U型桥台计算书

U型桥台计算书 第 1 页 共 28 页 1 重力式U型桥台 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 1.1 原始数据 1.1.1地质资料 地基土分为五层，天然路面依次向下为亚砂土、亚粘土、粘土、亚砂土、粉砂，各 33333种土质的重度γ为19kN/m、19.8kN/m、19.5kN/m、18.5kN/m、19.6kN/m，压缩模量E为15MPa、14.6MPa、14.5MPa、15.1MPa、15MPa，承载力基本容许值为[f]=420kPa，sao 3空隙比e在0.55~0.60之间，台内填土重度γ=18kN/m，内摩擦角=35?。 , 1.1.2桥梁结构资料 上部结构采用单箱双室空心梁， 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 跨径20.00m，计算跨径19.50m，梁长19.92m,桥面净宽7+2×1.5m，其中车道两边分隔带宽0.5m。桥台采用板式橡胶支座，支座高40cm， 3空心板为C40钢筋混凝土，容重2500kg/m。桥梁上部断面图1-1，桥梁上部铺设6cm 3厚的沥青混凝土铺装层，容重2300kg/m，6~13cm厚的40,现浇混泥土调平层，容重 322400kg/m，空心梁截面积为5m。 图1-1 桥梁断面图 (尺寸单位:m ) 1.2 几何设计 1.2.1设计荷载 2公路?级，人群荷载3kN/m。 1.2.2设计材料 33台帽用C30钢筋混泥土，密度γ=25kN/m，台身采用C20混凝土，重度γ =25kN/m， 3轴心抗压强度f=7.82MPa，基础采用15号混凝土砌块石，重度γ =23kN/m，轴心抗压cd 2强度f=5.17MPa，人行道板按标准值5.0kN/m计算。 cd 第 2 页 共 28 页 1.2.3设计依据 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004) 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007) 1.2.4设计高程 桥面高程为76.648m;设计水位高程73.748m;河床高程为69.10m。 1.2.5拟定桥台尺寸 (1)基础采用两个台阶，每层台阶厚0.85m，襟边宽0.2m。基础采用块石砌体， 其容许最大刚性角为α=30?，基础的扩散角为: max 0.4-1α=tan=13.23:,30:(满足规范要求) 1.7 则桥台高度为: H=76.648,69.10+0.2=7.748(m) (2)顺桥向台帽宽度，图1-2。 图1-2 台帽顺桥向尺寸图 台帽宽度 ab,e+e++C+C (1.2.1) 101122 式中:e——伸缩缝宽度，取e=2cm;00 e——支座中心至梁端距离，取e=18cm; 11 a——支座顺桥向宽度，a=20cm; C——支座边缘到台身顶边缘距离，C=20cm; 11 C——台帽檐口宽度，C=10cm。 22 计算得: (cm) b=2+18+20/2+20+10=601 (3)横桥向台帽宽度 第 3 页 共 28 页 桥面宽为B=10m，台帽一般设置10cm的檐口，故取B=10.2m。 0 (4)桥台侧墙长度 锥坡高度h=7.548m，按1:1放坡，按规定要求，桥台侧墙后端应伸入桥头锥坡定点 以内长度75cm，则桥台侧墙长度为: (m) b,7.548,(7.548,1,0.4)/10,(0.6,0.1)，0.75,7.18(5)前墙底宽度 按规范要求，取前墙顶宽b=1m，则前墙底宽为: 2 b=3.110.4H=3.10m (满足规范要求) ,3 (6)侧墙底宽度 按规范要求，取侧墙顶宽b=0.8m，侧墙底宽为: 5 0.35H=2.71m (满足规范要求) b=0.8+7.748/4=2.737,6 桥台与基础的其他细部尺寸见图1-3。 第 4 页 共 28 页 图1-3 桥台与基础细部尺寸图 (尺寸单位:m ) 第 5 页 共 28 页 2 荷载计算 2.1 结构重力计算 2.1.1上部结构重力 0.06×7×23=9.66沥青混凝土桥面铺装层为:(kN/m) 现浇混凝土调平层为:(kN/m) (0.06+0.13)/2×7×24=15.96 5×1，2=10人行道: (kN/m) 5×25=125桥梁: (kN/m) 一孔上部结构重力:(kN) P,[(9.66，15.96，10，125)，19.92]/2,1599.77R 2.1.2台身、侧墙及填土重力 桥台台帽、前墙、侧墙及填土重力计算见表2-1。 2.1.3基础及襟边上土重 对于基础自重及襟边上土重，两台阶基础近似采用单台阶基础计算，差别不大。 P=7.542，10.8，1.7×23=3184.84基础重: (kN) 7.542/2,0.4,3.371力臂: (m) 3184.84，3.371,10736.10对O——O的弯矩:(kN?m) 11 台边襟边土重，由河床线计起，则: (kN) P=0.4，10.8×0.2，19.5=16.8481 ,0.4/2= ,0.2力臂: (m) 对O——O的弯矩: (kN?m) 16.848，(,0.2),,3.3411 台侧襟边土重，由河床线计起，则: (kN) P=0.4×6.742×0.2，19.5×2=21.042 6.742/2,3.371力臂: (m) 21.04，3.371=70.93对O——O的弯矩: (kN?m) 11 2.1.4台身底截面以上自重的重心 全部自重合计为11565.38kN，对O——O的弯矩合计为43101.45kN?m，全部自重11 作用点距O——O为3.727m;则其对台身底截面形心偏心距e=3.727-3.371=0.356m(靠11 台背一侧)。 第 6 页 共 28 页 台身、侧墙及填土重力及对O—O重心矩的计算表 表2-1 11 自重力 力臂 弯矩 图中序号 自重力/力臂 计算式 kN m kN?m 0.7×0.4×10.2×25 1 71.40 0.89 63.55 0.64，0.5,2 1×1×10×25 2 250.00 1.64 410.00 1,2，0.5，0.64 0.9×0.4×10×25 3 90.00 1.59 143.10 0.9,2，0.5，0.64 0.64×6.348×10×25×1,2 4 507.84 0.36 182.82 2/3×0.54 1.5×6.348×10×25 5 2380.50 1.39 3308.90 0.64，1.5/2 0.97×7.748×10×25×1/2 6 939.45 2.46 2314.17 0.97,3，1.5，0.64 墙重:[1/2×0.97×7.748×0.8，1/2×0.97×7.748× ,2.737-0.8,×1/3]×2×25 271.62 2.79 756.91 3.11-0.97/3 7 土重:[1/2×0.97×7.748×,10-5.474,， 1/3×0.97×7.748×,2.737-0.8,]×18 393.48 2.79 1096.50 3.11,0.97,3 墙重:1,2×,0.8，2.737,×7.748×3.632×25×2 2488.34 4.93 12257.59 3.11，1/2×3.632 8 土重:1/2×,10-2.737×2，10,1.6,×7.748×18×3.632 3273.72 4.93 16126.37 3.11，1,2×3.632 墙重:1/2×,0.8，1.15,×1.4×1.578×50 107.70 7.53 811.08 3.11，3.632，1.578,2 9 土重:1,2×,10-1.6，10-2.3,×1.578×0.4×18 91.46 6.94 634.92 3.11，3.632，0.4,2 墙重:[1,2×1.578×6.348×1.15，1,2×1.578×6.348× ,2.737,1.15,×1,3]×25×2 10 420.47 7.27 3055.97 3.11，3.632，1.578,3 第 7 页 共 28 页 2.1.5基础底截面以上自重的重心 全部自重合计为14788.11kN，对O——O的弯矩合计为53905.14kN?m，全部自重11 作用点距O——O为3.645m，则其对台身底截面形心偏心距e=3.645-3.371=0.274m。 11 2.2 荷载布置、支座反力和土压力计算 2.2.1台后无荷载～车道荷载作用在桥上 (1)根据《公路桥涵设计通用规范》集中荷载标准值有以下规定: ? 公路—?级车道荷载的均布荷载标准值为q,10.5kN/m; K ? 集中荷载标准值按以下规定选取: 桥梁计算跨径小于或等于5m时，P,180kN; K 桥梁计算跨径等于或大于50m时，P,360kN; K ? 桥梁计算跨径在 5m,50m 之间时，P值采用直线内插求得。计算剪力效应时，K 上述集中荷载标准值P应乘以1.2的系数。 K 桥梁跨径为19.5m，采用直线内插得P=238kN。 K 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处，也就是作用在最不利的位置上。 荷载布置见图2-1。 图2-1 仅桥上布置荷载图 计算剪力效应时，，则: P=238，1.2=285.6kNk R=(1×285.6，1/2，19.5，10.5)×2=775.95kN 1 (2)相应土压力计算作如下考虑: ? 计算桥台地基承载力时，仅计算基础顶面范围的土压力，基础高度内的主 第 8 页 共 28 页 动土压力和被动土压力均不考虑; ? 验算桥台滑动稳定性时，主动土压力按整个桥台高度(基础底面到桥台顶 面)计算。 根据《公路桥涵设计通用规范》: 总的主动土压力: 12E, B,H, (2.2.1)2 2(,,)cos-,u(2.2.2) ,，,,,,,sin()sin()2,,,，,，coscos()[1],，,,,,,cos()cos() 式中: E——主动土压力标准值(kN); 3,——土的重度(kN/m); B——桥台的计算宽度(m); H——计算土层高度(m); ——填土表面与水平面的夹角; , ——桥台台背与竖直面的夹角; , ,,——台背与填土间的摩擦角，取=/2。 , ,,tan ,=0.97/7.748根据资料:，，，，故,=7.13?，,,35:,/2,17.5:,,0: 则: 2cos(35:,7.13:)u,,0.510 sin(35:，17.5:),sin35:2cos7.13:,cos(7.13:，17.5:)[1，] cos(7.13:，17.5:),cos7.13: 所以: 12E= ，18，10，7.748×0.510=2755.45(kN) 2 E的着力点自计算土层底面算起为: H7.748C,,,2.583(m) 33 水平向分力: (kN) E,E,cos(,，,),,2755.45，cos(17.5:，7.13:),,2504.75H 离基础底面的距离: (m) C=2.583H 对基底形心轴的力矩: (kN?m) M= E,C= ,2504.75×2.583= ,6469.77HHH 第 9 页 共 28 页 竖直向分力: (kN) E,E,cos(,，,),2755.45，sin(17.5:，7.13:),1148.35V 作用点离基础形心轴的距离: (m) C= ,0.584V 对基底形心轴的力矩: (kN?m) M,E,C,1148.35，(,0.584),,670.64VVV 2.2.2台后桥上均有布载～车辆荷载在台后～车道荷载在桥上 车辆荷载布置如图2-2所示。 图2-2 台后和桥上均布置荷载图 此时车道荷载仅考虑均布荷载，则台后布载长度确定可作如下考虑: (1)土破坏棱体长度由侧墙根算起; (2)侧墙端部的折线近似作直线处理。 根据《公路桥涵设计通用规范》，布载长度: l,b,0.64,0.3，Htan,3 tan,,,tan,，(cos,，tan,)(tan,,tan,) ,,7.13:,,,，,，,,59.63:,,35:，,,,/2,17.5:其中，， tan,,,tan59.63:，(cos35:，tan59.63:)(tan59.63:,tan7.13:),0.2920 l=3.11,0.64,0.3+3.632+7.748×0.292=8.064(m) 此时支反力为: 1R,，19.5，10.5，2,204.75(kN) 12 土压力车辆荷载等代布土层厚度计算式为: G,,(2.2.3) h,,Bl0 第 10 页 共 28 页 破坏棱体长度l由前墙后缘算起: 0 (m) l=8.064,0.2,1=6.8640 等代布土层厚度: 2，(140，140)(m) h,,0.45310，6.864，18土压力为: 11E,,H(H，2h)B,,，18，7.748，(7.748，2，2，0.453) 22 ，10，0.510 =3077.65(kN) HH，3h7.7487.748，3，0.453(m) C,,,，,2.7173H，2h37.748，2，0.453其水平分力: (kN) E,E,cos(,，,),,3077.65，cos(17.5:，7.13:),,2797.64H 离基础底面的距离: (m) C=2.717 H 对基底形心轴的力矩: (kN?m) M= E,C= ,2797.64，2.717,,7601.19HHH 竖直分力: (kN?m) E,E,sin(,，,),3077.65，sin(17.5:，7.13:),1282.63V 作用点离基础形心轴的距离: (m) C= ,0.601V 对基底形心轴的力矩: (kN?m) M=E,C=1282.63×(,0.601),,770.86VVV 2.2.3桥上无荷载～台后有车辆荷载 荷载布置如图2-3所示。 图2-3 台后布载图 第 11 页 共 28 页 此时支反力为0kN，土压力车辆荷载等代均布土层厚度为: G2，(140，140),(m) h,,,0.453,Bl,10，6.864，180 土压力为: 11E,(kN) ,H(H，2h)B,,，18，7.748，(7.748，2，0.453)，10，0.510=3077.6522 HH，3h7.7487.748，3，0.453(m) C,,,，,2.7173H，2h37.748，2，0.453其水平分力: (kN) E=E,cos(,+, )= ,3077.65×cos(17.5:，7.13:)= ,2797.64H 离基础底面的距离: (m) C=2.717H 对基底形心轴的力矩: (kN?m) M= E,C= ,2797.64×2.717= ,7601.19HHH 竖直分力: (kN?m) E= E,(,，, )=3077.65×sin(17.5:+7.13:)=1282.63V 作用点离基础形心轴的距离: (m) C= ,0.601V 对基底形心轴的力矩: (kN?m) M=E,C=1282.63×(,0.601)= ,770.86VVV 2.3 人群荷载反力及其他各力计算 人群荷载反力: (kN) R=(19.50×1，3，2)/2=58.51 摩阻力: (kN) F=μW=1599.77×0.3=479.931制动力按一行车队总重的10%计算。 (kN)，根据《公路桥涵设计通用规范》第H=(238+10.5，19.5)，10%=44.2,165T 4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10,计算，但公路—?级 汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN，取汽车荷载制动力kN。 H=165T各种荷载计算结果和组合见表2-2。 第 12 页 共 28 页 台身底截面验算时的荷载组合表 表2-2 公路—I级 序 作用类型 台后无荷载，车台后、桥上均有荷载，车桥上无荷载台号 道荷载在桥上 辆在台后，车道在桥上 后为车辆荷载 力(kN) 1599.77 1599.77 1599.77 1 上部恒载 力臂(m) -2.43 -2.43 -2.43 弯矩(kN?m) -3889.04 -3889.04 -3889.04 力(kN) 11565.38 11565.38 11565.38 2 台身恒载 力臂(m) 0.36 0.36 0.36 弯矩(kN?m) 4117.28 4117.28 4117.28 力(kN) 775.95 204.75 0.00 3 支反力 力臂(m) -2.43 -2.43 -2.43 弯矩(kN?m) -1886.33 -497.75 0.00 力(kN) 58.50 58.50 58.50 4 人群 力臂(m) -2.43 -2.43 -2.43 弯矩(kN?m) -142.21 -142.21 -142.21 E=-2504.75 E=-2797.64 E=-2797.64 HHH力(kN) E=1148.35 E=1282.63 E=1282.63 VVV C=2.583 C=2.717 C=2.717 HHH5 台后土压力 力臂(m) C=-0.584 Cv=-0.601 C=-0.601 VV M=-6469.77 M=-7601.19 M=-7601.19 HHH弯矩(kN?m) M=-670.64 M=-770.86 M=-770.86 VVV 力(kN) 165.00 165.00 165.00 6 制动力 力臂(m) 6.75 6.75 6.75 弯矩(kN?m) 1113.75 1113.75 1113.75 ΣPv(kN) 15147.95 14711.03 14506.28 7 组合 ΣM(m) -8940.72 -8783.78 -8286.03 ΣP(kN) -2504.75 -2651.20 -2651.20 H 第 13 页 共 28 页 3 台身底截面强度验算 仅验算台身底截面，见图3-1，其他截面验算方法同此。 图3-1 台身底截面计算图 (尺寸单位:m ) 3.1 台身底截面特征值计算 2A=3.11，10+2.737×3.632×2=50.98台身底面积: (m) 截面系数: 113.11，10，3.11，，2，3.632，2.737，(，3.632，3.11)22X,,2.869(m) 50.98 截面惯性矩: 16.7421323I,，10，6.472，50.98，(,2.869),[，4.526，3.63212212 3.6322，4.526，3.632，(3.11，,2.869)] 2 4=151.13(m) 截面回转半径: 151.13I,,,,1.72 0A50.98 3.2 台身截面强度验算 从表2-2可以看出，最不利情况为车道荷载布置在桥上，台后无荷载，按偏心受压 构件验算，则: 第 14 页 共 28 页 (3.2.1)N,,Af/, cdm ,式中:——安全系数，块石砌体受压，取2.31; m f——抗压计算强度，f=7.82MPa; cdcd ——纵向力偏心影响系数; , em01,()y,,(3.2.2) e201，() ,0 M,8940.72m=8其中，m，m，，， e,,,,0.590y=2.869,,1.7200N15147.95 则: ,0.59081,()2.869,,,0.895 ,0.59021，()1.72 则0.895×50.98×7820/2.31=154460.57,15147.95，故验算通过。 偏心距验算:e0.5X，因为0.5X=0.5×2.869=1.435 >0.590(m)，故验算通过。施,011 工验算时，可考虑无上部荷载，仅有台身自重和土压力，此时有: N,15147.95,1599.77,77.95,58.5,13411.73(kN) M,4117.28,6469.77,670.64,,3023.13(kN?m) 4 基础底面地基承载力计算 地基承载力的验算要求荷载在基底产生的地基应力不超过持力层的容许承载力。地基压应力计算时要考虑填土对基底的附加压应力。 4.1 基础底面特征值计算 桥台基础底面积: 2A=10.8×7.542=81.45(m) 绕度计算: 210.8，7.5423(m),,,102.39 6 4.2 地基土允许承载力确定 根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)式(3.3.4): [f],[f]，k,(b,2)，k,(h,3)aao1122 式中:[f]——修正后的地基承载力容许值(kPa); a 第 15 页 共 28 页 b ——基础底面最小边宽(m);当b<2m时，取b=2m;当b>10m时，取b=10m; h ——基础埋深深度(m)，自天然地面算起，有水流冲刷时自一般冲刷线算起;当 h<3m时，取h=3m;当h/b>4时，取h=4b; k、k——基底宽度、深度修正系数，根据基底持力层土的类别按规范查表3.3.4; 12 3——基底持力层土的天然重度(kN/m);若持力层在水面以下且为透水，应取浮,1 重度; 3——基底以上土层的加权平均重度(kN/m);换算时若持力层在水面以下，且不,2 透水时，不论基底以上土的透水性质如何，一律取饱和重度;当透水时，水 中部分土层则应取浮重度。 查表3.3.4得k=0，k=1.5，基础埋置在天然地面下2.m，h<3.0m，深度项不用修12 正，则[f]=[f]=420kPa。 aao 4.3 荷载组合验算 考虑了最不利的两个组合荷载，验算最大应力是否在地基持力层容许承载力范围内。 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)中规定，计算最大压应力时，当基底单向偏心受压时，基底同时承受竖向压力和弯矩共同作用，必须满足以下条件: NMP,，,,[f]maxRaAW (4.3.1) 式中:P——基底最大压应力; max M——水平力和竖向力对基底重心轴的弯矩; W——基础底面偏心方向面积抵抗矩; ——抗力系数，取1.0 。 ,R 4.3.1汽车荷载布置为台上、桥上均有荷载时 此时布置考虑台后布置车辆荷载，一行车队不应有两辆重载车，故该状况桥上布置车道荷载不加集中力。 计算各项外力对基础底中性轴的弯矩 M=,3889.04上部恒载的弯矩: (kN?m) M=14788.11×0.274=4051.94台身、填土、基础自重的弯矩: (kN?m) M=,497.75汽车荷载产生的弯矩: (kN?m) M=,142.21人群荷载产生的弯矩: (kN?m) 土压力的作用 E水平分力产生的弯矩: (kN?m) M=,2797.64×(2.717+1.7)=,12357.181 第 16 页 共 28 页 E竖直方向上产生的弯矩: (kN?m) M=,770.862 M=,12357.18,770.86= ,13128.04(kN?m) 摩阻力产生的弯矩:(kN?m) M=,479.931×(6.748+1.7), ,4054.46 N,P=1599.77+204.75+58.50+14788.11+1282.63=17933.76竖向合力:(kN) ,v 弯矩合计:M=,3889.04,497.75,142.21,13128.04,4054.46+4051.94 , =,17659.56(kN?m) 基底最大压应力: NM17933.7617659.56， P=+=maxAW81.45102.39 ,392.65(kPa) 因基底最大压应力(kPa)，地基承载力满足P,392.65kPa,,[f],1.0，420,420maxRa 规范，故验算通过。 4.3.2汽车荷载布置为台后无荷载～车道荷载在桥上时 M=,1886.33汽车荷载产生的弯矩: (kN?m) 土压力E在水平分力产生的弯矩: (kN?m) M=,2504.75×(2.583+1.70)=,10727.841 土压力E竖直方向上产生的弯矩: (kN?m) M=,670.642 M=,10727.84,670.64=,11398.48(kN?m) 土压力产生的弯矩: N,P=14788.11+1599.77+775.95+58.50+1148.35=18370.68竖向合力: (kN) ,v M=,3889.04,1886.33,142.21,11398.48+4051.94,4054.46弯矩合计: , =,17318.58(kN?m) 基底最大压应力: NM18370.6817318.58P,， ,，max81.45102.39AW ,394.69(kPa) 因(kPa)，地基承载力满足规范，故验算通过。 P,394.69,,[f],1.0，420,420maxRa 5 基础稳定性验算 在基础计算时，必须保证基础本身具有足够的稳定性。基础稳定性验算包括基础倾 覆稳定性验算和基础滑动稳定性验算。计算稳定性时要考虑设计水位对桥台的影响。 按设计水位考虑浮力，如图5-1。 3浆砌圬工体的水浮力为10kN/m。 第 17 页 共 28 页 1,土的浮重度: ,,(,,10)0e1， 式中:e——土的空隙比; 3 ——土的固体颗粒重度，一般采用27kN/m。 ,0 13,得: (kN/m) ,,，(27,10),10.971，0.55 318,10.97=7.03台内填土浮重度: (kN/m) 设计水位高度(到基础顶面，离桥梁底面1.5m):H=6.348-1.5=4.848(m) 5.1 有设计水位时台身及填土所受浮力计算 设计水位时台身及填土所受浮力计算见表5-1。 设计水位时桥台浮力计算表 表5-1 对基底重心 对基底弯矩 垂直力P浮力P=P-PP121 序号 浮力计算式 重心距(kN) (kN) (kN) M=P?e 2(m) (kN?m) 1 71.4 71.40 -2.481 -177.14 2 250 250.00 -1.731 -432.75 3 90 90.00 -1.681 -151.29 4 507.84 (0.15+0.64)×4.848×10×10×0.5 191.50 316.34 -2.929 -926.57 5 2380.5 1.5×4.848×10×10 727.20 1653.30 -1.981 -3275.19 6 939.45 (0.363+0.97)×0.5×4.848×10×10 323.12 616.33 -0.594 -366.10 7 665.1 0.61×4.848×0.5×10×10 147.86 517.24 -0.4634 -239.69 8 5762.06 3.632×4.848×10×10 1760.79 4001.27 1.555 6221.97 墙重:107.7 107.70 4.16 448.03 9 土重:91.46 91.46 3.571 326.60 [1/2×1.205×4.848×(0.8+1.212)+1/3 墙重:420.47 141.14 279.33 3.773 1053.92 ×1.212×1.205×4.848×1/2]×2×10 10 土重:279.4 (4.56+6.95)×1/2×4.848×0.4×10 111.60 167.80 3.571 599.21 合计 11565.38 3403.21 8162.17 3081.00 5.2 计算上部荷载及基础襟边土重 上部恒载: (kN) P=1599.77R 第 18 页 共 28 页 上部恒载产生的弯矩: M=,3889.04(kN?m) 基础及襟边土重，由天然地面算起，用浮重度计算，即: P=7.542，10.8，1.7，10.97+0.4，10.8×(69.10,68.90)，10.97 =1540.34(kN) +0.4×6.742×(69.10 -68.90)，10.97×2弯矩: (kN?m) M=0.4，10.8×0.2，10.97×(,0.2,3.371)=,33.85 5.3 设计水位时台后土压力计算 有设计水位时，台后土压力改变，如图5-1所示。 图5-1 设计水位处台身尺寸及土压力 (尺寸单位:m ) 设计水位以上的土压力计算: 1 E=,H(H，2h),B1112 1= ，18×2.9×(2.9+2×0.453)×0.51，10 2 =446.32(kN) 设计水位以下的土压力算: 1,E=,H(2H，H，2h),B 22122 1= ，10.97，6.548，(2×0.453+6.548+2×2.9)×0.51，10 2 =2427.74(kN) 第 19 页 共 28 页 E作用点至设计水位的竖向距离: 1 HH，3h2.92.9，3×0.45311C,,,×,1.082(m) 1x3H，2h32.9，2×0.4531 E作用点在竖直方向至基础底面的距离: 2 HH，3(h，H)6.5486.548，3×(0.453，2.9)221C,,,×,2.735(m) 2x3H，2(h，H)36.548，2×(0.453，2.9)21E1作用点在竖直方向上到基础形心轴的距离: (m) C=6.548+1.082=7.631E在水平方向和竖直方向的分力计算: 1 (kN) E=E,cos, =Ecos (,，,)=446.32×cos24.63:=405.711x11 E=E,sin, =Esin (,，,)=446.32×sin24.63:=186.01(kN) 1y11 E在水平方向和竖直方向的分力计算: 2 (kN) E=E,cos, =Ecos (,，,)=2427.74×cos24.63:=2206.862x22 E=E,sin, =Esin (,，,)=2427.74×sin24.63:=1011.78(kN) 2y22 水平方向合力计算: (kN) E=E+E=405.71+2206.86=2612.57H1x2x竖直方向合力计算: E=E+E=186.01+1011.78=1197.79(kN) V1y2yE和E的作用点在竖直方向上到基底形心轴的距离: 12 (m) b=1.082/2.9×0.363+0.607+0.261=1.0031 (m) b=(2.735-1.7)/7.748×0.97+0.261=0.3912 土压力对基底弯矩: (kN?m) M=,2206.86×2.735,405.71×(6.548+1.082)=,9131.331 (kN?m) M=1011.78×(0.391)+ 186.01×(,1.003)= ,582.172 (kN?m) M=M+M=,9131.33,582.17=,9713.512 5.4 抗倾覆稳定性验算 验算基底抗倾覆稳定性，旨在保证桥梁墩台不致向一侧倾倒。倾覆稳定性通常用抗 倾覆稳定性系数k表示: 0 s (5.4.1) k,0e0式中:s——在截面重心至合力作用点的延长线上，自载面重心至验算倾覆轴的距 离; 第 20 页 共 28 页 e——所有外力的合力在验算截面的作用点对基础形心轴的偏心距。 0 抗倾覆稳定性验算时，以最不利情况台后无荷载，桥上有荷载作用的验算，则摩阻 力产生的弯矩为: (kN?m) M=,479.931×(6.748+1.7)= ,4054.46竖直方向合力为: =13334.52P=1599.77+775.95+58.5+1540.34+1197.79+8162.17(kN) , 各种荷载对基础底面的弯矩为: M=3081.00,1886.33,33.85,142.21,3889.04,9713.5,4054.46 , =,16638.39(kN?m) 偏心距计算: Pe，HhM???16638.39iiiie,,,,1.248(m) 013334.52PP??i 抗倾覆系数: s3.77 k,,,3.02,[k],1.300e1.2480 故基础抗倾覆系数满足规范要求。当台后和桥上均有荷载时， 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 安全度更大，故 验算忽略。 5.5 抗滑动稳定性验算 验算基底抗滑稳定性，旨在防止基础由于水平推力克服基础底面与基底土之间的摩 擦阻力而沿基底面滑动。滑动稳定性通常用滑动稳定系数k表示: c P，H,??iipk, (5.5.1) cH?ia 式中: ——基础底面与地基土之间的摩擦系数; , P——竖向力总和; ,i P——抗滑稳定水平力总和; ,ip H——滑动水平力总和。 ,ia 以最不利情况(台后无荷载，桥上有车道荷载作用)验算抗滑稳定性 抗滑稳定水平力总和: P=479.931+165=644.93(kN) ,ip 第 21 页 共 28 页 滑动水平力总和: H=2612.57(kN) ,ia 竖向力总和: P=13334.52(kN?m) ,i 因基础底面是粘土，查规范得摩擦系数=0.25。, 滑动稳定系数: P，H,??0.25，13334.5，644.93iipk,,,1.532 ,[k]=1.2cc2612.57H?ia 计算得到的滑动稳定系数满足规范要求，故验算通过。 5.6 基底合力偏心距验算 根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007) 4.2.5条，非岩石地基桥台 基础的合力偏心距e应符合如下规定: 0 (1)永久作用标准值效应组合，; [e],0.75,0 (2)作用标准值效应组合，。 [e],1.0,0 e0ρ,其中，，为核心半径; Apmin1,N NMp,,，为基底最小应力。 minAW 5.6.1永久作用标准值效应组合 计算土压力时扣除汽车荷载等代土层在台后引起的土压力，则: E=2612.57-18×0.453×0.51×9.448×10=2219.67土压力: (kN) ,9713.5弯矩: (kN?m) M,2219.67，,,8252.702612.57 竖向合力: P=1599.77+8162.17+1540.34+1197.79×2219.67/2612.57 , =12319.94(kN) 各种荷载产生的弯矩和: M=,8252.70,3889.04,33.85+3081.00=,9094.59(kN?m) , 偏心距: M?9094.59,,e(m) =0.738012319.94P? 第 22 页 共 28 页 基底最小压应力: NM12319.949094.59(kPa) p,,,,,62.435minAW81.45102.39 核心半径: e0.7380,,,(m) ,1.257p62.435，81.45Amin1,1,12319.94N 从而(m)，满足规范，故验算通过。 e,0.738m,0.75,,0.75，1.257,0.9430 5.6.2作用标准值效应组合 偏心距计算: Pe，HhM???16638.39iiiie,,,,1.248(m) 013334.52PP??i 基底最小压应力: NM13334.5216638.39(kPa) p,,,,,1.214minAW81.45102.39 e1.2480,,,核心半径: ,1.257(m) p1.214，81.45Amin1,1,13334.52N 从而e=1.248(m)=1.257(m)，满足规范，故验算通过。 ,,0 6 沉降量 桥梁墩台基础沉降量计算只考虑恒载作用，用《地基基础规范》法计算沉降量。 6.1 基底应力计算 各种荷载的重力合计: P=1599.77+14788.11+3184.84+16.848+21.04=19610.61(kN) , 基底平均应力: P19610.61,(kPa) ,,,,240.77 A81.456.2 桥台基底附加应力计算 基底平均附加压应力: =0.202(kPa)(MPa) p=p, h,=240.77,19×1.3,19.5×0.7 = 202.420 6.3 沉降深度确定 据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)规定，地基沉降计算时设定 第 23 页 共 28 页 计算深度z，在z以上取z厚度，其沉降量应符合以下要求: ,nn n ,s,0.025,s ,ni 根据简化计算公式: z,b(2.5,0.4lnb)n ,7.542，(2.5,0.4，ln7.542) ,12.76(m) 大致确定沉降深度为z=13m，基础宽度b=7.542m，依据规范取沉降深度z以上z,nn厚度为0.8m。 6.4 沉降量计算 -1。 各层土的重度和压缩模量见表6 土层的各项参数表 表6-1 3序号 土层 土质的重度γ(kN/m) 压缩模量E(Mpa) s 1 19.0 14.2 亚砂土 2 19.8 14.6 亚粘土 3 18.5 14.5 粘土 4 18.5 15.1 亚砂土 5 19.0 15.0 粉土 由于基础底面以下土层为亚粘土、粘土、亚砂土、粉砂，故在地基沉降深度的范围内将土层划分为四个层。 z0.2l10.81在亚粘土层，，，则查表得平均附加压应力系,,1.432,,0.027b7.542b7.542 数为α=0.999。 1 z0.4l10.82在粘土层，，，则查表得平均附加压应力系数,,1.432,,0.053b7.542b7.542 为α=0.998。 2 z9.9l10.83在亚砂土层，，，则查表得平均附加压应力系,,1.432,,1.313b7.542b7.542 数为α=0.651。 3 z12.2l10.84在粉砂土层，，,,1.432，则查表得平均附加压应力系,,1.618b7.542b7.542 数为α=0.581。 4 z13l10.85在沉降深度z底面，,,1.432，则查表得平均附加压应,,1.724nb7.542b7.542 力系数为α=0.556。 5 沉降量计算见表6-2。 第 24 页 共 28 页 《地基基础规范》法计算基础沉降量计算表 表6-2 a- ziia ss s/zz?,,,i iii in点号 l/b z/b a za p/E ii-1i-10si(m) (mm) (mm) (mm) ?s ,i(mm) 0 0 1.432 0 1 0 1 0.2 1.432 0.027 0.999 199.8 199.8 0.014 2.770 2.770 2 0.4 1.432 0.053 0.998 399.2 199.4 0.014 2.784 5.554 3 9.9 1.432 1.313 0.651 6444.9 6045.7 0.013 81.044 86.598 4 12.2 1.432 1.618 0.581 7088.2 643.3 0.013 8.681 95.279 5 13 1.432 1.724 0.556 7228 139.8 0.013 1.887 97.166 0.019 z深度范围内的地基沉降量: n nnP0s,,s,(z,z),97.17,,(mm) ,,0iiii,1i,1Ei,1i,1si n ,z,0.8根据规范，m，计算出mm，并除以=97.17mm，得,s,1.887,sn,i,1i 0.019,0.025，表明m符合要求。 z,13n 6.5 沉降量验算 6.5.1计算压缩模量值 Es ,,p(z,z),0iii,1i,1?15(MPa) E,sp[(z,,z,)/E],0iii,1i,1si 6.5.2沉降计算经验系数的确定 ,s 假设，压缩模量=0.4。 查表6-3得到E,15MPa,p=fs，s0k 沉降计算经验系数表 表6-3 ,s 压缩模量/Mpa Es2.5 4.0 7.0 15.0 20.0 基底附加压力p/kPa 0 p?f 1.40 1.30 1.00 0.40 0.20 0k p?0.75f 1.10 1.00 0.70 0.40 0.20 0k 基础的最终沉降量为 ,si=0.4×97.17=38.87(mm) s,,,s 根据规范要求，本桥属于空心桥梁，并且基底应力小于地基基本承载力，满足了地基的强度要求，因此桥台沉降不对桥梁的使用存在影响，故验算通过。