重力式U型桥台基底承载力计算_pdf.pdf

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 桥台后填土内摩擦角采用 3 5。，容重 1 8 k N m 。4)设计依据。公路圬 工桥涵设 计规 范(J T G D 6 1 2 0 0 5)。公路桥涵地基与基础设计规范(J T G 13 6 3 -2 0 0 7)。公 路桥 涵设计 通用规 范(J T G D 6 0 2 0 0 4)。公路桥涵设计手册 墩台与基础。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，2 0 m 连续空心板边跨相较 2 0 m简支空心板荷载稍小，故 2 0 m跨径采用 2 0 m简支 空心板荷载数据计算，见 基础与地基间摩擦系数取=0 4。表 2。表 2 通 用图上构 恒载 2前墙计算 2 l 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 T 1=0 0 5(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：c m)计算工况 计算工况一。桥上满布荷载，水平力指 向台前，桥 台后 无荷 载。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 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=1 B 式中：E为主动土压力，k N；为土 的容重，k N m ，取为 1 8 k N m ；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；为系数。可按下式计算：|【c。s(一 )c。s c。s(+)，+需】l 卢：0。，=1 8 4。，=1 7 5。，=3 5。1 0 0 湖南交通科技 3 5卷 代人计算得：=4 0 3。作用点到基础底面的距离 C=H 3。工况二。台后有车辆荷载时的主动土压力：1 E：H 0 H+2 h B 厶 式 中h为车辆荷载 的等代均布土层厚度。h=G (B L 0 )G为布置在 B L o 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：L 0=H t a n 0+(Hh l 一 0 4)t a n,式中：t a n 0=一 t a n t o+(c o t +t a n)(t a n(c J t a n )=+6+D=7 0 9。代人得 t a n 0=0 4 3 2 8。土压力计算结果汇总见表 3。表 3土压力计算汇总 2 3 基底应力及稳定性验算 1)基底应力。基底应力按照 J-T G I 3 6 3 2 0 0 7第 4 2 2 2条进 行计算。P =N A+ZM W 式 中：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 J T G D 6 3-2 0 0 7第 4 4 2条进 行计算。k =N x g F 式中：为竖向力总和；F为水平力总和；为基础 底面与地基土之间的摩擦系数，取=0 4。3)抗倾覆稳定性计算。抗倾覆稳定性按照 J T G D 6 3 2 0 0 7第 4 4 1条 进行计算。k 0 s e 0 式中：s 为基底截面重心轴至截面最大受压边缘的 距离；e。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 5)总结。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 J T G I)6 3 2 0 0 7第 4 4 3条的要求，即 k 1 3，k 0 1 5的要 求。土类地基基底最大应力 P ：2 3 1 3 k P a；据此 要求土类地基基底容许承载力 不小于2 5 0 k P a。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=1 0 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：1 E=(H+2 h)式中：h为车辆荷载的等代均布土层厚度。h=G(L o 2)c为布置在 B xL o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：厶 1=H t a n 0+(一1)t a n a+0 5 式中：t a n 0=一 t a n w+(c o t +t a n t o)(t a n o t a n a)=o t+=7 0 9。代入得 t a n 0=0 4 3 2 8。土压力计算结果汇总详见表5。2期 陈洪林：重力式 U型桥台基底承载力计算 1 0 1 5 O 50 I、一 、1 l I、l L l、l l L r 2 l I I I l G1 l l l I V。4 y。图3 侧墙计算模型(单位：c m)表 5 侧墙土压力计算汇 总 2)基底应力及稳定性验算。基底应力。基底应力按照 J T G D 6 3 2 0 0 7第 4 2 2 2条进 行计算。P =N A+抗滑稳定性计算。抗滑稳定性按照 J T G D 6 3 2 0 0 7第 4 4 2条进 行计算。k。=N Xl x F 抗倾覆稳定性计算。抗倾覆稳定性按照 J T G D 6 3 2 0 0 7第 4 4 1条 进行计算。6。k o=s e 0 侧墙基底应力及稳定性计算结果汇总见表 表6 侧墙计算结果汇总 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 J T G D 6 3 2 0 0 7第 4 4 3条的要求，即 k o 1 5，k 1 3的要求。土类地基基底最大应力 P =2 1 9 9 k P a；据此 要求土类地基基底容许承载力 不小于 2 5 0 k P a。4 结论 本文仅对 2 0 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 J T G B 0 1 2 0 0 3，公路工程技术标准 s 2 J T r G D 6 0 2 0 0 4，公路桥涵设计通用规范 s 3 J T G D 6 1 2 0 0 5，公路圬工桥涵设计规范 s 4 J T G D 6 3 2 0 0 7，公路桥涵地基与基础设 计规范 s P