桥台计算书.doc

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，，；
采用HPB300，，。
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
编号
铅垂力N
（KN）
距基底中心的距离
（m）
弯矩M
（KN.m）
活载
3211.54
2.67
8574.82
恒载
2033.89
2.67
5430.49
表2.1 上部构造荷载

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
项目
铅垂力
（KN）
对A点力臂
（m）
对A弯矩
（KN.m）
1
台帽
292.65
1.15
336.55
2
搭板
384.00
5.90
2265.60
3
背墙
319.01
1.78
567.84
4
侧墙
151.25
4.65
703.31
5
人行道
164.05
4.9
803.85
6
台身
5083.68
4.4
22368.19
7
填土
6246.17
5.5
34353.94
8
基础
2793.65
3.7
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：

桥台及桥台内填土对基础底偏心弯矩：

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：

式中： ——土内摩擦角，=40o；

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；
则 ，

破坏棱体长度
在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

2.2.2主动土压力系数
用库伦土压力公式计算

2.2.3台后有活载时的台后土压力

土压力作用点距桥台基底距离c，

土压力对桥台基底弯矩

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：

土压力作用点距桥台基底距离c，

土压力对桥台基底弯矩

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：

式中 c——收缩系数，c=0.0000151=0.00051；
——桥墩（台）支座顶部集成刚度桥墩（台）距0号台的距离；
——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。

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
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
3
温降、砼收缩及徐变影响力+制动力
251.17
—
1758.19
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=7.415.73=116.402m2
基础底抗力矩
基础底应力
荷载组合Ⅰ：

<地基容许承载力400KN/m2
荷载组合Ⅱ：

<1.25×400=500KN/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
桥台仅受恒载作用时：

荷载组合Ⅱ：

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：

荷载组合Ⅱ：

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

式中——竖向力总和；
——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。
荷载组合Ⅰ：
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。