桥台计算书

桥台计算书

设计： 葛 翔

复核： GX.Kate

审核：xiangxiang

目 录

1 计算依据与基础资料 ................................... 1

1.1 标准及规范 ............................................................ 1

1.1.1 标准 ............................................................... 1

1.1.2 规范 ............................................................... 1 1.1.3 主要材料 ........................................................... 1 1.2 计算资料 .............................................................. 2 1.2.1 结构尺寸 ........................................................... 2

1.2.2 墙后填土参数 ....................................................... 2 1.2.3墙体与地基参数 ..................................................... 2

2 荷载计算 ............................................. 4

2.1 桥台及上部荷载计算 .................................... 错误！未定义书签。 2.1.1 桥上活载反力 ....................................................... 5

2.1.2 不考虑浮力时自重恒载计算 ........................................... 6 2.2 台背土压力计算 ........................................................ 7 2.2.1 台后填土自重引起的主动土压力 ....................................... 7

2.2.2 台后活载引起的主动土压力 ........................................... 8 2.3 作用力汇总 ............................................................ 9

3 偏心距验算 .......................................... 10 4 地基承载力验算 ...................................... 10 5抗滑移稳定性验算 ..................................... 11 6抗倾覆稳定性验算 ..................................... 11 7 验伸缩缝的选择 ...................................... 12

U型桥台计算

1 计算依据与基础资料 1.1 标准及规范 1.1.1 标准

上部构造形式：预制后张法预应力混凝土简支空心板 下部构造形式：重力式U型桥台 设计荷载：城市－A级 结构重要性系数： 1.1

1.1.2 规范

《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）

《公路桥梁设计通用规范》JTG D60-2015（简称《通规》） 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2012

（简称《预规》）

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）

1.1.3 主要材料

1）混凝土：桥台台帽、背墙采用C30混凝土，侧墙C25混凝土，台身、扩大基础C25片石混凝土，容重均采用24 kN /m3； 3）钢筋：采用HRB400，fsk400MPa，ES2.0105MPa； 采用HPB300，fsk300MPa，ES2.1105MPa。 1.2 计算资料 1.2.1 结构尺寸

图1-1桥台一般构造图（单位：cm）

假设台背铅直，基础墙趾扩散角=tan-1（50/100）=26.57o<混凝土最大刚性角40o满足要求，台后填土与水平面夹角β=0。。 1.2.2 墙后填土参数

墙背填土容重γs=19KN/m3, 计算内摩擦角Φ=40o。 1.2.3墙体与地基参数

桥台c25混凝土容重γk=24KN/m3, 基底摩擦系数μ=0.3,

地基容许承载力[σ]=2500Kpa。 1.2.3计算荷载

人群荷载q=3kN/m2，

上部构造反力--恒载标准值p1=2033.89KN， 上部构造反力--活载标准值p2=3211.54KN。

2 荷载计算

2.1 桥台及上部结构的荷载计算 2.1.1 桥上部反力

表2.1 上部构造荷载

铅垂力N （KN） 3211.54 2033.89 距基底中心的距离 （m） 2.67 2.67 弯矩M （KN.m） 8574.82 5430.49 编号 活载 恒载

2.1.2自重恒载计算

计算桥台自重与台内填土重力及其对基础底中心的偏心弯矩，首先计算各部分重力及其对基础底前趾点“A”弯矩； 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 项目 台帽 搭板 背墙 侧墙 人行道 台身 填土 基础 铅垂力 （KN） 292.65 384.00 319.01 151.25 164.05 5083.68 6246.17 2793.65 对A点力臂 （m） 1.15 5.90 1.78 4.65 4.9 4.4 5.5 3.7 对A弯矩 （KN.m） 336.55 2265.60 567.84 703.31 803.85 22368.19 34353.94 10336.51 由上表可知，桥台及台内填土重合计：15434.46KN；桥台及台内填土对A点弯矩合计：71735.77KN.m；则桥台及台内填土对基础底中心力臂为：

71735.771-7.4=0.95m15434.462

桥台及桥台内填土对基础底偏心弯矩：

15434.460.95=14628.27KN.m

2.2台后土压力

台后土压力按JTG D60-2015规范4.2.3条计算，

式中： γ——土容重，γ=19KN/m3；

B——桥台计算宽度，B=15.23m； H——桥台计算高度，H=7m；

h——破棱体范围内车辆荷载的等代均布土厚度； μ——主动土压力系数。 2.2.1破裂角θ

破坏棱体破裂面与竖直线夹角θ的正切值按下式计算：

tan=-tan+（cot+tan）（tan-tan）

=++

式中： ——土内摩擦角，=40o；

1E=BH（H+2h）2

β——填土表面与水平线夹角，β=0o；

α——台背与竖直面夹角，α=0o；

δ——台背与填土间摩擦，δ=/2=20o；

oooo则=++=0+20+40=60 ，

tan=-tan60o+（cot40o+tan60o）（tan60o-tan0o）=0.5183

破坏棱体长度 oHtan70.51833.628m

在o长度内按最不利布置车辆荷载，可布置一个后轴车辆荷载280KN，在桥台计算宽度内，8m行车道，可布置两辆车，故

G2280560KN

560Gh0.533mBo15.233.628192.2.2主动土压力系数

用库伦土压力公式计算

cos2()sin()sin()cos2cos()[1]cos()cos()cos2(400)sin(4020)sin(400)cos20cos(020)[1]cos(020)cos(00)0.19942.2.3台后有活载时的台后土压力

E1BH（H+2h）2115.230.1994197720.53321628.94KN

土压力作用点距桥台基底距离c，

cHH3h7730.5333.4m3H2h3720.533

土压力对桥台基底弯矩

M1628.943.45537.44KNm

2.2.3台后无活载时的台后土压力

当台后无活载时，h=0，土压力计算如下：

1E=BH22115.230.1994197221413.66 KNm

土压力作用点距桥台基底距离c，

cH72.33m33

土压力对桥台基底弯矩

M1413.662.333298.54KNm

2.3温降、混凝土收缩、徐变作用、制动力

2.3.1温降、混凝土收缩、徐变作用

简支板及桥面连续的施工温度为15oC～25oC，计算温度力时的温度取值：“公路桥涵设计通用规范“P35 ，4.3.12-2表，公路桥梁结构的有效温度标准值，混凝土、石桥，温热地区为+34至-3度。则温升为34-15=19oC，温降为25-（-3）=28oC。

桥台为重力式U台，其刚度可假定为无穷大，桥台与其上支座串联，且桥台刚度假定为无穷大，故它们的集成刚度及为支座刚度，其上有一排24个支座，一排支座的刚度为

混凝土的收缩应力，参考1985年” 公路桥涵设计通用规范”P18 ,装配式钢筋混凝土结构的收缩影响力相当于降温（5-10）oC，平均取7.5oC。混凝土徐变影响，按比拟法，参考“公路桥梁伸缩装置”一书(人民交通出版-2001年)P117, 混凝土的徐变与收缩之比为0.165/0.08=2.065，按混凝土收缩与徐变关系换算，相当于降温7.5*2.0625=15.469度。则温降及混凝土收缩影响力相当于降温28+7.5+15.469=51oC，它们使上部构造两端向中间收缩，中间必86有一个不动点，其离0号桥台距离：

xcKiLiRcKiK024Kh2488021120N/mm21120KN/m

式中 c——收缩系数，c=0.0000151=0.00051；

KiLi——桥墩（台）支座顶部集成刚度桥墩（台）距0号

台的距离；

R——活动支座的支座摩阻力，假定不动点以右为正，以左为负，本桥无活动支座，不计此项。

x0.00051(2112002112016)8m0.00051211202

由上部结构降温及混凝土收缩、徐变在各墩台的支座顶产生的水

平力为：

0号台 PxKoc8211200.0005186.17KN

2.3.2制动力

按规范JTG D60—2015第4.3.5条，一个设计车道上于汽车荷载产生的制动力标准值按本规范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—1级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。在16m范围内，可布置一辆550KN的车，一辆车的10%为55KN；同向行驶双车道乘以2，为110KN<165KN，则按165KN计。0号台为简支梁桥台、固定支座，应计制动力等于165KN。 2.3作用力汇总

表2.3 桥台基础底面外力汇总表 序号 项目 水平力（KN） 竖直力（KN） 弯矩（KN.m） 1 土压力（台后有活载） 1628.94 — 5537.44 2 土压力（台后无活载） 1413.66 — 3298.54 温降、砼收缩及徐变影响3 251.17 — 1758.19 力+制动力 4 砼收缩及徐变影响力 38.86 — 272.03 5 上部结构恒载 — 2033.89 5430.49 6 上部结构活载 — 3211.54 8574.82 7 桥台和台内填土重 — 15434.46 14628.27 8 荷载组合Ⅰ（1+4+5+6+7） 1667.80 20679.89 34443.05 9 荷载组合Ⅱ（1+3+5+6+7） 1880.11 20679.89 35929.21 10 仅有恒载（2+4+5+7） 1452.52 17468.35 23629.33 4地基承载力计算 按规范JTG D63-2007第4.2.2条计算 基础底面积 A=7.415.73=116.402m2 基础底抗力矩 1W15.737.42143.562m2基础底应力 6荷载组合Ⅰ：

maxPmin20679.8934443.05116.4021433.562

<地基容许承载力

201.685153.633KN/m2400KN/m2

荷载组合Ⅱ：

maxPmin20679.8935929.21116.402143.562

2

<1.25×400=500KN/m

202.722152.596KN/m2以上均在规范JTG D63-2007的允许范围内，承载力满足要求。

5偏心距验算

按规范JTG D63-2007第4.2.5条计算 基础底核心半径

W143.5621.233mA116.402

e0M23629.331.353mN17468.35

桥台仅受恒载作用时：

1.51.51.2331.849m M35963.68e01.739mN20679.89荷载组合Ⅱ：

1.51.51.2331.849m

以上均在规范JTG D63-2007的允许范围内，偏心距验算满足要求。

6抗倾覆及抗滑移稳定性验算 6.1抗倾覆稳定性验算

按规范JTG D63-2007第4.4.1条计算

荷载组合Ⅰ：

e0M34477.511.667mN20679.89

S3.72.221.5 e01.667

M35963.68e01.739mN20679.89荷载组合Ⅱ： S3.7K02.131.3e01.739K0

以上均在规范JTG D63-2007的允许范围内，抗倾覆满足要求。 6.2抗滑移稳定性验算

按规范JTG D63-2007第4.4.2条计算抗滑移稳定性系数kc

kcPiHipHia式中Pi——竖向力总和；

HH 

ipia——抗滑稳定水平力总和； ——滑动水平力总和；

——基础底面与地基之间的摩擦系数，取0.4。

0.420679.890kc4.961.31667.8荷载组合Ⅰ：

kc0.420679.8904.41.21880.11

荷载组合Ⅱ：

以上均在规范JTG D63-2007的允许范围内，抗滑移稳定性满足要求。

7伸缩缝的选择

7.1温降、混凝土收缩及徐变、制动力引起的伸缩量

由以上计算知，在桥台的支座上由于温降影响、混凝土收缩及徐变、制动力产生的水平力为251.17KN，每个支座的水平力为T=251.17/24=10465N

支座剪切变形正切值 TANΦ=T/AG=10465/47143×1.1=0.202 支座的水平变形 Δ=支座橡胶层总厚×TANΦ =70×0.202=14.14mm 7.2温升、制动力引起的伸缩量

由以上计算知，在桥台的支座上由于温升影响制动力产生的水平力为32+165=197KN，每个支座的水平力为T=197/24=8208N

支座剪切变形正切值 TANΦ=T/AG=8208/47143×1.1=0.158 支座的水平变形 Δ=支座橡胶层总厚×TANΦ =70×0.158=11.08mm 7.3伸缩缝选型

根据以上计算伸缩缝安装以后，伸缩缝可能拉开14.14mm，可能合拢11.08mm。伸缩缝的伸缩量合计∑Δ=14.14+11.08=24.84mm。

采用GQF-C40型伸缩缝，该伸缩缝允许拉伸或压缩各40/2=20mm 伸缩缝计算拉开量14.14mm<20mm，

伸缩缝计算合拢量11.08<20mm，采用GQF-C40型伸缩缝满足要求。