合格)
4）支座总厚度为：?ti?65?4?5?85mm。
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