桥台桩基础设计计算书

1桥台桩基础设计计算书路桥073张金辉一、荷载计算（一）上部构造恒载反力及桥台台身、基础土重的计算该部分的计算列于以下的恒载计算表中。（弯矩正负规定如下：逆时针方向取“+”，顺时针方向取“—”）该桥台的侧立面图、平面图如图（一）、图（二）所示，在计算桥台混凝土自重时，将其分为11块分别进行计算，最后将其求和累加。上部构造恒载计算：上部构造恒载=边梁重量+中梁重量+桥面铺装重量=15*19.94*10.28+2*19.94*10.72+3.5*(12+5.5)*19.94=4723.587KN距离承台底形心轴的距离=1.48m对承台底形心轴的弯矩为：Mx=-21*4723.587*1.48=-3495.454KN·m2图(二)恒载计算表序号计算式竖直力对基底中心轴偏心弯矩10.75×0.3×2.5×2514.0630.5×2.5+0.1+2=3.3547.11120.5×2.5×1.37×0.3×0.512.84431×2.5+0.1+2=2.93337.67130.3×0.3×（1.75+5.5×3+1.74）×2544.9780.15+0.1+2=2.25101.20140.5×0.3×0.3×（1.75+5.5×3+1.74）×2522.48931×0.3+0.1+2=2.249.47651.02×0.35×（0.3+1.75+5.5×3+1.74）×25181.0882+0.1-0.5×0.35=1.925348.59460.33×0.85×0.47×2×256.5922+0.1-0.35-0.85×0.5=1.3258.73471.2×1.1×（0.3+1.75+5.5×3+1.74）×25669.572+0.1-0.5×1.2=1.51004.35586.721×1×0.8×25134.4252-0.5=1.5201.6386.651×1×0.8×251332-0.5=1.5199.56.567×1×0.8×25131.352-0.5=1.5197.0256.485×1×0.8×25129.72-0.5=1.5194.5596.721×0.5×3×0.8×25201.6252-1-3×31=006.651×0.5×3×0.8×25199.52-1-3×31=006.567×0.5×3×0.8×251972-1-3×31=006.485×0.5×3×0.8×25194.552-1-3×31=00101.5×5.4×2.2×4×25178200111.2×3.3×1.5×6×25891003（二）土压力计算根据《公路桥涵设计通用规范》，取台背与填土间的摩擦角δ=。土压力按台背竖直（ε=0），回填土为两层：0~1.5m采用天然级配砂砾回填=40°，ε=0，δ==20°，β=0，；下部分采用原土碾压回填=16°，c=30°，；根据土压力相等的概念来计算1.5m以下回填土的等效内摩擦角：D＝Hc2)245tan(arctan452H=6.606+1.5+1.37+0.75-1.5=8.726m其中6.606=（1H+2H+3H+4H）/4，则有D＝Hc2)245tan(arctan452＝5.19726.8302)21645tan(arctan452＝46.3º因为回填土分为两层，故将两层土的重度、内摩擦角的值按土层厚度进行加权平均，即iiimhh＝726.85.1726.85.195.123＝301.20mkNiiimhh＝376.45726.85.1726.83.465.140上部恒载4723.587×0.54723.587×0.51.48-3495.454桥台土11947.48111947.4812844.472合计19255.0491708.87341.台后填土表面无活载时的土压力计算台后填土自重所引起的主动土压力按库伦土压力公式计算：BKHEamA221式中：m——墙后填土重度的加权平均值（3mkN）；H――土压力作用的高度；B――土压力作用的宽度；aK――库伦主动土压力作用系数；其中aK＝222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosm＝222)00cos()02376.45cos()0376.45sin()376.452376.45sin(1)02376.45cos(0cos)0376.45(cos＝21923.0712.0928.01923.0493.0＝0.157故有BKHEamA221kN635.3071)2.23.32.23.32.23.32.2(157.0)75.037.15.1606.6(01.20212其水平方向的分力：)cos(AAxEE)02/376.45cos(635.3071＝2833.948kN水平方向的分力作用点距离承台底面的距离：5mey409.3)75.037.15.1606.6(31水平方向土压力对承台底形心轴的弯矩：mkNeEMyaxex984.9659409.3948.2833在竖直方向的分力：)sin(AAyEE＝)02/376.45sin(635.3071＝1184.769kN竖直方向的分力作用点距离承台底面的距离：mex7.27.02竖直方向土压力对承台底形心轴的弯矩：mkNeEMxAyey876.31987.2769.11842.台后填土表面有车辆荷载时的土压力计算图（三）（a）.（b）车辆荷载的立面、平面尺寸6图（四）车辆横向分布示意图当桥涵设计车道数大于2时，有汽车荷载产生的效应应按规定的多车道折减系数进行折减，查《公路桥涵设计规范》表4.3.1.1-4可知，横向布置的车道数为3时，横向折减系数取0.78。由汽车荷载换算的等代均布土层厚度为：BlGh式中：l――破坏棱体长度，)cot(tanHl；H――桥台高度；――破坏棱体滑动面与水平面之间的夹角；其中cot=)tan(cot)tan()tan(=)2/376.45376.45.45tan(376.45cot)2/383.45376.45tan()2/376.45376.45tan(=)483.2987.0(483.2483.2=0.452m破裂棱柱体长度：)cot(tanHl当台背为竖直时，ε=0故)cot(tanHl7=（6.606+1.5+1.37+0.75）×0.452=4.622m在破坏棱体长度范围内不能完全放一辆重车，因此按照不利的情况摆放车辆，只将汽车的两个后轴放置于破坏棱体长度范围内，如下图（5）所示：图（五）汽车荷载：G＝3×（140+140）＝840kN在破坏棱体范围内汽车荷载换算的等代均布土层厚度为：：h＝78.0oBlG＝01.20622.47.1878.0840＝0.379m台背在填土连同破坏接体上车辆荷载作用时引起的土压力：BKHhHEamA)2(21kN971.3300157.07.18)75.037.15.1606.6379.02()75.037.15.1606.6(01.2021在水平方向的分力：)cos(AAxEE8kN538.3045)02/376.45cos(97.3300作用点与承台底面中心的距离：hHhHHey233m526.3397.02226.10397.03226.10226.1031水平方向土压力对承台底形心轴的弯矩：yAxexeEMmkN425.10739526.3538.3045竖直方向的分力：)sin(AAyEE＝)02/376.45sin(971.3300＝3300.971×0.386=1273.227kN作用点与承台底面的距离：mex7.22.02竖直方向土压力对基底形心轴的弯矩：xAyeyeEMmkN712.34377.2227.12733.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，以桥台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β=-33.69°则承台底边缘至坡面的垂直距离为:9mH859.55.1/)1.17.04(2/)75.085.035.05.2(02.11.15.1606.6等代内摩擦角：D＝Hc2)245tan(arctan4525.19859.5302)21645tan(arctan452221.64)889.1245(2525.0754.0arctan452主动土压力系数：aK＝222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosm=222)69.33(0cos)02221.64cos()69.33221.64sin()221.642221.64sin(1)02221.64cos(0cos)0221.64(cos047.0)76.4847.0/(189.0832.0847.099.0994.01847.0189.02承台底边缘至坡面的垂直距离为:mH859.55.1/)1.17.04(2/)75.085.035.05.2(02.11.15.1606.6所以主动土压力为：10BKHEamA221kN165.294047.07.18859.55.19212水平方向的分力)cos(''AAxEEkN165.249)02/221.64cos(165.294作用点与承台底面中心的距离：mey953.1859.531'水平方向土压力对基地形心轴的弯矩：yAxexeEM'''mkN619.486953.1165.249竖直方向的分力：)sin(''AAyEE＝)02221.64sin(165.294＝156.365kN竖直力与承台底面的距离：mex7.27.02'竖直方向土压力对承台底形心轴的弯矩：xAyeyeEM'''mkN184.4227.2365.15611（三）支座活载反力计算1.桥上有活载，台后无汽车荷载（1）汽车及人群荷载反力在桥上的汽车荷载布置如下图（6）所示图（六）车道荷载支座反力：kNR612.79578.03)46.195.102184.237(1人群荷载支座反力：kNR1655.532021'1支座反力作用点离承台底形心轴的距离：meR48.127.035.01.021对承台底形心轴的弯矩：xReRRM)('111=(795.612+165)×1.48=1421.705mkN（2）汽车荷载制动力车道荷载的均布荷载标准值应满布于是结构产生最不利效应的同号影响线上，而集中荷12载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处。即图（六）所示跨径上布满均布的车道荷载，而集中荷载标准值只作用于在左侧的平板橡胶支座上，则由一个设计车道上由汽车产生的制动力标准值按《公路桥涵设计通用规范》规定的车道荷载标准值在加载长度上计算得总重力的10%计算，但本设计中公路-1级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN，且同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍。则其单车道制动力：（10.5×19.46+237.84）×10%=44.217kN165KN故取同