桥台基础设计计算书.docx
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桥台基础设计计算书
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MPaf13.8?
cd3?
，均采用HRB335钢筋。
。
混凝土重度MPa?
11.5fm/=25kNcd4.2桥台构造尺寸的拟定
）cm桥台一般构造图（单位：
4-1图
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
4.3.1台身顶、底的台后土压力
（1）台身顶的台后土压力
。
?
d?
1.0m，两肋外缘距离，台身肋宽填土内摩擦角，台帽宽7.25m?
303?
，汽车荷载等代土层厚度为：
2.3m，填土容重5.25m，台帽背高度m/=18kNG?
?
h
?
Bl0式中：
——破棱体平面内布设的荷载G?
——破棱体平面面积，B为破棱体宽度，取7.25m。
为破棱体长度，Bll00按以下计算。
先求破棱体破裂面与竖直线夹角“θ”的正切值，按规范公式
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
tancottan?
?
tantantan?
?
?
?
?
=0；——台背与竖直线交角，式中：
?
?
3。
?
；、、——土的内摩擦角、土的容重，?
=/kN=1830m11?
?
?
。
。
——台背与土的摩擦角，；?
?
?
?
1530
22则?
?
?
?
。
。
。
。
?
?
?
?
?
?
?
4530015?
?
?
?
?
。
。
。
。
。
0.256?
tan?
tan?
cottan?
tan?
tan?
030453045．
?
m0.58880.256tan?
?
2.3?
?
Hl0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0.58887.27?
B?
l0力为kN280140?
2?
1?
G?
?
。
280G?
m?
3.644?
h?
?
7.25?
0.5888B?
18l0土压力系数按规范所给公式：
?
?
?
2?
?
?
cos?
=
2
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
sinsin?
?
2?
?
?
?
cos?
cos1?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
coscos?
?
?
?
?
?
2。
。
?
cos030?
2
?
?
?
?
?
?
。
。
。
。
?
sinsin?
0303015?
?
?
?
2。
。
。
?
?
cos1cos1500?
?
?
?
。
。
。
。
?
cos?
cos?
?
00150?
?
0.301?
?
?
，其它符号意义同前。
为填土表面与水平面交角，其中，0?
台帽背墙顶至台帽底高度范围内的土压力，按照规范为：
11?
?
?
?
?
?
433.1150.301?
?
7.25?
?
?
?
182.3?
?
2.3?
2E?
H?
H2hB3.644
22对台身顶（台帽底）的力臂为：
HH?
3h2.32.3?
3?
3.644mC1.058?
?
?
?
?
3H?
2h32.3?
2?
3.644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：
M?
433.115?
1.05?
458.236kN?
m
（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：
?
?
?
?
/2?
1.5?
2?
?
1/n?
1.0?
1b?
d22n
nd为肋的根数2。
两肋为2×1.5=3m式中。
台身底承受为肋的宽度1.0m，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
?
?
2/kM18?
?
12.461?
0.301?
2.3mh1?
?
2/42.396kM180.301?
7.825?
?
?
mh21?
?
12.461?
2.3?
7.25?
103.894kNE1
22对台身底的力臂为?
7.825?
?
2.3?
6.292m：
e1
3对台身底的弯矩为：
mkN?
?
103.8946.292?
653.698?
M1b.台身两肋高度范围内土压力
1?
?
kN454.627?
?
42.396?
?
12.461?
?
5.5253E2
2对台身底的弯矩为：
?
?
12.4612?
42.396?
5.525?
?
?
2.260e2
?
?
12.461?
42.396?
3对台身底的弯矩为：
m?
?
1027.457kN?
454.627?
2.26M24.3.2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）台帽背墙高度范围内的土压力
土压力单宽强度为；
2?
?
/kM?
12.461?
?
0.301?
2.318mh12?
?
/kM?
42.3960.301?
7.825?
18?
mh22?
?
/50.523kM9.325?
18?
?
?
0.301mh31kN103.894?
7.25?
?
?
?
12.4612.3E1
22对承台底的力臂为：
m7.792?
2.3?
9.325?
?
e1
3对承台底的弯矩为：
m?
809.542kN?
?
103.8947.792?
M1
（2）台身两肋高度范围内土压力
1?
?
kN?
454.627?
5.525?
?
?
12.461?
42.3963E2
2?
?
42.396?
?
5.525?
212.461?
?
对承台底的力臂为：
m?
1.5?
3.760?
5.525?
e2
?
?
42.396?
12.461?
3对承台底的弯矩?
454.627?
3.76?
1709.398kN?
m：
M23）台基础范围内的土压力（．
1?
?
kN?
435.558?
?
6.25?
?
42.396?
50.5231.5E3
2?
?
42.39650.523?
21.5?
?
对承台底的力臂为m0.728?
?
：
e3
?
?
50.52342.396?
3?
对承台底的弯矩为：
m?
317.086kN?
435.558?
0.728?
M3台身底的台前土压力4.3.3台身底土压力1?
?
2bE?
H
2式中：
?
3——土的容重，；?
/?
18kNmmH?
5.525——台身底以上台身高度，；Hm1.5?
3b?
2?
b。
——台身两肋计算宽度，?
?
2?
?
?
cos?
=
2
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
sin?
sin?
?
2?
?
?
?
coscos?
1?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
coscos?
?
?
?
?
?
2。
26.02cos?
30?
2
?
sisi33.61330?
?
?
2。
。
。
?
?
1coscos1526.0226.02?
?
?
?
。
。
。
。
?
coscos?
?
?
33.691526.0226.02?
?
0.311?
?
。
?
——土的内摩擦角，；式中:
=30?
?
=26.02——台肋前缘与竖直线交角，°；?
3?
；——土的容重，/=18kNm?
?
?
。
。
?
?
22?
1?
1。
——台背与土的摩擦角，1530．
12kN?
256.324?
3?
0.311E?
?
18?
5.52
2?
?
?
?
。
=168.231sinkN?
256.324?
sin?
256.324?
?
的竖向分力：
E41.02EV?
?
?
?
。
=193.391cos?
coskN?
?
256.324?
?
256.324E的水平分力：
41.02EH1E作用点离台身底的的距离：
m?
1.842?
?
5.525E
3E对台身底的力矩：
3.9?
?
。
竖向分力mtan?
=176.777kN?
168.231?
?
1.84226.02M?
?
V
2?
?
横向分力?
?
193.391?
1.842?
?
356.226kN?
mMH4.3.4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H?
5.525?
1?
7.025m，台身计算宽度为算土压力。
台身高加承台高为6.25m。
?
，，m?
?
5.525m?
0.3111.5hh21土压力单宽强度为：
?
?
2/30.929kM?
18?
?
0.311?
5.525mh1?
?
2/?
39.326kM?
0.311?
7.025?
H18m台身部分土压力
112?
?
2kN?
?
256.324?
3?
3?
?
0.311?
?
185.525Eh1
122台身部分土压力
1?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
6.25?
?
hhhhE?
?
22112
21?
?
?
6.25?
?
1.5?
?
?
30.92939.326329.320kN
2．
11?
?
1.5?
?
5.525?
1.5?
3.342meh11
33?
?
?
?
?
?
?
?
2?
?
?
?
30.929?
1.5?
39.326?
2hhhh?
?
1122?
?
0.720m?
e2
?
?
?
?
?
?
?
?
30.9293?
39.326?
?
3?
?
?
hhh?
?
112?
?
?
?
?
256.324sin41.02?
?
?
256.324sin168.231kN的竖直分力：
EE1V1?
?
?
?
?
256.324cos41.02?
?
256.324cos193.391kN?
的水平分力：
EE1H1?
?
?
?
?
329.320sin41.02?
?
329.320sin216.140kN?
的竖直分力：
EE2V2?
?
?
?
?
329.320cos41.02?
329.320cos?
248.466?
kN的水平分力：
EE2H2对承台底的弯矩：
E1垂直分力：
43.9?
?
?
?
?
?
。
。
?
168.231tan?
tan?
tan?
?
3.342tan168.231?
?
?
1.5?
1.5?
e26.0226.02M?
?
?
?
V11
22?
?
?
?
?
176.777kN?
m水平分力：
m?
?
646.313kN3.342?
?
?
193.391?
?
193.391?
?
eMH11对承台底的弯矩：
E2垂直分力：
43.9?
?
?
?
?
?
。
。
tan?
1.5?
tan?
tan0.720?
tan?
216.140?
?
?
?
216.140?
1.5e26.0226.02M?
?
?
?
V22
22?
?
?
?
?
503.772kN?
m
水平分力：
m?
?
?
178.896kN0.720248.466?
?
248.466?
?
?
?
eMH224.3.5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。
4-1
表台身底及台身底的台后、台前土压力汇总
截面位置
台身底
承台底
土压力）（kN
台后土压力
台帽
103.894
103.894
台身
454.627
454.627
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-193.391
承台
垂直分力——
216.140垂直分力
水平分力——
248.466水平分力
合计（kN）
垂直分力168.231
384.371垂直分力
水平分力365.13
552.222
水平分力
土压力弯矩mkN（·）
台后土压力
台帽
653.698
809.542
台身
1027.457
1709.398
承台
——
317.086
台前土压力
台身
垂直分力176.777
176.777垂直分力
水平分力-356.226
-646.313水平分力
承台
垂直分力——
503.772垂直分力
水平分力——
-178.896
水平分力
合计（kN·m）
1510.706
2691.360
4.4恒载
4.4.1上部结构恒载
2010.4012=1005.201kN。
恒载上部结构恒载按照上章计算的恒载一半，为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：
1005.201?
0.043?
43.224kN?
m
上部构造恒载对台身底（承台底）的偏心距为：
M?
?
1005.201?
1.307?
?
1313.798kN?
m
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．
3/kN25，4-3。
台帽、台身和承台均采用C30混凝土，容重采用见表4-2，mm3/kN18。
土的容重采用mm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?
?
3m
重力?
?
kN
?
?
m对台身顶中心力臂
偏心弯矩?
?
mkN?
翼墙
1?
?
?
?
?
2.30.75?
?
?
?
22?
?
0.45?
2.4?
?
?
3.294?
82.35
?
?
?
0.75?
2?
2.4?
?
2.3?
?
?
?
0.75?
?
2.3?
3?
?
?
?
0.6?
?
0.1?
?
1.696?
?
-139.725
桥头搭板牛腿
0.6?
0.323.10.3?
?
?
20.837?
20.925
?
?
?
?
?
0.30.6?
2?
0.3?
?
?
?
0.30.6?
3?
?
?
?
?
?
0.6?
0.1?
?
?
0.833?
?
-17.431
背墙
0.5?
1.1?
7.253.9875?
99.6875
0.41.4?
?
0.5?
?
?
?
?
?
22?
?
-49.844
台帽上两侧挡板
?
?
0.35?
?
0.5?
0.820.28?
7
1.01.40.2?
?
22
1.4
台座
1.5?
1.2?
7.2513.05?
326.25
0
0
桥头搭板
22?
?
0.3?
3.13.72?
93
0.31.2?
?
?
?
?
0.1?
?
0.85?
?
22?
?
-79.05
合计
629.2125
-284.65
注：
桥头搭板长6m，厚0.3m，宽3.1m。
台身底、承台底承受的桥台荷载表4-3
名称
体积?
?
3m
重力?
?
kN
对台身底（承台底）力臂?
?
m
偏心弯矩?
?
m?
kN
翼墙
1?
?
?
?
?
?
2.30.75?
?
?
22?
?
0.452.4?
?
?
?
3.294?
82.35
?
?
?
0.7522.4?
?
2.3?
?
?
?
?
?
0.75?
2.3?
3?
?
?
?
?
?
0.1?
1.95?
?
?
?
3.047
-250.92
桥头搭板牛腿
0.3?
0.6?
0.3?
3.1?
220.837?
20.92
?
?
?
?
2?
0.30.6?
?
0.3?
?
?
?
0.30.6?
3?
?
?
?
?
?
1.950.1?
?
?
?
2.183?
?
-45.58
背墙
0.5?
1.1?
7.253.9875?
99.68
0.4?
?
?
?
0.11.95?
?
?
2?
?
1.85?
?
-184.42
台帽上两侧挡板
?
?
0.35?
?
2?
0.80.50.28?
7
3.91.0?
?
?
?
?
0.3?
?
22?
?
1.15?
?
-8.05
台帽
1.5?
7.25?
1.2?
13.05
326.25
3.9?
?
1.35?
?
?
0.6?
?
?
2?
?
-440.44
台身
?
?
=34.255?
12?
?
1.35.5252.7?
?
=14.918?
?
5.5251?
2?
?
2?
?
856.37372.93
4?
?
?
?
0.65?
?
1.35?
?
2?
?
2.70.9?
3
-1156.11335.64
承台
2?
2.2?
5.7?
1.5?
2.3?
1.542.795?
?
1.5
1069.87
0
0
桥头搭板
2=3.7220.3?
3.1?
?
93
3.90.3?
?
?
?
0.1?
?
?
2.2?
?
22?
?
-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
?
?
3体积m
重力?
?
kN
对承台底中心偏心距?
?
m
偏心弯矩?
?
m?
kN
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）
?
?
?
?
2.35.525?
0.85?
0.1?
?
?
0.6?
0.3?
6.256.25?
0.3?
?
235.273?
?
0.3?
0.3?
6.25
634.922
?
?
0.10.9?
?
?
?
0.1?
?
?
2?
?
?
1.95?
?
?
?
?
?
2.45
-1555.559
0.1?
5.525?
6.25?
3.453
62.156
0.13.9?
?
?
?
?
?
2?
?
22?
?
-124.312
台前襟边及台肋前的土重力
0.85?
6.25?
5.525?
29.352
528.328
3.90.92.4?
?
22
1267.987
1?
?
?
6.255.525?
1.3?
?
4246.617?
839.109
2?
?
1.81.23.9?
?
?
3
1510.396
2?
?
?
0.851.3?
0.1?
4?
1124.797?
6.25?
?
21.5
-446.344
0.9?
2.7?
?
25.7?
?
?
?
?
0.132?
?
?
0.517
-230.760
小计
1618.171
2547．623
扣除计算台前土压力时两肋所1.52?
）的土压力占计算宽度（36.25?
0.52?
在小计内乘以6.25
841.449
1324.764
横桥向两肋身之间及两外侧襟边上土重力
?
?
1?
?
21.6?
5.525?
6.2537.57?
676.26
-1
-676.26
1?
?
?
5.5254?
1.3?
2?
?
31.7?
2?
6.25?
570.594
0.9
513.535
合计
——
2785.681
-517.832
4.5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：
0.06?
2010.401?
120.624kN
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。
120.624?
1.4?
168.874kN?
m对台身顶：
120.624?
6.925?
835.321kN?
m对台身底：
120.624?
8.425?
1016.257kN?
m对承台底：
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
——
168.231
384.371
水平力
433.115
365.13
552.222
弯矩
458.236
1510.706
2691.360
上部结构恒载
竖直力
1005.201
1005.201
1005.201
弯矩
43.224
-1313.798
-1313.798
下部结构恒载
竖直力
629.213
1858.525
2928.4
弯矩
-298.420
-1970.420
-1970.420
承台
竖直力
——
——
2785.681
弯矩
——
——
-517.832
活载
竖直力
663.868
663.868
663.868
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
N?
384.371+1005.201?
2928.4?
2785.681+663.868?
7767.521kN
弯矩
M?
2691.360?
1313.798?
1970.4195?
517.832?
867.675?
1016.257?
?
2994.622kN?
m水平力
H?
1016.257?
552.222?
1568.479kN
4.7.2计算桩的变形系数
桩身截面惯性矩：
44?
?
?
1.2d?
?
40.102?
?
?
Imm
6464桩身抗弯刚度：
?
?
277?
kN0.191?
0.102?
?
?
EI?
0.672.8?
m1010桩的计算宽度：
kdkb?
k01f?
?
?
3?
2.2?
?
31d?
6.6m，其中，，m5.?
d?
32.0.5m.?
3?
.512?
3?
hbl1211?
1?
0.52.3lb12k?
?
?
?
0.5?
?
?
0.79。
b2
0.66.60.6h1．
故?
?
?
?
m?
1?
11.2?
0.9?
0.79?
1.564b?
kkkd?
0.9?
0.79?
d?
0f1?
?
?
?
m?
?
1d?
14.4?
2?
21.2，此值的深度：
对于弹性桩，地面下选取mhm4/kNm?
10000深度地基土层为粉质粘土，m桩的变形系数：
mb1.56410000?
?
10.383?
?
?
55610EI1.91?
?
m2.55.745m?
h?
0.383?
15h?
?
，按弹性桩计算。
因计算长度、桩顶刚度系数、、4.7.3?
?
?
?
4231钻孔灌注桩：
1?
=
211?
?
?
?
2221.131A?
?
?
?
md1.2
445?
1.5?
15?
h?
?
1000010mC00?
3.530m?
tan?
1.75?
1.975mh?
tan?
18?
244?
22所以9.621?
?
?
m1.75A011?
?
1075545.456?
0.5631EI?
?
?
1112h115?
?
l0?
?
579.621?
2.8?
EA?
?
1.1311.5?
10C10A00
?
?
1.064230.48375?
。
，，查表得：
0.98545?
xxQmm则．
33?
?
1.06423EI?
ET?
0.0598EI?
?
0.383xQ222?
?
0.98545EI?
ET?
0.1446EI?
?
0.383xm3?
?
?
?
0.48375EIET?
0.1867EI?
?
0.383m44.7.4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?
?
?
4?
0.5631EI
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