装配式钢筋混凝土简支T梁基础工程课程设计计算书.docx
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装配式钢筋混凝土简支T梁基础工程课程设计计算书
基础工程课程设计计算书
一设计资料
1.1初始条件
东莞市常虎高速公路某高架桥梁，上部构造采用装配式钢筋混凝土简支T
梁，标准跨径25m，计算跨径24m。
桥面宽度为217.5米，参照《公路桥梁
地基基础设计规范》进行设计计算。
1.2设计荷载
汽车—超20级，挂—120，人群荷载3.5
3
KN。
后台填土高度为8.5米。
/m
桥台竖直反力为8676KN。
1.3材料
台帽、耳墙、台身和基础（承台）为20号钢筋混凝土。
3
125.00KN/m；
后台及溜坡填土的
3
217.00KN/m；填土的内摩擦角35,粘聚力c0。
1.4地质资料，上部尺寸见所附图纸。
二基础类型的选择
由于采用浅基础的时候，其基础深度不会超过5米，一般在3米左右，但是，
此处地形在5米深度内承载力很小，根本不能满足桥台稳定性的要求，故在此处
选择桩基础作为承台基础。
另外，由于底下土层的极限摩阻力很下，不能满足要求，此外，在距离地层
表面13.8米的地方含有承载力很大的持力岩层，故在本地形时，柱桩基础是最
好的选择。
三荷载计算
3.1上部构造恒载反力及桥台台身、基础上的土重计算，其值列表如下：
恒载计算表
对基地
序
号
计算式
竖直力
p（KN）
中心轴
偏心距
e（m）
弯距
M（KN.m）
备注
10.753.00.52528.133.2-90.02
232.350.50.52544.062.7-118.96
30.53.10.52519.381.45-28.140.5316.9925637.131.45-932.84
弯距
50.40.31.12539.90.65-6.435
正负
61.11.217.4925577.170.65-375.16
值规
70.55.41.8250.897.20.438.88
定如
81.45.40.825151.20.9-136.08
下：
逆
9
1.5
2
6
3.20.51.85.40.60.1
1702.891.422418.10
时针
方向
取“-”
1417
号；顺
100.55.41417642.61.85-1188.81
时针
111.54.2142522050.000.00
方向
120.51.43.25.410.6172238.080.39-872.85
取“+”
号。
1320.51.43.25.40.517211.140.39-82.34
14上部构造恒载86760.6-5205.6
P17233.28KN
M6571.21KNm
各序号含义及承台尺寸的设计见图。
3.2土压力的计算
土压力按台背竖直，0；填土内摩擦角35，台背（圬工）与填土间
1
的外摩擦角17.5
2
计算；台后填土为水平，0。
3.2.1台后填土表面无活载时土压力的计算
台后填土表面无活载时土压力的计算
台后填土自重所引起的主动土压力计算式为
E
1
2
aHB
2
2
a
式中：
r=17.00kN/
2
3
m；B为桥台的有效宽度取2.4m；H为自基底至台土表面的
距离等于10m；
a为主动土压力系数
2
cos（）
a
2
cos
cos（）1sin（）sin（）/cos（）/cos（）
2
cos35
sin52.5sian352
cos17.51
cos17.5
=0.247
11
22
所以EaHB17.00100.247503.88kN
a
22
其水平向的分力
E
o
axEcos（）503.88cos17.5480.56
aaxEcos（）503.88cos17.5480.56
kN
1
离基础底面的距离：
ey103.33m
3
对基底形心轴的弯距为
M480.563.331600.26KNm
ex
在竖直方向的分力
o
E=503.88kN
a
4.2
作用点离基底形心轴的距离：
em
x0.51.60
2
对基底形心轴的弯距：
MkNm
ey151.521.60242.43.
3.3台后填土表面有汽车荷载时
由汽车荷载换算的等代均布土层厚度为：
h
bl
G
0
式中：
l为破坏棱体长度，对于台背为竖直时，
0
l
0，而tgtgwctgtgwtgwtg
Htg
w52.51
所以有l10（1.3031.4281.3031.3035.83m
0
又因为在破坏棱体内只能放一辆重车，因是4车道，故：
G4550（130%）1540KN
1540
h1.20
135.8317
m
则台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下引起的土压力为
1
EKN
aH2hHB0.517.0010.021.2102.40.247624.81
2a
2
其水平向的分力
E
o
axcos（）624.81cos17.5595.89
E
a
kN
101031.20
离基础底面的距离：
ey3.66m
31021.20
对基底形心轴的弯距为
M595.893.662178.52KNm
ex
在竖直方向的分力
o
E=624.81kN
ayEsin（）sin17.5187.88
a
4.2
作用点离基底形心轴的距离：
em
x0.51.60
2
对基底形心轴的弯距：
MkNm
ey187.881.60300.61.
3.4台后填土表面为挂车荷载时
由于l05.83m，在该长度范围内挂车荷载的轮重为G1200KN，换算
1200
的等代土层厚度为h0.931m
135.8317
则土压力为
1
EKN
aH2hHB0.517.0010.020.931102.40.247597.70
2a
2
其水平向的分力
E
o
axEcos（）597.70cos17.5570.04
a
kN
101030.931
离基础底面的距离：
em
y3.59
31020.931
对基底形心轴的弯距为
M570.043.592049.27KNm
ex
在竖直方向的分力
o179.73
E=570.70kN
ayEsin（）sin17.5
a
1702.90
作用点离基底形心轴的距离：
em
x0.51.60
2
对基底形心轴的弯距：
MkNm
ey179.731.60287.57.
3.5台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力
在计算时，以基础前侧边缘垂线作为假想台背，土表面的倾斜度以溜坡坡度
为1：
1.5算得
o
33，则基础边缘至坡面的垂直距离为
.69
3.30.75
'
Hm，取为土的内摩擦角35
105.97
3.2.2
o，主动土压力系数
a为：
2
cos（）
a
2
coscos（）1sin（）sin（）/cos（）/cos（）
2
cos35
1.18
sin70sin68.69
cos351
cos35cos33.69
则主动土压力为：
E
11
'
22
a17.005.972.40.18130.87
H'B
a
22
kN
在水平方向的分力
E
''o
E
axcos（）130.87cos35107.21
a
kN
1'
作用点离基础底面的距离：
ey5.971.99m
3
对基底形心轴的弯距为
'
Mex107.211.99213.34kN.m
竖直方向的分力
E
''o
aysin（）130.87sin3575.06
E
a
kN
作用点离基底形心轴的距离
'
ex2.1m
对基底形心轴的弯距为
'
Mey75.062.1157.63kN.m
3.6支座活载反力计算
按下列情况进行计算支座反力：
第一，桥上有汽车及人群荷载，台后无活载；
第二，桥上有汽车及人群荷载，台后也有汽车荷载，而重车在台后填土上；第三，
桥上有挂车荷载，台后无挂车。
下面分别计算：
3.3.1桥上有汽车及人群荷载，台后无活载
1702.91汽车及人群荷载反力
在桥跨上的汽车荷载布置如下图所排列，反力影响线的纵距分别为：
h
1
1.6
h
2
24
1
24
.4
0.942
h
3
248.4
24
0.65
h
4
249.8
24
0.592
h
5
24
19
24
.8
0.175
h
6
24
23
24
.8
3.7008
所以有，支座反力
R
1
120
140
120
1702.92
0
592
.942
70
140
0.175
0
.65
130
0.008
410.3
=1176.59KN（以四行车队计算，需折减30%）
'
人群荷载的支座反力R0.52513.543.75KN
1
3.4
支座反力作用点离基底形心轴的距离：
em
x1.50.60
2
对基底形心轴的弯距：
MkNm
R1（1176.5943.75）0.60732.2.
3.2.3汽车荷载制动力计算
对于4车道的制动里按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重的20%计算，
但不得小于一辆车的60%
依上述规定分别为：
一行车队总重的20%H5502000.2150KN
1
一辆重车的60%H550.06330.0KN
1
因此，取一辆重车的30%计算。
简支梁摆动支座应计算的制动力为：
H0.25H0.2533082.50KN
1
3.3.2桥上、台后均有汽车荷载，重车在台后
3.3.2.1汽车及人群荷载反力
由于支座作用点在基底形心轴的左侧，为了使在活载的作用下得到最大的顺
时针向的力矩，因而将重车后轴贴近桥台的后侧边缘，使得在桥跨上的活载所产
生的逆时针向的力矩为最小
荷载布置如图所示，反力影响线的纵距分别为：
248.9
h0.629
2
24
h
3
24
12
24
.9
0
.463
所以有，支座反力R700.6291300.463410.3
1
=291.82KN（以四行车队计算，需折减30%）
'
人群荷载的支座反力R0.52513.543.75KN
1
4.2
支座反力作用点离基底形心轴的距离：
ex1.50.60m
2
对基底形心轴的弯距：
MkNm
R1（291.8243.75）0.60167.79.
3.8汽车荷载制动力计算
同上，取一辆重车的30%计算。
简支梁摆动支座应计算的制动力为：
H0.25H0.2533082.50KN
1
1702.93桥上有挂车荷载
对于平板挂车，全桥均以通过一辆车计算，在验算时不需考虑人群荷载，其
荷载布置如图所示，反力影响线的纵距分别为：
h
1
1.7
241.2
h0.95
2
24
245.2
h0.783
3
24
246.4
h0.733
4
24
所以有，支座反力10.950.7830.733300
R
1
=1039.80KN
3.9
支座反力作用点离基底形心轴的距离：
ex1.50.60m
2
对基底形心轴的弯距：
MkNm
R11039.800.60623.88.
1702.94支座摩阻力计算
摆动支座摩擦系数取f0.05，则支座摩阻力为：
FPf86760.05433.8
恒
KN
对基底的形心弯距为
MF433.88.53687.3KN.m（方向按组合荷载组合需要来决定）
在以后的附加设计中，以支座摩阻力作为控制设计。
1702.95荷载组合
荷载组合共分为五种情况
1、桥上有活载，后台无汽车荷载
2、桥上有活载，后台也有汽车荷载
3、桥上无活载，后台有汽车荷载
4、桥上无挂车，后台有挂车
5、桥上有挂车，后台无挂车
荷载组合汇总表
荷载组合水平力（KN）竖直力（KN）弯距（KN.m）
一主要373.3518680.2-6001.29
附加807.1518680.2-2313.99
二主要488.6817831.79-4916.80
附加922.4817831.79-1229.5
三主要488.6817496.22-4749.01
附加922.4817496.22-1061.71
四462.8317488.07-4865.22
五373.3518499.66-5892.97
因此，可得第一种组合为最不利情况，应进行验算。
四桩径、桩长的拟定
本方案采用就地钻孔灌注钢筋混凝土桩，桩身为实心断面，钻孔灌注桩设计
直径1.0m，以冲抓锤施工。
另外，根据地质条件及施工的需要，桩基础采用低
承台基础，桩为嵌言桩（柱桩），由于持力层深度的关系，桩长初步拟订为14m，
其中，深入持力层1.7m，满足相关规范的要求。
五基桩根数及平面布置
1.8桩的根数的估算
支承在基岩上或嵌入岩层中的单桩，其轴向受压容许承载力，取决于桩底处
岩石的强度和嵌入岩层的深度，钻孔灌注桩单桩轴向受压容许承载力按下式计
算：
[p]=（C1ACUh）
2
R
a
其中系数
C、
1
C值可在下表中选取
2
条件C1C2
良好的0.60.05
一般的0.50.04
较差的0.40.03
钻孔桩系数
C、
1
C值可降低20%采用。
U1，h=1.7m。
2
所以，有：
1
（3878.21kN[p]CACUhR0.580%0.0480%1.7）8000
12a
4
考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加桩数的经验系数，取1.1
则
N
n=1.1
P
1868
3878
.02
.21
=5.1
加上实际需要，初步拟订采用6跟钻孔灌注桩来满足实际需要。
1.9桩的间距的确定
由于，通常钻孔成孔的，支撑或嵌固在岩层的柱桩中心间距不得小于2.0
倍的成孔直径。
即L2.01.02m。
另外，为了避免承台边缘距桩身过近而发
生破裂，并考虑到桩顶位置允许的偏差，边桩外侧到承台边缘的距离，对桩径小
于或等于1.0m的桩不应小于0.5倍的桩径，且不小于0.25m，对大于1.0m的桩
径不应小于0.3倍的桩径并不小于0.5m。
因此，在本设计中，设计桩径为2.5m
1.10桩的平面布置
桩数确定后，根据桩基受力情况选用两排桩桩基，其形式采用行列式，有利
于施工，同时这种布置可以尽量使桩受力均匀，发挥每根桩的承载能力。
桩群横
截面的重心与荷载合力作用点接近，桥墩桩基础中基桩采取对称布置，桩柱布置
使盖梁发生的正负弯距接近，减少承台所承受的弯曲应力。
桩的排列方式见下图。
六桩基础内力的计算
3.10桩的计算宽度
b（为圆柱形）
1
因为有b1KfKOKd0.9（d1）K
其中
Kb
'
1
0
b
.6
'
L
1
h
1
L12.5d1.50.6h3.6，
mm
1
'
n3b0.5
10.61.5
所以有0.767
0.66
K0.6
b=0.9110.7671.38m
1
6．2桩的变形系数a
44
d3.141
4
I，
0.0491m6464
75
EI0.67EhI0.672.6100.04918.5510KN.m
2
mb
51
a；由于地面以下hdm
m214
EI
自承台底面之下4m只有一种土（角砾）
所以，查表取m=60000kN/m
4
所以
a
5
60000
8.55
1.11
50.63
10
m
1
桩在地面线以下深度h=14m，其计算长度则为：
hah0.63148.822.5，故按弹性桩计算。
6．3桩顶刚度系数
1、2、3、4值计算
由于
1
1
lh1
o
AEC
hO
A
O
其中l00m；h=14.0m；由于为柱桩，所以有1;
22
d3.141
2
A0.785m
44
C
3
0moh6000014.0840000kN/m；
按桩中心距计算面积,取d2.5m
0，
2
d
A=4.91
0
0
4
m
2
1
1=1.26EI
01411
7
0.7852.6108400004.91
=1.85
6
10=1.502EI
已知：
hah0.43148.824,取h4.0计算
l0lo0.6300
查表得：
x1.06423；xm0.98545；m1.48375。
所以有，
Q
2
2
aEIxQ0.422EI
2
3aEI
x=0.391EI
m
2
4aEI
m=0.935EI
6．4计算承台底面原点o处位移
a、
o
b、
o
o
b
0
n
P
1
1.12
61.26
EI
2470
EI
.93
a
0
2
（nx）HnM
41i3
n（n
241
2
x
i
）
n
2
2
3
n
4
2
1xi=6
2
0EIEI17.42EI
.9351.2661.25
n0.422EI=2.532EI
62
n=60.391EI=2.346EI
3
2
n=620.346
2
3
2（EI）2
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