基础工程桥台设计

桥台桩基础设计计算书一、荷载计算（一）恒载⑴.上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算.承台上表面到台帽之间填土的平均高度：606.64)485.6567.665.6721.6(hm桥台分块桥台自重计算表以上为桥台及基础自重再求承台及其上部填土自重序号计算式竖直力（KN）对基底中心轴偏心(m)弯矩(KN·m)10.35×0.92×20.29×25163.33451.9255314.1921.1×1.2×20.29×25669.571.51004.35530.3×0.3×19.99×2544.982.25101.2140.5×0.3×0.3×19.99×2522.492.2049.4852.5×0.75×0.3×2514.06253.3544.1160.5×2.5×1.37×0.3×2512.842.9337.6371.0×6.606×0.8×25×4528.481.5792.7283.0×6.606/2×0.8×25×4792.720095.4×2.2×1.5×20×4+1.2×3.3×1.5×20×62138.400合计4386.8772082.455序号计算式竖直力（KN）对基底中心轴偏心(m)弯矩(KN·m)10.4×0.6/2×18.7×2351.6122.5129.0320.6×0.35×18.7×2390.3212.4216.7730.6×0.62×18.7×19.5135.64982.4325.5640.153×0.23/2×18.7×19.512.8320.82410.573）上部恒载反力计算由设计任务书可知，该桥由2根边梁，15根中梁和上部铺装组成，则其自重为即为桥台的上部恒载。P1=19.94×2×12.54+19.94×15×10.28=3574.8432KNP2=3.5×19.94×(12+5.5)=1221.325KN恒P=(P1+P2)∕2=2398.08KNmex48.116.354948.108.2398PMxe恒恒mkN（二）、土压力计算：土压力按台背竖直，ε=0,填土分成两层：50.7×6.606×18.7×19.51686.212.353962.661×6.606×（18.7-0.8×4）×19.51966.661.52994.99576.606×3/2×（18.7-0.8×4）×19.52994.9950083.0×6.606/2×18.7×19.53613.32-1.0-3613.3296.606×0.7×18.7×19.51686.21-2.35-3962.610-2.247×3.37/2×18.7×19.5-1380.636-1.5772177.26113.3×2.6×1.5×3×19.5752.89500合计11640.072240.87第一层：h1=1.5mφ1=40°，ε=0，δ1=21=20°，β=0，323mkN第二层：h2=8.726mc=30akP，2=16°，35.19mkN将各层土的重度，内摩擦角按土层厚度进行加权平均.3/01.20226.10726.85.195.123mKNhhiiim根据土压力相等的概念来计算等效内摩擦角D值.D=2｛45°-arctan[tan（45°-2/）-hc2]}=2｛45°-arctan[tan(45°-8°)-2×30/19.5×8.726]｝=46.3°376.45226.10726.83.465.140hhiiim1、台后填土表面无活载时土压力计算B取桥台填土宽18.7mBKHEamA221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，9.726m；B――土压力作用的宽度，18.7m；aK――主动土压力作用系数。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＝0.157KNEA64.3071157.0226.1001.20212KNCOSEEAAx95.2833)(mHey409.33mKNeEMyaxex95.9660KNEEAAy77.1184)sin(mex7.2mKNeEMxayey88.31982、台后填土表面有汽车荷载时土压力计算桥台土压力计算采用车辆荷载，汽车荷载换算成等代的均布土层厚度BlGh式中：l――破坏棱体长度，)cot(tanHl；H――桥台高度，取10.226m；――破坏棱柱体滑动面与水平面之间的夹角。cot=)tan(cot)tan()tan()688.22376.45tan(376.245cot)376.45688.22tan()688.22376.45tan(=0.45破裂棱柱体长度：)cot(tanHl＝10.226×0.45＝4.6m在破坏棱体范围内布满均布荷载：G＝3×140×2×0.78＝655.2kN将车辆荷载转换为等效土层，厚度为：h＝oBlG＝01.206.47.182.655＝m38.0台背在填土连同破坏接体上车辆荷载作用下的引起的土压力：BKHhHEamA)2(21kN92.3299157.07.18)226.1038.02(226.1001.2021水平方向的分力)cos(AAxEE=kN57.3044作用点与基础底面中心的距离：)233(hHhHHeym53.3)38.02226.1038.03226.10226.1031(水平方向土压力对基地形心轴的弯矩：yAxexeEMmkN33.10747竖向分力：)sin(AAyEE＝1272.82kN与基础底面的距离：mex7.2竖直方向土压力对基底形心轴的弯矩：xAyeyeEMmkN62.34363．台前溜坡填土自重对桥台前侧面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β=-33.69°，则基础边缘至坡面的垂直距离为mH859.5367.4226.10'主动土压力系数：aK＝222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosm＝1225.069.33cos2/376.45cos)69.33376.45sin()5.1376.45sin(1)02376.45cos(0cos)0376.45(cos222主动土压力为：BKHEamA2'21kN7.7661225.07.18859.55.19212水平方向的分力)cos(''AAxEE=kN38.707作用点与基础底面中心的距离：mey953.1859.531'水平方向土压力对基地形心轴的弯矩：yAxexeEM'''mkN5.1381竖向分力：)sin(''AAyEE＝295.726kN与基础底面的距离：mex7.2'竖直方向土压力对基底形心轴的弯矩：xAyeyeEM'''mkN46.798（三)、支座活载反力计算按下列情况计算支座反力：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；1、桥上有汽车荷载及人群荷载，台后无活载（1）汽车及人群荷载反力在桥跨上的汽车荷载布置如下所示：支座反力：kNR166.74278.03)46.195.1021215(1人群荷载支座反力：kNR57.873346.1921'1支座反力作用点离基底形心轴的距离：meR48.11对基底形心轴的弯矩：111RReRM=1098.41mkN1,11RReRM=129.6mkN（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。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%计算其单车道制动力：（10.5×19.46+215）×10%=41.953kN165KN对于端部桥台设滑板橡胶支座的简支梁桥台，应计的制动力为：0.3H=0.3×165=49.5KN2汽车及人群均有荷载为得到活载作用下最大竖直力在均部荷载Q=10.5mkN满跨布置集中荷载中集中荷载P=215mkN布置在最大影响线峰值出车辆荷载后轮反力为后台则支座反力为1R=（2151+1/2119.4610.5）3=742.166KN人群引起的支座反力kNR57.873346.1921'1支座反力作用点离基底形心轴的距离：meR48.11对基底形心轴的弯矩：111RReRM=1098.41mkN1,11RReRM=129.6mkN（四）支座摩阻力计算滑动支座摩擦系数取f=0.05，则支座摩阻力：fF恒P=2398.08×0.05=119.904kN支座摩阻力与承台底面的竖直距离：支座摩阻力与承台底面形心轴的弯矩：836.1103206.9904.119FMye支KN.m（方向按荷载组合需要来确定）对于埋置式桥台不计汽车荷载冲击力，同时从以上对制动力和支座摩阻力的计算结果表明，支座阻力大于制动力。因此在以后的附加组合中，以支座摩阻力为控制设计。（五）．工况分析根据实际可能发生的组合，应按五种情形进行荷载组合，对应三种情况，即：桥上有活载，台后无汽车荷载；桥上有活载，台后也有汽车荷载；桥上无活载，台后有汽车荷载。荷载组合基本公式：mey206.902.1226.1001112mnoudaiaikQQkcQjQjkijSSSS式中：uds——承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；o——结构重要性系数，该桥为中桥，取o=1；Gi——第i个永久作用效应的分项系数，桥台自重、恒重、填土自重取1.2，土的侧向压力取1.41Q——汽车荷载效应的分项系数，取1Q=1.4；Qj——在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它可变作用效应的分项系数，人群荷载分项系数取1.4，c——在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它可变作用的组合系数。名称竖直力（KN）水平力（KN）弯矩（KN·m）桥台自重4386.8772082.455填土重11640.042240.87上部恒载2398.083549.16台后无活载土压力1184.772833.953198.88-9660.95台后有活载土压力1272.823044.573436.62-10743.33台后无活载汽车荷载反力742.1661098.41台后无活载人群荷载反力87.57129.6台后有活载汽车荷载反力742.1661098.41台后有活载人群荷载反力87.57129.6汽车制动力49.5支座摩阻力119.9041103.83台前填土压力-295.726-707.381381.5+798.46下面计算各种荷载组合形式（1）恒载+台前布载+汽车制动力竖直力oudN=1.2×（4386.877+11640.07+2398.08/2）+0.8×1.4×87.57+1.4×1184.77-295.726+1.4×742.166=23171.25kN水平力oudH=1.4×2833.95-1×707.38+1.4×49.5