重力式U型桥台基底承载力计算

第 35卷第 2期 2009年 6月 湖 南 交 通 科 技 HUNAN COMMUN ICATION SC IENCE AND TECHNOLOGY Vol. 35 No. 2 Jun. 2009 　　收稿日期 : 2009Ο04Ο01 作者简介 : 陈洪林 (1976Ο) ,男 ,工程师 ,主要从事公路桥梁设计。 文章编号 : 1008Ο844X (2009) 02Ο0098Ο04 重力式 U型桥台基底承载力计算 陈洪林 (湖南省交通 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 勘察设计院 , 湖南 长沙　410008) 　　摘 　要 : 针对湖南省交通规划勘察设计院编制的装配式预应力混凝土空心板部颁 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 图 ,进行了重力式 U型桥台通用尺寸的拟定 ,并对 20 m空心板重力式 U型桥台的基底承载力 进行了 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 计算 ,为空心板重力式 U型桥台的设计提供设计参考。 关键词 : 空心板 ; 重力式 U型桥台 ; 基底承载力 　　中图分类号 : U 443. 21 文献标识码 : B　 0　前言 桥台是支承上部桥跨和传递桥梁荷载 ,连接桥 梁与路堤的桥梁结构物。重力式桥台为就地建筑的 整体式重型结构 ,主要靠自重来平衡台后的土压力 ; 桥台台身多为石砌圬工或混凝土材料建造。U型桥 台是重力式桥台中最常用的一种 ,它由支承桥跨的 前墙与连接路堤两边的侧墙组成 ,其结构简单 ,基础 底承压面大 ,应力较小 ,施工简单 ,在桥梁建设中得 到了广泛的应用。 装配式预应力混凝土空心板桥由于其建筑高度 小 ,施工工艺成熟、难度小、施工进度快 ,材料用量较 省、经济指标较好等优点 ,在中小跨径桥梁中得到了 广泛的应用。2007年交通部组织 ,以湖南省交通 规划勘察设计院主持 ,全国 10家省级设计院参与 编制了新版的预应力混凝土空心板上部构造通用 图。 本文针对湖南省交通规划勘察设计院编制的 13、16、20 m装配式后张法预应力混凝土空心板上 部构造 ,初步拟定了重力式 U型桥台的基本尺寸 , 并对桥台基底承载力进行分析计算。 1　设计资料 1) 概况。 本次重力式 U型桥台设计与空心板上部构造 通用图配套 ,对应上构通用图 13、16、20 m简支空 心板及 20 m连续空心板。 各跨径桥台基本尺寸 ,见图 1及 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 2) 荷载等级 : 公路 - Ⅰ级。 3) 材料及计算参数。 桥台台身采用 C25片石混凝土 ,台帽及背墙采用 C30 ,基础采用 C25 ,容重均采用 24 kN /m3。 图 1　桥台基本尺寸示意 (单位 : cm) 2期 陈洪林 :重力式 U型桥台基底承载力计算　　　　　 表 1　各跨径桥台基本尺寸 跨径 /m H / cm h1 / cm h2 / cm b1 / cm b2 / cm C1 / cm n1 n3 400 105 100 40 80 100 1 ∞ 13 600 105 150 40 80 150 1 ∞ 800 105 150 40 80 150 1. 25 8 400 115 100 40 90 100 1 ∞ 16 600 115 150 40 90 150 1 ∞ 800 115 150 40 90 150 1. 25 8 400 130 100 50 100 100 1 ∞ 20 600 130 150 50 100 150 1 ∞ 800 130 150 50 100 150 1. 25 8 　　桥台后填土内摩擦角采用 35°,容重 18 kN /m3。 基础与地基间摩擦系数取μ= 0. 4。 　　4) 设计依据。 ①《公路圬工桥涵设计规范 》( JTG D61 — 2005)。 ②《公路桥涵地基与基础设计规范 》( JTG D63 — 2007)。 ③《公路桥涵设计通用规范 》( JTG D60 — 2004)。 ④公路桥涵设计手册《墩台与基础 》。 ⑤上构通用图成果。 5) 上构恒载。 上构恒载根据上构通用图计算成果确定 , 20 m 连续空心板边跨相较 20 m简支空心板荷载稍小 ,故 20 m跨径采用 20 m简支空心板荷载数据计算 ,见 表 2。 表 2　通用图上构恒载 跨径 /m 中梁反力 / kN 永久作用 可变作用 最大悬臂边梁反力 / kN 永久作用 可变作用 最小悬臂边梁反力 / kN 永久作用 可变作用 13 160 117 190 120 16 192 125 237 128 213 126 20 260 139 315 142 283 138 2　前墙计算 桥台计算按前墙与侧墙分别考虑。前墙根据跨 径、填土高度和基础类别进行分类计算。前墙计算 根据车辆荷载横向布置宽度取计算宽度 B = 3. 1 m。 纵向水平力按支座滑动的最大水平力控制 ,取 T1 = 0. 05 N (N 为上构恒载 )。 前墙计算模型见图 2。 图 2　前墙计算模型 (单位 : cm) 2. 1　计算工况 ①计算工况一。 桥上满布荷载 ,水平力指向台前 ,桥台后无荷 载。 ②计算工况二。 桥上无荷载 ,台后破坏棱体上满布荷载 ,水平力 指向台后。 2. 2　桥台土压力计算 ①工况一。 根据《桥涵设计通用规范 》第 4. 2. 3— 4条规定 , 无车辆荷载时台后主动土压力为 : E = 12 B μγH2 式中 : E为主动土压力 , kN; γ为土的容重 , kN /m3 , 取为 18 kN /m3 ; B 为桥台的计算宽度 , m,取 B = 3. 1 m; H为计算土层的高度 , m,按 4、6、8 m 分别计 算 ; μ为系数。 μ可按下式计算 : μ= cos2 ( -α) cos2αcos (α +δ) × 1 + sin (φ +β) sin (φ -β) cos(α+δ) cos (α -β) 2 β= 0°, α= 18. 4°, δ= 17. 5°, φ = 35° 99 　　　　　 湖 南 交 通 科 技 35卷 代入计算得 : μ= 4. 03。 作用点到基础底面的距离 C = H /3。 ②工况二。 台后有车辆荷载时的主动土压力 : E = 12 γH (H + 2h) Bμ 式中 h为车辆荷载的等代均布土层厚度。 h = ∑G / B ·L0 ·γ ∑G为布置在 B ×L0 范围内活载总重 ,按车辆 荷载和车道荷载分别考虑 ,取大值计算。 台后填土破坏棱体长度 : L0 = H tanθ+ (H - h1 - 0. 4) tanα 式中 : tanθ= - tanω + ( cotφ + tanω) ( tanω - tanα) 　ω =α +δ+φ = 70. 9° 代入得 tanθ= 0. 432 8。 ③土压力计算结果汇总见表 3。 表 3　土压力计算汇总 工况 台高 / m 土压力标 准值 E / kN 土压力 / kN 水平向分 力 E x 竖直向分 力 Ey 土压力着力 点位置 C / m 4 179. 7 145. 5 105. 5 1. 33 工况一 6 404. 3 327. 4 237. 3 2. 00 8 718. 8 582 421. 8 2. 67 4 360. 2 291. 7 211. 4 1. 67 工况二 6 572. 2 463. 3 335. 8 2. 29 8 886. 7 718. 0 520. 4 2. 92 2. 3　基底应力及稳定性验算 1) 基底应力。 基底应力按照 JTG D63— 2007第 4. 2. 2— 2条进 行计算。 pmax =N /A + ∑M /W 式中 : N 为作用在基底的合力的竖向分力 ; ∑M 为 作用与桥台的水平力和竖向力对基底重心轴的弯 矩 ; A为基础底面积 ; W 为基础底面的截面抵抗矩。 2) 抗滑稳定性计算。 抗滑稳定性按照 JTG D63— 2007第 4. 4. 2条进 行计算。 kc =N ×μ/ F 式中 : N 为竖向力总和 ; F为水平力总和 ; μ为基础 底面与地基土之间的摩擦系数 ,取μ= 0. 4。 3) 抗倾覆稳定性计算。 抗倾覆稳定性按照 JTG D63— 2007第 4. 4. 1条 进行计算。 k0 = s / e0 式中 : s为基底截面重心轴至截面最大受压边缘的 距离 ; e0 为所有外力的合力的竖向力对基底重心轴 的偏心距。 4) 基底应力及稳定性计算结果见表 4。 表 4　计算结果汇总 工况 台高 /m 基础类型 基底最大 应力 pmax / kPa 抗滑稳定 系数 kc 抗倾覆稳 定系数 k0 4 土类地基 230. 1 5. 3 9. 0 工况一 6 土类地基 231. 3 3. 9 12. 7 8 土类地基 224. 1 3. 1 27. 8 4 土类地基 183. 5 3. 1 13. 2 工况二 6 土类地基 193. 8 2. 9 21. 3 8 土类地基 197. 0 2. 6 67. 3 　　5) 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 。 由以上计算汇总结果知 : 前墙基础倾覆和抗滑稳定性均满足 JTG D63— 2007第 4. 4. 3条的要求 ,即 kc ≥1. 3, k0 ≥1. 5的要 求。 土类地基基底最大应力 pmax = 231. 3 kPa;据此 要求土类地基基底容许承载力 [ fa ]不小于 250 kPa。 3　侧墙计算 侧墙根据填土高度和基础类别进行分类计算 ; 计算宽度根据车辆荷载纵向布置长度取 B = 10 m。 计算工况取台后破坏棱体上满布汽车荷载的情况。 侧墙计算模型见图 3。 1) 侧墙土压力计算。 台后有汽车荷载时的主动土压力 : E = 12 γH (H + 2h) Bμ 式中 : h为车辆荷载的等代均布土层厚度。 h = ∑G / B ·L0 ·γ ∑G为布置在 B ×L0 范围内活载总重 ,按车辆 荷载和车道荷载分别考虑 ,取大值计算。 台后填土破坏棱体长度 : L0 = H tanθ+ (H - 1) tanα + 0. 5 式中 : tanθ= - tanω + ( cotφ + tanω) ( tanω - tanα) 　ω =α +δ+φ = 70. 9° 代入得 tanθ= 0. 432 8。 土压力计算结果汇总详见表 5。 001 2期 陈洪林 :重力式 U型桥台基底承载力计算　　　　　 图 3　侧墙计算模型 (单位 : cm) 表 5　侧墙土压力计算汇总 台高 / m 土压力标 准值 E / kN 土压力 / kN 水平向分 力 Ex 竖直向分 力 E y 土压力着力 点位置 C / m 4 838. 8 679. 2 492. 3 1. 54 6 1 699. 8 1 376. 3 997. 6 2. 23 8 2 850. 8 2 308. 2 1 673. 0 2. 92 　　2) 基底应力及稳定性验算。 ①基底应力。 基底应力按照 JTG D63— 2007第 4. 2. 2— 2条进 行计算。 pmax =N /A + ∑M /W ②抗滑稳定性计算。 抗滑稳定性按照 JTG D63— 2007第 4. 4. 2条进 行计算。 kc =N ×μ/ F ③抗倾覆稳定性计算。 抗倾覆稳定性按照 JTG D63— 2007第 4. 4. 1条 进行计算。 　　k0 = s / e0 ④侧墙基底应力及稳定性计算结果汇总见表 6。 表 6　侧墙计算结果汇总 台高 /m 基础类型 基底最大 应力 pmax / kPa 抗滑稳定 系数 kc 抗倾覆稳 定系数 k0 4 土类地基 96. 1 1. 9 64. 6 6 土类地基 139. 2 1. 7 27. 7 8 土类地基 219. 9 1. 5 7. 6 　　⑤总结。 由以上计算汇总结果知 : 侧墙基础抗倾覆稳定性与土类地基基础抗滑移 稳定性均满足 JTG D63— 2007第 4. 4. 3条的要求 ,即 k0 ≥1. 5, kc≥1. 3的要求。 土类地基基底最大应力 pmax = 219. 9 kPa;据此 要求土类地基基底容许承载力 [ fa ]不小于 250 kPa。 4　结论 本文仅对 20 m空心板台高 4、6、8 m的重力 式 U型桥台的土类地基基底承载力进行分析计算 ; 岩石地基基础可以根据实际的地基承载力 ,适当减 小基础尺寸 ,其计算原则相同。针对台高大于 8 m 的土类地基重力式 U型桥台 ,推荐采用双层基础 , 具体计算另行分析。 由计算结果知 ,在台高 8 m时 ,侧墙基底承载力 要求较前墙基底承载力要求更高 ,其主要原因是侧 墙外侧按垂直面设计 ,而前墙设计采用 8∶1的坡度 , 基础形心位置的偏移对结构产生了影响。这就要求 在设计 U型桥台时 ,在注意前墙安全性的同时不能 忽略侧墙的影响 ,特别是桥台高度较高时 ,基础地基 承载力要求可能由侧墙控制。 参考文献 : [ 1 ] JTG B 01— 2003,公路工程技术标准 [ S]. [ 2 ] JTG D 60— 2004,公路桥涵设计通用规范 [ S]. [ 3 ] JTG D 61— 2005,公路圬工桥涵设计规范 [ S]. [ 4 ] JTG D 63— 2007,公路桥涵地基与基础设计规范 [ S]. 101