泰安市石腊河大桥U型桥台设计计算
ents economic, security, and stability.
Key words, abutment, loads, earth pressure
1.设计资料
桥台采用U型桥台,地质勘测地基承载力为10MPa,上部构造自重反力即空心板与桥面铺装重2977.73KN,浆砌片石容重取22KN/m3,钢筋混凝土容重取22KN/m3,台后回填料容重取18KN/m3,台后回填料内摩阻角φ=350,土压力计算仅计算基础顶到挡土墙顶面范围内土压力,基础本身高度和被动土压力均不考虑。验算桥台稳定性时主动土压力按照整个桥台高度-即基础底面到台顶-计算
2.荷载计算
2.1恒载计算
2.1.1上部构造恒载反力2977.73KN
2.1.2台身、侧墙及填土恒载计算见下
表
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2.1.3基础恒载计算188.8×22 =4153.6
2.2车辆荷载反力计算
2.2.1汽车-超20级荷载的反力
台后无荷载,桥上有荷载
R=2×〔140×,1+18.2/19.6,+120×,11.2/19.6+9.8/19.6,
1
+30×6.8/19.6=817.96 KN
台后桥上均有荷载,重车在台后,主车在桥上
R=2×〔140×1+120×,12.6/19.6+11.2/19.6,+30×8.2/19.6=596.5 KN
台后桥上均有荷载,主车在台后,重车在桥上
R=2×〔120×,1+18.2/19.6,+140×,11.2/19.6+9.8/19.6, =762.86KN
2.2.2挂车-120荷载反力
R=300× ,1+18.4/19.6+14.4/19.6+13.2/19.6,=1004.08 KN
2.3人群荷载反力及其它荷载计算
人群荷载反力1/2×20×0.75×2.5×2=37.5 KN
摩阻力T=2977.73×0.2=595.55 KN
制动力H=550×0.3=165 KN
2.4土压力计算
H=6.08 m,b=21.5 m, φ=350 ,台后回填料容重取18KN/m3
E=ET + Ec , ET =9.018×21.5=193.80 KN,查表得
9.018数值, 查表得Ec=249.89 KN
挂车-120在台后Ec查表得Ec=26.04KN
4.基础底面应力计算
基础底面截面特征计算A=22.3×7.55=168.365 m2
2
I=bh3/12=1×22.3×7.553/12=799.77 m4
Y=1/2×7.55=3.775 m
4.1汽车荷载作用时
4.1.1汽车-超20级荷载在桥上,台后无荷载
外力对基础底中性轴的弯矩,
上部构造M=2977.73×1.3=3871.05KN. m
汽-超20 M=817.96×1.3=1063.35KN. m
人群荷载M=37.5×1.3=48.75KN. m
桥台自重M=17813.15×,3.775-0.8-3.58,=-10776.96KN. m
土压力M=193.8×,1/3×6.08+1.5,=683.47 KN. m
基础M=3776×,-2×3.73×3.05×3.775/168.365, =-1926.35KN. m
摩阻力M=?595.55×,4.94+1.5,=?3835.34 KN. m
则得?M
=3871.05+1063.35+48.75-10776.96+683.47-1926.35=-70
36.69KN. m
附加组合时
?M =3871.05+1063.35+48.75-10776.96+683.47-1926.35-383
5.34
=-10872.03KN. m>-7036.69×1.25 KN. M
3
由附加荷载控制设计
外力对基础底面的垂直力
?P=2977.73+817.96+37.5+17813.15+3776=25422.34KN
应力验算,
σmax=?P/A+?My/I=25422.34/168.365+?10872.03×3.775/799.77=202.32KN/ m2小于地基承载力10MPa
4.1.2汽车-超20级荷载在台后,桥上无荷载
外力对基础底中性轴的弯矩,
土压力M=9.018×21.5+249.89×,1/3×6.08+1.5,=1818.28 KN. m
则得主要组合
?M=3871.05+1818.28-10776.96-1926.35=-7013.98KN. m
附加组合时
?M=3871.05+1818.28-10776.96-1926.35-3835.34=-10849.32KN. m>-7013.98×1.25 KN. M
由附加荷载控制设计
外力对基础底面的垂直力
?P=2977.73+17813.15+3776=24566.88KN
4
应力验算,
σmax=?P/A+?My/I=24566.88/168.365+?10849.32×3.775/799.77=197.12KN/ m2小于地基承载力10MPa
4.1.3挂车-120荷载在桥上,台后无车辆荷载
外力对基础底中性轴的弯矩,
1004.08×1.3=1305.3 KN. M
其他部分的弯矩同前面4.1.1种情况,即
?M=3871.05+1305.3+683.47-10776.96-1926.35-115.26=-
6958.75 KN. m
外力对基础底面的垂直力
?P=2977.73+1004.08+17813.15+3776=25570.96KN
应力验算,
σmax=?P/A+?My/I=25570.96/168.365+?6958.75×3.775/
799.77=184.74KN/ m2小于地基承载力10MPa
4.2施工荷载时,无上部结构,仅有土压力,
?M=683.47-10776.96-1926.35=-12019.84 KN.m
外力对基础底面的垂直力
?P=17813.15+3776=21589.15KN
应力验算,
5
σmax=?P/A+?My/I=21589.15/168.365+?12019.84×3.775
/799.77=184.96KN/ m2小于地基承载力10MPa
因篇幅有限抗倾覆验算从略
参考文献
[1] 姚玲森.桥梁工程.人民交通出版社,1998
[2] 中华人民共和国交通部部
标准
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.公路桥涵设计规范,JTJ021-89
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