新规范桩柱式桥台受力与配筋计算

一、基本情况1.荷载荷载标准公路－1级1为I级、2为II级、3为II级折减车道数3只能为2、3或4结构重要性系数γ0=12.填土情况填土高度H=4.5m锥坡坡率1.5内摩擦角Φ=35°填土容重γ=19kN/m3地基系数m=15000kN/m4锥坡土压力01—考虑，0—不考虑3.桥台尺寸桥梁斜度20°桥梁正宽度13m盖梁正宽度背墙高度1.133m盖梁高度1m台柱直径D1=1.2m台柱个数3根台桩直径D2=1.2m台桩个数3根台概略桩长30m4.台支座情况支座直径D支=200mm支座高度h支=53mm橡胶厚度t支=39mm剪切模量G支=1.5Mpa台支座数n支=16个5.桥台锚栓锚栓或桥台处桥面连续是否设置11—设，0—不设6.跨径及联孔跨径L=20m联孔数1联孔数只能为1或27.桥墩尺寸桥墩高度h墩=3.367m平原区假设与桥台同高，不同高可修改墩柱直径D1=1m墩柱个数3根墩桩直径D2=1.2m墩桩个数3根墩概略桩长L桩=15m8.墩支座情况支座直径D支=200mm桩柱式桥台受力与配筋计算——数据输入V2.22支座高度h支=53mm橡胶厚度t支=39mm剪切模量G支=1.5Mpa墩支座数n支=32个9.肋板顶受力情况（1）恒载盖梁自重P盖=625kN全台宽，含耳背墙挡块等(不含搭板)上部重量P上=4405kN全台宽一孔跨径全部重量不是桥台上的上部反力e=0m上部荷载偏心距支承线在台柱中心线的桥跨方向为正（2）汽车按简支梁自动计算，也可手工修改车道均布荷载qK=10.5kN/m公路—I级车道集中荷载PK1=240kN车道集中荷载PK=240kN一孔一联时P汽1=105.00kN一列汽车产生的台顶最小竖向力P汽1=249.00kN一列汽车产生的台顶最大竖向力两孔一联时P汽2=0.00kN一列汽车产生的台顶最小竖向力汽车偏载增大系数β=2.60汽车偏载引起最大柱反力与平均反力之比单车道制动力最小值H制min=165kN制动力折减系数ξ=0.50车辆荷载单轴重140kN10.温度及收缩徐变情况线膨胀系数α=0.00001安装温度15℃一月平均气温-23℃收缩10℃徐变20℃11.桥墩墩身桩基混凝土情况墩身砼强度等级C30墩身砼弹性模量Ec=30000Mpa墩桩基砼强度等级C20墩桩基砼弹性模量Ec=25500Mpa12.桥台桩柱混凝土和钢筋情况台身砼强度等级C25台身砼弹性模量Ec=28000Mpa台桩基砼强度等级C25台桩基砼弹性模量Ec=28000Mpa台身钢筋至砼边缘距离as=6cmas—构件受拉区普通钢筋合力点至受拉区边缘的距离桩基钢筋至砼边缘距离as=9cm钢筋表面形状系数=C1=1光圆钢筋C1=1.4带肋钢筋C1=1.0最小配筋率P=0.70%钢筋弹性模量Es=200000Mpa13.汽车冲击力计算数据计算跨径Lj=19.60m按跨径减0.4米自动计算，也可手工修改上部材料弹性模量Ec=32500Mpa上部跨中截面惯矩Ic=0.7677m4跨中每延米重量G=142.84kN/m14.搭板计算数据搭板长度L搭=5m搭板宽度B搭=11.75m行车道宽度搭板厚度H搭=0.26m搭板偏心距e搭=-0.4m搭板支承线距台柱中心的距离支承线在台柱中心线的桥跨方向为正二、桩基计算系数1.桥台4/α=9.64m台概略桩长L桩=30.00m4/αL桩查JTJ024—85附表6.11Ax0=(B3×D4-B4×D3)/(A3×B4-A4×B3)=2.441Bx0=(A3×D4-A4×D3)/(A3×B4-A4×B3)=1.625Bo0=(A3×C4-A4×C3)/(A3×B4-A4×B3)=1.7512.桥墩4/α=9.46m墩概略桩长L桩=15m4/αL桩查JTJ024—85附表6.11Ax0=(B3×D4-B4×D3)/(A3×B4-A4×B3)=2.441Bx0=(A3×D4-A4×D3)/(A3×B4-A4×B3)=1.625Bo0=(A3×C4-A4×C3)/(A3×B4-A4×B3)=1.751一、基本情况1.荷载荷载标准公路－1级1为I级、2为II级、3为II级折减车道数3只能为2、3或4车道折减系数0.780结构重要性系数γ0=12.填土情况填土高度H=4.5m锥坡坡率1.5内摩擦角Φ=35°填土容重γ=19kN/m3地基系数m=15000kN/m4锥坡土压力01—考虑，0—不考虑3.桥台尺寸桥梁斜度20°桥梁正宽度13m盖梁正宽度背墙高度1.133m盖梁高度1m台柱直径D1=1.2m台柱个数3根台桩直径D2=1.2m台桩个数3根概略桩长30m4.台支座情况支座直径D支=200mm支座高度h支=53mm橡胶厚度t支=39mm剪切模量G支=1.5Mpa台支座数n支=16个5.桥台锚栓锚栓或桥台处桥面连续是否设置11—设，0—不设6.跨径及联孔跨径L=20m联孔数1联孔数只能为1或27.桥墩尺寸桥墩高度h墩=3.367m平原区假设与桥台同高，不同高可修改墩柱直径D1=1m墩柱个数3根墩桩直径D2=1.2m墩桩个数3根墩概略桩长L桩=15m8.墩支座情况支座直径D支=200mm支座高度h支=53mm橡胶厚度t支=39mm剪切模量G支=1.5Mpa墩支座数n支=32个9.肋板顶受力情况（1）恒载盖梁自重P盖=625kN全台宽，含耳背墙挡块等上部重量P上=4405kN全台宽一孔跨径全部重量不是桥台上的上部反力e=0m上部荷载偏心距支承线在盖梁中心线的桥跨方向为正（2）汽车按简支梁自动计算，也可手工修改车道均布荷载qK=10.5kN/m公路—I级车道集中荷载PK1=240kN车道集中荷载PK=240kN桩柱式桥台受力与配筋计算V2.22第4页，共30页一孔一联时P汽1=105kN一列汽车产生的台顶最小竖向力P汽1=249kN一列汽车产生的台顶最大竖向力两孔一联时P汽2=0kN汽车偏载增大系数β=2.6汽车偏载引起最大柱反力与平均反力之比单车道制动力最小值H制min=165kN制动力折减系数ξ=0.5车辆荷载单轴重140kN10.温度及收缩徐变情况线膨胀系数α=0.00001安装温度15℃一月平均气温-23℃收缩10℃徐变20℃11.桥墩墩身桩基混凝土情况墩身砼强度等级C30墩身砼弹性模量Ec=30000Mpa墩桩基砼强度等级C20墩桩基砼弹性模量Ec=25500Mpa12.桥台台身桩基混凝土和钢筋情况台身砼强度等级C25台身砼弹性模量Ec=28000Mpa台桩基砼强度等级C25台桩基砼弹性模量Ec=28000Mpa台身钢筋至砼边缘距离as=6cmas—构件受拉区普通钢筋合力点至受拉区边缘的距离桩基钢筋至砼边缘距离as=9cm钢筋表面形状系数=C1=1光圆钢筋C1=1.4带肋钢筋C1=1.0最小配筋率P=0.70%钢筋弹性模量Es=200000Mpa13.汽车冲击力计算数据计算跨径Lj=19.60m按跨径减0.4米自动计算，也可手工修改上部材料弹性模量Ec=32500Mpa上部跨中截面惯矩Ic=0.77m4跨中每延米重量G=142.84kN/m14.搭板计算数据搭板长度L搭=5.00m搭板宽度B搭=11.75m行车道宽度搭板厚度H搭=0.26m搭板偏心距e搭=-0.40m搭板支承线距台柱中心的距离支承线在台柱中心线的桥跨方向为正二、台身土压力计算1.台身活载土压力计算忽略了搭板的影响桥梁斜宽度b=13.834m盖梁斜宽度(1)活载等代土层厚度ha=(∑G)/(bγl0)填土高H=4.50m内摩擦角φ=35.0°填土容重γ=19.0kN/m3台背与竖直面夹角α=0.0°填土面与水平面夹角β=0.0°台背与填土间摩擦角δ=φ/2=17.5°ω=α+δ+φ=52.5°破裂面夹角θtgθ=-tgω+sqrt[(ctgφ+tgω)(tgω-tgα)]破裂棱体破裂面与竖直线夹角=0.583破裂棱体长度l0=H×tgθ=2.626m破棱体上作用轴数2未考虑破裂棱体长度大于8.4米的情况汽车∑G=655.2kNha=0.949m第5页，共30页主动土压力系数μ=cos2(φ-α)/{cos2α×cos(α+δ)×[1+sqrt(sin(φ+δ)×sin(φ-β)/cos(α+δ)/cos(α-β))]2}=0.246(2)活载土压力荷载集度q0=ha×γ×b×μ=61.4kN/m2.台身恒载土压力计算(1)台后恒载土压力h2=2.133m背墙及盖梁高度q1恒=0kN/m背墙顶面恒载土压力集度（全桥宽）q2恒=h2×γ×b×μ盖梁底面恒载土压力集度（全桥宽）138.0kN/mD=1.2m台柱直径n=3台柱个数b1=台柱计算宽度(全桥宽)。净柱间距小于柱径未考虑=(D+1)×n-1柱径＞1.0米=5.6m或=D(2n-1)柱径≤1.0米=6m取用b1=5.6mh1=2.367m台身高度（不计盖梁）q3恒=h2×γ×b1×μ台身柱顶面恒载土压力集度（全桥宽）55.9kN/mq4恒=(h1+h2)×γ×b1×μ台身柱底面恒载土压力集度（全桥宽）117.8kN/m(2)锥坡反向土压力坡率=1.5锥坡坡率α=arctg(1/锥坡坡率)=33.69°μ=(cosΦ/(1+sqrt(sinΦ×sin(Φ+α)/cosΦ))2=0.207q3锥=0kN/m台身柱顶面锥坡土压力集度（全桥宽）q4锥=h1×γ×μ×b1台身柱顶面锥坡土压力集度（全桥宽）=52.1kN/m是否考虑锥坡土压力01—考虑，0—不考虑取用q3锥=0kN/mq4锥=0.0kN/m3.台后土压力集度（全桥宽）q1=q0+q1恒背墙顶面土压力集度（全桥宽）=61.4kN/mq2=q0+q2恒盖梁底面土压力集度（全桥宽）=199.4kN/mq3=q0+(q3恒-q3锥)台身柱顶面土压力集度（全桥宽）=117.3kN/mq4=q0+(q4恒-q4锥)台身柱顶面土压力集度（全桥宽）=179.3kN/m三、温度及收缩徐变影响力的计算1.基础数据α=0.00001线膨胀系数2.温差安装温度15℃一月平均气温-23℃温差=38℃收缩10℃徐变20℃收徐合计=30℃3.桥台刚度(1)单柱刚度第6页，共30页D1=1.2m台柱直径h=填土高-背墙高台高=3.367mn=3台柱个数Ih1=(π×D14)/64柱惯性矩0.101787602m4Eh1=28000Mpa柱砼弹性模量Eh弯=0.8×Eh1柱抗弯弹性模量(JTJD62-20044.2.1)=22400MPa(2)单桩刚度D2=1.2m桩径b12=台桩计算宽度(单桩宽)。净柱间距小于柱径未考虑=(D2+1)-1/n柱径＞1.0米=1.867m或=D2(2n-1)/n柱径≤1.0米=2m取用b12=1.867mIh2=(π×D24)/64桩基惯性矩0.101787602m4Eh2=28000Mpa桩基砼弹性模量Eh弯=0.8×Eh2桩基抗弯弹性模量(JTJD62-20044.2.1)=22400MPam=15000地基系数α=((m×b12)/(Eh弯×Ih2×1000))0.2=0.4148m-14/α=9.6431m桩长Ax0=(B3×D4-B4×D3)/(A3×B4-A4×B3)2.441Bx0=(A3×D4-A4×D3)/(A3×B4-A4×B3)1.625Bo0=(A3×C4-A4×C3)/(A3×B4-A4×B3)1.751δHH=Ax0/(0.8×Eh2×Ih2×α3)=1.500E-05m/kNδMH=δHM=Bx0/(0.8×Eh2×Ih2×α2)4.142E-06m/kN(或rad/kN)δMM=Bo0/(0.8×Eh2×Ih2×α)=1.851E-06rad/kN.m(3)桩柱刚度K柱=n/[(h3)/(3×0.8×Eh1×Ih1)+δHH+δHM×h+δMH×h+δMM×h2]4.319E+04kN/m(4)台支座刚度A支=3.142E-02m2支座面积K支=n×A支×G支/t支桥台全部支座刚度=1.933E+04kN/m(5)桥台刚度K=K柱×K支/(K柱+K支)桩柱支座合成刚度=1.335E+04kN/m锚栓设置11—设