桥台基础设计计算书doc

1、第四章肋形埋置式桥台设计计算4.1桥台设计资料设计荷载：公路II级上部结构：采用16m钢筋混凝土空心板，计算跨径15.3m，板长15.96m。桥台资料：台帽（包括翼墙、背墙）采用C30混凝土，轴心抗压强度；双肋台身及桩基础采用C25混凝土，轴心抗压强度。混凝土重度，均采用HRB335钢筋。4.2桥台构造尺寸的拟定图4-1 桥台一般构造图（单位：cm）埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽在外以安置支座和上部构造。这样，桥台所受的土压力大为减少，桥台的体积也相应的减小。埋置式框架式桥台结构本身存在着斜杆，能够产生水平力以平衡土压力，稳定性较好。其构造尺寸如图4-1。4.3土压力计算台身顶、

2、底的台后土压力（1）台身顶的台后土压力填土内摩擦角，台帽宽7.25m，台身肋宽，两肋外缘距离5.25m，台帽背高度2.3m，填土容重，汽车荷载等代土层厚度为：式中：破棱体平面内布设的荷载破棱体平面面积，B为破棱体宽度，取7.25m。为破棱体长度，按以下计算。先求破棱体破裂面与竖直线夹角“”的正切值，按规范公式式中：台背与竖直线交角，=0；、土的内摩擦角、土的容重，、；台背与土的摩擦角，；则其中H为台帽背墙顶至台帽底的高度，见图4-1。破棱体的平面（）内，横桥向布置一个加重车后轴，其重力为。土压力系数按规范所给公式：其中，为填土表面与水平面交角，其它符号意义同前。台帽背墙顶至台帽底高度范围内的土

3、压力，按照规范为：对台身顶（台帽底）的力臂为：台帽背墙顶至台帽底高度范围内的土压力，对台身顶的土压力弯矩：（2）台身底的台后土压力上面中台帽背墙高度范围内的土压力，系用于台身截面的验算。而台身顶截面的验算中，系台后土压力控制设计，也就是说，顺时针方向弯矩控制设计时，要求台后土压力越大，对台身顶截面愈未不利。对于台身底的截面验算来说，系恒载及活载的反时针方向的竖直力偏心弯矩控制设计，即在计算台身底的台后土压力时，因其弯矩方向为顺时针方向，其值愈小对截面愈为不利。所以，在计算台后土压力时，不考虑台后破坏棱体上有活载。台帽高度范围内，土压力的计算宽度为台帽长度7.25m。台身每一肋的土压力计算宽度：

4、式中为肋的宽度1.0m，为肋的根数2。两肋为2×1.5=3m。台身底承受自填土顶至台身底高度范围内的台后土压力。在这个高度范围内，有背墙土压力及肋身土压力，因其横桥向承受的土压力宽度不一样，所以要根据土压力单宽强度分别计算。a.台帽背墙高度范围内的台后土压力对台身底的力臂为：对台身底的弯矩为：b.台身两肋高度范围内土压力对台身底的弯矩为：对台身底的弯矩为：4.3.2承台底的台后土压力承台底截面与台身底截面一样，系恒载和活载的反时针方向的竖直力偏心弯矩控制设计，故计算台后土压力时，因产生顺时针方向弯矩，其值愈小对截面愈为不利。所以在计算台后土压力时，不考虑台后破棱体上有活载。（1）台帽

5、背墙高度范围内的土压力土压力单宽强度为；对承台底的力臂为：对承台底的弯矩为：（2）台身两肋高度范围内土压力对承台底的力臂为：对承台底的弯矩：（3）台基础范围内的土压力对承台底的力臂为：对承台底的弯矩为： 4.3.3台身底的台前土压力台身底土压力式中：土的容重，；台身底以上台身高度，；台身两肋计算宽度，。式中:土的内摩擦角，；台肋前缘与竖直线交角，=26.02°；土的容重， ；台背与土的摩擦角，。E的竖向分力：E的水平分力：E作用点离台身底的的距离：E对台身底的力矩：竖向分力横向分力4.3.4承台底的台后土压力由于承台厚度较台身高度小得多，可假定台肋前坡延至承台底，用前式计算土压力。台

6、身高加承台高为，台身计算宽度为6.25m。，土压力单宽强度为：台身部分土压力台身部分土压力的竖直分力：的水平分力：的竖直分力：的水平分力：对承台底的弯矩：垂直分力： 水平分力：对承台底的弯矩：垂直分力：水平分力：4.3.5台后、台前土压力汇总台后、台前土压力汇总时，水平力向桥为正，向岸为负；弯矩计算顺时针为正，逆时针为负。 台身底及台身底的台后、台前土压力汇总 表4-1截面位置台身底承台底土压力（kN）台后土压力台帽103.894103.894台身454.627454.627承台435.558台前土压力台身垂直分力168.231垂直分力168.231水平分力-193.391水平分力-193.3

7、91承台垂直分力垂直分力216.140水平分力水平分力248.466合计（kN）垂直分力168.231垂直分力384.371水平分力365.13水平分力552.222土压力弯矩（kN·m）台后土压力台帽653.698809.542台身1027.4571709.398承台317.086台前土压力台身垂直分力176.777垂直分力176.777水平分力-356.226水平分力-646.313承台垂直分力垂直分力503.772水平分力水平分力-178.896合计（kN·m）1510.7062691.3604.4恒载4.4.1上部结构恒载上部结构恒载按照上章计算的恒载一半，为。恒载

8、偏心弯矩计算按如下。上部结构恒载对台身顶的偏心弯矩为：上部构造恒载对台身底（承台底）的偏心距为：4.4.2下部结构恒载下部结构恒载包括下部结构物的重力和桥台基础上面承载的土重力，计算见表4-2，4-3。台帽、台身和承台均采用C30混凝土，容重采用，土的容重采用。 台身顶承受的台帽及其以上部分桥台恒载 表4-2名称体积重力对台身顶中心力臂偏心弯矩翼墙82.35-139.725桥头搭板牛腿20.925-17.431背墙99.6875-49.844台帽上两侧挡板71.4台座326.2500桥头搭板93-79.05合计629.2125-284.65注：桥头搭板长6m，厚0.3m，宽3.1m。 台身底、

9、承台底承受的桥台荷载 表4-3名称体积重力对台身底（承台底）力臂偏心弯矩翼墙82.35-250.92桥头搭板牛腿20.92-45.58背墙99.68-184.42台帽上两侧挡板7-8.05台帽326.25-440.44台身856.37372.93-1156.11335.64承台1069.8700桥头搭板93-204.6合计台身底1858.52-1970.42承台底2928.4-2026.92 桥台承台承载土重力 表4-4名称体积重力对承台底中心偏心距偏心弯矩台后襟边土重力（后两项负值为扣去搭板牛腿和搭板所占体积）634.922-1555.55962.156-124.312台前襟边及台肋前的土重

10、力528.3281267.987839.1091510.396-446.344-230.760小计1618.1712547623扣除计算台前土压力时两肋所占计算宽度（）的土压力在小计内乘以841.4491324.764横桥向两肋身之间及两外侧襟边上土重力676.26-1-676.26570.5940.9513.535合计2785.681-517.8324.5摩阻力摩阻力为活动支座的摩擦系数（0.06）乘以恒载反力。上部构造恒载竖直压力为2010.401Kn,故摩阻力为：支座厚度为4.2cm，支座垫石高度为15.8cm。摩阻力对台身顶、底的力臂分别为1.4m,6.925m。对台身顶：对台身底：对

11、承台底：支座摩阻力与汽车制动力不同时参与组合作用。4.6台身底、承台底的作用汇总 台身底、承台底的作用汇总 表4-5台身顶台身底承台底土压力竖直力168.231384.371水平力433.115365.13552.222弯矩458.2361510.7062691.360上部结构恒载竖直力1005.2011005.2011005.201弯矩43.224-1313.798-1313.798下部结构恒载竖直力629.2131858.5252928.4弯矩-298.420-1970.420-1970.420承台竖直力2785.681弯矩-517.832活载竖直力663.868663.868663.86

12、8弯矩28.546-867.675-867.675摩阻力水平力±120.624±120.624±120.624弯矩±168.874±835.321±1016.257注：摩阻力可正向、可负向，故其弯矩可正向。4.7桩基础设计桩基础采用地桩承台，拟采用桩径1.2m的摩擦桩，所需桩的根数根据承台底面的竖向荷载和单桩容许承载力进行估算，经初步计算拟采用4根灌注桩，桩长15m。规范规定桩中心距不得小于2.5倍成孔直径此处最小桩中心距为3.5m。4.7.1荷载组合作用在承台底中心的极限状态下的荷载组合。竖向力弯矩 水平力4.7.2 计算桩的变形系

13、数桩身截面惯性矩：桩身抗弯刚度：桩的计算宽度：其中，。故对于弹性桩，地面下选取m值的深度：，此深度地基土层为粉质粘土，桩的变形系数：因计算长度，按弹性桩计算。4.7.3桩顶刚度系数、钻孔灌注桩：所以查表得：，。则4.7.4承台单位变位承台发生单位变位时，所以桩顶对承台作用反力之和包括桩顶竖向反力之和：；桩顶水平反力之和：；桩顶反弯矩之和：；桩顶反弯矩之和：。则计算承台底面原点处变位为：竖向位移：水平位移转角4.7.5计算作用在每根桩顶上作用力、任一桩顶轴向力：任一桩顶水平力：任一桩顶弯矩为：校核满足规范要求。由于是低桩承台，故桩顶受力4.8桩基强度验算4.8.1验算单桩轴向承载力该地基由三层土

14、组成，由确定单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长。设灌注桩地面下的桩长为h，则：式中：各层土的厚度；各层土的极限抗剪强度；深度修正系数，取为1.5；土的容重（多层土时取加权平均值）；桩周长，采用旋转式钻机成孔直径增大5cm，则U=3.93m；桩底面积，A=1.13m2；考虑桩入土深度影响的修正系数，取为0.7；考虑孔底沉淀厚度影响的清底系数，却为0.8；桩底土层容许承载力，取=220kPa。取=6.12m，=9.685m，=(h-15.805)m，=50MPa， =160MPa， ，为简便计算，取为19。桩底最大垂直反力为：令最大竖向力与单桩容许承载力相等,即解得h=13.4m,取h=20m。

15、由上式求得：可知桩的轴向承载力能满足要求。4.8.2桩身弯矩式中的无纲量系数，可查附表得，按上式计算不同深度处的并按比例绘出桩身弯矩图，求出最大弯矩所在位置、最大弯矩值。 桩身弯矩计算 表4-60.2610970.140.09960.9997101.2181125.0291226.2470.5221930.240.1970.99806200.20031123.1841323.3840.783290.340.29010.9938294.81281118.391413.2031.0443860.440.37740.98617383.5311109.8031493.3341.3054830.540.

16、45750.9746464.93231096.7831561.7151.566580.640.52940.95861538.00031078.7881616.7881.8276760.740.59360.9382603.24331055.8191659.0632.0887730.840.64560.91324656.08811027.731683.8182.3498690.940.68930.8841700.498994.9371695.4352.610966140.72310.85089734.8471957.56351692.4113.1331591.240.76180.7742774.1

17、758871.25911645.4353.6553521.440.7650.6869777.4278773.01461550.4424.1775461.640.73730.5937749.2778668.13041417.4084.6997391.840.68490.4989696.0265561.44561257.4725.221932240.61410.4066624.0763457.57421081.6517.832898340.193050.076196.186285.52789281.714110.44386440.00010.00010.1016250.1125370.214161

18、桩身水平压应力式中无量纲系数，可由表格查得，为换算深度，。 水平压力计算 表4-70.3830.2610972.27871.450921.7193366840.9874946562.706830.3830.5221932.11871.290940.3886063372.93508422113.32370.3830.783291.95881.140856.0106683996.68178489152.69250.3831.0443861.80271.000668.7294479113.0666129181.79610.3831.3054831.65040.870478.65360349122.9

19、427092201.59630.3831.566581.50270.749885.93754481127.0897656213.02730.3831.8276761.36020.638990.75283813126.3411485217.0940.3832.0887731.22370.537393.30917556121.4285251214.73770.3832.3498691.09360.444893.81243662113.0892126206.90160.3832.6109660.97040.361292.49328263102.0379287194.53120.3833.133159

20、0.74590.219185.3141873674.27412016159.58830.3833.6553520.55180.107973.6324306442.67400194116.30640.3834.1775460.38810.024259.1865506810.9382851570.124840.3834.6997390.2593-0.03644.4871339-18.153259426.333870.3835.2219320.147-0.07628.02249082-42.77005093-14.74760.3837.832898-0.0874-0.095-24.99148671-80.25740734-105.2490.38310.44386-0.1079-0.015-41.13777904-16.83682322-57.9746桩身截面配筋与承载力验算验算最大弯矩z=2.3499m处的截面强度，该处的内力值为：桩内竖向钢筋按0.6%配置，则选用2022HRB335钢筋，As=76.02cm2，。桩的换算面积为：桩的换算界面惯性矩为：为桩的计算